Биологически активные вещества-витамины

В медицинской практике (в частности, в онкологии) нашли применение некоторые  синтетические аналоги (антагонисты) фолиевой кислоты. Так, 4-аминоптерин используется в качестве препарата, тормозящего синтез нуклеиновых кислот, и рекомендуется в качестве лечебного препарата при опухолевых поражениях, в частности при острых и хронических формах лейкозов у детей и взрослых.

Витамин В12

Витамин В12 (кобаламин; антианемический витамин) выделен из печени в кристаллическом виде в 1948 г. У человека и животных недостаток витамина В12 приводит к развитию злокачественной макроцитарной, мегалобластической анемии. Помимо изменений кроветворной функции, для авитаминоза В12 специфичны также нарушения деятельности нервной системы и резкое снижение кислотности желудочного сока. Оказалось, что для активного процесса всасывания витамина В12 в тонкой кишке обязательным условием является наличие в желудочном соке особого белка гастромукопротеина, получившего название внутреннего фактора Касла, который специфически связывает витамин В12 в особый сложный комплекс. Точная роль этого фактора во всасывании В12 не выяснена. Предполагают, что в связанном с этим фактором комплексе витамин В12поступает в клетки слизистой оболочки подвздошной кишки, затем медленно переходит в кровь портальной системы, а внутренний фактор подвергается гидролизу (распаду).

Витамин В12 используется в клинике для лечения не только пернициозной анемии, но и других ее форм мегалобластических анемий с неврологическими нарушениями, которые обычно не поддаются лечению другими витаминами, в химические реакции, в которых витамин В12 принимает участие как кофермент, условно делят на 2 группы в соответствии с его химической природой. К первой группе относятся реакции трансметилирования, в которых метилкобаламин выполняет роль промежуточного переносчика метальной группы (реакции синтеза метионина и ацетата).

Распространение в природе и  суточная потребность

Витамин В12 является единственным витамином, синтез которого осуществляется исключительно микроорганизмами; ни растения, ни ткани животных этой способностью не наделены. Основные источники витамина В12 для человека мясо, говяжья печень, почки, рыба, молоко, яйца. Главным местом накопления витамина В12 в организме является печень, в которой содержится до нескольких миллиграммов витамина.

Пантотеновая кислота (витамин  Вз)

Пантотеновая кислота представляет собой вязкую светло-желтую жидкость, хороню растворимую в воде; она  малоустойчива и легко гидролизуется по месту пептидной связи под действием слабых кислот и щелочей.

При недостаточности или отсутствии пантотеновой кислоты у человека и животных развиваются дерматиты, поражения слизистых оболочек, дистрофические изменения желез внутренней секреции (в частности, надпочечников) и нервной  системы (невриты, параличи), изменения  в сердце и почках, депигментация  волос, шерсти, прекращение роста, потеря аппетита, истощение, алопеция. Все это многообразие клинических проявлений пантотеновой недостаточности свидетельствует об исключительно важной биологической роли ее в метаболизме.

Биологическая роль.

Пантотеновая кислота входит в  состав кофермента А, или коэнзима А (КоА). Название «коэнзим А» (кофермент ацилирования) связано с тем, что это соединение участвует в ферментативных реакциях, катализирующих как активирование, так и перенос ацетильного радикала СН3СО; позже оказалось, что КоА активирует и переносит также другие кислотные остатки (ацилы). В результате образования ацил-КоА происходит активация карбоновой кислоты, которая поднимается на более высокий энергетический уровень, создающий выгодные термодинамические предпосылки для ее использования в реакциях, протекающих с потреблением энергии.

О важнейшем значении КоА в обмене веществ свидетельствуют обязательное непосредственное участие его в основных биохимических процессах, окисление и биосинтез высших жирных кислот, окислительное декарбоксилирование а-кетокислот (пируват, а-кетоглутарат), биосинтез нейтральных жиров, фосфолипидов, стероидных гормонов, гемаглобина, ацетилхолина, гиппуровой кислоты и др.

Распространение в природе и  суточная потребность.

Уже отмечалось широкое, повсеместное распространение пантотеновой кислоты  в природе. Основными пищевыми источниками  ее являются печень, яичный желток, дрожжи и зеленые части растений. Пантотеновая кислота синтезируется, кроме того, микрофлорой кишечника.

Витамин С.

Витамин С (аскорбиновая кислота) получил название антискорбутного, антицинготного фактора, предохраняющего от развития цинги-болезни, принимавшей в средние века характер эпидемии. Аскорбиновая кислота хорошо растворима в воде, хуже в этаноле и почти нерастворима в других органических растворителях. Из представленных структурных формул видно, что наиболее важным химическим свойством аскорбиновой кислоты является ее способность обратимо окисляться в дегидроаскорбиновую кислоту, образуя окислительно-восстановительную систему, связанную с отщеплением и присоединением электронов к протонов. Окисление может быть вызвано различными факторами, в частности кислородом воздуха, метиленовым синим, перекисью водорода и др. Этот процесс как правило, не сопровождается снижением витаминной активности. Дегидроаскорбиновая кислота легко восстанавливается цистеином, глутатионом, сероводородом. В слабощелочной (и даже в нейтральной) среде происходит гидролиз лактонового кольца, и эта кислота превращается в дикетогулоновую кислоту, лишенную биологической активности. Поэтому при кулинарной обработке пищи в присутствии окислителей часть витамина С разрушается. Аскорбиновая кислота оказалась необходимым пищевым фактором для человека, обезьян, морских свинок и некоторых птиц и рыб. Все другие животные не нуждаются в пищевом витамине С, поскольку он легко синтезируется в печени_из_глюкозы. Как оказалось, ткани витамин-С-чувствительных животных и человека лишены одного-единственного фермента, катализирующего последнюю (6-ю) стадию образования аскорбиновой кислоты из глюкозы, а именно гулонолактоноксидазы, превращающего L-гулонолактон в L-аскорбиновую кислоту.

Наболее характерным признаком недостаточности витамина С является потеря организмом способности депонировать межклеточные «цементирующие» вещества, что вызывает поражение сосудистых стенок и опорных тканей. У морских свинок, например, некоторые специализированные, высокодифференцированные клетки (фибробдасты, остеобласты, одонтобласты) теряют способность синтезировать коллаген в кости и дентине зуба. Нарушено, кроме того, образование гликопротеингликанов, отмечены геморрагические явления и специфические изменения костной и хрящевой тканей.

У человека при недостаточности  витамина С также отмечаются снижение массы тела, общая слабость, одышка, боли в сердце, сердцебиение., При  цинге в первую очередь поражается кровеносная система: сосуды становятся хрупкими и проницаемыми, что служит причиной мелких точечных кровоизлияний под кожу так называемых петехий; часто отмечаются кровоизлияния и кровотечения во внутренних органах и слизистых оболочках. Для цинги характерна также кровоточивость десен дегенеративные изменения со стороны одонтобластов и остеобластов приводят к развитию кариеса, расшатыванию, разламыванию, а затем и выпадению зубов.

Биологическая роль.

Витамин С, вероятнее всего, участвует в окислительно-восстановительных процессах, хотя до сих пор не выделены ферментные системы, в состав простетических групп которых он входит. Предполагают, что витамин С участвует в реакциях гидроксилирования пролина и лизина при синтезе коллагена, синтезе гормонов коры надпочечников (кортиксктероидов), аминокислоты триптофана и. возможно. в других реакциях гидроксилирования. Имеются доказательства необходимости участия витамина С в окислительном распаде тирозина и гемоглобина в тканях.

Распространение в природе и  суточная потребность.

Витамин С относится к широко распространенным в природе витаминам. Наиболее важными источниками его служат продукты растительного происхождения (овощи и фрукты). Много витамина С в перце, салате, капусте, хрене, укропе, ягодах рябины, черной смородины и особенно в цитрусовых (лимон). Картофель также относится к основным повседневным источникам витамина С, хотя содержит его значительно меньше. Из непищевых источников богаты витамином С шиповник, хвоя, листья черной смородины, экстракты из которых могут, полностью удовлетворить потребности организма.

 

 

1.4 Общее понятие об авитаминозах; гипо- и гипервитаминозах

Болезни, которые возникают  вследствие отсутствия в пище тех  или иных витаминов, стали называть авитаминозами. Если болезнь возникает вследствие отсутствия нескольких витаминов, её называют поливитаминозом. Однако типичные по своей клинической картине авитаминозы в настоящее время встречаются довольно редко. Чаще приходиться иметь дело с относительным недостатком какого-либо витамина; такое заболевание называется гиповитаминозом. Если правильно и своевременно поставлен диагноз, то авитаминозы и особенно гиповитаминозы легко излечить введением в организм соответствующих витаминов.

Чрезмерное введение в  организм некоторых витаминов может  вызвать заболевание, называемое гипервитаминозом.

В настоящее время многие изменения в обмене веществ при авитаминозе рассматривают как следствие нарушения ферментных систем. Известно, что многие витамины входят в состав ферментов в качестве компонентов их простатических или коферментных групп.

Многие авитаминозы можно  рассматривать как патологические состояния, возникающие на почве  выпадения функций тех или  других коферментов. Однако в настоящее время механизм возникновения многих авитаминозов ещё неясен, поэтому пока не представляется возможным трактовать все авитаминозы как состояния, возникающие на почве нарушения функций тех или иных коферментных систем.

Причиной авитаминоза  может быть не только дефицит витаминов  в пищевом рационе, но и нарушение  их всасывания в кишечнике, транспорта к тканям и преобразования в биологически активную форму. При язвенной болезни  желудка и двенадцатиперстной кишки, колите, заболеваниях печени и многих других нарушается усвоение витаминов  и может возникнуть их недостаточность.

Субнормальная обеспеченность витаминами представляет собой доклиническую стадию дефицита витаминов, который обнаруживается по нарушениям метаболических и физиологических реакций, протекающих с участием определенного витамина, и не имеет клинического выражения или проявляется только отдельными неспецифическими микросимптомами.

Субнормальная обеспеченность витаминами наиболее распространена, так как она возникает не только при особых обстоятельствах, нарушающих питание и болезнях, являющихся основными причинами гиповитаминозов, но и в обычных условиях жизни у практически здоровых людей, уделяющих недостаточное внимание разнообразию пищевого рациона. Развитию этой формы витаминной недостаточности способствуют широкое использование в питании рафинированных продуктов, лишенных витаминов в процессе их производства.

Не имея явных клинических  проявлений, субнормальная обеспеченность витаминами уменьшает в то же время адаптационные возможности организма, что выражается в снижении устойчивости к действию инфекционных и токсических факторов, физической и умственной работоспособности, замедление выздоровления при острых заболеваниях, повышение вероятности обострения хронических болезней.

Более распространены гиповитаминозы, причинами которых могут быть длительное парентеральное питание, нерациональная химиотерапия, хронические интоксикации и инфекционные болезни.

Профилактика витаминной недостаточности состоит в обеспечении  полного соответствия между потребностями  человека в витаминах и их поступлением с пищей. При этом следует иметь  в виду, что весь необходимый для  человека набор витаминов может  поступать в организм только при  условии использования в питании  всех групп продуктов, тогда как  одностороннее питание даже продуктами с высокой пищевой ценностью  не может обеспечить организм всеми  витаминами. В частности, ошибочной  является точка зрения, что основным источником витаминов служат свежие овощи и фрукты. Эта группа продуктов, которая действительно является практически единственным источником витаминов С и Р и одним из источников фолиевой кислоты, но она не полностью обеспечивает потребности организма в витаминах: А, D, E, К витаминах группы В. В то же время мясо и мясные продукты являются основными источниками витаминов группы В. Молоко и молочные продукты поставляют в организм витамины А, злаковые — витамин РР и некоторые витамины группы В, растительные жиры —витамин Е, животные жиры —витамины А и D.

При избыточном потреблении  витаминов развивается интоксикация организма, получившая название гипервитаминоз. Более токсичным действием обладают избыточные дозы жирорастворимых витаминов  в связи с их способностью накапливаться  в организме и менее токсичным  – повышенные против нормы дозы витаминов, растворимых в воде, так  как они легче удаляются организмом через почки.

С открытием витаминов  и выяснением их природы открылись  новые перспективы не только в  предупреждении и лечении авитаминозов, но и в области лечения инфекционных заболеваний. Выяснилось, что некоторые  фармацевтические препараты (например, из группы сульфаниламидных) частично напоминают по своей структуре и  по некоторым химическим признакам витамины, необходимые для бактерий, но, в то же время, не обладают свойствами этих витаминов. Такие «замаскированные под витамины» вещества захватываются бактериями, при этом блокируются активные центры бактериальной клетки, нарушается её обмен и происходит гибель бактерий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Биологически активные вещества витамины.

2.1 Качественные реакции на водорастворимые витамины

Для изучения тимина, мы использовали, как химически полученный витамин (купленный в аптеке), так и вытяжку из зеленных растений.

В основе реакции лежит  способность витамина в щелочной среде с диазореактивом образовывать окрашенное комплексное соединение.

Ход работы. В пробирку приливают по 5-10 капель 1% раствора сульфаниловой кислоты и 5% раствора нитрата натрия (состав диазореактива). Сюда же вносят на кончике ножа или стеклянной палочки небольшое количество порошка тиамина и по стенке пробирки осторожно добавляют 5-7 капель 10% раствора бикарбоната натрия. На границе двух жидкостей появляется кольцо оранжевого цвета.

Диазореакция. В щелочной среде тиамин с диазореактивом образует сложное комплексное соединение оранжевого цвета.

Ход работы:  к диазореактиву, содержащему 5 капель 1%-ного раствора сульфаниловой кислоты и 5 капель 5%-ного раствора нитрата натрия, добавляют 1-2 капли 5%-ного раствора тиамина и затем по стенке, наклонив пробирку, осторожно добавляют 5-7 капель10%-ного бикарбоната натрия. На границе двух жидкостей появляется кольцо оранжевого цвета.

Для рассмотрения рибофлавина, также использовали химически полученный витамин В₂ и вытяжку из молочных продуктов.

Реакция основана на способности  витамина легко восстанавливаться, что сопровождается изменением окраски  раствора из желтой в розовый с дальнейшем обесцвечиванием.