Лектор доцент кафедры биохимии и молекулярной биологии Т.В.Жаворонок
Основные признаки витаминов (≈ 13 витаминов) Содержатся в пище в незначительных количествах (микрокомпоненты) Не синтезируются в организме вообще или синтезируются в незначительных количествах микрофлорой кишечника Не выполняют пластических функций Не являются источниками энергии Оказывают биологическое действие в малых концентрациях и влияют на все обменные процессы Являются кофакторами многих ферментативных систем ≈ 8 витаминоподобных веществ Если у вещества присутствуют все признаки витамина, кроме 1 (иногда 2-х), то оно – витаминоподобное
витамины – важнейшая часть многих коферментов У большинства ферментов есть небелковый компонент – кофактор ( кофермент или простетическая группа) В состав коферментов витамины входят не в свободном, а в активированном виде Для каждого витамина – свой путь активирования: фосфорилирование, присоединение нуклеотида или другое превращение
Активные формы витаминов : В 1 - ТДФ ( тиамин дифосфат ) В 2 - ФАД ( флавин адениндинуклеотид ) В 6 - ПФ ( пиридоксаль фосфат ) В 9 (В с ) - ТГФК ( тетрагидро фолиевая кислота или фолиновая кислота) РР - НАД и НАДФ ( никотинамид адениндинуклеотид и его фосфорилированная форма) В 12 - кобаламин при активации соединяется с адениловой кислотой Биотин - соединяется с СО 2 B 3 - пантотеновая кислота - в активированном виде представляет собой Коэнзим А
В организме человека возможен синтез единичных витаминов : витамина РР из аминокислоты триптофана витамина D 3 из 7-дегидрохолестерола в процессе фотохимической реакции некоторые витамины группы В синтезируются в кишечнике под влиянием микрофлоры Все остальные витамины обязательно должны поступать в организм извне, чаще всего с пищей
Источники витаминов: растительного происхождения – овощи и фрукты, многие злаки и бобовые, ягоды и орехи, зелень и коренья в продуктах животного происхождения витаминов значительно меньше в виде искусственных препаратов может поступать большое количество витаминов Через клеточную мембрану свободные витамины проходят значительно легче. Поэтому дешевле и выгоднее вводить не коферменты, а свободные витамины, т.е. не активированные витамины
Это молекулы – предшественники витаминов. Провитамины А 3 типа провитаминов: α -, β -, γ - каротины, из которых самый активный β -каротин. Провитамин D Производное холестерола: 7-дегидрохолестерол, из которого в коже на свету может образоваться витамин D 3.
Витамины быстро всасываются в кровь и быстро выводятся, поэтому они должны поступать в организм постоянно При недостатке витаминов - субнормальная обеспеченность ( дефицит витамина без клинических признаков нарушений обмена) - гиповитаминозы ( недостаточность витамина не полная, умеренная ) - авитаминозы или полиавитаминозы (глубокая недостаточность, почти отсутствие витамина) При избыточном количестве витаминов - гипервитаминозы
Гиповитаминозы встречаются очень часто. П ричины гиповитаминозов : 1) Социальные факторы : однообразное, одностороннее питание с недостаточным содержанием витаминов в пище, плохие жилищные условия 2) Неправильная технология обработки пищи : медленное долгое нагревание или неоднократное подогревание пищи уничтожает витамины 3) Употребление табака, этанола (алкоголизм) 4) Биологические факторы: грудной и пожилой возраст, беременность, период кормления ребенка
5) Некоторые патологические состояния : а) Нарушение всасывания в ЖКТ б) Кишечные инфекции. Патогенные микроорганизмы подавляют нормальную кишечную микрофлору, нарушая синтез витаминов группы В в) Заболевания печени нарушают: - превращение провитаминов в витамины - включение витаминов в различные реакции биосинтеза - депонирование витаминов в печени. 6) Введение избыточного количества лекарств, в первую очередь - антибиотиков, которые могут угнетать деятельность нормальной микрофлоры в кишечнике
7) Введение антивитаминов. Истинные – похожи по строению на нативные витамины (структурные аналоги), но обладают противоположным действием вследствие конкурентных отношений с витамином. Обычно блокируют центры связывания ферментов с витаминами, вытесняя витамины. Неспецифические – в широком смысле это любое вещество, после введения которого в организм наступает картина одного из гипо- или авитаминозов. Вызывают модификацию витамина или затрудняют его всасывание или транспорт, в итоге – снижение или потеря биологического эффекта витамина.
Суточная потребность в витаминах - это профилактическая доза, или количество витамина, необходимое для предотвращения гиповитаминоза несколько миллиграммов или микрограммов За единицу активности витамина принята Международная единица (МЕ) или Интернациональная единица (ИЕ ) Стандартизация проводится на лабораторных животных 1 МЕ витамина В 1 = 3 мкг кристаллич. тиамина (голуби) 1 МЕ витамина В 2 = 3 мкг 1 МЕ витамина С = 50 мкг 1 МЕ витамина А = 0,3 мкг (крысы) 1 МЕ витамина D = 0,025 мкг чистого кальциферола
А ретинол D холекальциферол Е токоферол К филлохинон, менахинон F - полиненасыщенные эссенциальные жирные кислоты : линолевая(ώ6), линоленовая(ώ3), арахидоновая (витаминоподобное вещество) Коэнзим Q – убихинон ( витаминоподобное вещество)
ВИТАМИН А (ретинол, антиксерофтальмический) Суточная потребность: 1,5 – 2,5 мг (5-6 тыс.МЕ) Источники: рыбий жир, коровье масло, желток, печень, молоко и молочные продукты, каротиноиды в желтых продуктах ( carota – морковь)
каротиноиды α,β,γ α- и γ-каротины содержат по одному β-ионо- новому кольцу, при окислительном рас-паде образуется 1 молекула витамина А. β-каротин содержит 2 β-иононовых кольца β-каротин + 2 NAD(P)H + H* ↔ ↔ 2 all- транс-ретинол + 2 NAD(P)* Реакцию катализируют 2 фермента: Каротиндиоксигеназа (расщепляет молекулу β-каротина по центру окислительным путем) NAD (Р)-зависимая редуктаза (восстанавливает до спиртовой группировки – ретин ол )
Биохимические функции витамина А ПРИРОДНЫЙ АНТИОКСИДАНТ участвует в окислительно-восстановительных реакциях, синергист витамина Е РЕГЕНЕРАЦИЯ И ДИФФЕРЕНЦИРОВКА КЛЕТОК КОЖИ И СЛИЗИСТЫХ, предупреждение ороговения, шелушения, растрескивания кожи АНТИКАНЦЕРОГЕН И АНТИМУТАГЕН УЧАСТИЕ В СИНТЕЗЕ ферментов, образующих ФАФС. ФАФС нужен для: - синтеза кислых гликозаминогликанов ( развитие кости и хряща ), - синтеза сульфоцереброзидов, гепарина, таурина ( связывание Са, К, медиаторов, нормальная работа ЦНС ) - инактивации токсинов в печени РЕГУЛЯТОРНАЯ - синтез гормонов (кортикостероидов, эстрогенов, гонадотропинов), - синтез липидов - активность ферментов ИММУНОЛОГИЧЕСКАЯ - регуляция синтеза защитных белков ( антител, интерферона, лизоцима …) - стимуляция фагоцитоза (повышает проницаемость мембран лизосом в лимфоцитах) СЕНСОРНАЯ - фоторецепция (входит в состав белка родопсина, зрительных «палочек», отвечает за цветное зрение ) - регуляция вкусовых, обонятельных, вестибулярных рецепторов, - предотвращает тугоухость на фоне нарушений самого органа слуха и невралгических заболеваний
Авитаминоз, гиповитаминоз ретинола · поражение слизистых (превращение эпителия в многослойный плоский, усиление процессов ороговения) · сухость кожи, папулёзная сыпь, шелушение · снижение секреции слюнных желез · ксерофтальмия (сухость роговицы глаза) · поражение желудочно-кишечного тракта · снижение устойчивости к инфекциям, замедление заживления ран
· поражение кожи (сухость, пигментация) · выпадение волос, ломкость ногтей, боли в области костей, суставов, остеопороз, гиперкальциемия · увеличение печени (с накоплением липидов), селезенки, почечная недостаточность, обострение желудочно-кишечных заболеваний, панкреатита, диспепсия · нарушение развития плода · уменьшение свертываемости крови за счет увеличения количества гепарина (геморрагии) · острое отравление (более 300 тыс.МЕ ежедневно) - головная боль ( за счет повышения продукции ликвора с повышением внутричерепного давления), сонливость, тошнота, рвота · явления менингизма - светобоязнь (повышение внутриглазного давления, сдавление сосочка зрительного нерва), у детей - судороги
ВИТАМИН Е (ТОКОФЕРОЛ, витамин размножения, антистерильный) Суточная потребность 20 - 30 мг Источники: растительные масла
Витамины группы Е – это 8 токоферолов, обозначают буквами греческого алфавита (из них природный только α-токоферол, остальные – синтетические). По биологическому действию токоферолы делят: - с витаминной активностью - с антиокислительной активностью альфа-токоферол обладает наиболее выраженной витаминной активностью дельта-токоферол - антиокислительной (антиоксидантной) активностью Содержание витамина Е в крови составляет 2 - 4 мкмоль/л (1 мг%).
Физиологическое значение витамина Е: Антиоксидантное действие на липиды клеток организма и предохранение липидной фазы мембран от переокисления. Липоперекиси и другие продукты перекисного окисления липидов (ПОЛ) повреждают мембраны клеток и нарушают их функции. Окисление липидов мембран эритроцитов может сопровождаться гемолизом. Витамин Е, защищая липиды, предохраняет эритроциты от гемолиза. Таким образом, витамин Е – антиоксидант липидной (гидрофобной) фазы
2) повышает накопление во внутренних органах всех жирорастворимых витаминов, особенно ретинола (витамина А) 3) улучшает клеточное дыхание, активирует процессы, способствующие синтезу АТФ 4) влияет на функции и состояние эндокринных систем, особенно половых желез, гипофиза, надпочечников и щитовидной железы Токоферол от греч.: tokos - потомство, phero - несу стимулирует синтез гонадотропинов, развитие плаценты 5) тормозит агрегацию тромбоцитов, что помогает предупредить атеросклероз
6) Токоферолы принимают участие в обмене белка: увеличивают синтез нуклеопротеинов, коллагена, сократительных белков, белков слизистых, плаценты, ферментов, гормонов, антител, интерферона усиливают синтез гема (входит в состав гемоглобина, миоглобина, каталаз, пероксидаз, цитохромов), активируют эритропоэз участвуют в обмен е креатина и креатинина 7) Токоферолы нормализуют мышечную систему, необходимы для развития и работы мышц: применяют с лечебной целью при прогрессирующей мышечной дистрофии используют в спорте и спортивной медицине для предотвращения мышечной слабости и утомления При недостатке токоферола - выраженная дис-трофия скелетных мышц и миокарда, бесплодие, изменение щитовидной железы, печени, ЦНС
ВИТАМИН К (от англ. k oagulation c вёртывание) филлохинон, антигеморрагический Суточная потребность 0,2 - 0,3 мг, для спортсменов до 1,0 мг Источники: шпинат, капуста, тыква, зеленый горошек, морковь, печень, мясо; синтезируется микрофлорой кишечника
Функции витаминов группы К : стимулируют в печени биосинтез 4-х белков - факторов свертывания крови, способствуют образованию активных тромбопластина и тромбина Способствуют синтезу Са-связывающих белков кости (остеокальцин и др.) Способствуют синтезу АТФ, креатинфосфата, ряда ферментов Витамин К синтезируется у взрослых микрофлорой кишечника (до 1,5 мг/сутки). Первичный К-авитаминоз возникает у детей в первые 5 дней жизни, когда их кишечник еще недостаточно заселен микрофлорой, способной к синтезу витамина К.
Вторичный К-авитаминоз возможен у взрослых Причины: Заболевания кишечника Дизбактериоз Прием сульфаниламидов и антибиотиков, которые нарушают деятельность нормальной микрофлоры Заболевания печени, когда нарушается усвоение жирорастворимых веществ, в том числе и витамина К Прием антивитаминов К : кумарины (дикумарин), передозировка антикоагулянтов. Проявления недостаточности: Сильная кровоточивость, которая может в тяжелых случаях привести к гибели У новорожденных - геморрагическая болезнь новорожденных
ВИТАМИН D (кальциферолы) антирахитический Суточная потребность 2,5 мкг (500 - 1000 МЕ) Источники: печень тунца, палтуса, трески, кита, икра, молоко, масло, яйца; синтезируется в коже под влиянием солнечного света (УФ) из провитамина 7-дегидрохолестерола: Холестерол → 7-дегидрохолестерол → витамин D УФ
Витамин D рассматривается как прогормон. Из него синтезируются активные кальцитриолы 1,25(ОН) 2 D 3, 24,25(ОН) 2 D 3, действующие как стероидные гормоны. МЕХАНИЗМ. Легко проникая в клетки-мишени, в цитоплазме они связываются с белковыми рецепторами. Далее гормон-рецепторный комплекс мигрирует в ядро, стимулирует транскрипцию и-РНК и последующий синтез белков-переносчиков ионов кальция (Са-АТФаза, Са-связывающий белок и др.) и неспецифических белков, участвующих в кальций-фосфорном обмене (фосфатазы и др.).
повышает проницаемость мембран для Са и фосфора: (1) регулирует всасывание Са, Р в эпителии кишечника, (2) регулирует образование белковой стромы, минерализацию и ремоделирование костей, усиливает синтез коллагена, щелочной фосфатазы (минерализация в эпифизах), у детей – рассасывание остеоида в диафизах, что нормализует минерализацию кости, (3) повышает реабсорбцию кальция, фосфора, натрия, цитратов, амино-кислот в проксимальных канальцах почек, (4) снижает синтез паратгормона (он регулирует Са / Р обмен) увеличивает синтез и секрецию тиреотропного гормона ТТГ регулирует иммунные процессы: тормозит синтез γ-глобулинов, синтез интерлейкина-2 Т-лимфоцитами, увеличивает синтез интерлейкина-1 моноцитами, фагоцитарную активность лейкоцитов снижает пролиферацию, усиливает дифференцировку клеток оказывает антиоксидантное и антиканцерогеное действие
· дети : рахит (поражение нервной и иммунной системы, гипотония мышц, отставание в общем развитии, нарушение обызвествления костей, деформация позвоночника, грудной клетки, конечностей, задержка появления зубов); · взрослые : гипертрофия хряща, остеоида, остеомаляция.
· 1 стадия без токсикоза (угнетение аппетита, раздражительность, потливость, выделение кальция с мочой; · 2 стадия - умеренный токсикоз (гиперкальциемия, гиперфосфатемия, гиперцитратемия); · 3 стадия - тяжелый токсикоз (упорная рвота, снижение массы тела, мио - кардит, пневмония, панкреатит, пиелонефрит), патологическая деминерализация костей, отложение кальция в мышцах, почках, сосудах, сердце, легких, кишечнике, приводящее к их недостаточности, сердечным аритмиям.
витамин F - полиненасыщенные эссенциальные жирные кислоты: линолевая(ώ 6 ), линоленовая( ώ 3 ) Суточная потребность: 10 г, из них 5 г – обязательно на ώ3 Источники: растительные масла (особенно льняное 75%!), свежий рыбий жир. При нагревании биологическая активность исчезает Чаще относят к витаминоподобным веществам
Линолевая ( ώ6 ) – предшественник арахидоновой кислоты ( её часто считают компонентом витамина F ), линоленовая ( ώ3 ) – предшественник эйкозапентаеновой кислоты. Эти кислоты – структурный компонент сложных липидов клеточных мембран Эти кислоты нужны для синтеза ряда простагландинов, тромбоксанов, простациклина, лейкотриенов, которые относят к тканевым гормонам, медиаторам воспаления. Они регулируют свертываемость крови, агрегацию тромбоцитов, просвет сосудов, артериальное давление, а также иммунитет (в том числе против опухолей)
Недостаточность обычно является следствием голодания или нарушения процесса всасывания липидов в кишечнике. Развивается фолликулярный гиперкератоз (избыточное ороговение кожного эпителия вокруг волосяных фолликулов), у животных – бесплодие. Страдают многие звенья метаболизма, однако чётких критериев недостаточности витамина F пока не имеется.
Профилактика и лечение атеросклероза (снижение уровня триглицеролов и холестерола в крови, антитромботическое действие) Онкологические заболевания Расстройства иммунитета Дерматология Сахарный диабет Желчегонное средство
Производное бензохинона с длинной изопреноидной боковой цепью. В большинстве тканей человека состоит из 10 изопреновых пятиуглеродных единиц (коэнзим Q 10 ), у других организмов может быть Ко Q 6 и Ко Q 8. Источники: натуральный коэнзим Q 10 содержат многие продукты, пищевые добавки с его повышенным содержанием обладают низкой биодоступностью.
Это гидрофобное, низкомолекулярное вещество, не связанное с белком, может мигрировать в пределах мембраны. Переносит электроны и протоны в дыхательной цепи митохондрий: жирорастворимая молекула коэнзима Q 10 наподобие челнока «снуёт» в липидной фазе внутренней мембраны митохондрий между флавопротеинами и системой цитохромов, при этом п ринимает восстановленные эквиваленты от флавопротеинов I -го и II -го комплексов дыхательной цепи, превращаясь в гидрохинон, и передает их на цитохромы Коэнзим Q 10 – восстановительный компонент дыхательной цепи митохондрий, он поддерживает антиоксидант ное состояние клетки (за счет способности принимать и отдавать электроны и протоны) Защищает липопротеины крови(ЛПНП) от окислительного повреждения Важен для нормальной работы сердечно-сосудистой системы Метаболические функции коэнзима Q 10
НЕДОСТАТОЧНОСТЬ коэнзима Q 10 При патологии сердечно-сосудистой системы содержание коэнзима Q 10 в миокарде уменьшено, при ишемической болезни сердца снижено отношение восстановленной (убихинол) и окисленной (убихинон) форм коэнзима Q 10. Недостаточность коэнзима Q 10 усугубляет течение многих сердечно-сосудистых заболеваний, а, возможно, является причиной их развития Препараты с коэнзимом Q 10 перспективны, так как при его недостаточности (в том числе наследственной) использование других антиоксидантов не восполняет эндогенный пул убихинона Q 10 используется в косметологии в составе средств, активирующих клеточное дыхание и метаболизм тканей
В 1 – тиамин. В 2 – рибофлавин. В 3 – пантотеновая кислота. В 4 – холин (витаминоподобное вещество) В 5 – РР, ниацин, никотиновая кислота. В 6 – пиридоксин. В 8 – инозит (витаминоподобное вещество) В 9 – Вс, фолиевая кислота, фолацин. В 12 – кобаламин. С – аскорбиновая кислота. Н – биотин. Р – рутин, биофлавоноиды (витаминоподобное вещество) U – метилметионинсульфоний, противоязвенный фактор (витаминоподобное вещество) N – липоевая кислота (витаминоподобное вещество) Карнитин (витаминоподобное вещество) Парааминобензойная кислота (витаминоподобное вещество) Пангамовая кислота ( витаминоподобное вещество)
Суточная потребность 1,0 – 2,0 мг Источники отруби семян, риса, хлебных злаков; горох, дрожжи
Метаболическая роль тиамина Активная форма витамина – тиаминпирофосфат (ТПФ, ТДФ) - Кофермент декарбоксилаз, транскетолазы, участвует в окислительном декарбоксилировании кетокислот (пирувата, α -кетоглутарата в ЦТК и др.) и в транскетолазной реакции (пентозо-фосфатный цикл). - Снижает содержание сахара в крови, активирует инсулин - Ликвидирует метаболический ацидоз - Увеличивает синтез АТФ, НАДФН, белков, липидов Кокарбоксилаза (ТПФ) – улучшает работу сердца, желудочно-кишечного тракта, проведение в нервно-мышечном синапсе, нормализует функции ЦНС (память…), оказывает наркотический эффект
Тиамин содержится в основном на поверхности семян. Поэтому при высокой очистке муки б ó льшая часть витамина теряется. При питании полированным рисом или исключительно хлебом из муки высшего качества возникает недостаточность витамина В 1.
Гиповитаминоз витамина В 1 проявляется полиневритами, мышечной слабостью. В тяжелых случаях возникает заболевание, получившее название " Бери-бери", что означает « овца»: у человека дрожат колени, больные высоко поднимают ноги и ходят подобно овцам. У больных нарушается чувствительность рук и ног, иногда и всего тела.
Суточная потребность 2 - 4 мг, для с/силовых нагрузок - 2,5 мг, на выносливость - 5,0 мг Источники печень, почки, яйца, молочные продукты, дрожжи, зерновые злаки, рыба
· участвует в окислительно-восстановительных реакциях · усиливает синтез АТФ, белков, эритропоэтина в почках, гемоглобина, сохраняет восстановленные формы фолиевой кислоты · повышает неспецифическую резистентность организма · увеличивает количество желудочного сока, желчи · нормализует гомеостаз всех видов обмен а, в том числе железа и порфирина, жизнедеятельность кишечной палочки · повышает возбудимость ЦНС · обеспечивает нормальное функционирование светопреломляющих сред глаза, темновую адаптацию, регенерацию эпителия
Коферментные формы ФМН и ФАД – просте-тические группы флавиновых ферментов, которые катализируют в метаболизме 2 типа химических реакций : Прямое окисление с участием кислорода, то есть дегидрирование исходного субстрата или промежуточного метаболита (оксидазы L- и D- аминокислот, ксантиноксидаза и др.) Перенос электронов и протонов от восстановленных пиридиновых коферментов (играют главную роль в биологическом окислении)
· задержка физического развития у детей, поражение ЦНС (депрессия, ипохондрия, истерия, гипоманиакальное состояние) · снижение секреции желудочного сока, подавление ферментов кишечника · дисфункция капилляров (расширение, нарушение кровотока), жжение подошв, анемия · глоссит ("кардинальский" язык), поражение кожи у носа и ушей · светобоязнь, слезотечение. Гипервитаминоза, побочных эффектов, острых отравлений нет
Суточная потребность 10 - 12 мг Источники дрожжи, печень, яйца, икра рыб, зерновые, молоко, мясо, синтезируется микрофлорой кишечника Пантотеновая кислота вездесуща, особенно много её в клетках растительного происхождения.
Пантотен был открыт в 1933 г. как фактор роста дрожжевых клеток и молочнокислых бактерий. У человека авитаминоз не встречается. У животных при недостаточности возникают дерматиты, язва желудка, дегенеративные изменения в миелиновых оболочках спинного мозга и корешков. Метаболические функции пантотена определяются его присутствием в составе - кофермента А - ацилпереносящего белка (АПБ) – нужен для синтеза высших жирных кислот
HSKoA осуществляет в организме реакции: 1) Образование ацил-КоА (активирование жирных кислот): R-CO-OH + HSKoA R-CO~SKoA + H 2 O 2) Образование ацетил-КоА - универсального соединения в организме, которое является связующим звеном между всеми видами обмена веществ. Ацетил-КоА используется для синтеза высших жирных кислот, холестерина, ацетилхолина, гормонов коры надпочечников, половых гормонов.
В 5 (никотинамид, ниацин, витамин РР) антипеллагрический Суточная потребность 15-20 мг/сут Источники: печень, почки, мясо, рыба, мука из цельной пшеницы Ниацин широко распространен в природе в соответствии со своим всеобщим значением для клеточного обмена
Этапы образования НАД в организме:
При недостаточности ниацина возникает ПЕЛЛАГРА – болезнь трех «Д»: д иарея, д ерматит, д еменция Со стороны ЖКТ возникает прежде всего диарея, а также воспаление слизистой оболочки ротовой полости и языка На коже, особенно на открытых частях тела, появляется зудящая эритема, болезненное припухание, утолщение и пигментация Поражения нервной системы выражаются в невритах и тяжелых психических нарушениях: депрессии, летаргии, спутанности сознания и в конце концов полном умственном упадке
Суточная потребность 2-3 мг Источники: широко распространен в пищевых продуктах растительного и животного происхождения, особенно - ростки пшеницы, дрожжи и печень Некоторое количество доставляется кишечными бактериями Потребность возрастает при физической работе и быстром росте
В организме различные формы пиридоксина переходят в пиридоксаль-5-фосфат Это кофермент обмена аминокислот Он участвует в следующих реакциях: 1) Трансаминирование 2) Декарбоксилирование аминокислот (образование гистамина…) 3) Реакции обмена триптофана 4) Образование цистеина из серина 5) Превращение серина в глицин
6) Образование δ - аминолевулиновой кислоты, необходимой для синтеза гема (в гемоглобине) 7) Усвоение аминокислот клетками, т.е. активный транспорт аминокислот через клеточные мембраны против концентрационного градиента 8) Пиридоксаль является составной частью фермента, расщепляющего гликоген – фосфорилазы гликогена
При недостаточности витамина В 6 : отставание в росте, дерматиты У младенцев - конвульсивные судороги, тяжелая гипохромная анемия Недостаточность витамина В 6 наблюдается не так уж часто. Возможно возникновение гиповитаминоза при приёме противотуберкулезного препарата изониазида, который связывает пиридоксаль и таким образом исключает его из метаболизма
В 9 (Вс, фолиевая кислота, фолацин) Суточная потребность ≈ 50 мкг, но из-за плохой всасываемости профилактический прием ≈ 400 мкг Источники много в дрожжах, листьях шпината, щавеля и других продуктах растительного происхождения
Метаболическая роль : участие в переносе одноуглеродных фрагментов: -СН 3, -СН 2 ОН, -СНО, -СН 2 - При этом фолиевая кислота предварительно восстанавливается в тетрагидрофолиевую кислоту ТГФК играет важную роль в обмене пуринов, поэтому участвует в обмене нуклеиновых кислот, это важно для роста тканей, а также при опухолевом росте
Недостаточность фолиевой кислоты характеризуется задержкой роста, анемией, лейкопенией, стеатореей ("Спру") Мегалобластическая анемия возникает вследствие нарушения синтеза ДНК В тощей кишке наблюдаются атрофические изменения, вследствие чего у больных появляется стеаторея Антиметаболиты фолиевой кислоты применяют для торможения синтеза ДНК и, следовательно, для торможения роста бактерий или опухолевых клеток. Например, 5-бромурацил, аминоптерин
В 12 (кобаламин) антианемический Источники: печень, молоко, яйца, другие продукты животного происхождения Суточная потребность 1-3 мкг
Кобаламины синтезируются только микроорганизмами. Но человек не может усваивать этот витамин, вырабатываемый кишечными бактериями в толстом кишечнике, а нуждается в его введении с пищей Усваивается В 12 только в такой форме, которая была прежде усвоена животными
Витамин В 12 называют внешним фактором Кастла В желудочном соке есть внутренний фактор, которым оказался мукопротеид Мукопротеид связывает в кишечнике витамин В 12, который поступает с пищей, и в таком виде он хорошо всасывается через слизистую оболочку кишечника. Лишь очень небольшая часть витамина В 12 может всасываться в свободном виде В крови кобаламин связывается с α 2 -глобулином и в таком виде поступает в печень и кроветворные органы
А внутренний фактор либо гидролизуется, либо возвращается обратно в кишечник, где связывается с новой порцией кобаламина. Таким образом, главная причина недостаточности витамина В 12 - заболевание желудка с атрофией слизистой и нарушением выработки внутреннего фактора Кроме того группой риска в этом отношении являются люди, лишенные длительное время пищи животного происхождения, а также хронические алкоголики
Строение: В центре модифицированного порфиринового кольца кобаламина расположен кобальт. Через координационные связи кобаламин связан с какимнибудь анионом : если с гидроксилом - гидроксикобаламин, (могут быть сульфат, хлорид, нитрит). Все эти производные одинаково активны. Биохимическая роль кобаламина - перенос метильной группы - СН 3 которая встаёт на место аниона
коферментные формы: 5-дезоксиаденозил кобаламин, метил кобаламин РЕАКЦИИ 1) Образование β -метиласпарагиновой кислоты из глутаминовой кислоты: СООН-СНNH 2 -CH 2- CH 2 -COOH COOH-CHNH 2 -CHCOOH- CH 3 2) Аналогично: взаимопревращение сукцинил-КоА и метилмалонил-КоА (синтез липидов). 3) Восстановление рибозонуклеозиттрифосфатов до соответствующих дезоксирибонулеозидтрифосфатов. 4) Метилирование гомоцистеина в цистеин. 5) Витамин В 12 важен для образования холина, а следовательно для образования фосфолипидов. Таким образом, витамин В 12 значим для предупреждения ожирения печени
Недостаточность витамина В 12 проявляется в виде пернициозной анемии (болезнь Бирмера-Аддисона ). Это тяжелое нарушение кроветворения. Обнаруживается резко выраженная мегалоцитарная гиперхромная анемия с количеством эритроцитов менее 1 млн/1 куб. мм. Одновременно происходит угнетение образования лейкоцитов. В желудке наблюдается атрофия слизистой оболочки, отсюда и снижение секреции. В нервной системе - дегенеративные изменения в боковых столбах спинного мозга.
Суточная потребность 50-150 мг. Это 1 мг/кг веса Источники: растительные пищевые продукты
Зелень и овощи в общем являются лучшими источниками витамина С, чем фрукты, а из фруктов наиболее богаты витамином С цитрусовые и ягоды. Особую роль играет картофель. Он покрывает примерно половину потребности в аскорбиновой кислоте. Содержание аскорбиновой кислоты в большой степени зависит от способов хранения и приготовления продуктов. Картофель при хранении его с сентября по апрель теряет 2/3 содержащегося в нем витамина С.
Витамин С легче разрушается, если овощи варить в алюминиевой, и особенно, в медной посуде. Картофель для лучшего сохранения в нем витамина С нужно опускать при варке в кипящую воду. Тогда сразу инактивируется фермент аскорбиназа самого картофеля и не может разрушать витамин. Аскорбиновая кислота синтезируется почти всеми организмами животного и растительного происхождения, в том числе и микробами. Только люди, обезьяны и морские свинки не могут синтезировать ее в процессе собственного обмена веществ.
Аскорбиновая кислота - лактон ненасыщенной гексоновой кислоты Вследствие наличия двойной связи в соседстве с двумя гидроксильными группами молекула обладает кислым характером, несмотря на отсутствие карбоксильной группы. Обладает резко выраженной восстановительной способностью, легко и обратимо переходит в дегидроаскорбиновую кислоту, представляющую из себя дикетон
Аскорбиновая кислота: Является антиоксидантом водной фазы Участвует в реакциях окисления, катализируемых глутатион-дегидрогеназой Способствует превращению фолиевой кислоты в тетрагидро фолиевую кислоту Способствует синтезу кортикостероидных гормонов От аскорбата зависит распад тирозина Необходима для гидроксилирования пролина и лизина. Этот процесс является посттрансляционной модификацией аминокислот в процессе синтеза коллагена
Недостаточность аскорбиновой кислоты Встречается часто. Особенно у населения суровых, бедных овощами и фруктами областей Арктики и Антарктики, среди беднейшего населения, среди бомжей, одиноких стариков, потребляющих однообразную пищу, нередко у искусственно вскармливаемых грудных детей, у курящих и при употреблении алкоголя. Недостаточное насыщение организма витамином С без развития тяжелых симптомов широко распространено ранней весной
«Авитаминоз С» (гиповитаминоз) При недостатке аскорбиновой кислоты развиваются яркие симптомы такого заболевания, как цинга ( скорбут). Симптомы носят множественный характер. Большая часть симптомов сводится к воздействию на образование основного вещества соединительной ткани. Н арушается синтез коллагена и эластина, происходит недостаточное образование цементирующего вещества в эндотелии капилляров, что ведет к кровоточивости. Характерны кожные кровоизлияния, располагающиеся вокруг волосяных фолликулов. На более поздних стадиях обнаруживают кровоизлияния в полость суставов и во внутренние органы
Недогидроксилирование коллагена и эластина при синтезе ведет к недостаточности образования тканей пародонта, зубной и костной субстанций, расшатыванию и выпадению зубов, затруднению заживления ран. Гипервитаминоз С ведет к снижению синтеза инсулина аскорбат в процессе метаболизма превращается в щавелевую кислоту. Её избыток в почках ведет к оксалурии и образованию оксалатных камней в мочевыводящих путях
Суточная потребность 150 - 200 мкг/сутки Источники: вырабатывается микрофлорой кишечника, печень, почки, бобовые, цветная капуста, грибы, молоко, яичный желток Биотин - витамин Н (от нем. Haut - кожа) (от греч. Bios - жизнь)
В сыром белке яйца обнаружен гликопротеид авидин, который связывает биотин в водонерастворимый комплекс и тем самым вызывает биотиновую недостаточность При недостаточности биотина наблюдается бледность кожных и слизистых покровов, недомогание, сонливость, дерматит с отрубевидным шелушением кожи, жирная себорея. - У животных выпадает шерсть вокруг глаз ("очковые глаза"). До 14% биотина оседает в печени. В тканях биотин своей группой (СОО-) связан с белком-ферментом, содержащим лизин ( NH 2 -) в активном центре.
Биотин входит в состав кофермента и способствует усвоению тканями ионов бикарбоната, образуемых из СО 2 : - карбоксилирование и - транскарбоксилирование Наращивает карбоксильную группу за счет превращения неактивного СО 2 в активную форму, имеющую макроэргическую связь. Этот процесс требует затраты АТФ и ионов Mn и Mg в качестве катализаторов
Ферменты карбоксилазы 1) Синтез оксалоацетата ( ЩУК ): пируват + СО 2 ~биотин оксалоацетат 2) Синтез высших жирных кислот : Ацетил~SКоА + CO 2 ~биотин СООН-СН 2 -СО~SКоА (малонил-КоА) 3) Синтез пуринового кольца 4) Синтез карбамоилфосфата в орнитиновом цикле образования мочевины
Суточная потребность ~ 0,5 г Источники: мясо, злаковые растения Трижды N -метилированный аминоэтиловый спирт
Холин пищи фосфорилируется за счёт АТФ ферментом киназой при всасывании в энтероцитах. Далее фосфохолин, активируясь с помощью ЦДФ, используется для синтеза липидов – фосфатидилхолина (лецитина), сфингомиелина Холин является донором метильных групп в реакциях трансметилирования (например, при окислении холина образуется бетаин и служит источником метильных групп в реакциях синтеза метионина) Холин – метаболический предшественник нейромедиатора ацетилхолина. Недостаточность холина у человека не описана. У животных – жировая инфильтрация печени, геморрагии почек, повреждение кровеносных (особенно коронарных) сосудов
Шестиатомный циклический спирт, а витамиными свойствами обладает фитин – соль инозитфосфорной кислоты Суточная потребность 0,5 – 1,5 г Источники: все растительные и животные продукты, особенно тёмно-зелёная овощная зелень, (шпинат и др.), зелёный горох, чечевица, бобы, репа, картофель, хлеб, грибы, печень, мозг, мясо, желток
Помогает мобилизовать жир из печени и из окружения внутренних органов при потере веса Входит в состав инозитфосфатидов, содержащихся во всех тканях, особенно в нервной Фосфорилированные формы инозита (в основном ИТФ –инозитол-1,4,5-трифосфат) – вторичные посредники в реализации действия некоторых гормонов ИТФ способствует высвобождению ионов Са из кальцисом – пузырьков, формируемых мембранами ЭПР Улучшает передачу нервных сигналов при диабетическом поражении нервов и нечувствительности СИНТЕЗ. ИТФ образуется из липида плазматической мембраны клетки фосфатидилинозитола под действием фосфолипазы С
Недостаточность инозита У животных проявляется жировой дистрофией печени и падением содержания в ней фосфолипидов (жировая дистрофия), облысением и анемией. У молодых особей – задержка роста У человека обычно недостаточности не бывает, поэтому инозит – важный, но не необходимый витаминоподобный фактор питания. Иногда – очаговое выпадение волос, запоры, чешуйчатые высыпания на коже, в крови высокое содержание холестерола Гипервитаминоз инозита не описан
Суточная потребность 25 – 50 мг Источники: вместе с витамином С, особенно черноплодная рябина, чёрная смородина, яблоки, лимоны, шиповник, чайный лист. В растениях – в виде комплексов с металлами, лучше усваиваются. Полифенолы – в основе дифенилпропановый углеродный скелет
Используется для синтеза убихинона, других БАВ Его компоненты – сильные антиоксиданты: а) прямое антирадикальное действие (катехины зелёного чая – выраженные цитопротекторы, перехватывают свободные радикалы кислорода) б) связывают ионы металлов с переменной валентностью (С u, Fe ), чем ингибируют перекисное окисление липидов в) наиболее эффективны комплексы Fe -флавоноид ( Fe -рутин в 5 раз лучше чем рутин связывает радикал О 2, начинающий процесс ПОЛ в мембранах) Капилляроукрепляющее действие: регулирует синтез коллагена (синергизм с витамином С), препятствует деполимеризации основного вещества соединительной ткани гиалуронидазой 2+ • – 2+
Недостаточность витамина Р Повышенная проницаемость и ломкость капилляров Петехии – точечные кровоизлияния Кровоточивость дёсен Гипервитаминоз не описан
Суточная потребность: предполагают 200 мг Источники: сырые овощи, особенно спаржа, бел. капуста, петрушка, морковь, лук, перец, зелёный чай; свежее молоко, печень, сырые желтки. При t º легко разрушается. S- метил - метионин Обнаружен в 1950 г.
Метаболические функции витамина U Подобно метионину является донором метильных групп в реакциях синтеза креатина, холина (холинфосфатидов), в ходе репарации. За счёт участия в синтезе холина оказывает липотропное защитное действие на печень. Участвует в синтезе самого метионина и метилировании некоторых других соединений (метилирование гистамина снижает желудочную секрецию и оказывает противоязвенное действие)
Суточная потребность ≈ 25-50 мг Источники: дрожжи, мясные и молочные продукты
Является тиопроизводным валериановой кислоты, легко подвергается окислению-восстановлению. Идеальный антиоксидант в защите от радиации, УФО и токсинов, реактивирует витамины Е и С, глутатион, тиоредоксин. Предохраняет от окисления атерогенные ЛПНП. Вместе с витаминами Е и С участвует в защите от атеросклероза. Включается как кофермент в ферменты, присоединяясь своей –СООН группой к ε - NH 2 -группе лизина. В составе пируват- и α -кетоглутарат-дегидрогеназных комплексов, катализирущих окислительное декарбоксилирование этих кетокислот, переносит электроны и ацильные группы. Увеличивает вход глюкозы в клетки, влияя на белок-транспортёр глюкозы, ингибирует распад инсулина, снижает гликозилирование белков → используют при СД.
Липоевая кислота влияет на экспрессию вредоносных генов, подавляя активацию свободными R• и продуктами свободнорадикального окисления редокс-чувствительных факторов транскрипции (ген иммунодефицита и др.). Подобная активация ненормальной экспрессии генов лежит в основе канцерогенеза → липоевая кислота играет роль в профилактике рака
Суточная потребность ≈ 500 мг Источники: молочные продукты, мясо, яйца –продукты, содержащие полноценный белок Синтез из лизина и метионина идет при участии витамина В 6, катализируют гидроксилазы γ - три метиламино - β - оксибутират
Основная функция – участие в сжигании жира для получения энергии Транспорт ацил~ KoA (жирных кислот) в митохондрии Поддержание работы сердца, где жирные кислоты – главный источник энергии Стимуляция внешней секреции pancreas Активация сперматогенеза
Недостаточность карнитина При полноценном белковом питании недостаточности не бывает, т.к. в пище много лизина и метионина. При дефиците лизина и витамина С – мышечная слабость, дистрофия и истончение мышечных волокон Симптомы у животных – слабость, повышенная утомляемость, недостаточность печеночной, сердечной и почечной функций
Суточная потребность не установлена Источники: во всех продуктах питания, особенно в молоке, яйцах, печени, мясе, дрожжах сульфаниламидные препараты – структурные аналоги
Входит в состав фолиевой кислоты, поэтому 1) участвует в метаболизме как сам витамин Вс 2) симптомы недостаточности как у фолатов Активирует тирозиназу (ключевой фермент синтеза меланинов), поэтому ПАБК нужна для нормальной пигментации кожи и волос Микробы не синтезируют ПАБК, поэтому структурные аналоги парааминобензойной кислоты (сульфаниламиды) являются антибактериальными препаратами
Суточная потребность неизвестна Источники: семена растений (главным образом в зародыше), ростки, ядра косточковых плодов (миндаль), печень, дрожжи эфир глюконовой кислоты и диметилглицина
Повышает биоэнергетику и устойчивость к гипоксии за счет активации дыхательных ферментов и переноса кислорода. Липотропный эффект, препятствует отложению холестерина в бляшках кровеносных сосудов (роль при атеросклерозе и гипертонии) Участвует в реакциях метилирования (синтез метионина, холина, адреналина, стероидных гормонов и др.) Участвует в детоксикации при отравлении алкоголем, антибиотиками, хлорорганическими соединениями Гиповитаминоз не встречается
Понятие витамины, их основные признаки. Какова потребность организма в витаминах и от чего она зависит? Какие наблюдаются состояния организма в зависимости от обеспеченности витаминами? Каковы возможности и условия синтеза отдельных витаминов в организме человека? В чем заключается основной механизм действия витаминов? Назовите важнейшие коферменты, в состав которых входят витамины. Дайте характеристику основных механизмов активации витаминов (фосфорилирование, нуклеотидирование, восстановление/окисление). По какому признаку классифицируются витамины? Назовите основных представителей отдельных классов. Какова роль отдельных жиророрастворимых и водорастворимых витаминов в регуляции обмена веществ? Какие знаете витаминоподобные вещества и антивитамины? Механизмы их действия. Какие витамины обладают антиоксидантным действием? Какие витамины участвуют в энергетических процессах? Какие витамины обладают анаболическим эффектом. Что это означает? Какие витамины наиболее важны для функционирования костной и соединительной ткани? Потребление каких витаминов изменено при заболеваниях пародонта и кариесе и почему?
