Витамины. Определение. Номенклатура и функциональная классификация. Функции витаминов. Первичные и вторичные гиповитаминозы и авитаминозы. Антивитамины. Механизм действия антивитаминов.

Витамины. Определение. Номенклатура и функциональная классификация. Функции витаминов. Первичные и вторичные гиповитаминозы и авитаминозы. Антивитамины. Механизм действия антивитаминов.

Витамины – это низкомолекулярные органические соединения, поступающие в организм с пищей и обеспечивающие нормальное протекание биохимических и физиологических процессов.

Номенклатура витаминов:

I. Буквенные символы: А, В, С, D

II. Биологическая классификация: антирахитический, антигеморрагический

III. Химические названия: тиамин, рибофлавин, никотинамид

IV. Жиро - (K, E, D, A) и водорастворимые витамины(витамины группы В, витаминС)

V. Витаминоподобные соединения: убихинон, холин, инозит, ПАБК, карнитин, липоевая кислота и другие.

Функциональная классификация:

1) Витамины-коферменты

2) Витамины-антиоксиданты

3) Витамины-гормоны

Биологическая роль витаминов:витамины, попадая в организм, превращаются в свою активную форму, которая и принимает непосредственное участие в биохимических процессах (обмен веществ, коферменты, рост и развитие организма, минерализация, кроветворение, иммунитет, антиоксиданты и другие)

Болезни нерационального потребления витаминов:

1) Гипервитаминозы – заболевания, вызванные избыточным содержанием витаминов в организме. Характерны для жирорастворимых витаминов, способных накапливаться в клетках печени.

2) Гиповитаминозы – заболевания, вызванные недостатком витаминов в организме.

Первичные гиповитаминозы:- при недостатке витаминов в пище

- нарушение усвояемости витаминов в ЖКТ

- прием лекарственных препаратов – антивитаминов

Вторичные гиповитаминозы – нарушение превращения витаминов в их активные формы в клетках организма человека.

3) Авитаминозы – заболевания, вызванные полным отсутствием витамина в организме.

Антивитамины – вещества, вызывающие снижение или полную потерю биологической активности витаминов.

Например, антивитамины К – непрямые антикоагулянты (дикумарол, салициловая кислота, варорарин) – ингибируют тромбообразование.

Механизм действия антивитаминов: обычно блокируют активные центры ферментов, вытесняя из него соответствующие производное витаминов (кофермент), и вызывают конкурентное ингибирование ферментов.

Витамин РР (В5), строение и биологическая роль. Суточная потребность. Проявления авитаминоза. Структура и механизм действия коферментов НАД и НАДФ. НАД-зависимые дегидрогеназы.

Витамин В1, строение, потребность, участие в обмене веществ, проявление авитаминоза. Тиаминдифосфат, структура и функции. Тиаминовые ферменты.

Витамин В1 (тиамин, антиневритный) - органическое гетероциклическое соединение, водорастворимый витамин Суточная потребность:2,0-3,0 мг Источники: Черный хлеб, злаки, горох, фасоль, мясо, дрожжи. Строение: Аминогруппа+ атомы серы= тиамин.

В химической структуре его содержатся два кольца – пиримидиновое и тиазоловое, соединенных метиленовой связью. Обе кольцевые системы синтезируются отдельно в виде фосфорилированных форм, затем объединяются через четвертичный атом азота.

Участие в обмене веществ:

Всасывается в тонком кишечнике в виде свободного тиамина. Витамин фосфорилируется непосредственно в клетке-мишени. Не накапливается в организме (излишек выводится с мочой) и не обладает токсичностью.

Проявление авитаминоза:

Причина. Недостаток в пище, а также избыток алкогольсодержащих напитков или углеводных продуктов питания, которые повышают потребность в витамине.

Клиническая картина:

Заболевание бери-бери - нарушение метаболизма пищ-й, ССС и НС из-за недостаточного энергетического и пластического обмена.

Симптомы:

· полиневриты: снижение периферической чувствительности, утрата некоторых рефлексов, боли по ходу нервов,

· энцефалопатия: синдром Вернике – спутанность сознания, нарушение координации, галлюцинации, нарушение зрительной функции, синдром Корсакова – ретроградная амнезия, неспособность усваивать новую информацию, болтливость.

· Со стороны сердечно-сосудистой системы отмечается нарушение сердечного ритма, боли в сердце и увеличение его размеров.

· В желудочно-кишечном тракте нарушается секреторная и моторная функция, возникает атония кишечника и запоры, исчезает аппетит, уменьшается кислотность желудочного сока.

Тиаминдифосфат (тиаминпирофосфат) – тиаминовая коферментная форма витамина В1 -кофермент транскетолаз (распада глюкозы)-декарбоксилирует кетокислоты, входя в состав пируват-ДГ-ного и кетоглутаратДГ-ного комплексов

Функции:

· Кофермент фермента транскетолазы пентозофосфатного пути, в котором образуется рибоза, необходимая для синтеза нуклеиновых кислот ДНК и РНК, обеспечивающих рост тканей

· Кофермент ферментов пируватдегидрогеназы и α-кетоглутаратдегидрогеназы, к-е уч-т в энерг.обмене.

· Тиаминдифосфат, соединяясь со специфическими белками и металлами, образует тиаминпротеиды (тиаминовые ферменты), которые и осуществляют биокаталитические функции.

· Тиаминдифосфат в составе ферментных систем осуществляет декарбоксилирование б-кетокислот с образованием альдегидов (реакция б-расщепления); окислительное декарбоксилирование б-кетокислот с образованием кислот (реакция б-расщепления); межмолекулярное перенесение гликольальдегидного остатка между кетосахарами в-расщепление) и альдозами с образованием (ацилоиновый синтез) новых альдозы и кетозы (и новой в ней группировки б-кетола с новым асимметрическим центром)

Флавинмононуклеотид (ФМН) и флавинадениндинуклеотид (ФАД)

Рибофлавин входит в состав флавиновых коферментов, в частности ФМН и ФАД, являющихся в свою очередь простетическими группами ферментов ряда других сложных белков – флавопротеинов.

Строение:  ФМН – мононуклеотид, ФАД - динуклеотидом (состоит из АМФ + ФМН)

Функции:

1) участвуют в переносе электронов и протонов в дыхательной цепи;

2) в составе пируватдегидрогеназ и α-кетоглутаратдегидрогеназ участвуют в окислительном декарбоксилировании пирувата и α-кетоглутарата;

3) участвуют в окислении жирных кислот в митохондриях;

4) важная роль флавиновых дегидрогеназ заключается в обеспечении клеток энергией

Флавиновые ферменты — это сложные белки, простетической группой которых, являются либо флавинмононуклеотид (ФМН), либо флавинадениндинуклеотид (ФАД), являются акцепторами Н+ и осуществляют их перенос от НАДН2(ФАД в ФАДН2) Первичные ДГ-при окисленииянтарной кислоты в ЦТК и жирных кислот

28. Витамин В3 (пантотеновая кислота). Строение и биологическая роль. Коэнзим А, его структура и функции. Структура и функция пантотеинфосфата. Суточная потребность в витамине В3.

Пантотеновая кислота состоит из остатков D-2,4-дигидрокси-3,3-диметилмасляной кислоты и β-аланина, соединённых между собой амидной связью:

Пантотеновая кислота - белый мелкокристаллический порошок, хорошо растворимый в воде.

Источники: синтезируется растениями и микроорганизмами, содержится во многих продуктах животного и растительного происхождения (яйцо, печень, мясо, рыба, молоко, дрожжи, картофель, морковь, пшеница, яблоки). В кишечнике человека пантотеновая кислота в небольших количествах продуцируется кишечной палочкой. Пантотеновая кислота - универсальный витамин, в ней или её производных нуждаются человек, животные, растения и микроорганизмы.

Суточная потребность - 10-12 мг.

Клинические проявления недостаточности витамина. У человека и животных развиваются дерматиты, дистрофические изменения желёз внутренней секреции (например, надпочечников), нарушение деятельности нервной системы (невриты, параличи), дистрофические изменения в сердце, почках, депигментация и выпадение волос и шерсти у животных, потеря аппетита, истощение. Низкий уровень пантотената в крови у людей часто сочетается с другими гиповитаминозами (В₁, В₂) и проявляется как комбинированная форма гиповитаминоза.

Биологические функции: используется в клетках для синтеза коферментов: 4-фосфопантотеина и КоА. 4-фосфопантотеин - кофермент пальмитоилсинтазы. КоА участвует в переносе ацильных радикалов в реакциях общегопути катаболизма, активации жирных кислот, синтеза холестерина и кетоновых тел синтеза ацетилглюкозаминов, обезвреживания чужеродных веществ в печени.

Строение КоА и 4'-фосфопантотеина: 1 - тиоэтаноламин; 2 - аденозил-3'-фосфо-5'-дифосфат; 3 - пантотеновая кислота; 4 - 4'-фосфопантотеин (фосфорилированная пантотеновая кислота, соединённая с тиоэтаноламином).

 

 

29. Витамин Н, строение, роль, проявления авитаминоза. Участие витамина в процессах карбоксилирования (образование активной формы СО2). Реакция карбоксилирования ацетил-КоА до малонил-КоА.

Витамин Н (биотин, антисеборейный)

Строение: Гетероциклическая часть молекулы состоит из имидазольного и тиофенонового циклов. К последнему присоединена валериановая кислота, которая связывается с лизином белковой части молекулы.

Потребность: 150-200 мкг в сутки

Источник: печень, почки, горох, соя, цветная капуста, грибы. Также он синтезируется кишечной микрофлорой.

Роль: биотин участвует в реакциях карбоксилилирования и транскарбоксилирования, что необходимо при синтезе оксалоацетата, синтезе жирных кислот, утилизации разветвленных углеродных цепей.

Проявление авитаминоза:

Причина: Дисбактериоз и комплексное нарушение поступления витаминов, например, при длительном парентеральном питании, при употреблении большого количества сырого яичного белка или сульфаниламидных препаратов. Авитаминоз наблюдается редко, т.к. необходимое количество данного витамина синтезируется бактериями кишечника.

Клиническая картина: воспалительные процессы кожи (дерматиты), сопровождающиеся усиленной деятельностью сальных желез, выпадением волос, поражением ногтей, часто отмечаются боли в мышцах, усталость, сонливость, депрессия, а также анорексия и анемия.

Участие витамина в процессах карбоксилирования (образование активной формы СО2)

 

Витамин В12. Общие представления о структуре. Авитаминоз и причины его возникновения. Внутренний фактор Касла (транскоррин), его роль в усвоении витамина В12. Биохимические функции витамина В12, активные формы лигандов В12. Суточная потребность

Проявление авитаминоза:

Причина: возникает при подавлении микрофлоры лекарствами, особенно антибиотиками, при заболеваниях печени и желчного пузыря.

У человека авитаминоз К встречается реже, чем другие авитаминозы. Объясняется это двумя обстоятельствами: во-первых, смешанная пища довольна богата витамином К (витамины группы К синтезируются в зеленых растениях и некоторыми микроорганизмами); вовторых, синтезируемого кишечной микрофлорой количества витамина К вполне достаточно для предотвращения авитаминоза

Клиническая картина: наблюдается кровоточивость, снижение свертываемости крови, легкое возникновение подкожных гематом, у женщин отмечаются обильные менструации.

Викасол (витамин К3) – синтетический витамин, бисульфитное производное витамина К, которое нашло широкое применение в медицине. Хорошо растворим в воде. Применяется в качестве коагулянта, в частности при желтухах и кровоточивости.

 

Витамин А. Структура, проявления авитаминоза и гипервитаминоза. Суточная потребность, всасывание и транспорт витамина А в крови. Бета-каротин - провитамин А. Роль витамина А в процессе световосприятия, в процессах пролиферации клеток

Витами́н A — группа близких по химическому строению веществ, которая включает ретинол (витамин A1, аксерофтол) и другие ретиноиды, обладающие сходной биологической активностью: дегидроретинол (витамин A2), ретиналь (ретинен, альдегид витамина A1) и ретиноевую кислоту

 

Ретинол                                  Ретиналь               Ретиноевая кислота

 

Ретиноиды представляют собой β-иононовое кольцо с метильными заместителями и изопреновой цепью. В организме спиртовая группа ретинола окисляется в свои активные формы: альдегидную (ретиналь) или карбоксильную (ретиноевая кислота) группы.

 

Основным запасающим депо витамина А является печень. Оттуда ретинол поступает в кровь через комплекс Гольджи, что обеспечивает метаболическую потребность органов и тканей. Нехватка белка нарушает биосинтез в печени ретинол связывающего белка и тироксинсвязывающего преальбумина, приводит к снижению их уровня в крови.

 

Суточная потребность для детей и взрослых составляет 1,5-2,5 мг (5000-8250 МЕ) в зависимости от возраста и физических нагрузок.

 

Метаболизм

Всасывается только 1/6 часть потребленных каротиноидов. После всасывания некоторые каротиноиды в кишечнике превращаются в ретинол, при этом из β-каротина образуется 2 молекулы витамина А.

Превращение β-каротина в витамин А осуществляется в стенке кишечника. Он расщепляется под действием фермента диоксигеназы в центральной части молекулы с образованием ретиналя, а затем восстанавливается ретинол-дегидрогеназой с участием NADH или NADPH. Витамин B12 повышает активность диоксигеназы.

 

Гиповитаминоз А

Причина: помимо пищевой недостаточности и нарушения желчеотделения, причиной гиповитаминоза

 

А может быть:

· Недостаточность витаминов Е и С, защищающих ретинол от окисления,     

· Гипотиреоз (снижение функции щитовидной железы), так как диоксигеназа, превращающая каротиноиды в витамин А, активируется тиреоидными гормонами,

· Недостаток железа, входящего в состав диоксигеназы, и цинка, требуемого для белка, обеспечивающего всасывание витамина.

 

Клиническая картина

1. Стерильность – желтое тело беременности накапливает каротиноиды

 β-каротин и лютеин. Они несут антиоксидантную нагрузку, обеспечивая жизнеспособность и нормальное функционирование желтого тела.

2. При сильном гиповитаминозе и авитаминозе происходит снижение синтеза родопсина и нарушение темновой адаптации – куриная слепота;

3. Задержка роста, похудание, истощение;

4. Специфические поражения глаз, слизистых оболочек, кожи:

· кожа – гиперкератоз (пролиферация и патологическое ороговение кожи, сухость и шелушение – т.н. "жабья кожа") приводит к вторичным гнойным процессам,

· глаза – ороговение эпителия слезного канала (ксерофтальмия) приводит к его закупорке. Это порождает, во-первых, сухость роговой оболочки глаза, т.к. нет слезы, во-вторых, влечет за собой воспаление роговой оболочки из-за отсучтствия лизоцима (антибактериального фермента слезы). Оба фактора приводят к кератомаляции – отек, изъязвление, размягчение роговой оболочки,

· слизистые оболочки – из-за снижения синтеза гликопротеинов и нарушения барьерной функции слизистых оболочек происходит поражение эпителия желудочно-кишечного тракта, дыхательных путей и мочеполовой системы, также нарушение сперматогенеза.

 

Гипервитаминоз А

Причина: избыточный прием витамина А с витаминными препаратами и, реже, с пищей.

 

Клиническая картина

Острое отравление сопровождается головной болью, тошнотой, слабостью, ступором, отеком соска зрительного нерва (вследствие ликворной гипертензии), может повышаться температура.

При хроническом отравлении нарушается пищеварение, исчезает аппетит, наступает потеря веса тела, снижается активность сальных желез кожи и развивается сухой дерматит, ломкость костей.

У витамина А в высоких дозах имеется нефротоксичность, канцерогенность и эмбриотоксичность.

 

Бета-каротин – наиболее известная и распространенная форма

провитамина А. От других каротиноидов он отличается наличием бета-колец на концах молекулы. Это мощный антиоксидант, который защищает клетки от повреждающего действия свободных радикалов, обладает иммуностимулирующими и адаптогенными свойствами, предотвращает новообразования и сердечно-сосудистые заболевания, поддерживает восстановительные процессы в эпителии кожи и слизистых, обеспечивает образование зрительного пигмента родопсина.

 

Витамины группы Д (Д2 и Д3). Провитамины Д: эргостерин и 7-дегидрохолестерин, превращение их в витамины Д2 и Д3. Образование активных форм витамина в печени и почках. Гормоноподобный механизм действия витаминов Д. Суточная потребность. Авитаминоз Д, его проявления. Понятие о гипервитаминозе Д.

Витамины группы D (витамин D) — биологически активные вещества.

Главное назначение витамина D в организме человека — обеспечение всасывания кальция и фосфора из пищи в тонком кишечнике

 

Холекальциферол (витамин D3) синтезируется у человека в коже под действием ультрафиолетовых лучей, а также поступает в организм человека с пищей. Провитамин D₃ превращается в холекальциферол путём тепловой изомеризации (при температуре тела). В эпидермисе холекальциферол связывается с витамин-D-связывающим белком и в таком виде поступает в кровь и переносится в печень. Через стекло, одежду и крем от загара ультрафиолет, необходимый для синтеза витамина, не проникает. Достаточное количество витамина вырабатывается кожей при регулярном облучении в солярии, однако это может привести к онкологическим заболеваниям кожи.

 

Эргокальциферол (витамин D2) может поступать только с пищей и синтезируется из эргостерина под действием уф-лучей.

 

Метаболизм

Витамины D3 и D2 в плазме крови соединяются с витамин-D-связывающим белком и транспортируются в печень. Здесь они гидроксилируются и являются основной формой хранения. Далее транспортным белком 25-гидроксивитамин D переносится в почки, где еще раз гидроксилируется. Образуется активная форма витамина – 1,25-дигидроксихолекальциферол или, по-другому, кальцитриол.

Реакция гидроксилирования в почках стимулируется паратгормоном, пролактином, соматотропным гормоном и подавляется высокими концентрациями фосфатов и кальция.

 

Биохимические функции

1. Увеличение концентрации кальция и фосфатов в плазме крови.

Для этого кальцитриол в мишеневых клетках индуцирует синтез кальций-связывающего белка и компонентов Са2+-АТФазы. В результате:

-увеличивает всасывание ионов Ca2+ в тонком кишечнике,

-стимулирует реабсорбцию ионов Ca2+ и фосфат-ионов в проксимальных почечных канальцах.

 

2. Подавляет секрецию паратиреоидного гормона через повышение концентрации кальция в крови, но усиливает его эффект на реабсорбцию кальция в почках.

 

3. В костной ткани роль витамина D двояка:

- стимулирует мобилизацию ионов Ca2+из костной ткани, так как способствует дифференцировке моноцитов и макрофагов в остеокласты, разрушению костного матрикса, снижению синтеза коллагена I типа остеобластами,

- повышает минерализацию костного матрикса, так как увеличивает производство лимонной кислоты, образующей здесь нерастворимые соли с кальцием.

 

4. Участвует в пролиферации и дифференцировке клеток всех органов и тканей, в том числе клеток крови и иммунокомпетентных клеток. Витамин D регулирует иммуногенез и реакции иммунитета, стимулирует выработку эндогенных антимикробных пептидов в эпителии и фагоцитах, лимитирует воспалительные процессы путем регуляции выработки цитокинов.

 

Клиническая картина

Наиболее известным, "классическим" проявлением дефицита витамина D является рахит, развивающийся у детей от 2 до 24 месяцев. При рахите, несмотря на поступление с пищей, кальций не усваивается в кишечнике, а в почках теряется. Это ведет к снижению концентрации кальция в плазме крови, нарушению минерализации костной ткани и, как следствие, к остеомаляции (размягчение кости). Остеомаляция проявляется деформацией костей черепа (бугристость головы), грудной клетки (куриная грудь), искривление голени, рахитические четки на ребрах, увеличение живота из-за гипотонии мышц, замедляется прорезывание зубов и зарастание родничков.

 

У взрослых тоже наблюдается остеомаляция, т.е. остеоид продолжает синтезироваться, но не минерализуется. Кроме нарушения костной ткани, отмечается общая гипотония мышечной системы, поражение костного мозга, желудочно-кишечного тракта, лимфоидной системы, атопические состояния.

 

Гипервитаминоз Д

Причина: Избыточное потребление с препаратами (не менее 1,5 млн МЕ в сутки).

Клиническая картина

Ранними признаками передозировки витамина D являются тошнота, головная боль, потеря аппетита и веса тела, полиурия, жажда и полидипсия. Могут быть запоры, гипертензия, мышечная ригидность.

 

Хронический избыток витамина D приводит к гипервитаминозу, при котором отмечается: деминерализация костей, приводящая к их хрупкости и переломам, увеличение концентрации ионов кальция и фосфора в крови, приводящее к кальцификации сосудов, ткани легких и почек.

Биологическая роль:

1) по механизму действия является биологическим антиоксидантом. Он ингибирует свободнорадикальные реакции в клетках и таким образом препятствует развитию цепных реакций перекисного окисления ненасыщенных жирных кислот в липидах биологических мембран и друг молекул, например, ДНК.

2) повышает биологическую активность витамина А, защищая от окисления ненасыщенную боковую цепь.

Витамины. Определение. Номенклатура и функциональная классификация. Функции витаминов. Первичные и вторичные гиповитаминозы и авитаминозы. Антивитамины. Механизм действия антивитаминов.

Витамины – это низкомолекулярные органические соединения, поступающие в организм с пищей и обеспечивающие нормальное протекание биохимических и физиологических процессов.

Номенклатура витаминов:

I. Буквенные символы: А, В, С, D

II. Биологическая классификация: антирахитический, антигеморрагический

III. Химические названия: тиамин, рибофлавин, никотинамид

IV. Жиро - (K, E, D, A) и водорастворимые витамины(витамины группы В, витаминС)

V. Витаминоподобные соединения: убихинон, холин, инозит, ПАБК, карнитин, липоевая кислота и другие.

Функциональная классификация:

1) Витамины-коферменты

2) Витамины-антиоксиданты

3) Витамины-гормоны

Биологическая роль витаминов:витамины, попадая в организм, превращаются в свою активную форму, которая и принимает непосредственное участие в биохимических процессах (обмен веществ, коферменты, рост и развитие организма, минерализация, кроветворение, иммунитет, антиоксиданты и другие)

Болезни нерационального потребления витаминов:

1) Гипервитаминозы – заболевания, вызванные избыточным содержанием витаминов в организме. Характерны для жирорастворимых витаминов, способных накапливаться в клетках печени.

2) Гиповитаминозы – заболевания, вызванные недостатком витаминов в организме.

Первичные гиповитаминозы:- при недостатке витаминов в пище

- нарушение усвояемости витаминов в ЖКТ

- прием лекарственных препаратов – антивитаминов

Вторичные гиповитаминозы – нарушение превращения витаминов в их активные формы в клетках организма человека.

3) Авитаминозы – заболевания, вызванные полным отсутствием витамина в организме.

Антивитамины – вещества, вызывающие снижение или полную потерю биологической активности витаминов.

Например, антивитамины К – непрямые антикоагулянты (дикумарол, салициловая кислота, варорарин) – ингибируют тромбообразование.

Механизм действия антивитаминов: обычно блокируют активные центры ферментов, вытесняя из него соответствующие производное витаминов (кофермент), и вызывают конкурентное ингибирование ферментов.