Жирорастворимые витамины

Лекция с элементами беседы №8.          

Содержание темы:

1. Биологическая роль витаминов в организме.

2. Классификация витаминов.

3. Сходство и различие гормонов и витаминов.

4. Водорастворимые витамины, роль в организме. Провитамины, антивитамины.

5. Причины развития гипо- и авитаминозов.

 

1. ВИТАМИНЫ – низкомолекулярные органические соединения, которые в организме человека не синтезируются или синтезируются в небольших в небольших количествах микроорганизмами, присутствуют в пище в малых количествах и необходимы для нормальной жизнедеятельности.

ВИТАМИНЫ – незаменимые вещества, необходимые для роста, развития и жизнедеятельности человека.

Биологическая роль заключается главным образом в том, что в организме они выполняют функции коферментов, которые, соединяясь с определенными белковыми молекулами, образуют ферменты, катализирующие многие биохимические реакции обмена веществ. В отсутствии витаминов ферменты неактивны и, следовательно, нарушается нормальное течение процессов обмена веществ.

2. Существующая в настоящее время классификация основана на физико-химических свойствах витаминов, прежде всего на растворимости в воде или в жирах. В их названиях нашли свое отражение исторические изменения отношения к витаминам. Каждый витамин имеет:

1) химическое название;

2) название, полученное им от авторов, впервые его открывших (тиамин, рибофлавин);

3) буквенное обозначение;

4) название с учетом заболевания, которое развивается при его недостаточности, с приставкой «анти-», указывающей на способность предотвращать развитие определенного заболевания.

 

КЛАССИФИКАЦИЯ ВИТАМИНОВ

Водорастворимые витамины

В₁ – тиамин, антиневритный;

В₂ – рибофлавин, витамин роста;

В₅ – ниацин, антипеллагрический;

В₃ – пантотеновая кислота, антидерматитный;

В₆ – пиридоксин, антидерматитный;

В_С – фолиевая кислота, антианемический;

В₁₂ – кобаламин, антианемический;

Н – биотин, антисеборейный;

С – аскорбиновая кислота, антискорбутный;

Р – рутин, витамин проницаемости.

 

Жирорастворимые витамины

А – ретинол, антиксерофтальмический;

Д – холекальциферол, антирахитический;

Е – токоферол, витамин размножения;

К – ретинол, антигеморрагический.

 

3. И гормоны и витамины определенным образом оказывают регулирующее влияние на процессы метаболизма, они разные по своей химической природе и по механизмам действия, но чрезвычайно необходимы для нормальной жизнедеятельности как целого организма, так и отдельных его клеток. Существенная разница состоит в том, что витамины поступают извне, в гормоны синтезируются внутри организма клетками желез внутренней секреции или специализированными секреторными клетками других органов.

Водорастворимые витамины в тканях почти не накапливаются, малотоксичны при передозировке. Дефицит их встречается часто.

В организме они активируются путем фосфорилирования; активные формы их в качестве коферментов участвуют в биохимических реакциях распада и синтеза белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот, в окислительно-восстановительных реакциях.

Тиамин, витамин В₁ – при недостаточности тиамина развивается заболевание бери-бери. При полиневритной или сухой форме поражается моторика и рефлексы дистальных отделов тела. При отечной форме бери-бери поражается сердечно-сосудистая система, хотя отмечаются также явления полиневрита. Для этой формы болезни характерны высокое АД, одышка, тахикардия, увеличение размеров сердца и нарастающая сердечная недостаточность с выраженными отеками. При бери-бери резко возрастает в крови и тканях уровень пирувата и пентозосахаров, развивается отрицательный азотистый баланс, потеря с мочой аминокислот и креатина.

Богатыми источниками тиамина являются рыба, дрожжи, молоко, мясо (особенно свинина), неочищенный рис, бобовые, хлеб из грубых сортов муки. Потребность – 0,5 мг/1 000 ккал диеты. Разрушается при длительной варке. Выводится из организма с мочой.

Коферментная форма тиамина – тиаминдифосфат (ТДФ) – синтезируется путем переаминирования с АТФ.

Коферментные функции:

1) тиаминпирофосфат в составе дегидрогеназ обеспечивает окислительное декарбоксилирование пирувата и α-кетоглутарата. При недостатке тиамина увеличивается количество кетокислот (особенно пировиноградной) в крови, мозгу и других тканях и органах, что является одной из причин нарушения функций нервной системы при авитаминозе В₁.

2) ТПФ входит также в состав транскетолазы, поэтому при недостатке тиамина нарушается пентозофосфатный цикл, что вызывает дефицит пентоз, недостаточный синтез НАДФ•Н₂, служащий источником для синтеза стероидных гормонов и липидов. В крови накапливается пируват, в эритроцитах падает активность транскетолазы.

Фосфорилированные производные тиамина – тиаминмонофосфат (ТМФ), тиаминдисфосфат (ТДФ), тиаминтрифосфат (ТТФ) – принимают участие и в других реакциях, не связанных с их коферментными функциями. Так, ТДФ и ТТФ – макроэрги.

Тиамин и тиаминдисфосфат широко применяют при заболеваниях нервной системы, особенно при воспалительных процессах и нервнопроводящих путях, невритах различного происхождения, сердечно-сосудистых заболеваниях, при повышенной утомляемости, падении мышечного тонуса.

Биологическая роль тиамина тесно связана с липоевой кислотой.

Витамин В₅ (ниацин, витамин РР, никотиновая кислота).  При недостаточном поступлении с пищей или уменьшении его синтеза в организме наблюдается заболевание пеллагра. Для заболевания характерен симптомокомплекс: дерматит, диарея, деменция (слабоумие). Неврологические симптомы выражаются в беспокойстве, бессоннице, дезориентации и галлюцинациях. В организме ниацин может синтезироваться из триптофана. Встречается пеллагра в странах, где основной продукт кукуруза, а пища бедна мясом или рыбой. Кукуруза содержит мало триптофана, а никотинамид присутствует в связанной форме, в которой не может быть усвоен.

Наиболее богатый источник витамина В₃ – мясные продукты, особенно печень, ткани растений. Потребность – 15-25 мг/сут.

Коферментные формы НАД и НАДФ, фунционирующие в составе дегидрогеназ: транспорт водорода от окисляемых субстратов на второе звено дыхательной цепи, на флавопротеиды. В виде мононуклеотида входит в состав кобаламина.

Витамин В₂, рибофлавин. Недостаточность витамина чаще развивается у беременных женщин, у детей в период роста и у людей в состоянии стресса. Характерными признаками недостаточности являются раздражение, растрескивание губ и уголков рта, воспаление слизистой языка. Наиболее характерные поражения глаз – катаракта (помутнение хрусталика) и кератит (воспаление роговицы). Развивается общая мышечная слабость и изменения в миокарде. Содержат рибофлавин – молоко, печень, яйца, мясо и желтые овощи.

Коферментные формы витамина В₂ образуются путем фосфорилирования или аденилирования витамина В₂. Коферментные формы - ФМН, ФАД, выполняют функции: транспорт протонов и электронов (водорода) от НАД-дегидрогеназ на кофермент Q, принимают участие в дегидрировании аминокислот, кето-и оксикислот. Суточная потребность 0,5 мг/1000 ккал диеты. Рибофлавин и продукты его распада выделяются с мочой и калом.

Витамин В₃ пантотеновая кислота. Входит в состав кофермента А (КоА-SМ), участвующего в синтезе ацетил-КоА-активной уксусной кислоты, которая является основным источником энергии для организма, а также используется в синтезе жирных кислот, холестерина, стероидных гормонов, гемоглобина и др. При недостатке пантотеновой кислоты развивается общая слабость, вялость, дерматиты, анемия, задержка роста, что обусловлено недостаточностью коэнзима А, концентрация которого в тканях резко снижена из-за дефицита витамина В₅.

Источниками витамина В₅ являются мясо, яйца, молоко, капуста, картофель. Потребность – 5-10 мг/сут. Пантотеновая кислота и продукты ее обмена выводятся из организма в виде кальциевых солей с калом и мочой.

Витамин В₆, роль которого выполняют производные пиридина – пиридоксин, пиридоксаль, пиридоксамин. Коферменты образуются путем фосфорилирования указанных форм витамина. Ведущим коферментов является пиридоксальфосфат, который участвует в катализе реакций обмена аминокислот. При недостатке витамина В₆ развиваются дерматиты, поражается ЦНС, возникают судороги.

Человек получает пиридоксин с такими продуктами, как пшеничная мука, дрожжи, кукурузная мука и крупа, печень, почки, мышцы и некоторые другие. Небольшое количество витамина (0,5-0,7 мг) образуется микрофлорой в кишках. Суточная потребность 2-3 мг, иногда до 5 мг, в зависимости от содержания белка в диете и других факторов. При низких температурах, беременности, напряженной работе количество витамина в диете нужно увеличить, так как в этих условиях значительно возрастает интенсивность белкового обмена. При малокровии, болезни печени лечебные дозы увеличиваются до 10-50 мг в сутки.

Витамин Н, биотин, образует активную форму карбоксибиотин. При дефиците биотина наблюдается замедление роста, выпадение волос, себорея, дерматит.

Богатые источники биотина – печень, яйца, дрожжи, бобовые, зерновые. Биотин синтезируется кишечной микрофлорой, поэтому недостаточность его не связана с отсутствием в рационе.

Случай недостаточности биотина был описан у больного, питавшегося сырыми яйцами. Авидин яичного белка тормозит всасывание биотина, его введение в большом количестве может вызвать дефицит витамина Н, то же можно спровоцировать назначением лекарственных средств, стерилизующих кишечный тракт (сульфаниламиды).

Биотин является простетической группой ряда ферментов, которые катализируют включение СО₂ в органические соединения: ацетил-КоА-карбоксилазы, пируваткарбоксилазы и др., которые участвуют в реакциях карбоксилирования. Биотин необходим для образования малонин-КоА из ацетил-КоА и угольной кислоты в процессе биосинтеза жирных кислот, а так же для синтеза пуриновых оснований, ЩУК из пирувата.

Витамин С, аскорбиновая кислота. Дефицит витамина вызывает заболевание цингу, его можно вылечить свежей зеленью, овощами и фруктами, особенно цитрусовыми. Аскорбиновая кислота легко разрушается при нагревании в щелочных условиях, под действием кислорода в присутствии ионов Fе²⁺ Сu²⁺, катализирующих ее окисление. Ранние признаки цинги – слабость, легкая утомляемость, вялость, одышка, ноющие боли в костях, суставах, мышцах.Поражается кровеносная система, повышается проницаемость сосудистой стенки, возникают мелкие точечные кровоизлияния под кожу (патехии), кровоизлияния во внутренние органы и слизистые оболочки, кровоточивость десен, кариес, выпадение зубов и др. аскорбиновая кислота может участвовать в окислительно-восстановительных реакциях, защищая гемоглобин от окисления, способствуя образованию гормонов коры надпочечника, является мощным антиоксидантом, который находит и обезвреживает свободные радикалы – агрессивные обломки молекул, которым не хватает электрона. Такие радикалы повреждают ДНК, жиры, белки, ферменты, поэтому антиоксиданты вступают в борьбу с излишним количеством свободных радикалов, отдавая свой электрон, но при этом сами не становятся агрессивными.так происходит в здоровом организме.

Аскорбиновая кислота в больших дозах (1-10 г) может вызвать диарею, повышение АД, бессонница, снижается функция органа зрения, сердечные нарушения. У беременных возможен выкидыш. Длительное применение больших доз аскорбиновой кислоты угнетает β-клетки островков Лангерганса (риск сахарного диабета), повышается протромбин крови, что предполагает к тромбообразованию.

Витамин В_С, фолиевая кислота или В₉ – содержит в своем составе еще один витамин – парааминбензойную кислоту, которая соединена с птеридином и глутаминовой кислотой.

Коферментной формой является тетрагидрофолиевая кислота.

Недостаточность фолиевой кислоты распространенное явление во всем мире. Часто встречается среди неимущих людей, у престарелых, беременных женщин, новорожденных, у лиц длительно получающих антибиотики, подавляющее кишечную микрофлору. Для активирования фолиевой кислоты в организме необходимы витамины В₁₂ и С. При дефиците фолиевой кислоты развиваются общая слабость, потеря веса, а в дальнейшем – макроцитарная анемия, сходная с анемией вследствие дефицита витамины В₁₂, но без неврологических симптомов. В плазме крови значительно снижается уровень фолата, наблюдается гиперсегментация полимофно-ядерных лейкоцитов. Как следствие нарушения эритропоэза в крови появляются мегалобласты – молодые клетки с низким содержанием ДНК. Наиболее богаты фолиевой кислотой зеленые листья овощей, печень, дрожжи и мясо.

     Кобаламин, витамин В₁₂ – единственный витамин, содержащий в своем составе металл кобальт. Дефицит витамина может быть следствием вегетарианства и при нарушении всасывания его в кишечнике. Для активного всасывания огромной молекулы витамина В₁₂ необходимым условием является наличие в желудочном соке особого белка – гликопротеина (гастромукопротеин), так называемого внутреннего фактора Касла. В таком связанном виде витамин В₁₂ всасывается в кишечнике. Недостаточность витамина В₁₂ приводит к развитию злокачественной макроцитарной анемии, так называемой пернициозной анемии. Развивается также резкое снижение кислотности желудочного сока, расстройство деятельности нервной системы. Богата кобаламином печень животных. В растительной пище этот витамин отсутствует. Витамин синтезируется главным образом бактериями кишечника. Витамин В₁₂ входит в состав двух типов коферментов – метилкобаламина (метил-В₁₂) и 5′-дезоксиаденозилкобаламина. Метил-В₁₂ участвует в образовании метионина. Суточная потребность 50 мкг.

     Некоторые витамины могут образовываться в организме из предшественников, описанных под названием провитаминов. Например, предшественниками витамина А являются компоненты, найденные у растений, - каратиноиды. Это группа веществ со сходными функциями, включающая ликопен (в томатах), лютеин (в шпинате), β-каротин (морковь). Витамин Д образуется из 7-дегидрохолестерина, который содержится в коже и под действием ультрафиолетового облучения превращается в витамин Д₃.

     Структурные аналоги витаминов называются антивитаминами. Антивитамины затрудняют использование витаминов клеткой путем их разрушения, связывания в неактивные формы, замещения соединениями близкими по структуре, но не обладающими их свойствами.

     Выделяют две группы антивитаминов:

1) неспецифические, препятствующие проникновению в клетку тем или иным путем (связывание, разрушение);

2) специфические, препятствующие осуществлению метаболических функций (сходные по структуре и занимающие в связи с этим место витаминов в биологически активных молекулах).

     К первой группе антивитаминов относятся энзимы, разрушающие витамины (тиаминаза, аскорбиназа и др.) и вещества, образующие с витаминами комплексы, что препятствует их всасыванию.

     Антивитамины второй группы действуют как антикоферменты и могут быть отнесены к числу антиметаболитов.

     Антивитамины играют роль в лечении многих инфекционных заболеваний. Так как бактерии для своего роста и размножения нуждаются в некоторых витаминах для синтеза коферментов, введение антивитаминов приводит к гибели микроорганизмов. Например, назначение сульфаниламидов, структурно сходных с парааминобензойной кислотой, необходимой для синтеза микроорганизмами фолиевой кислоты; назначение структурных аналогов фолиевой кислоты, тормозящих рост и деление злокачественных клеток.