Коферментные функции водорастворимых витаминов.

ВИТАМИНЫ

Витамины - низкомолекулярные органические соединения, поступающие в организм с пищей и обеспечивающие нормальное протекание биохимических и физиологических процессов. Витамины не включаются в структуру тканей и не используются в качестве источника энергии.

Классификация витаминов. Витамины делятся на две группы: витамины, растворимые в воде и витамины, растворимые в жирах.

Водорастворимые витамины - В1, В2, В6, В12, РР, Н, С, фолиевая кислота, пантотеновая кислота.

Жирорастворимые витамины - А, D, Е, К, F.

Для каждого витамина, кроме буквенного обозначения, существует химическое и физиологическое название. Физиологическое название, как правило, состоит из приставки анти- и названия заболевания, развитие которого предупреждает витамин (например, витамин Н - антисеборрейный).

Провитамины. Некоторые витамины могут синтезироваться непосредственно в организме человека. Соединения, служащие предшественниками для синтеза витаминов в клетках организма человека, называются провитаминами. Например, провитамином витамина А является каротин, витамина D2 - эргостерол, D3 - 7-дегидрохолестерол.

Витамеры – это различные формы витаминов, близкие по своей структуре. К примеру, витамин Д имеет витамеры эргокальциферол Д2 и холекальциферол Д3, а витамин В1 - тиамина хлорид и тиамина бромид.

Пути метаболизма витаминов в организме. Некоторые витамины поступают в организм в виде предшественников - провитаминов, которые в тканях превращаются в биологически активные формы. Жирорастворимые витамины при всасывании депонируются в тканях, а водорастворимые превращаются в коферменты и, соединяясь с апоферментами, входят в состав сложных ферментов. Так как срок жизни ферментов органичен, то коферменты распадаются и выводятся в виде различных метаболитов из организма. Жирорастворимые витамины тоже подвергаются катаболизму и теряются организмом, хотя и медленнее, чем водорастворимые. Поэтому необходимо постоянное поступление витаминов с пищей.

Витамины поступают в организм в минимальных количествах (100-200 мг – ежедневно для человека), поэтому не являются энергетическим материалом, не идут на построение тканей организма, но являются физиологически активными веществами. Большинство витаминов не образуется в организме и должно поступать с пищей.

Биологическая роль витаминов. Витамины, попадая в организм, превращаются в свою активную форму, которая и принимает непосредственное участие в биохимических процессах. Биологическая роль водорастворимых витаминов заключается в том, что они входят в состав коферментов, участвующих в метаболизме белков, жиров и углеводов в клетках организма человека.

Биологическая роль жирорастворимых витаминов заключается в том, что они стимулируют биосинтез физиологически активных белков (витамины А, группы D, К и др.) и гормонов (витамин F).

 

В таблице 1 приведены примеры витаминов и их биологическая роль.

Таблица 1.

Строение и биологические функции жирорастворимых витаминов.

Витамин А - ретинол.

Активная форма: цис-ретиналь.

Биологическая роль:

1. Контролирует рост и дифференцировку быстро пролиферирующих тканей (эмбриональной, хрящевой, костной, эпителиальной);

2. Участвует в фотохимическом акте зрения.

Суточная потребность: 0,5-2,0 мг.

Основные пищевые источники: сливочное масло, печень животных и рыб, b-каротин в красных плодах.

Участие витамина А в механизме сумеречного зрения. В процессе светоощущения главная роль принадлежит пигменту родопсину - сложному белку, состоящему из белка опсина и простетическойгруппы - цис-ретиналя. Под действием света цис-ретиналь света превращается в изомер - транс-ретиналь, что приводит к разрушению пигмента родопсина и возникновению нервного импульса. Восстановление пигмента происходит по схеме:

 Процесс изомеризации транс-ретинола в сетчатке глаза протекает очень медленно. Основное его количество поступает в кровь, затем в печень, где и происходит быстрое превращение транс-ретинола в цис-ретинол, который попадает в кровь и поглощается сетчаткой глаза. Процесс лимитируется запасом в печени транс-ретинола (витамина А).

Гиповитаминоз: нарушение темновой адаптации зрения (ночная слепота) у взрослых; у детей - остановка роста, ороговение эпителия всех органов - гиперкератоз, сухость роговицы глаза - ксерофтальмия, размягчение роговицы под действием микрофлоры - кератомаляция.

Витамин D.

Активная форма: 1,25-дигидроксихолекальциферол, кальцитриол.

Биологическая роль: 1. регуляция всасывания ионов кальция и фосфатов в кишечнике; 2. реабсорбция ионов кальция в почечных канальцах; 3. мобилизация ионов кальция из костей.

Суточная потребность: 10-15 мкг (500-1000 МЕ).

Основные пищевые источники: печень животных и рыб, яйца, молоко, сливочное масло.

Синтез витамина D3 и его активных форм в тканях человека. Предшественником (провитамином) витамина D3 в организме человека служит 7-дегидрохолестерол, который при действиина кожу ультрафиолетового излучения, переходит в холекальциферол.

 Образование активной формы витамина происходит последовательно в печени и почках путём гидроксилирования по 1 и 25 углеродным атомам. Образующийся 1,25-дигидроксихолекальциферол обладает гормональной активностью (кальцитриол). Тканями-мишенями для него являются кишечник, почки, кости. В эпителии кишечника и почечных канальцах кальцитриол индуцирует синтез Са-связывающего белка, что способствует всасыванию ионов Са2+ из пищи и реабсорбции их почками. В костной ткани угнетает синтез коллагена, уменьшает Са- связывающую способность, что приводит к мобилизации кальция из костей.

Гиповитаминоз: у детей - рахит. Симптомы: 1. снижение мышечного тонуса; 2. деформация костей черепа, груди, позвоночника, нижних конечностей. У взрослых - остеопороз - деминерализация костей.

При нарушении образования активных форм витамина D3 (например, при поражении печени и почек) развивается D-резистентное рахитоподобное состояние.

 

Витамин К - филлохинон.

Активная форма: неизвестна.

Биологическая роль – участие в синтезе белковых факторов свёртывания крови: II (протромбин), VII (проконвертин), IX (Кристмас-фактор), и X (фактор Прауэра-Стюарта).

Суточная потребность: 1 мг.

Основные пищевые источники: синтезируется микрофлорой кишечника.

Гиповитаминоз - паренхиматозные и капиллярные кровотечения.

 

Витамин Е - токоферол.

Активная форма: неизвестна.

Биологическая роль - природный антиоксидант, тормозит пероксидное окисление липидов клеточных мембран.

Суточная потребность: 5 мг.

Основные пищевые источники: растительные масла.

Гиповитаминоз у человека - гемолитическая анемия. У животных - мышечная дистрофия, дегенерация спинного мозга, атрофия семенников, пероксидный гемолиз эритроцитов.

 

Метаболизм витамина F

Незаменимые жирные кислоты всасываются в тонком кишечнике, как и остальные жирные кислоты, и транспортируются в составе хиломикронов к органам. В тканях они используются для образования важнейших липидов, входящих в биологические мембраны, и обладающих регуляторной активностью. При метаболизме часть их двойных связей восстанавливается.

Если линолевой кислоты в организме достаточно, то две другие жирные кислоты могут быть синтезированы. Чрезмерное потребление углеводов увеличивает потребность в витамине F. Организм накапливает этот витамин в сердце, печени, почках, мозге, крови, мускулах.

Витамин В1 - тиамин.

 

Активная форма: кофермент тиаминдифосфат (ТДФ).

Биологическая роль: участвует в реакциях окислительного декарбоксилирования пирувата и α-кетоглутарата.

Суточная потребность: 1-2 мг.

Основные пищевые источники: мука грубого помола, бобовые, мясо, рыба.

Гиповитаминоз: болезнь “бери-бери”. Симптомы: 1. периферические невриты; 2. мышечная слабость; 3. дискоординация движений; 4. увеличение размеров сердца; 5. повышение уровня пирувата в крови. Основная причина смертности у больных бери-бери - сердечная недостаточность.

 

Витамин В2 - рибофлавин.

Активные формы: коферменты флавинмононуклеотид (ФМН) и флавинадениндинуклеотид (ФАД).

Биологическая роль: участвует в окислительно-восстановительных реакциях. Например: 1. перенос электронов в дыхательной и монооксигеназной цепях; 2. окисление сукцината; 3. окисление высших жирных кислот.

Суточная потребность: 1,5 - 3,0 мг.

Основные пищевые источники: молоко, печень, мясо, яйца, жёлтые овощи.

Гиповитаминоз часто встречается у беременных, детей, у людей в состоянии стресса. Симптомы: 1. воспаление сосочков языка - глоссит; 2. растрескивание губ и уголков рта - ангулярный стоматит; 3. помутнение хрусталика - катаракта; 4. воспаление роговицы глаза - кератит.

Витамин В6 - пиридоксин.

 

Активная форма: кофермент пиридоксальфосфат.

Биологическая роль: - участвует в реакциях: 1. трансаминирования; 2. Декарбоксилирования аминокислот; 3. синтеза никотинамида из триптофана; 4. синтеза δ-аминолевулиновой кислоты (синтез гема).

Суточная потребность: 2 мг.

Основные пищевые источники: хлеб, горох, фасоль, картофель, мясо.

Гиповитаминоз: недостаточность витамина не вызывает специфических симптомов.

Витамин Н - биотин.

 

 

Активная форма: биоцитин.

Биологическая роль - участвует в реакциях карбоксилирования при синтезе: 1. пуриновых нуклеотидов; 2. оксалоацетата; 3. малонил-КоА.

Суточная потребность: 0,26 мг.

Основные пищевые источники: молоко, яичный желток, печень, томаты, шпинат.

Гиповитаминоз: так как витамин синтезируется микрофлорой кишечника, то недостаточность встречается редко. Проявляется в виде специфических дерматитов волосистой части.

ВИТАМИНЫ

Витамины - низкомолекулярные органические соединения, поступающие в организм с пищей и обеспечивающие нормальное протекание биохимических и физиологических процессов. Витамины не включаются в структуру тканей и не используются в качестве источника энергии.

Классификация витаминов. Витамины делятся на две группы: витамины, растворимые в воде и витамины, растворимые в жирах.

Водорастворимые витамины - В1, В2, В6, В12, РР, Н, С, фолиевая кислота, пантотеновая кислота.

Жирорастворимые витамины - А, D, Е, К, F.

Для каждого витамина, кроме буквенного обозначения, существует химическое и физиологическое название. Физиологическое название, как правило, состоит из приставки анти- и названия заболевания, развитие которого предупреждает витамин (например, витамин Н - антисеборрейный).

Провитамины. Некоторые витамины могут синтезироваться непосредственно в организме человека. Соединения, служащие предшественниками для синтеза витаминов в клетках организма человека, называются провитаминами. Например, провитамином витамина А является каротин, витамина D2 - эргостерол, D3 - 7-дегидрохолестерол.

Витамеры – это различные формы витаминов, близкие по своей структуре. К примеру, витамин Д имеет витамеры эргокальциферол Д2 и холекальциферол Д3, а витамин В1 - тиамина хлорид и тиамина бромид.

Пути метаболизма витаминов в организме. Некоторые витамины поступают в организм в виде предшественников - провитаминов, которые в тканях превращаются в биологически активные формы. Жирорастворимые витамины при всасывании депонируются в тканях, а водорастворимые превращаются в коферменты и, соединяясь с апоферментами, входят в состав сложных ферментов. Так как срок жизни ферментов органичен, то коферменты распадаются и выводятся в виде различных метаболитов из организма. Жирорастворимые витамины тоже подвергаются катаболизму и теряются организмом, хотя и медленнее, чем водорастворимые. Поэтому необходимо постоянное поступление витаминов с пищей.

Витамины поступают в организм в минимальных количествах (100-200 мг – ежедневно для человека), поэтому не являются энергетическим материалом, не идут на построение тканей организма, но являются физиологически активными веществами. Большинство витаминов не образуется в организме и должно поступать с пищей.

Биологическая роль витаминов. Витамины, попадая в организм, превращаются в свою активную форму, которая и принимает непосредственное участие в биохимических процессах. Биологическая роль водорастворимых витаминов заключается в том, что они входят в состав коферментов, участвующих в метаболизме белков, жиров и углеводов в клетках организма человека.

Биологическая роль жирорастворимых витаминов заключается в том, что они стимулируют биосинтез физиологически активных белков (витамины А, группы D, К и др.) и гормонов (витамин F).

 

В таблице 1 приведены примеры витаминов и их биологическая роль.

Таблица 1.

Коферментные функции водорастворимых витаминов.

 

Витамин	Кофермент	Тип катализируемой реакции
В1 - тиамин	Тиаминдифосфат (ТДФ)	Окислительное декарбоксилирование α-кетокислот
В2 - рибофлавин	Флавинмононуклеотид (ФМН) и флавинадениндинуклеотид (ФАД)	Окислительно-восстановительные
В3 - пантотеновая кислота	Кофермент А (НS-КоА)	Перенос ацильных групп
В6 - пиридоксин	Пиридоксальфосфат (ПФ)	Трансаминирование и декарбоксилирование аминокислот
В9- фолиевая кислота	Тетрагидрофолиевая кислота (ТГФК)	Перенос одноуглеродных групп
В12- цианкобаламин	Метилкобаламин и дезоксиаденозилкобаламин	Трансметилирование
РР - никотинамид	Никотинамидадениндинуклеотид(фосфат)- НАД+ и НАДФ+	Окислительно-восстановительные

 

Антивитамины. Термином антивитамины обозначают любые вещества, вызывающие снижение или полную потерю биологической активности витаминов. По механизму действия их делят на две группы: 1. антивитамины, имеющие структуру, сходную со строением витамина и конкурирующие с ним за включение в кофермент; 2. антивитамины, вызывающие химическую модификацию витамина.

Примерами могут служить: тиаминаза (антивитамин В1), акрихин (антивитамин В2), изониазид (антивитамин РР), дикумарол (антивитамин К).

Болезни нерационального потребления витаминов. Для обеспечения нормального протекания биохимических процессов, в организме человека должен поддерживаться определённый уровень концентрации витаминов. При изменении этого уровня развиваются заболевания с симптомами, характерными для каждого витамина.

Гипервитаминозы - заболевания, вызванные избыточным содержанием витаминов в организме. Характерны для жирорастворимых витаминов, способных накапливаться в клетках печени. Чаще всего встречаются гипервитаминозы А и D, связанные с передозировкой их лекарственных препаратов. Гипервитаминоз А характеризуется общими симптомами отравления: сильными головными болями, тошнотой, слабостью. Гипервитаминоз D сопровождается деминерализацией костей, кальцинацией мягких тканей, образованием камней в почках.

Гиповитаминозы - заболевания, вызванные недостатком витаминов в организме. Первичные гиповитаминозы связаны с нарушением процессов поступления витаминов в организм при: 1. недостатке витаминов в пище; 2. ускоренном распаде витаминов в кишечнике под действием патогенной микрофлоры; 3. нарушении синтеза витаминов кишечной микрофлорой при дисбактериозе; 4. нарушении всасывания витаминов; 5. приеме лекарственных препаратов - антивитаминов. Вторичные гиповитаминозы связаны с нарушением процессов превращения витаминов в их активные формы в клетках организма человека. Причиной могут служить генетические дефекты или нарушения биохимических процессов при различных заболеваниях органов и тканей.

Авитаминозы - заболевания, вызванные полным отсутствием витамина в организме.