Причины гипо- и авитаминозов

ТВЕРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра биологической химии

ВИТАМИНЫ

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИИ

Учебное пособие (реферат) для написания лекций и самостоятельной подготовки к занятиям, коллоквиумам и экзаменам по биохимии для студентов медицинских и биологического профиля вузов.

 

Витамины - это

· органические

· низкомолекулярные

· незаменимые

· требующиеся в малых количествах

· биологически активные

· вещества, принимающие участие в акте катализа.

Наиболее характерные признаки витаминов:

- не включаются в структуру тканей

- не используются в качестве источника энергии

- чаще всего выполняют роль кофермента в составе ферментов (В₁,В₂.В₃,В₅ и др.) или специализированные функции (А,Д,Е,К).

 

Витамин

     ¯

Кофермент       Апофермент

             ¯                  ¯

       Активный фермент

                       ¯

    Биологический катализ

Источники витаминов для человека:

- пищевые продукты

- синтез микрофлорой кишечника (К,В₁,В₃, В₆,Н,В₉,В₁₂)

Провитамины (предшественники витаминов)

                            

 

 

- Провитамины (β-каротин, 7-дегидрохолестерин)

- Данные провитамины превращаются в организме в витамины (А, Д₃).

Антивитамины – к ним относят:

 

1. структурные аналоги витаминов

- дикумарин –аналог витамина К, снижает свертываемость крови;

- сульфаниамидные препараты - аналоги парааминобензойной кислоты. Конкурентно замещают ее в составе коферментных систем (тетрагидрофолевая кислота) патогенных микроорганизмов и потому являются бактериостатическими средствами при инфекционных заболеваниях;

2. вещества, которые связывают витамины и предотвращают образование активного фермента (авидин);

3. ферменты, которые разрушают витамин (тиаминазы, аскорбатоксидазы)

 

Формулы антивитаминов

дикумарин                  салициловая             сульфаниламид

 

 

Причины гипо- и авитаминозов

 

1. экзогенные:

- недостаточное поступление витаминов с пищей;

- разрушение витаминов при приготовлении пищи (t˚, консервирование и др.);

- изменение нормальной микрофлоры кишечника (действие антибиотиков и других бактериостатических веществ);

- действие антивитаминов.

 

2. эндогенные:

- повышенная потребность в витаминах при некоторых физиологических и патологических состояниях (интенсивный труд, беременность, заболевания);

- ускоренный распад витаминов и коферментов в тканях;

- нарушение всасывания витаминов;

- нарушение транспортировки витаминов с кровью;

- нарушение превращения витаминов в коферменты;

- нарушение взаимодействия коферментов с апоферментами;

- нарушение синтеза белковой части фермента (апофермента).

Причины гипервитаминозов

(характерны для жирорастворимых витаминов)

- избыточное поступление витаминов с пищей;

- передозировка витаминов при лечении гиповитаминозов.

Классификация витаминов

I Жирорастворимые

II Водорастворимые

III Витаминоподобные вещества (синтезируются из промежуточных продуктов обмена  веществ и выполняют функции, сходные с витаминами)

 

Жирорастворимые витамины

- A (антиксерофтальмический), ретинол

- D (антирахитический), кальциферолы

- K (антигеморрарический), нафтохиноны

- E (витамин размножения), токоферолы

 

Водорастворимые витамины

- B₁ (антиневритный), тиамин

- B₂ (витамин роста), рибофлавин

- B₃ (антидерматитный), пантотеновая кислота

- B₅ (PP - антипеллагрический), никотинамид

- B₆ (антидерматитный), пиридосин

- B₉ (антианемический), фолиевая кислота

- B₁₂ (антианемический), кобаламин

- H (антисеборейный), биотин

- C (антискорбутный), аскорбиновая кислота

- P (капилляроукрепляющий), биофлавоноиды

 

Витаминоподобные вещества («витамины»)

- F (линолевая, линоленовая, арахидоновая кислоты)

- B₄ (холин)

- B₈ (инозит)

- B₁₃ (оротовая кислота)

- B₁₅ (пангамовая кислота)

- Bт (карнитин)

- N (липоевая кислота)

- коэнзим Q (убихинон)

- Парааминобензойная кислота

- U (S-метил-метионин - противоязвенный фактор)

 

Симптомы гипервитаминоза А

- воспаление глаз

- выпадение волос

- диспепсические явления

Суточная потребность: 1-3 мг

 

Продукты богатые витаминами и провитаминами А:

- рыбий жир

- яичный желток

- сливочное масло

- печень

- морковь (β-каротин)

 

Витамины группы D

Витамин Е

(α-, β-, γ-, δ-токоферолы: витамин размножения, антистерильный)

Химическое строение витамина Е (α-токоферол).

 

Биологическая роль

1. Антиоксидантная: инактивирует свободные радикалы, останавливает цепные реакции перекисного окисления ненасыщенных жирных кислот в липидах (ПОЛ) клеточных мембран, сохраняя их целостность.

2. Повышает активность витамина А, защищая его ненасыщенную боковую цепь от перекисного окисления.

3. Активирует синтез гема (гемоглобина, каталазы, пероксидазы, цитохромов).

4. Участвует в механизме тканевого дыхания (регулирует синтез коэнзима Q).

Витамин К

(нафтохинон, антигеморрагический)

К₁ – филлохинон в растениях,

К₂ – менахинон – синтезируется микрофлорой кишечника.

 

Биологическая роль

 

1. Активирует факторы свертывания крови (протромбин (II), проконвертин (VII), фактор Кристмаса (IX), фактор Стюарта-Прауэра (X)), путем g-карбоксилирования остатков глутаминовой кислоты в составе выше перечисленных факторов свертывания:

появляются дополнительные СОО^– -группы, которые участвуют в связывании Са⁺⁺. Через Са⁺⁺ протромбин связывается с фосфолипидами мембран и расщепляется с образованием тромбина: запускается система свертывания крови с образованием фибринового сгустка.

 

Водорастворимые витамины

Витамин В₁

(тиамин, антиневритный)

Химическое строение витамина В₁ (пиримидиновое и тиазоловое кольца).

 

 

                                        N         CH₂ –––– N⁺        CH₃

 

                                H₃C            NH₂

                                               N                                S CH₂–CH₂OH

 

Биологическая роль

 

Из витамина В₁ в организме образуется ТДФ (тиаминдифосфат) – кофермент энзимов декарбоксилирования α-кетокислот.

 

 

 

ТДФ входит в состав:

 

1. Пируватдегидрогеназного комплекса (II стадия аэробного распада глюкозы), осуществляет окислительное декарбоксилирование пирувата:

 

                                              ПВК ® Ацетил ~ S КоА + НАДН₂ + СО₂

	дыхательная цепь митохондрий

                                                                               ЦТК               

                                                                                           АТФ

1. a-Кетоглутаратдегидрогеназного комплекса (ЦТК), осуществляет окислительное декарбоксилирование α-кетоглутаровой кислоты (a-КГ)

 

a -КГ → сукцинил ~ S КоА + CO ₂                                                                       

                                                                                         ¯

                                                                                  АТФ

 

1. Трансальдолазы, транскетолазы (ПФП)

 

Глк ® НАДФН₂ + рибоза → глюкоза

                                                          ¯                      ¯       

                                                  ВЖК, ХЛС      ДНК, РНК

Симптомы В₁-гиповитаминоза

· Болезнь Бери-бери;

– полиневрит, энцефалопатия (синдром Вернике);

– нарушения деятельности сердечно-сосудистой системы (синдром Вейса);

– атрофия мышечной ткани;

– нарушения деятельности ЖКТ (моторной и секреторной функции)

 

Суточная потребность 1 – 3 мг.

 

Продукты, богатые витамином В₁: дрожжи, неочищенный рис, мука грубого помола, печень.

Витамин В₂

(рибофлавин)

Химическое строение витамина В₂ (изоаллоксазин, спирт-рибитол)

 

                                                   C₂H–CH(OH)–CH(OH)–CH(OH)–CH₂(OH)

                                                      N     N

                            H₃C                                      O

 

                            H₃C                                   NH   

                                                      N  

                                                                  O   

 

 

Биологическая роль витамина В₂

 

1. Участвует в образовании коферментов:

­­­– флавинмононуклеотида (ФМН)

– ферментов: цитохромоксидазы, моноаминоксидазы, оксидазы L-аминокислот.

– флавинадениндинуклеотида (ФАД)-ферментов тканевого дыхания, сукцинатдегидрогеназы (ЦТК), оксидаз D-аминокислот, пируватдегидрогеназного комплекса (окисление пирувата), ацил- КоА-дегидрогеназы (b-окисление ВЖК).

                                                          

      - места присоединения протонов (H⁺) и электронов к коферментам

Симптомы В₂-гиповитаминоза

– Поражения глаз (кератит, васкуляризация роговицы, катаракта)

– Глоссит

– Стоматит

– Дерматит

 

 

Суточная потребность: около 2 мг.

Продукты, богатые витамином В₂: дрожжи, семена злаков, яйца, молоко, мясо, свежие овощи.

Витамин В₃

(пантотеновая кислота)

 

Химическое строение витамина В₃

 

 

                          CH ₃ OH O                                                                           

                           |   |  ||

       HOC ^g H ₂ – C ^b – C ^a – C – N – C ^b H ₂ – C ^a H ₂ – COOH

                           |                  |

                      CH ₃            H

	(α,γ-дигидрокси-β,β-диметилмасляная кислота)

Биологическая роль

 

       Входит в состав коэнзима А

                                       H O                              O OH CH ₃              O      O

                                        |  ||                              || |    |                  ||       ||

          H – S – (CH ₂)₂ – N – C – CH ₂ – CH ₂ – N – C – CH – C – CH ₂ – O – P – O – P – O – CH ₂

                                                                            |                  |                   |        |

                                                                       H                CH ₃              OH    OH

                  Участвует в активации жирных кислот:

 

                                O                                               O

                               //                                               //

                      R – C + H S – KoA ® R – C + H₂O

                               \                                               S

                                OH                                          S – KoA

	Ацил (неактивная форма карбоновых кислот)		Ацил КоА (активная форма карбоновых кислот)

 

С участием Ко А-SH осуществляются:

¾ Окислительное декарбоксилирование пирувата и a-кетоглутарата

¾ Окисление и синтез ВЖК

¾ Реакции в ЦТК

¾ Синтез ТГ и ФЛ

¾ Обмен кетоновых тел

¾ Синтез холестерина

¾ Поддержание нормальной структуры мембран тканей (слизистой оболочки кишечника, тканей миокарда, печени, почек)

  Симптомы В₃-гиповитаминоза (в эксперименте)

– Дерматиты

– Поражения слизистых оболочек

– Дистрофические изменения желез внутренней секреции

– Поражения нервной системы

– Поражения ЖКТ

– Депигментация волос, аллопеция

 

Суточная потребность: 5 – 10 мг.

Продукты, богатые витамином В₃: печень, дрожжи, яичный желток, зеленые части растений.

 

«Витамин» В₄

(холин)

 

Биологическая роль

1. Является составной частью ацетилхолина- медиатора парасимпатической нервной системы.

2. Входит в состав лецитина- основного фосфолипида мембран клеток.

3. Является донором CH₃ - групп в реакциях трансметилирования при биосинтезе метионина, пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, фосфолипидов.

4. Играет роль основного липотропного фактора. (вещества: холин, инозит, серин, метионин, витамины B₆, B₁₂ и B₁₅,фолиевая кислота, способствуют синтезу фосфолипидов, препятствуют образованию триглицеридов в тканях и жировой дистрофии в печени)

 

Симптомы В₄-гиповитаминоза

– Жировая инфильтрация печени

– Геморрагическая дистрофия почек

– Нарушения процесса свертывания крови (нарушения синтеза V фактора свертывания крови - акцелерина)

Витамин Н

(биотин, антисеборейный)

Химическое строение витамина Н

(производное мочевины, тиофена и валериановой кислоты).                                                 

 

 

Биологическая роль

Является коферментом энзимов карбоксилирования, транскарбоксилирования (т.е. участвует в активировании и переносе СО₂) при:

1. Превращении ацетил КоА в малонил КоА (биосинтез ВЖК),

2. Превращении пирувата в оксалоацетат (глюконеогенез).

+ СО2 – СО2

					Карбокси биотин
	Биотин

 

Симптомы Н-гиповитаминоза

(при дисбактериозе, приеме антибактериальных препаратов и содер жании в пище в большом количестве сырого яичного белка – авидина).

– Дерматит

– Поражение ногтей

– Выпадение волос

– Боли в мышцах

– Анемия

 

Суточная потребность: не выше 10 мкг.

Продукты, богатые биотином: печень, почки, молоко, желток яйца, растительные продукты: картофель, рис, лук, томат, шпинат. Синтезируется микрофлорой кишечника.

 

Витамин С

(аскорбиновая кислота, антискорбутный)

 

Химическое строение витамина С

(лактон кислоты, близкий по структуре к L-глюкозе).

 

O = C                                                      O = C                                          СООН

          |                                                                   |

- 2 Н + 2 Н

О

О

H – O – C ²                                                         O = C                                   О = С

          ||                                                                     |                                 

В щелочной среде при кулинарной обработке пищи

+ 2 Н + 2 Н

H – O – C ³                                                              O = C                                   О = С

          |                                                                   |

H – C                                                       H – C                                   Н – С – ОН

          |                                                                   |                                  

HO – C – H                                                      HO – C – H                            Н – С – Н

          |                                                                        |

Дикетогулоновая кислота, лишенная свойств витамина С

         CH ₂ – OH                                                    CH ₂ – OH                            СН₂ОН

Витамин Р

(биофлавоноиды: рутин, цитрин, витамин проницаемости)

 

Химическое строение витамина Р

 

                            HO             O    O–(C₁₂H₂₁O₉)   

 

 

                                        OH O                 OH   

                                                                             OH 

 

 

РУТИН

 

Биологическая роль витамина Р

1. Увеличивают депонирование аскорбиновой кислоты.

2. Совместно с витамином C контролируют проницаемость и ломкость кровеносных сосудов.

    - вместе с витамином C участвуют в синтезе коллагена соединительнотканных  структур

    - ингибируют гиалуронидазу (препятствуют деполимеризации гиалуроновой кислоты).

3. Активируют тканевое дыхание.  

Симптомы Р-гиповитаминоза

– Кровоизлияния, кровотечения и другие симптомы, характерные для гиповитаминоза С (цинги).

 

Суточная потребность: 25-50 мг.

Продукты, богатые витамином Р: плоды шиповника, цитрусовые, черная смородина, рябина, черноплодная рябина.

«Витамин» N

(липоевая кислота)

 

Химическое строение витамина N

(производное валериановой кислоты).

 

Биологическая роль витамина N

 

· Как кофермент, амид липоевой кислоты входит в состав энзимов:

— пируватдегидрогеназного комплекса,

— α-кетоглутаратдегидрогеназного комплекса,

участвующих в окислительном декарбоксилировании α-кетокислот (пирувата и α-кетоглутарата) и переносе остатков этих кетокислот на КоА с образованием ацетил-КоА и сукцинил-КоА, соответственно.

      Продукты, богатые витамином N: мясо, молоко.

Парааминобензойная кислота

(витамин роста бактерий)

 

Химическое строение ПАБК

 

                                     H₂N–        –COOH

 

 

Биологическая роль ПАБК

– Входит в состав фолиевой кислоты

– Является фактором роста микроорганизмов

– Активирует фермент тирозиназу

 

Структурные аналоги ПАБК – сульфаниламидные препараты, используются в медицинской практике,как антибактериальные препараты (объясните механизм их действия).

 

Продукты, богатые ПАБК: печень, почки, мясо, дрожжи.

 

«Витамин»  U

(S-метилметионин, противоязвенный фактор)

 

Химическое строение витамина U

                                                                                      

                                                                                CH₃

 

                           HOOC––CH––CH₂––CH₂––S⁺            Cl^–

       

                                          NH₂                           CH₃

S-метилметионин

 

Биологическая роль витамина U

1. Как донор СН₃ -групп, участвует в синтезе:

– метионина,

– холина,

– креатина.

2. Является липотропным фактором (см. холин).

3. Стимулирует восстановление слизистых оболочек ЖКТ, при их повреждении.

 

Продукты, богатые витамином U: свежая капуста, зелень петрушки, морковь, лук, перец, зеленый чай, бананы, молоко и др.

 

ТВЕРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра биологической химии

ВИТАМИНЫ

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИИ

Учебное пособие (реферат) для написания лекций и самостоятельной подготовки к занятиям, коллоквиумам и экзаменам по биохимии для студентов медицинских и биологического профиля вузов.

 

Витамины - это

· органические

· низкомолекулярные

· незаменимые

· требующиеся в малых количествах

· биологически активные

· вещества, принимающие участие в акте катализа.

Наиболее характерные признаки витаминов:

- не включаются в структуру тканей

- не используются в качестве источника энергии

- чаще всего выполняют роль кофермента в составе ферментов (В₁,В₂.В₃,В₅ и др.) или специализированные функции (А,Д,Е,К).

 

Витамин

     ¯

Кофермент       Апофермент

             ¯                  ¯

       Активный фермент

                       ¯

    Биологический катализ

Источники витаминов для человека:

- пищевые продукты

- синтез микрофлорой кишечника (К,В₁,В₃, В₆,Н,В₉,В₁₂)

Провитамины (предшественники витаминов)

                            

 

 

- Провитамины (β-каротин, 7-дегидрохолестерин)

- Данные провитамины превращаются в организме в витамины (А, Д₃).

Антивитамины – к ним относят:

 

1. структурные аналоги витаминов

- дикумарин –аналог витамина К, снижает свертываемость крови;

- сульфаниамидные препараты - аналоги парааминобензойной кислоты. Конкурентно замещают ее в составе коферментных систем (тетрагидрофолевая кислота) патогенных микроорганизмов и потому являются бактериостатическими средствами при инфекционных заболеваниях;

2. вещества, которые связывают витамины и предотвращают образование активного фермента (авидин);

3. ферменты, которые разрушают витамин (тиаминазы, аскорбатоксидазы)

 

Формулы антивитаминов

дикумарин                  салициловая             сульфаниламид

 

 

Причины гипо- и авитаминозов

 

1. экзогенные:

- недостаточное поступление витаминов с пищей;

- разрушение витаминов при приготовлении пищи (t˚, консервирование и др.);

- изменение нормальной микрофлоры кишечника (действие антибиотиков и других бактериостатических веществ);

- действие антивитаминов.

 

2. эндогенные:

- повышенная потребность в витаминах при некоторых физиологических и патологических состояниях (интенсивный труд, беременность, заболевания);

- ускоренный распад витаминов и коферментов в тканях;

- нарушение всасывания витаминов;

- нарушение транспортировки витаминов с кровью;

- нарушение превращения витаминов в коферменты;

- нарушение взаимодействия коферментов с апоферментами;

- нарушение синтеза белковой части фермента (апофермента).

Причины гипервитаминозов

(характерны для жирорастворимых витаминов)

- избыточное поступление витаминов с пищей;

- передозировка витаминов при лечении гиповитаминозов.

Классификация витаминов

I Жирорастворимые

II Водорастворимые

III Витаминоподобные вещества (синтезируются из промежуточных продуктов обмена  веществ и выполняют функции, сходные с витаминами)

 

Жирорастворимые витамины

- A (антиксерофтальмический), ретинол

- D (антирахитический), кальциферолы

- K (антигеморрарический), нафтохиноны

- E (витамин размножения), токоферолы

 

Водорастворимые витамины

- B₁ (антиневритный), тиамин

- B₂ (витамин роста), рибофлавин

- B₃ (антидерматитный), пантотеновая кислота

- B₅ (PP - антипеллагрический), никотинамид

- B₆ (антидерматитный), пиридосин

- B₉ (антианемический), фолиевая кислота

- B₁₂ (антианемический), кобаламин

- H (антисеборейный), биотин

- C (антискорбутный), аскорбиновая кислота

- P (капилляроукрепляющий), биофлавоноиды

 

Витаминоподобные вещества («витамины»)

- F (линолевая, линоленовая, арахидоновая кислоты)

- B₄ (холин)

- B₈ (инозит)

- B₁₃ (оротовая кислота)

- B₁₅ (пангамовая кислота)

- Bт (карнитин)

- N (липоевая кислота)

- коэнзим Q (убихинон)

- Парааминобензойная кислота

- U (S-метил-метионин - противоязвенный фактор)