Полезные материалы за все 6 курсов / Учебники, методички, pdf / Биохимия в рисунках

РАЗДЕЛ 2. ВИТАМИНЫ

”Амины жизни” (К.Функ)

Витамины - это необходимые для нормальной жизнедеятельности пищевые низкомолекулярные органические вещества, синтез которых у организмов данного вида отсутствует или ограничен.

Источники витаминов у человека - пища и кишечные бактерии. Некоторые витамины поступают в организм в виде предшественников - провитаминов, которые в тканях превращаются в активные вещества (например, каротиноиды, содержащиеся в моркови, томатах, перцах, - провитамины витамина А).

Витамины имеют отличительные особенности:

  не включаются в структуры органов и тканей;   не используются в качестве источников энергии.

Классификация и номенклатура

Для обозначения каждого витамина существует буквенное обозначение, химическое и физиологическое название, например:

витамин С = аскорбиновая кислота = антискорбутный витамин.

Классифицируются витамины по их растворимости в воде или жирах.

1. Жирорастворимые витамины – витамины А, Д, Е, К, а также витаминоподобные вещества – убихинон (витамин Q), эссенциальные жирные кислоты (витамин F)

2. Водорастворимые витамины – витамины группы В, Н, С, витаминоподобные вещества - холин, липоевая кислота, карнитин, оротовая кислота и др.

Дисбаланс витаминов в организме

  Гиповитаминоз - частичный недостаток витаминов (клинически и биохимически проявляемый).

Гиповитаминозы, как правило, неспецифичны и проявляются повышенной утомляемостью, снижением защитных сил организма и т.д., в то время как

авитаминозы имеют характерные специфические клинические проявления, связанные с нарушением определенных биохимических процессов. Это объясняется тем, что

больщинство водорастворимых витаминов превращается в организме в активную коферментную форму (как правило, нуклеотид или фосфорный эфир), соединяется с

холофермент

Биологическая роль витаминов

Водорастворимые витамины, как правило, являются коферментами сложных ферментов (или входят в состав коферментов).

Жирорастворимые витамины входят в состав биомембран, выполняют соответствующие регуляторные функции на уровне отдельных клеточных структур и целого организма. Многие витамины являются антиоксидантами и защищают биологические молекулы от окисления активными формами кислорода.

Mетаболизм витаминов

Жирорастворимые витамины после всасывания в кишечнике депонируются в тканях, где утилизируются по мере необходимости; водорастворимые витамины - превращаются в активную форму - коферменты и, выполнив каталитическую функцию в составе ферментов, распадаются и выводятся из организма.

Антивитамины Антивитамины – это природные и синтетические соединения, которые препятствуют

биологическому эффекту витаминов. Их можно разделить на две группы:

-  структурные аналоги витаминов, которые обычно блокируют активные центры ферментов, соединяясь с его белковой частью вместо витамина, чем вызывают конкурентное ингибирование данного фермента. В результате тормозится определенная биохимическая реакция, что проявляется клинической картиной гипоили авитаминоза. Хорошо известный изониазид – препарат, который используется для лечения туберкулеза, является антивитамином витаминов РР и В6.

-  неспецифические антивитамины, которые разрушают или связывают витамины. Например, в сырой рыбе содержится фермент тиаминаза, который разрушает тиамин

ВИТАМИН В2 – рибофлавин – витамин роста

  флавинадениндинуклеотид – ФАД

Активация витамина происходит с участием АТФ как донора остатка фосфорной кислоты (в синтезе ФМН) и как донора АМФ (в синтезе ФАД):

Н

B2

ФМН

ФАД

  Биологическая роль ФМН и ФАД

ФМН и ФАД являются простетическими группами многих флавиновых ферментов – флавопротеинов (аэробных и анаэробных дегидрогеназ и оксидаз), которые принимают

участие в окислении разнообразных промежуточных веществ углеводного, липидного и белкового обменов.

  Гиповитаминоз: задержка роста, воспалительные процессы слизистой оболочки

В5 – РР - никотиновая кислота, никотинамид, ниацин, антипеллагрический

  Коферментные формы:

  никотинамидадениндинуклеотид – НАД+

  никотинамидадениндинуклеотидфосфат -НАДФ+

+

+

  осуществляют перенос водорода в окислительновосстановительных реакциях,

являясь коферментами пиридинзависимых анаэробных дегидрогеназ;

  являются субстратами для синтетических реакций репликации и репарации;

  являются аллостерическими регуляторами активности ряда ферментов.

Витамин В6 – пиридоксин - антидермитный

Коферментные формы образуются путем фосфорилирования витамина с помощью

АТФ и фермента пиридоксалькиназы :

АТФ АДФ

B6 пиридоксалькиназа ПАЛФ

  Биологическая роль пиридоксалевых коферментов:

ПАЛФ и ПАМФ входят в состав пиридоксалевых ферментов, катализирующих основные реакции азотистого (белкового) обмена:

  реакции трансаминирования (трансаминазы);

  реакции декарбоксилирования аминокислот (декарбоксилазы);

  биосинтез гема и сфинголипидов;

  превращение триптофана в витамин РР;

  пиридоксалевые коферменты участвует также в активном транспорте аминокислот через клеточную мембрану.

  Гиповитаминоз: пеллагроподобный дерматит (не поддается лечению витамином РР), анемия, судороги;

  пиридоксзависимые энзимопатии (гомоцистеинурия),

  лечение туберкулеза изониазидом (антивитамин В6)

25

ВИТАМИН В12 - кобаламин – антианемический

В12 – единственный витамин, содержащий металл - кобальт.

Источники витамина: пища и микрофлора кишечника. Это единственный витамин, синтез которого осуществляется исключительно микроорганизмами.

  Коферментные формы:

метилкобаламин  (метил-В12) д  езоксиаденозилкобаламин (ДА - В12)

  Биологическая роль :

  метил-В12 совместно с ТГФК участвуют в реакциях трансметилирования, т.е. межмолекулярного переноса метильных групп (ресинтез метионина, синтезы адреналина, креатина, пуриновых и пиримидиновых оснований, т.е. синтез ДНК и РНК;

превращение метилмалонил-КоА (образуется при расщеплении аминокислот с разветвленной цепью) в сукцинил-КоА (метаболит цикла Кребса).

27

ВИТАМИН С – аскорбиновая кислота антискорбутный витамин

Окисленная форма менее устойчива, легко распадается, теряя биологическую активность.

L-аскорбиновая кислота L-дегидроаскорбиновая кислота

  Биологическая роль :

участвует  в окислительно-восстановительных реакциях;

  в качестве сильного восстановителя участвует в реакциях гидроксилирования: в синтезе нейромедиаторов, стероидных гормонов, гемоглобина, коллагена (гидроксилирование аминокислот пролина и лизина в оксипролин и оксилизин) и др.;

усиливает  всасывание и использование железа тканями;

является  антиоксидантом.

  Авитаминоз – цинга (скорбут) – нарушение синтеза коллагена и хондроитинсульфата – атрофия соединительной ткани, анемия, выпадение зубов.

ВИТАМИН Р - РУТИН - витамин проницаемости (флавоноиды)

Р-витаминно активные производные :

кверцетин, рутин, катехины

  Биологическая роль флавоноидов:

  укрепляют и уменьшают проницаемость сосудистой стенки: стабилизируют основное вещество соединительной ткани, ингибируя гиалуронидазу (фермент, расщепляющий гиалуроновую кислоту – основное вещество соединительной ткани);

  способствует поддержанию аскорбиновой кислоты в восстановленной форме

  Гиповитаминоз - повышение проницаемости сосудов (кровоизлияния, кровотечения), быстрая утомляемость, боли в конечностях. Сопровождает недостаток витамина С (цингу). Аскорутин - препарат, содержащий витамины-синергисты: витамин С и витамин Р, применяется для укрепления стенки сосудов.

28

  превращение пирувата в оксалоацетат (пируваткарбоксилаза);

  биосинтез пуриновых нуклеотидов.

  Гиповитаминоз – при нарушении нормальной микрофлоры кишечника (в результате длительного приема антибиотиков и сульфаниламидов). В эксперименте на