Тема заняття № 6. Дослідження функціональної ролі жиророзчинних вітамінів у метаболізмі та реалізації клітинних функцій.

Цілі заняття:

• Трактувати біохімічні закономірності функціонування вітамінів як компонентів харчування людини та регуляторів ферментативних реакцій і обмінних процесів.

• Пояснювати біорегуляторні (гормоноподібні) та антиоксидантні функції жиророзчинних вітамінів А, Е, К, F, D.

• Аналізувати причини та молекулярно-біохімічні механізми виникнення патологій при гіпо- гіпервітамінозах.

Теоретичні питання:

1. Загальна характеристика вітамінів як компонентів харчування людини.

2. Жиророзчинні вітаміни(А, Е, К, F, D):

• біологічні властивості та роль в обміні речовин;

• прояви недостатності та гіпервітамінозу;

• джерела та добова потреба.

3. Біоантиоксидантні властивості жиророзчинних вітамінів.

4. Хвороби вітамінної недостатності:

• екзогенні гіпо- та авітамінози;

• ендогенні гіпо- та авітамінози;

• клініко-біохімічні аспекти авітамінозів.

5. Використання вітамінних препаратів у профілактиці та лікуванні захворювань.

6. Вітамінні харчові добавки, профілактичні та лікувальні аспекти застосування.

Практичні роботи

Завдання 1. Виявлення вітаміну А. Реакція Друммонда.

Принцип методу. Сірчана кислота (H₂SO₄), яка має водовіднімаючі (дегідратаційні) властивості, сприяє перетворенню вітаміну A – ретинолу в забарвлений комплекс фіолетово-червоного кольору.

Хід роботи. На сухе предметне скло наносять 2 краплі риб’ячого жиру в хлороформі і 1 краплю концентрованої сірчаної кислоти (H₂SO₄). Спостерігають за появою забарвлення.

Клініко-діагностичне й практичне значення. Вітамін А впливає на бар'єрну функцію шкіри, слизових оболонок, на проникність клітинних мембран і біосинтез їхніх компонентів, зокрема глікопротеїнів; бере участь в окислювально-відновних реакціях, оскільки здатний утворювати перекиси, які у свою чергу підвищують швидкість окислювання інших сполук.

При недостатності вітаміну А в людини з'являються симптоми гальмування росту, виснаження організму, специфічні ураження шкіри, слизових оболонок й очей. У першу чергу пошкоджується епітелій шкіри, що супроводжується його патологічним ороговінням. Наслідком цього порушення є поява вторинних гнійних і гнилісних процесів слизових оболонок усього шлунково-кишкового тракту, сечостатевої й дихальної системи. Специфічним для А-авітамінозу є ксерофтальмія - ураження очного яблука внаслідок закупорки сльозного каналу, епітелій якого також піддається ороговінню.

Завдання 2. Виявлення вітаміну D. Анілінова проба.

Принцип методу. Вітамін D при взаємодії з аніліновим реактивом при нагріванні забарвлюється в червоний колір.

Хід роботи. В суху пробірку вносять 3-5 крапель риб’ячого жиру і 5 крапель хлороформу, перемішують та додають 1 мл суміші аніліну та концентрованої соляної кислоти (HCl) (15:1). При нагріванні жовта емульсія набуває червоного забарвлення. Через 1-2 хв. емульсія розділяється на два шари, з яких нижній забарвлений в інтенсивний червоний колір.

Клініко-діагностичне й практичне значення. Активна форма вітаміну D - 1,25-дигідроксикальциферол підтримує постійний рівень кальцію й фосфору в крові. Вітамін D стимулює всмоктування кальцію й фосфору в кишечнику, сприяє посиленню тканинного дихання й окисного фосфорилювання, а також окисленню вуглеводів до лимонної кислоти; стимулює мобілізацію кальцію з кісткової тканини.

Нестача вітаміну D у раціоні дітей приводить до розвитку рахіту - захворювання, в основі якого лежать зміни обміну фосфору й кальцію, порушення відкладення їхніх солей на колагенову основу кісток, які ростуть. В результаті розвивається остеомаляція - розм'якшення кісток. Для D-авітамінозу дорослих характерним є розвиток остеопорозу внаслідок вимивання солей кальцію й фосфору, кістки стають крихкими й це часто призводить до переломів.

Завдання 3. Виявлення вітаміну Е. Реакція з азотною кислотою (HNO₃).

Принцип методу. Оскільки продукт окислення токоферолу має хіноїдну структуру, то при взаємодії спиртового розчину токоферолу з концентрованою азотною кислотою (HNO₃) реакційна суміш забарвлюється в червоний колір. Цю реакцію використовують для кількісного визначення вітаміну.

Хід роботи. В пробірку вносять 5 крапель 0,1% розчину α-токоферолу (вітаміну Е), додають декілька кришталиків сахарози і 10 крапель концентрованої азотної кислоти (HNO₃). Перемішують скляною паличкою. Утворюється емульсія, яка поступово забарвлюється в червоний колір.

Клініко-діагностичне й практичне значення. Вітамін Е (токоферол) є потужним і основним антиоксидантом. Його дія спрямована на посилення тканинного дихання і підтримання на постійному рівні вільно-радикального пероксидного окислення. Опосередковано як кофактор вітамін Е бере участь у транспорті електронів і протонів у дихальному ланцюзі, стимулює синтез убіхінону.

Токоферол служить "пасткою" для вільних радикалів - утворює із ними неактивні форми, які обривають вільно-радикальний ланцюг. Цим вітамін Е захищає від пероксидного окислення поліненасичені жирні кислоти в складі клітинних мембран. Гіповітаміноз супроводжується патологією мембран у вигляді пероксидного гемолізу еритроцитів, розсмоктування плоду під час вагітності, м'язової дистрофії, некрозу печінки, розм'якшення мозку, атрофії сім’янників, що приводить до безплідності.

Завдання 4. Виявлення вітаміну К. Реакція з лужним розчином цистеїну.

Принцип методу. При наявності цистеїну вікасол (вітамін К) в лужному середовищі забарвлюється в лимонно-жовтий колір.

Хід роботи. У пробірку вносять по 5 крапель розчинів вікасолу та цистеїну і 5 мл 10% розчину їдкого натру (NaOH). Спостерігають за появою лимонно-жовтого забарвлення.

Клініко-діагностичне й практичне значення. Цей вітамін є антигеморагічним фактором і має пряме відношення до згортання крові. Роль вітаміну К у згортанні крові зумовлена його участю в утворенні протромбіну, який є неактивним попередником ферменту тромбіну, що перетворює білок плазми крові фібриноген у фібрин. Фібрин є нерозчинним волокнистим білком, що приймає участь в утворенні кров’яного згустка. Для того, щоб протромбін міг активуватися і перетворитися на тромбін, він спершу повинен зв’язати іони Са²⁺. Нормальна молекула протромбіну містить декілька залишків особливої амінокислоти - -карбоксиглутамінової кислоти, яка й зв’язує іони Са²⁺. При нестачі вітаміну К місце залишків -карбоксиглутамінової кислоти займають залишки звичайної глутамінової кислоти. Відтак, порушується каскад згортання крові і, як наслідок, підвищується кровотеча.