Общая особенность в том, что действуют в составе ферментов, являясь их коферментом. Их отсутствие в пище значительно нарушает процессы метаболизма

Витамины

1. Характеристика и биологическое значение витаминов.

2. Витамины как незаменимые факторы питания

3. Витамины как составная часть коферментов

Важный вклад в развитие учения о витаминах был сделан отечественным врачом Н.И. Луниным в опытах на мышах. Одна группа мышей (контрольная) получала натуральное молоко, а вторая - смесь компонентов молока: белок, жир, молочный сахар, минеральные соли и вода. Спустя некоторое время мыши опытной группы погибали, а мыши контрольной группы развивались нормально. Отсюда следовал вывод о наличии в молоке дополнительных веществ, необходимых для нормальной жизнедеятельности.

Подтверждением правильности вывода Лунина явилось установление причины бери-бери. Оказалось, что люди, употребляющие в пищу неочищенный рис, оставались здоровыми, в отличие от больных бери-бери, которые питались полированным рисом. В 1911 г. польский учёный К. Функ выделил из рисовых отрубей вещество, которое оказывало хороший лечебный эффект при этом заболевании. Поскольку это органическое вещество содержало в своём составе аминогруппу, Функ назвал это вещество витамином, или амином жизни (от лат. vita - жизнь). В настоящее время известно около двух десятков витаминов, которые обеспечивают нормальный рост организма и нормальное протекание физиологических и биохимических процессов. Многие из них входят в состав коферментов (В₁, В₂, РР и другие); некоторые витамины выполняют специализированные функции (витамины A, D, Е, К).

Витамины- низкомолекулярные органические соединения различной химической природы и различного строения, обладающие биологической активностью, синтезируемые, главным образом, растениями, частично – микроорганизмами и принимающие участие в биологическом катализе.

Для человека витамины - незаменимые пищевые факторы, однако, некоторые из них синтезируются микрофлорой кишечника: B₁, B₂, B₆, B₁₂, PP, фолевая кислота, пантотеновая кислота, К, биотин. Витамин РР образуется в печени из Trp, D₃ - в печени и коже из холестерина, в печени из каротинов образуется ретинол и ~ 20% холин в составе лецитинов.

Провитамины - предшественники витаминов(например, каротины – для ретинола, эргостерин – для D₂, 7-дегидрохолестерин – для D₃).

Антивитамины- вещества, уменьшающие биологическую активность витаминов:

1. структурные аналоги витаминов и конкурентно препятствующие образованию активных ферментов (например, окситиамин, изоникотиновая кислота и ее производные, дезоксипиридоксин, оксибиотин, аминоптерин, сульфамидные препараты),

2. ферменты, разрушающие витамины (например, тиаминаза, аскорбатоксидаза),

3. вещества, связывающие витамин и предотвращающие образование фермента (например, белок авидин связывает биотин).

ХАРАКТЕРИСТИКА ВИТАМИНОВ ПО БИОЛОГИЧЕСКОМУ ДЕЙСТВИЮ

1. Повышающие общую резистентность организма: B_1, B _2, B _6, PP, A, C, D – регулируют функциональное состояние ЦНС, обмен веществ и трофику тканей.

2. Антигеморрагические: C, P, K - обеспечивают нормальную проницаемость и резистентность кровеносных сосудов, повышают свертываемость крови.

3. Антианемические: B _12, C, B ₉ - нормализуют и стимулируют кроветворение.

4. Антиинфекционные: A, C, B _1, B _2, B _6, PP - повышают устойчивость организма к инфекциям: стимулируют выработку антител, усиливают защитные свойства эпителия и фагоцитоз, нейтрализуют токсическое действие возбудителя

5. Регулирующие зрение: A, B ₂, C - обеспечивают адаптацию глаза к темноте, повышают остроту зрения, расширяют поле цветного зрения.

КЛАССИФИКАЦИЯ ВИТАМИНОВ

По химическому строению и физико-химическим свойствам (в частности, по растворимости) витамины делят на 2 группы.

А. Водорастворимые

• Витамин В₁ (тиамин);
• Витамин В₂ (рибофлавин);
• Витамин РР (никотиновая кислота, никотинамид, витамин В₃);
• Пантотеновая кислота (витамин В₅);
• Витамин В₆ (пиридоксин);
• Биотин (витамин Н);
• Фолиевая кислота (витамин В_с, В₉);
• Витамин В₁₂ (кобаламин);
• Витамин С (аскорбиновая кислота);
• Липоевая кислота (витамин N).

Б. Жирорастворимые

• Витамин А (ретинол);
• Витамин D (холекальциферол);
• Витамин Е (токоферол);
• Витамин К (филлохинон).

Водорастворимыевитамины при их избыточном поступлении в организм, будучи хорошо растворимыми в воде, быстро выводятся из организма.

Жирорастворимыевитамины хорошо растворимы в жирах и легко накапливаются в организме при их избыточном поступлении с пищей. Их накопление в организме может вызвать расстройство обмена веществ, называемое гипервитаминозом, и даже гибель организма.

Водорастворимые витамины

Общая особенность в том, что действуют в составе ферментов, являясь их коферментом. Их отсутствие в пище значительно нарушает процессы метаболизма.

1. Тиамин - В₁

Структура витамина включает пиримидиновое и тиазоловое кольца, соединённые метановым мостиком.

· Источники.Витамин В₁ - первый витамин, выделенный в кристаллическом виде К. Функом в 1912 г. Основные источники тиамина: дрожжи, рисовые и мучные отруби, земляные и лесные орехи, спаржа, гречиха, соя, ржаная мука, яичный желток, свинина. В настоящее время витамин получают синтетическим путем в промышленных масштабах. Разрушается при нагревании свыше 120°С.

· В организмах животных витамин В₁ содержится преимущественно в виде дифосфорного эфира тиамина (ТДФ)/тиаминпирофосфат (ТПФ) - кокарбоксилаза; он образуется в печени, почках, мозге, сердечной мышце путём фосфорилирования тиамина при участии тиаминкиназы и АТФ.

· Суточная потребность: 2-3 мг. Но потребность в нём в очень большой степени зависит от состава и общей калорийности пищи, интенсивности обмена веществ и интенсивности работы. Преобладание углеводов в пище повышает потребность организма в витамине; жиры, наоборот, резко уменьшают эту потребность.

· Биологическая роль:участвует в реакциях декарбоксилирования кетокислот и кетосахаров при окислительном и неокислительном декарбоксилировании, и таким образом участвует в процессах обмена углеводов, белков и жиров. Обеспечивает нормальный рост, повышает двигательную и секреторную деятельность желудка, нормализует работу сердца (тиамин-зависимая карбоксилаза).

· Декарбоксилирование и окисление а-кетокислоты (пирувата) при участии ТДФ/ТПФ, входящего в состав дегидрогеназного комплекса:

Взаимодействие пирувата с ТДФ в активном центре фермента осуществляется благодаря наличию частичного положительного заряда углерода кетогруппы в молекуле пирувата и частичному отрицательному заряду у атома углерода тиазолового кольца. В момент присоединения пирувата к тиазоловому кольцу из-за смещения электронов наиболее ослабленной оказывается связь карбоксильной группы в молекуле пирувата. Происходит декарбоксилирование, а тиазоловое кольцо остается соединенным с 2-хуглеродным фрагментом СН₃-СОН₂-. На следующем этапе С-С связь разрывается под действием реакционно активной SH- группы мобильного переносчика 2-хуглеродных фрагментов коэнзима А. Коэнзим А с присоединенной группировкой СН₃-СО- переносит 2-углеродный фрагмент в следующую реакцию.

1. ТДФ – кофактор прямого декарбоксилирования пирувата.При спиртовом брожении происходит декарбоксилирование пирувата под действием пируватдекарбоксилазы и образуется ацетальдегид (СН₃-СО-Н), который затем превращается в этанол (СН₃-СН₂-ОН) с помощью алкогольдегидрогеназы.

2. ТДФ – кофактор окислительного декарбоксилирования пирувата и а-кетокислот.Окислительное декарбоксилирование пирувата в цитозоле осуществляет пируватдегидрогеназный комплекс. Окислительное декарбоксилирование а-кетоглутарата катализирует а-кетоглутаратдегидрогеназа, локализованная в митохондриях.

3. ТДФ принимает участие в окислительном декарбоксилировании кетокислот с разветвленным углеродным скелетом (продукты дезаминирования валина, изолейцина и лейцина).

4.ТДФ – кофермент транскетолазы,которая переносит 2-хуглеродные фрагменты на втором этапе пентозного цикла, что необходимо для предотвращения выведения пентоз из организма (если они не используются для синтеза ДНК или РНК).

5. Тиамин принимает участие в синтезе ацетилхолина,катализируя в пируватдегидрогеназной реакции образование ацетил-КоА – субстрата ацетилирования холина.

6. Тиамин выполняет некоферментные функции – участвует в кроветворении и стероидогенезе.Это подтверждается тем, что лечение анимий высокими дозами тиамина оказывается эффективным.

· Витамин В₁ не накапливается в организме в сколько-нибудь значительных количествах, и его доставка с пищей должна происходить по возможности равномерно. Если взрослый человек получает половину нормального количества витамина в течение 5—6 дней, у него появляются признаки гиповитаминоза.
При авитаминозеразвивается заболеваниебери-бери, известное в Китае еще за 2700 лет до н. э. Начиная с 16 столетия, когда в пищу стали употреблять полированный рис, в азиатских странах (Япония, Китай, Индия, Индонезия) это заболевание приобрело массовый характер.

· Основной, наиболее характерный и специфический признак недостаточности витамина В₁ - полиневрит, в основе которого лежат дегенеративные изменения нервов. Вначале развивается болезненность вдоль нервных стволов, затем - потеря кожной чувствительности и наступает паралич (бери-бери). Второй важнейший признак заболевания - нарушение сердечной деятельности, что выражается в нарушении сердечного ритма, увеличении размеров сердца и в появлении болей в области сердца. Также отмечают нарушения секреторной и моторной функций ЖКТ; наблюдают снижение кислотности желудочного сока, потерю аппетита, атонию кишечника.

2. Рибофлавин - В₂

Рибофлавин представляет собой кристаллы жёлтого цвета (от лат. flavos - жёлтый), слабо растворимые в воде. Состоит из изоаллоксазина, соединенного со спиртом рибитолом.

· Главные источникивитамина В₂ - печень, почки, яйца, молоко, дрожжи. Витамин содержится также в шпинате, пшенице, ржи, частично, как продукт жизнедеятельности кишечной микрофлоры.

· Суточная потребность: 1,8-2,6 мг.

· Биологические функции.В слизистой оболочке кишечника после всасывания витамина происходит образование коферментов ФМН (флавинмононуклеотид) - дополнительно содержат либо только фосфорную кислоту и ФАД (флавинадениндинуклеотид) – дополнительно содержит фосфорную кислоту, связанную с АМФ, по схеме:

· ФАД и ФМН являются простетическими группами флавиновых ферментов (дегидрогеназ и оксидаз), принимающих участие в окислительно-восстановительных реакциях (перенос водорода).

· ФАД и ФМН регулируют окислительные и восстановительные процессы в тканях, необходимых для энергетического метаболизма и клеточного дыхания. Участвуют в обмене белков, углеводов, жиров и синтезе гемоглобина.

1. ФМН и ФАД – коферменты оксидаз,переносящих электроны с окисляемого субстрата на кислород; это ферменты распада аминокислот, нуклеотидов (ксантиноксидаза) и биогенных аминов (моно- и диаминооксидазы).

2. ФМН и ФАД – промежуточные переносчики электронов и протонов в дыхательной цепи:ФМН входит в состав первого (НАДН-дегидрогеназного) комплекса цепи тканевого дыхания, ФАД входит в состав второго (сукцинатдегидрогеназного) комплекса.

3. ФМН и ФАД – кофермент пируватдегидрогеназного и а-кетоглутаратдегидрогеназного комплексов.Совместно с ТДФ и др. коферментами катализируют окислительное декарбоксилирование кетокислот.

4.ФАД катализирует реакции окисления жирных кислот в митохондриях (кофермент ацил-КоА-дегидрогеназы).

Клинические проявления недостаточности рибофлавинавыражаются в остановке роста у молодых организмов. Часто развиваются воспалительные процессы на слизистой оболочке ротовой полости, появляются длительно незаживающие трещины в углах рта, дерматитносогубной складки. Типично воспаление глаз: конъюнктивиты, васкуляризация роговицы, катаракта. Кроме того, при авитаминозе В₂ развиваются общая мышечная слабость и слабость сердечной мышцы.

3.Витамин РР (pellagra preventing/никотиновая кислота, никотинамид, ниацин, антипеллагрический витамин, витамин В₃)

· Источники: в рисовых и пшеничных отрубях, дрожжах, в печени и почках крупного рогатого скота и свиней, в печени образуется из триптофана, поступающего с пищей (из 60 молекул триптофана может образоваться 1 молекула никотинамида/выход - 2%).

· Суточная потребность:15-25 мг, для детей - 15 мг.