8

Самостійне вивчення

Тема2. Біологічно активні речовини: ферменти, гормони, вiтамiни Вивчивши цю тему, ви повинні:

Знати: Біологічно активні речовини: ферменти, гормони, вiтамiни; їх будову, головні властивості, біологічне значення.

Уміти: застосовувати теоретичні знання на практиці, для безпечного використання засобів побутової хімії, біодобавок, медичних препаратів;

План роботи

1. Скласти конспект:

1. Поняття про біологічно активні речовини.

2. Поняття про вітаміни.

3. Роль вітамінів.

4. Поняття про гормони.

5. Функції гормонів.

6. Ферменти, їх будова, функції.

7. Дія ферментів, їх специфічність, активний центр.

8. Алкалоїди.

9. Фітогормони.

2. Підготувати відповіді:

• Що таке а-, гіпо-, гіпервітамінози?

• Які ви знаєте основні властивості гормонів?

• Що таке фітогормони та яке їхнє біологічне значення?

• Що таке алкалоїди і як вони діють на організм людини?

• Як можна визначити вплив, який справляє на організм наявність або відсутність певного вітаміну?

Підручник, § 5, 6 [1]

Викладач: Примерова Т.М.

Додаток

Біологічно активні речовини є особливою групою органічних сполук. Вони регулюють процеси обміну речовин, росту і розвитку організмів, слугують для захисту чи впливу на особин свого чи інших видів. Одна з груп біологічно активних речовин - це вітаміни.

Вітаміни. Для підтримання нормальної життєдіяльності організму крім білків, жирів, вуглеводів, мінеральних речовин і води потрібні вітаміни. Вітаміни - біологічно активні низькомолекулярні органічні сполуки, різні за хімічною природою.

Існування і значення вітамінів для життя встановив наприкінці минулого століття російський лікар М. І. Лунін (1881). Пізніше польський хімік К. Функ(1912) назвав біологічно активну речовину, яку виділили з висівок, „вітаміном”, оскільки вона містила в своїй молекулі аміногрупу(лат. vita - життя + „аміни”).

Вітаміни надходять в організм з продуктами харчування, переважно рослинного походження. В тканинах організму людини вони засвоюються, утворюючи більш складні речовини. Стало відомо, що вони беруть участь у синтезі й розщепленні амінокислот, жирів, азотистих основ нуклеїнових кислот. Деяких гормонів, медіатора ацетилхоліну, який забезпечує передавання імпульсів у нервовій системі.

Нині відомо понад 20 вітамінів, які мають безпосереднє значення для здоров'я людини. Усі вони розподілені на дві групи: жиророзчинні(кальцефероли, каротиноїди, ретинол, токофероли, філохінони) і водорозчинні(аскорбінова кислота, біотин, нікотинова кислота, пантотенова кислота, піридоксин, рибофлавін, фолієва кислота, ціанокобаламін).

За нормального раціону і здорового способу життя потреба у вітамінах задовольняється природним шляхом. Проте навіть за цих умов узимку й навесні доцільно вживати додатково аскорбінову кислоту(віт.C). У разі одноманітного харчування, збідненого на натуральні рослинні продукти, спостерігається порушення обміну вітамінів. Дещо вища потреба у вітамінах у молоді, а також у осіб, що працюють у шкідливих умовах, під час захворювань. У таких випадках люди потребують додаткового збагачення їжі вітамінами.

Для збереження вітамінів у їжі слід дотримуватись правил заготівлі, зберігання продуктів, приготування їжі - уникати її переварювання й пересмажування. Наприклад, у пошкоджених овочах і фруктах аскорбінова кислота руйнується внаслідок дії ферментів, які розщеплюють її молекули.

Нині добре відомо, що при нестачі(гіповітаміноз, або авітаміноз) або надлишку(гіпервітаміноз) вітамінів в організмі розвиваються захворювання.

Добова потреба людини у вітамінах значною мірою залежить від її віку, роду занять, маси тіла, статі, загального стану здоров'я.

Отже, для профілактики захворювань, пов'язаних з дефіцитом вітамінів, потрібна правильна організація харчування і способу життя загалом. Слід пам'ятати, що надлишок вітамінів, їхніх препаратів також негативно позначається на здоров'ї.

Іншою групою біологічно активних речовин, які відіграють важливу роль у забезпеченні нормальної життєдіяльності організмів людини і тварин, є гормони.

Гормони.Гормони - це біологічно активні речовини, які в невеликих кількостях здатні чинити на організм значний вплив,

Кожний гормон виконує певну функцію. Гормони, надходячи в кров, діють далеко від місця синтезу.

Хімічна природа гормонів неоднорідна: це видозмінені амінокислоти, білки, поліпетиди, стероїди(органічні сполуки, які належать до групи складних ліпідів, що не піддаються омиленню). Так, тироксин щитоподібної залози є йодованою амінокислотою; інсулін, глюкагон підшлункової залози, соматотропін(гормон росту) гіпофіза - білки; адреналін, норадреналін надниркових залоз - катехоламіни; гормони статевих залоз естрадіол, тестостерон - стероїди.

Гормони мають сильний вплив на регуляцію обміну речовин, росту, статевого розвитку, функцій окремих органів. Одні гормони здатні підсилювати функцію, інші - послаблювати. Отже, завдяки гормонам, що виробляються в залозах внутрішньої секреції, здійснюється регуляція життєдіяльності організму.

Залози внутрішньої секреції виконують багато функцій. Найпоказниковішим у цьому відношенні є гіпофіз.

Передня частка гіпофіза виробляє кілька гормонів. один з них впливає на ріст тіла, інші - на діяльність статевих залоз, щитоподібної, надниркових залоз. Гормон стимулює розвиток організму, одночасно впливаючи на обмін жирів, вуглеводів і білків.

Проміжна частина гіпофіза виділяє гормон, що регулює утворення пігменту шкіри.

Задня частина гіпофіза нагромаджує гормони вазопресин і окситоцин, що надходять у неї від підгорбової ділянки(гіпоталамуса).

Як видно з далеко не повного опису значення гіпофіза, ця залоза має сильний і різноманітний безпосередній вплив на організм. Крім того, гіпофіз регулює діяльність інших ендокринних залоз: щитоподібної, статевих, надниркових.

Ще однією групою біологічно активних речовин є ферменти. Ферменти – це специфічні білки, які виконують в організмі роль біологічних каталізаторів. Являючись білками, ферменти мають первинну,вторинну, третинну і багато з них – четвертинну структуру.

При гідролізі ферментів утворюється суміш амінокислот. Відомо більше, як 20 різних амінокислот, які входять в склад білків.

Ферменти мають загальні з білками фізично-хімічні властивості: при гідролізі розщеплю-ються на амінокислоти; мають високу молекулярну масу;утворюють високу молекулярну масу; створюють колоїдні розчини; погано кристалізуються; дуже нестійкі до високих температур солей, важких металів, кислот, лугів і т. п; мають антигенні властивості.

Молекулярна маса ферментів має широку варіацію – від декілька десятків

тисяч до декілька мільйонів.

Ферменти відрізняються по своїй структурі. Їх поділяють на 2 групи – прості і складні. Прості, або однокомпонентні; - ферменти складаються тільки із амінокислот. До них відносяться невелика кількість ферментів (рибонуклеаза, амілаза, альдолаза, уреаза, пепсин та ін.). Але більшість ферментів складається з двох компонентів: небілкової частини, або простетичної групи, і білкової – апофермент. Ці дві частини фермента

окремо не мають сили, але тільки в комплексі одне з іншим вони проявляють каталітичну здатність.

Небілковий компонент розпаду ферментів називається кофермент.

Багато коферментів являються вітамінами або їх похідними. В даний час нам відомо понад 300 окремих ферментів (а, може набагато більше, бо наука не стоїть на місці), в склад яких входять в якості коферментів вітаміни або їх похідні. Як наслідок, при авітамінозах спостерігається розпад діяльності всіх ферментних систем.

Для визначення механізму дії ферменту було запропоновано немало теорій.

Але перемогла та, в якій мова йде про те, що каталізатори лише скорочують час, необхідний для досягнення рівноваги хімічної реакції.

Більшість хімічних реакцій потребує “запуску”, що і виконують ферменти.

В основі життєдіяльності організму лежать хімічні перетворення різних речовин, швидкість яких визначають ферменти – біологічні каталізатори.

Харчотравлення, використання всіх корисних речовин, які поступили в організм, ріст, згортання крові, м’язові скорочення і багато інших фізіологічних процесів – все це побудовано на чіткій, послідовній роботі ферментних систем.

Найважливішою ознакою ферментів є не тільки їх властивість прискорювати хід хімічних реакцій, але вибірково каталізувати лише визначений шлях перетворення даного субстракта. Це одна з основних властивостей ферментів порівняно з небіологічними каталізаторами.

Зворотність ферментативних реакцій заключається в здатності ферментів каталізувати пряму і зворотну реакцію. Так, наприклад, ліпаза може при певних умовах розчепити жир до гліцерину і жирних кислот, а також каталізувати його синтез із продуктів розпаду. Здатність ферментів прискорювати хімічні процеси в сторону синтезу, так і розпаду, має

велике значення, так як створює можливість переключення цих процесів з одного на інший, чим забезпечує тісний взаємозв’язок катаболізму і анаболізму, гнучкість і пристосованість обміну речовин під впливом зовнішніх і внутрішніх факторів.

Ферменти дуже чутливі до зміни ph середовища, в якому вони діють. Кожний фермент має оптимум ph, при якому він найбільш активний.

Для більшості ферментів оптимальне середовище близьке до нейтрального (ph біля 7,0), так як максимальна активність ферментів проявляється при фізіологічних значеннях ph, а в кислому або лужному середовищі їх

активність знижується. З цього правила є винятки, і їх немало.

Наприклад, пепсин, який знаходиться в шлунковому соці, активний лише в дуже кислому середовищі (ph 1,5 – 2,5).

Ферменти дуже чутливі до температури. При підвищенні температури до 40-500 С підвищується активність більшості ферментів, що відповідає загальновідомому закону прискорення хімічних реакцій з підвищенням температури. Встановлено, що підвищення температури на кожних 100 збільшує швидкість ферментативної реакції в 1,5 – 2 рази. І тому необхідно дотримуватись температурного режиму при проведенні проб на ферменти.

Перетворення ферментів відбувається подібно з іншим обміном білків організму. Ферменти постійно оновлюються, синтезуються і розпадаються, що забезпечує їх належний рівень в тканинах.

В результаті секреції або відмиранні клітин ферменти попадають в кров. Шляхи виведення ферментів з крові різні. В плазмі крові проходить інактивація ферментів, потім вони поглинаються клітинами ретикулоендотеліальної системи, де в наслідок катаболізму, розпадаються.

Частина ферментів виводиться через сечовидільні шляхи і шлунково-кишковий тракт. Але, ектреція ферментів з сечею і жовчю займає невелику питому вагу в механізмі виведення ферментів з організму. В основному, ферменти розпадаються в плазмі крові і тканинах і виводяться їх невикористані кінцеві продукти звичайними для білків каналами.