Витамины (амины жизни)

Витамины – это низкомолекулярные органические соединения, являющиеся незаменимыми пищевыми компонентами, которые в ничтожно малых количествах обеспечивают нормальное функционирование организма.

По физико-химическим свойствам витамины делятся на две группы: водорастворимые и жирорастворимые. В обеих группах выделяют витаминоподобные вещества, которые по биологическим свойствам похожи на витамины, но синтезируются в организме и требуются в больших количествах [1-13].

Пути метаболизма витаминов

Некоторые витамины поступают в организм в виде провитаминов, а затем в клетках эпителия кишечника или в тканях превращаются в биологически активные вещества (БАВ).

После всасывания жирорастворимые витамины депонируются в клетки органов (главным образом в печени), а большинство водорастворимых превращаются ферментативным путем в коферменты и активно участвуют в метаболизме. Те и другие со временем подвергаются катаболизму и выводятся из организма, поэтому необходимо постоянное поступление их с пищей в строго определенных количествах.

При нарушении баланса витаминов развиваются состояния гипервитаминоза, гиповитаминоза или авитаминоза.

Причины гипо- и авитаминозов

I. Экзогенные:

1. нерациональное, однообразное питание;

2. дисбактериоз ( изменение состава микрофлоры кишечника), вызванный длительным применением антибиотиков или сульфаниламидных препаратов.

II .Эндогенные:

1. нарушение всасывания жирорастворимых витаминов при заболевании печени или желчекаменной болезни ( не поступает желчь в тонкий кишечник).

2. нарушение всасывания витамина В₁₂ при тотальной резекции желудка (не вырабатывается гастромукопротеин).

3. нарушение образования коферментов (вследствие генетически обусловленных дефектов апофермента или ферментов, которые участвуют в синтезе коферментов).

4. усиление распада витаминов в организме.

5. физиологически обусловленная высокая потребность в витаминах (растущий организм, беременность).

Отдельные представители витаминов разбирать по схеме:

1. Название (может быть несколько).

2. Распространение в пищевом сырье и суточная потребность.

3. Структура витамина и кофактора.

4. Биологическая роль (участие в метаболических реакциях).

5. Симптомы гипо-, гипер-, авитаминозов и механизмы этих нарушений.

1. Водорастворимые витамины

1.1. Витамин в5(рр, никотиновая кислота, никотинамид, ниацин)

1.1.1. Общая характеристика

РР – противопеллагрический.

Суточная потребность – 25 мг.

Распространение в природе. Много содержится в мясе, печени, почках, зернах злаков, отрубях, дрожжах; мало – в молоке и яйцах, но эти продукты содержат большое количество триптофана, из которого может синтезироваться никотинамид (из 60 молекул триптофана может быть синтезирована 1 молекула витамина РР).

Структура витамина и кофактора. Витамин РР входит в состав никотинамидных коферментов НАД⁺ – никотинамидадениндинуклеотид и НАДФ⁺ – никотинамидадениндинуклеотид фосфат.

Кофакторы с белками связаны водородными связями (непрочно).

1.1.2. Биохимические функции

Биохимические функции витамина РР связаны с коферментами НАД⁺ и НАДФ⁺, которые входят в состав окислительно-восстановительных ферментов – дегидрогеназ:

1. функция переноса протонов и электронов в окислительно-восстановительных реакциях в составе НАД⁺- и НАДФ⁺-зависимых дегидрогеназ (НАД⁺ДГ и НАДФ⁺ДГ);

2. функция субстратная – определяется участием НАД⁺ в качестве субстрата в ДНК-лигазной реакции при репликации и репарации ДНК. Недостаток НАД⁺ в быстро регенерирующих тканях приводит к замедлению процесса деления клеток и исправлению дефектных участков ДНК;

3. регуляторная функция – в качестве аллостерического эффектора ферментов (регуляция активности ферментов в клетке зависит от соотношения в цитоплазме или митохондриях НАД⁺/НАД+Н⁺ и НАДФ⁺/НАДФН+Н⁺). Увеличение концентрации в клетке окисленной формы НАД⁺ – активирует аэробные процессы и, наоборот, увеличение восстановленной формы НАДФН+Н⁺ – активирует анаэробные процессы:

НАД⁺ и НАДФ⁺ – в составе дегидрогеназ (ДГ) окисляют или дегидрируют разные субстраты (RH₂): лактат, малат, пируват, α-кетоглутарат, изоцитрат, глутамат. Дегидрирующие их ферменты имеют названия (соответственно): лактат ДГ, малат ДГ, пируват ДГ, α-кетоглутарат ДГ, изоцитрат ДГ. Все НАД⁺- и НАДФ⁺-дегидрогеназы имеют один кофактор но отличаются апоферментом (апофермент отвечает за специфичность действия).

Исключительная роль данных процессов заключается в поддержании энергетических ресурсов клетки. НАД-дегидрогеназные реакции являются первым этапом в сложном процессе тканевого дыхания. Тканевое дыхание (биологическое окисление) представлено полиферментной цепью переноса электронов и протонов от субстрата (донора атомов водорода) к кислороду (акцептору электронов и протонов), и локализовано во внутренних мембранах митохондрий:

RH₂ → НАД⁺-ДГ→ ФМН-ДГ → КоQ→ цb → цc₁ → цс₂→ ца→ ца₃ → ¹/₂О₂ → Н₂О.

Примечание: цb, цc₁, цc₂, цa, цa₃ — это железосодержащие гемопротеины — переносчики электронов по дыхательной цепи.

НАД⁺- и НАДФ⁺-дегидрогеназы всегда первичные в дыхательной цепи и всегда неаутооксидабельные, т.е. никогда не связаны с кислородом, а принимают протоны и электроны от окисляющегося субстрата и передают их флавиновым ферментам (ФМН-ДГ или ФАД-ДГ).