Биологически активные вещества-витамины

Витамины, растворимые в  жирах

1. Витамин А (антиксерофгальмический); ретинол
2. Витамин D (антирахитический); кальциферолы
3. Витамин Е (антистерильный, витамин размножения); токоферолы
4. Витамин К (антигеморрагический); нафтохиноны

Витамины, растворимые в  воде

1. Витамин В1 (антиневритный); тиамин
2. Витамин В2 (витамин роста); рибофлавин
3. Витамин В6 (антидерматитный, адермин); пиридоксин
4. ВитаминВ12 (антианемический); цианкобаламии; кобаламин
5. Витамин РР (антипеллагрический, ниацин); никотинамид
6. Витамин Вс (антианемическнй); фолиевая кислота
7. Витамин В, (антидерматитный); пантотеновая кислота
8. Витамин Н (антисеборейный, фактор роста бактерий, дрожжей и грибков); биотин
9. Витамин С (антискорбутный): аскорбиновая кислота

10. Витамин Р (капилляроукрепляющий, витамин проницаемости); биофлавоноиды

Помимо этих двух главных  групп витаминов, выделяют группу разнообразных  химических веществ, из которых часть  синтезируется в организме, но обладает витаминными свойствами. Для человека и ряда животных эти вещества принято  объединять в группу витаминонодобных. К ним относят холин, липоевую кислоту, витамин В15 (пангамовая кислота), оротовую кислоту, инозит, убихинон, парааминобензойную кислоту, карнитин, линолевую и линоленовую кислоты, витамин U (противоязвенный фактор) и ряд факторов роста птиц, крыс, цыплят, тканевых культур. Недавно открыт еще один фактор, названный пирролохинолинохиноном. Известны его коферментные и кофакторные свойства, однако пока не раскрыты витаминные свойства.

1.3 Витамины растворимые  в воде. Их биологическая роль.

Условно можно считать, что отличительной  особенностью витаминов, растворимых  в воде, является участие большинства  из них в построении молекул коферментов  представляющих собой низкомолекулярные  органические вещества небелковой природы, называемые также простетическими группами и принимающие вместе с белковым компонентом (апоферментом) непосредственное участие в каталитических реакциях. Коферментная роль с достоверностью доказана для следующих витаминов и витаминоподобных веществ: В,, В2, В6, В12, РР, биотина, фолиевой, нарааминобензойной, пантотеновой и липоевой кислот, а также жирорастворимых коэнзима Q и пирролохинолинохинона (PQQ). Почти все они в организме человека и животных не синтезируются, поэтому недостаточное содержание или полное отсутствие этих витаминов в пище приводит к существенным нарушениям процессов обмена веществ и развитию соответствующего клинического синдрома, характерного для данного гипо- или авитаминоза.

Витамин В1

Витамин В1 (тиамин: антиневритный)

Тиамин хорошо растворим в воде. Водные растворы тиамина в кислой среде выдерживают нагревание до высоких температур без снижения биологической активности. В нейтральной  и особенно в щелочной среде витамин B1, наоборот, быстро разрушается при  нагревании.

Витамин В1 легко всасывается в кишечнике, но не накапливается в тканях и не обладает токсическими свойствами. Избыток пищевого тиамина быстро выводится с мочой. В превращении витамина В, в его активную форму тиаминпирофосфат (ТПФ). называемый также тиамин-дифосфатом (ТДФ), участвует специфический АТФ зависимый фермент тиаминпирофосфокиназа, содержащаяся главным образом в печени и ткани мозга.

Если витамин В1, поступает с пищей в виде ТПФ, то пирофосфатная группа отщепляется от него под действием кишечных пирофосфатаз.

Специфические симптомы связаны с  преимущественными нарушениями  деятельности и сердечно-сосудистой, и нервной систем, а также пищеварительного тракта. К наиболее ранним симптомам авитаминоза В1 относятся нарушения моторной и секреторной функций пищеварительного тракта: потеря аппетита, замедление перистальтики (атония) кишечника, отмечаются изменения деятельности сердечно-сосудистой системы: одышка, сердцебиение, боли в области сердца. При дальнейшем развитии авитаминоза выявляются симптомы поражения периферической нервной системы (дегенеративные изменения нервных окончаний и проводящих пучков), выражающиеся в расстройстве чувствительности, ощущении покалывания, онемения и болей по ходу нервов. Такие поражения завершаются контрактурами, атрофией и параличами нижних, а затем и верхних конечностей. В этот же период развиваются явления сердечной недостаточности (учащение ритма, сверлящие боли в области сердца). Биохимические нарушения при авитаминозе B1 проявляются развитием отрицательного азотистого баланса, выделением в повышенных количествах с мочой аминокислот и креатина, накоплением в крови и тканях а-кетокислот, а также пентозосахаров.

В частности, ТПФ участвует в  окислительном декарбоксилировании гликосиловой кислоты и а-кетокислот, образующихся при распаде аминокислот с разветвленной боковой цепью; в растениях ТПФ является эссенциальным кофактором при синтезе валина и лейцина в составе фермента ацетолактатсинтетазы.

Распространение в природе и  суточная потребность

Витамин В1 широко распространен в природе. Основное количество его получают с растительной пищей. Много витамина В1 содержится в дрожжах, пшеничном хлебе из муки грубого помола, оболочке и зародышах семян хлебных злаков, сое, фасоли, горохе, меньше в картофеле, моркови, капусте. Из продуктов животного происхождения наиболее богаты витамином В1 печень, почки, мозг. Некоторые бактерии, населяющие кишечник животных, способны синтезировать достаточное количество тиамина: например, количества витамина В1синтезированного микрофлорой кишечника коров, оказывается вполне достаточно для покрытия потребностей организма.

Витамин В2

Витамин В2 (рибофлавин) впервые был выделен из молока и ряда других пищевых продуктов. В зависимости от источника получения витамин В2 называли по-разному, хотя по существу это было одно и то же соединение: лактофлавин (из молока), гепатофлавин (из печени), овофлавин (из белка куриного яйца)

Рибофлавин хорошо растворим в  воде, устойчив в кислых растворах, но легко разрушается в нейтральных  и щелочных растворах. Он весьма чувствителен к видимому и УФ-излучению и сравнительно легко подвергается обратимому восстановлению, присоединяя водород по месту двойных связей и превращаясь в бесцветную лейкоформу.. Это свойство рибофлавина легко окисляться и восстанавливаться лежит в основе его биологического действия в клеточном метаболизме.

Клинические проявления недостаточности  рибофлавина лучше всего изучены  на экспериментальных животных. Помимо остановки роста, выпадения волос (алопеция), характерных для большинства авитаминозов, специфичными для авитаминоза В2 являются воспалительные процессы слизистой оболочки языка (глоссит), губ, особенно у углов рта. эпителия кожи и др. Наиболее характерны кератиты, воспалительные процессы и усиленная васкуляризация роговой оболочки, катаракта (помутнение хрусталика). При авитаминозе В2 у людей развиваются общая мышечная слабость и слабость сердечной мышцы.

Распространение в природе и  суточная потребность.

Рибофлавин достаточно широко распространен  в природе. Он содержится почти во всех животных тканях и растениях; сравнительно высокие концентрации его обнаружены в дрожжах. Из пищевых продуктов  рибофлавином богаты хлеб (из муки грубого  помола), семена злаков, яйца, молоко, мясо, свежие овощи и др.; в молоке он содержится в свободном состоянии, а в печени и почках животных прочно связан с белками в составе  ФАД и ФМН. Из организма человека и животных рибофлавин выделяется с  мочой в свободном виде.

Витамин РР

Витамин РР (никотиновая кислота, никотинамид, ниацин) получил также название антипеллагрического витамина (от итал. preventive pellagra -предотвращающий пеллагру), поскольку его отсутствие является причиной заболевания, называемого - пеллагрой. Наиболее характерными признаками авитаминоза РР, т.е. пеллагры (от итал. pelle agra - шершавая кожа), являются поражения кожи (дерматиты), пищеварительного тракта (диарея) и нарушения нервной деятельности (деменция).

Дерматиты чаще всего симметричны и поражают те участки кожи, которые подвержены влиянию прямых солнечных лучей: тыльную поверхность кистей рук, шею, лицо; кожа становится красной, затем коричневой и шершавой.

Поражения кишечника выражаются в развитии анорексии, тошнотой, болями в области живота, поносами. Диарея приводит к обезвоживанию организма. Слизистая оболочка толстой кишки сначала воспаляется, затем изъязвляется. Специфичными для пеллагры являются стоматиты, гингивиты, поражения языка со вздутием и трещинами. Поражения мозга проявляются головными болями, головокружением, повышенной раздражимостью, депрессией и другими симптомами, включая психозы, психоневрозы, галлюцинации и др. Симптомы пеллагры особенно резко выражены у больных с недостаточным белковым питанием. Установлено, что это объясняется недостатком триптофана, который является предшественником никотинамида, частично синтезируемого в тканях человека и животных, а также недостатком ряда других витаминов.

Биологическая роль

Витамин РР входит в состав НАД  или НАДФ. являющихся коферментами большого числа обратимо действующих  в окислительно-восстановительных  реакциях дегидрогеназ. Показано, что ряд дегидрогеназ использует только НАД и НАДФ (соответственно малатдегидрогеназа и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа), другие могут катализировать окислительно-восстановительные реакции в присутствии любого из них процессе биологического окисления НАД и НАДФ выполняют роль промежуточных переносчиков электронов и протонов между окисляемым субстратом и флавиновыми ферментами. Распространение в природе и суточная потребность.

Никотиновая кислота также относится  к витаминам, широко распространенным в растительных и животных организмах. Для человека основными источниками  никотиновой кислоты и ее амида  являются рис, хлеб, картофель, мясо, печень, почки, морковь и другие продукты.

Витамин B6

Витамин В6 (пиридоксин, антидерматитный) как самостоятельный независимый пищевой фактор. Водные растворы весьма устойчивы по отношению к кислотам и щелочам, однако они чувствительны к влиянию света в нейтральной зоне рН среды.

Недостаточность витамина В6 наиболее подробно изучена на крысах, у которых самым характерным признаком является акродиния, или специфический дерматит с преимущественным поражением кожи ланок, хвоста, носа и ушей. Отмечаются повышенное шелушение кожи, выпадение шерсти, изъязвление кожи конечностей, заканчивающееся гангреной пальцев. Эти явления не поддаются лечению витамином РР, но быстро проходят при введении пиридоксина. При более глубоком авитаминозе В6 у собак, свиней, крыс и кур отмечаются эпилептиформные припадки с дегенеративными изменениями в ЦНС.

Из биохимических нарушений  при недостаточности витамина В6 следует отметить гомоцистинурию кцистатиоштурию, а также нарушения обмена триптофана, выражающиеся в повышении экскреции с мочой ксантуреновой кислоты и снижении количества экскретируемой кинуреновой кислоты.

Биологическая роль

Оказалось, что хотя все три производных 3-оксипиридина наделены витаминными  свойствами, коферментные функции выполняют только фосфорилированные производные пиридоксаля и пиридоксамина.

Фосфорилирование пиридоксаля и пиридоксамина является ферментативной реакцией, протекающей при участии специфических киназ. Доказано, что в животных тканях происходят взаимопревращения пиридоксальфосфата и пиридоксаминфосфата, в частности в реакциях трансаминирования и декарбоксилирования аминокислот.

Распространение в природе и  суточная потребность

Витамин В6 широко распространен в продуктах растительного и животного происхождения. Основными источниками витамина В6 для человека служат хлеб, горох, фасоль, картофель, мясо, почки, печень и др. Во многих продуктах животного происхождения пиридоксин химически связан с белком, но в пищеварительном тракте под действием ферментов он легко освобождается.

Биотин (витамин Н)

Биотин был впервые выделен  в 1935 г. из яичного желтка. Природные сложные белки, содержащие биотин, при попадании в организм подвергаются протеолизу с освобождением свободного биоцитина; последний подвергается гидролизу под действием биоцитиназы печени и сыворотки крови с образованием биотина и лизина.

Распространение в природе и  суточная потребность

Биотин содержится почти во всех продуктах животного и растительного  происхождения, и данным образом  в связанной форме. Богаты этим витамином  печень, почки, молоко, желток яйца. В  растительных продуктах (картофель, лук, томат, шпинат) биотин находится как  в свободном, так и в связанном  состоянии. Для человека и животных важным источником является биотин, синтезируемый  микрофлорой кишечника.

Фолиевая кислота (витамин Вс)

Фолиевая (птероилглутаминовая) кислота (фолацин) в зависимости от вида животных или штамма бактерий, нуждающихся для нормального роста в присутствии этого пищевого фактора, называлась по-разному: фактор роста L. casei: витамин М, необходимый для нормального кроветворения у обезьян: витамин Вс, фактор роста цыплят (индекс «с» от англ. chicken- цыпленок). Фолиевая кислота ограниченно растворима в воде, но хорошо в разбавленных растворах спирта; имеет характерные спектры поглощения в УФ области спектра.

Недостаточность фолиевой кислоты трудно вызвать даже у животных без предварительного подавления в кишечнике роста микроорганизмов, которые синтезируют ее в необходимых количествах; авитаминоз обычно вызывают введением антибиотиков и скармливанием животным пищи, лишенной фолиевой кислоты. У обязьян фолиевая недостаточность сопровождается развитием специфической анемии; у крыс сначала развивается лейкопения, а затем анемия. У человека наблюдается клиническая картина макроцитарной анемии, очень похожая на проявления пернициозной анемии следствия недостаточности витамина В12, хотя нарушения нервной системы отсутствуют. Иногда отмечается диарея. Имеются доказательства, что при недостаточности фолиевой кислоты нарушается процесс биосинтеза ДНК в клетках костного мозга, в которых в норме осуществляется эритропоэз. Как следствие этого в периферической крови появляются молодые клетки мегалобласты с относительно меньшим содержанием ДНК.