
- •Занятие №2 Витамины. Структурная организация ферментов. Теоретические основы ферментативного катализа
- •(Письменные упражнения)
- •Лабораторный практикум Качественные реакции на витамины
- •1.Реакция на витамин в1 (тиамин)
- •2.Реакция на витамин в2 (рибофлавин).
- •3.Реакция на витамин в6 (пиридоксин)
- •4.Реакция на витамин рр (никотиновая кислота)
- •5.Реакция на витамин (аскорбиновая кислота)
- •Теоретический материал общая характеристика витаминов.
- •2.Характеристика жирорастворимых витаминов
- •Структурная организация ферментов
- •Теоретические основы ферментативного катализа
- •Функциональная организация ферментов
- •Литература.
- •I. Основная литература
- •II. (Дополнительная)
2.Характеристика жирорастворимых витаминов
ВИТАМИН А.(антиксерофтальмический). Функции витамина А в организме выполняют ретинол, ретиналь и ретиноевая кислота, которые представляют собой производные -ионона
Витамин А содержится только в продуктах животного происхождения. Его пищевыми источниками являются сливочное масло, яичный желток, печень (особенно много его в печени рыб и морских животных). В пищевых продуктах витамин присутствует в виде своего эфира ретинилпальмитата. Важными источниками витамина А являются каротиноиды. В клетках слизистой кишечника они схождения. Его пищевыми источниками являются сливочное масло, яичный желток, печень (особенно много его в печени рыб и морских животных). В пищевых продуктах витамин присутствует в виде своего эфира ретинилпальмитата. Важными источниками витамина А являются каротиноиды. В клетках слизистой кишечника они превращаются в витамин А. Наибольшей активностью среди них обладает -каротин, который состоит из двух молекул ретиналя. Наиболее богаты им морковь, щавель, шпинат, красный перец, черная смородина и желтые фрукты.
В печени витамин А сохраняется в эстерифицированной форме в липоцитах. При адекватном питании запасы витамина А в среднем составляют 150-200 мг. Эти количества теоретически способны обеспечить адекватное снабжение организма витамином в течение 100-120 дней.
Функции витамина. Каждая из указанных выше форм витамина А наделена
собственной функцией. Ретиноевая кислота может поддерживать рост и дифференцировку тканей, но не способна заменить ретиналь ,необходимый для осуществления акта сумеречного зрения , а также ретинол, поддерживающий функцию репродуктивной системы.
Дозы витамина А принято выражать в МЕ (3300 МЕ равны 1 мг витамина А) или ретиноловых эквивалентах ( 1 RE равен 1 мг ретинола или 6 мг -каротина). Рекомендуемые нормы потребления для взрослых мужчин составляют - 1000 RE, женщин - 800 RE .
Гиповитаминоз и токсичность. Недостаточность витамина А проявляется прежде всего нарушением темновой адаптации. Позднее развивается ночная слепота. Нарушение эпителизации, в частности избыточное ороговение, приводит к появлению сухости кожи и роговицы. Исходом кератомаляции может быть образование стойкого помутнения роговицы, ведущего к ослаблению зрения (амблиопия). Дефицит витамина проявляется также бесплодием самцов, задержкой роста, выпадением волос.
При длительном применении больших доз витамина А возможно развитие гипервитаминоза, который проявляется сонливостью, вялостью, головными болями, гиперемией лица, раздражительностью, расстройством походки, тошнотой, рвотой,, болезненностью в костях нижних конечностей.
КАЛЬЦИФЕРОЛЫ (витамин Д, антирахитический). Витамин Д объединяет группу родственных стероидных соединений, обладающих антирахитическим действием. Его можно рассматривать как прогормон, так как в процессе метаболических превращений в организме он дает начало кальцитриолу, обладающему гормональным механизмом действия. Наибольшее значение для человека имеют витамины Д2 и Д3. Они образуются из своих провитаминов соответственно эргостерола и 7-дегидрохолестерола.
Эргостерол содержится в растительных организмах , 7-дегидрохолестерол в животных. Витамин Д3 образуется и 7-дегидрохолестерина под действием ультрафиолетовых лучей. По мере формирования загара количество, образующегося в коже, витамина Д3 уменьшается. Оба витамина обладают одинаковой активностью и дают начало Д2 и Д3-кальтриолам.
Всосавшиеся пищевые витамины и эндогенный Д3 циркулируют в крови в связанной со специальным глобулином форме и поглощаются печенью. В печени почках образуются их активная форма – кальцитриол. Кальцитриол образуется преимущественно в условиях пониженной концентрации кальция в сывортке
Основные эффекты кальцитриола сводятся к стимулированию синтеза белков, участвующих в обмене кальция. Стимуляция синтеза кальцийсвязывающих белков в кишечнике приводит к усилению всасывания кальция. С участием кальцийсвязывающих белков происходит также резорбция костей и реабсорбция кальция в почечных канальцах.
Рекомендуемая норма суточного потребления витамина Д составляет для детей в возрасте до 6 мес. - 7,5 мкг, начиная с 6 месяцев до 25 лет человек должен получать 10 мкг, а с 25 летнего возраста доза уменьшается до 5 мкг.
Недостаточное образование или поступление в организм витамина Д является одной из причин рахита у детей или остеомаляции у взрослых.
При поступлении избыточного количества витамина Д развиваются явления интоксикации (гипервитаминоз Д) потеря аппетита, тошнота, головная боль, общая слабость, раздражительность, нарушение сна, повышение температуры тела,
Возможна кальцификация мягких тканей, почек, легких, кровеносных сосудов.
ТОКОФЕРОЛ (ВИТАМИН Е). Существует несколько различных токоферолов естественного происхождения. Наибольшее распространение в природе и наибольшую биологическую активность имеет -токоферол. Основными пищевыми источниками витамина Е служат растительные масла, пшеничные отруби, соевые бобы, пшеничная завязь, листовые овощи, яйца. Продукты животного происхождения и рыбий жир относительно бедны токоферолом. В процессе кулинарной обработки пищи витамин Е разрушается. Происходит это и при глубоком замораживании продуктов.
Для успешного усвоения токоферола необходимо присутствие жиров, которые служат для него растворителем, и солей желчных кислот. Усваивается до 50 процентов всех токоферолов пищи, причем -токоферол ассимилируется лучше других. Запасание токоферолов происходит в жировой ткани.
Витамин Е является первой линией защиты против перекисного окисления полиненасыщенных жирных кислот мембранных липидов. Фосфолипиды митохондрий, эндоплазматической сети и плазматических мембран обладают сродством в -токоферолу, поэтому он концентрируется именно в этих местах. Токоферолы действуют как антиоксиданты, разрушая цепные реакции с участием свободных радикалов. Действие токоферола эффективно при высоких концентрациях кислорода, поэтому, не удивительно, что это вещество имеет свойство накапливаться в мембранах тех клеток, которые имеют наибольший контакт с кислородом (эритроциты, клетки дыхательных путей).
Витамин Е и селен усиливают действие друг друга в противоокислительных процессах. Рекомендуемая норма суточного потребления витамина Е составляет 10 токофероловых эквивалентов ( 1 ТЭ равен 1мг. -токоферола) для взрослых мужчин и 8 ТЭ , для женщин.-5 мгдл. Недостаток витамина Е может повышать возможность возникновения анемии у новорожденных, поэтому токоферол является необходимой добавкой в диете для беременных и кормящих матерей. Анемия может возникнуть из-за уменьшения интенсивности образования гемоглобина и укорочения жизни эритроцитов. В связи с тем, что при ряде патологических процессов происходит активация окисления липидов и накопление продуктов ПОЛ в органах и тканях, антиоксиданты, и в частности токоферол, находят применение в комплексной терапии различных заболеваний, например при мышечных дистрофиях.
ХАРАКТЕРИСТИКА ВОДОРАСТВОРИМЫХ ВИТАМИНОВ
ТИАМИН ( ВИТАМИН В1, АНТИНЕВРИТНЫЙ). Тиамин содержится в основном в оболочках зерновых культур, поэтому им богаты хлеб грубого помола, горох фасоль, дрожжи. Хлеб из муки высокого помола содержит мало витамина В1.
Тиамин легко всасывается в кишечнике, но не накапливается в тканях и не обладает токсичными свойствами. В печени и головном мозге он превращается в активную форму - тиаминпирофосфат. Тиаминпирофосфат выполняет в организме две метаболические функции 1) окислительное декабоксилирование -кетокислот ( -кетоглутарат, пируват, и кетоаналоги лейцина, изолейцина и валина), имеющее энергетическое значение 2) транскетолазная реакция, являющаяся составной частью пентозного цикла, который служит источником НАДФН2 и единственным поставщиком рибозо-5-фосфата.
При дефиците тиамина нарушается утилизация глюкозы и аминокислот с разветвленной цепью по аэробным путям. Наиболее чувствительными к дефициту тиамина являются клетки головного мозга, так как они используют к качестве энергетических субстратов глюкозу или аминокислоты с разветвленной цепью. Дефицит сопровождается накоплением пирувата в крови и повышением его экскреции с мочой.
Рекомендуемая норма суточного потребления витамина В1 составляет для взрослых мужчин - 1,2-1,5 мг, женщин- 1,0-1,1 мг. При увеличение удельного веса углеводов в рационе потребность организма в тиамине возрастает.
Недостаточность тиамина распространена в тех районах земного шара, где основой рациона питания населения является полированный рис. Именно в странах Индокитая был впервые описан гиповитаминоз В1, который получил название бери-бери. Проявления тиаминовой недостаточности: а)влажная- быстро развивающаяся: отеки, отеки мышц, сердечно-сосудистая недостаточность; б) сухая : быстрая потеря веса, атрофия мышц, периферические полиневриты, чувство страха, нарушение интеллекта.
РИБОФЛАВИН (ВИТАМИН В2). Источником витамина В2 для человека служат продукты питания и частично кишечные бактерии. Богаты рибофлавином печень, почки, желток яиц, творог и молоко. В растительных продуктах его меньше.Рибофлавин обладает желтым цветом и выделяемый с мочой придает ей более интенсивное желтое окрашивание.
В клетках слизистой тонкого кишечника из рибофлавина происходит образование его активных форм - коферментов ФМН и ФАД. Способность легко принимать и отдавать протоны и электроны определяет участие этих коферментов в окислительно-восстановительных реакциях.
Рекомендуемая норма суточного потребления витамина В2 составляет для взрослых мужчин - 1.4-1,7 мг, женщин - 1,2-1,3 мг.
Недостаточность витамина В2 проявляется симптомами поражения эпителия слизистых, кожи и роговицы глаза. Наблюдается сухость слизистых губ, полости рта, глоссит. Повышено шелушение кожи. Имеет место сухость конъюктивы, ее воспаление, а затем помутнение хрусталика, светобоязнь.
ПАНТОТЕНОВАЯ КИСЛОТА. Витамин чрезвычайно широко распространен во всех живых объектах. Источником пантотеновой кислоты для человека являются кишечные бактерии и продукты питания (дрожжи, печень, куриные яйца, рыба, молоко, мясо и т.д.).
Пантотеновая кислота служит исходным веществом для образования кофермента А (КоА SH. Рекомендуемая норма суточного потребления пантотеновой кислоты, составляет для взрослых 4-7 мг, при тяжелом физическом труде она увеличивается в 2 раза.
При недостаточности пантотеновой кислоты развиваются дерматиты, поражения слизистых оболочек, дегенеративные изменения желез внутренней секреции и нервной системы, повреждение сердца и почек, депигментация волос.
НИАЦИН (ВИТАМИН РР, АНТИПЕЛЛАГРИЧЕСКИЙ). В природе витамин РР встречается в виде никотиновой кислоты и никотинамида, которые поступают в организм с пищей. Источником пищевого ниацина являются мясные продукты, особенно печень, и многие растительные продукты. Молоко и яйца содержат следы ниацина. Однако витамин РР может синтезироваться в организме из триптофана, поэтому его нельзя считать обязательным компонентом пищи, если в достатке поступает триптофан. Из 60 молекул триптофана образуется одна молекула никотиновой кислоты.
Витамин РР входит в состав никотинамидадениндинуклеотида (НАД) и никотинамидадениндинуклеотидфосфата (НАДФ). Никотинамид выводится с мочой в виде метилникотинамида. При избыточном поступлении витамина РР с мочой выводится свободная никотиновая кислота.
Оба кофермента способны обратимо принимать электроны и протоны, поэтому они входят в состав дегидрогеназ, обеспечивающих окисления углеводов, жирных кислот, глицерина, аминокислот; на этапе превращения субстратов в ЦТК и терминальных стадиях дегидрирования в дыхательной цепи. Этим и объясняется исключительная роль этих коферментов в биоэнергетике и окислении неполярных веществ природного и чужеродного происхождения.
НАДФН2 используется как донор водорода в синтетических реакциях, например в синтезе жирных кислот, холестерина и других стероидов.
Рекомендуемая норма суточного потребления ниацина составляет для взрослых мужчин 19-20 NЕ ( ниациновый эквивалент 1 NE равен 1 мг. ниацина или 60 мг. пищевого триптофана), женщин - 15 NE. Недостаточность витамина РР приводит к заболеванию, называемому пеллагрой. Как правило, гиповитаминоз ниацина сопровождается гиповитаминозом рибофлавина и пиридоксина, поскольку для образования никотиновой кислоты из триптофана требуются коферменты этих витаминов.Пеллагра проявляется в виде дерматита на участках кожи, доступных действию солнечных лучей, нарушением пищеварения, диареей, слабоумием и т.д.
ПИРИДОКСИН (ВИТАМИН В6). Источником В6 для человека служат кишечные бактерии и пища. Богаты витамином В6 зерновые и бобовые, мясные продукты, рыба.
Активные формы витамина В6 представляют собой фосфорилированные продукты пиридоксаля и пиридоксамина. Пиридоксальфосфат принимает участие в реакциях переаминирования и декарбоксилирования, что необходимо для использования аминокислот как энергетических субстратов и образования биогенных аминов
Рекомендуемая
норма суточного потребления витамина
В6,
составляет для взрослых мужчин 2 мг,
женщин 1,6 мг.
Недостаточность пиридоксина описана у детей. Она сопровождается повышенной возбудимостью ЦНС и периодическими судорогами, что связано с недостаточным образованием ГАМК, являющейся тормозным медиатором нейронов мозга. У взрослых недостаточность наблюдается при длительном лечении противотуберкулезным препаратом изониазидом, который является антагонистом пиридоксаля.
ФОЛАЦИН (ВИТАМИН ВС), ФОЛИЕВАЯ КИСЛОТА. Хорошими источниками витамина Вс являются листовые овощи, а также печень, мясо и дрожжи. Кишечная флора синтезирует фолиевую кислоту в достаточных количествах.
Поступающие с пищей фолаты в организме восстанавливаются до тетрагидрофолиевой кислоты (ТГФК).
В крови основная часть фолиевой кислоты содержится в эритроцитах (87%). Депонируется витамин в печени, почках и слизистой кишечника. ТГФК участвует в реакциях переноса следующих одноуглеродных групп: метильная, метиленовая, метинильная, формильная, формимино.
Рекомендуемая норма суточного потребления фолиевой кислоты для взрослых мужчин -200 мкг., женщин-180 мкг. Недостаточность фолиевой кислоты приводит к развитию мегалобластической анемии. При этой анемии наблюдается снижение количества эритроцитов и гемоглобина в крови. В периферической крови и костном мозге появляются крупные клетки мегалобласты.
КОБАЛАМИН (ВИТАМИН В12,АНТИАНЕМИЧЕСКИЙ).
Витамин В12 синтезируется исключительно микроорганизмами. В печени млекопитающих он подвергается различным метаболическим превращениям. Поэтому печень животных является хорошим источником этого витамина. Для всасывания витамина В12 необходим внутренний фактор, или фактор Кастла, который продуцируется обкладочными клетками желудка.
В печени и почках происходит образование коферментных форм. А затем их распределение по остальным органам. Выводится витамин В12 с мочой.
Пока известно, что коферменты витамина В12 участвуют в переносе метила с СН3 ТГФК на гомоцистеин с образованием метионина. Витамин В12 необходим также для окисления в ЦТК остатков пропионил-КоА, образующихся при бета-окислении жирных кислот с нечетным количеством углеродных атомов, при окислении боковой цепи холестерина и углеродных радикалов ряда аминокислот (мет, иле, тре, вал).
Рекомендуемая норма суточного потребления витамина В12 для взрослых составляет 2,0 мкг, беременных - 2,2 мкг. Недостаточность кобаламинов возникает вследствие нарушения всасывания (например, при оперативном удалении желудка или той его части, где образуется внутренний фактор). Недостаточность кобаламинов проявляется в виде мегалобластической анемии и анемии Адиссон-Бирмера.
АСКОРБИНОВАЯ КИСЛОТА (витамин С, антискорбутный). Содержит группировку редуктона, способную легко окисляться с образованием дегидроаскорбиновой кислоты. Свежие фрукты и овощи являются хорошим источником этого витамина. Особенно высокие концентрации аскорбиновой кислоты обнаружены в шиповнике, черноплодной смородине, киви, зеленых грецких орехах, цитрусовых. Однако, основным источником витамина С для населения являются продукты содержащие относительно небольшие его количества, но занимающие заметное место в рационе. К ним относятся капуста и картофель.
Аскорбиновая кислота является донором водорода в окислительно-восстановительных реакциях. Она участвует в следующих процессах биологического окисления:
1.гидроксилирование стероидов (при биосинтезе кортикостероидов)
2.гидроксилирование остатков пролина и лизина в синтезе коллагена
3.восстановление ионов железа до двухвалентного состояния, необходимое для его всасывания
4.Аскорбиновая кислота может действовать как водорастворимый антиоксидант.
Рекомендуемая норма суточного потребления витамина С составляет 60 мг для взрослых.
Недостаточность витамина С приводит к заболеванию, называемому цингой. Она проявляется рыхлостью десен, расшатыванием зубов, подкожными кровоизлияниями, анемией, замедленным заживлением ран. У детей цинга сопровождается неправильным формированием скелета, кровоизлияниями в суставы с развитием тугоподвижности (болезнь Барлова). Перечисленные изменения обусловлены нарушением основных функций аскорбиновой кислоты- образование коллагена и усвоения железа организмом и тканями.