 ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение Как определить диапазон голоса - ваш вокал Игровые автоматы с быстрым выводом Как самому избавиться от обидчивости Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком" Натюрморт и его изобразительные возможности Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д. Как научиться брать на себя ответственность Зачем нужны границы в отношениях с детьми? Световозвращающие элементы на детской одежде Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ) Глава 3. Завет мужчины с женщиной
Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.
| Биологические функции углеводов
1. Энергетическая. Углеводы обеспечивают 60–70 % энергозатрат организма. При полном распаде 1 г углеводов выделятся 17,15 кДж энергии. Углеводы входят в состав макроэргических соединений (АТФ, ГТФ и др.). В клетках живых организмов углеводы являются источниками и аккумуляторами энергии. 2. Опорная. Углеводы в растениях (на их долю приходится до 90 % сухого вещества) и некоторых животных (до 20 % сухого вещества) выполняют роль опорного (скелетного) материала, входят в состав многих важнейших природных соединений. 3. Пластическая. Углеводы входят в состав биологических мембран и органоидов клетки. 4. Защитная. Мукополисахариды, входящие в состав вязких секретов (слизей), защищают внутренние стенки сосудов и воздухоносные пути от механических и химических воздействий. 5. Регуляторная. Клетчатка регулирует акт перистальтики. 6. Специфическая. Отдельные углеводы выполняют особые функции: участвуют в проведении нервных импульсов, образовании антител. 7. Генетическая. Пентозы входят в состав ДНК и РНК. 8. Углеводы (пентозы) входят в состав нуклеотидсодержащих коферментов. 9. Трофическая. Так, запасной (резервный) полисахарид гликоген является трофическим включением. Классификация углеводов Все углеводы подразделяются на две группы: простые и сложные. Простыми углеводами называют углеводы, которые не способны гидролизоваться с образованием более простых соединений, в их составе число атомов углерода равно числу атомов кислорода. Сложные углеводы – углеводы, способные гидролизоваться на более простые. Число атомов углерода у них не равно числу атомов кислорода. Сложные углеводы очень разнообразны по составу, молекулярной массе и по свойствам. Их делят на две группы: низкомолекулярные сахароподобные (или олигосахариды) и высокомолекулярные (полисахариды). 1. Моносахариды – простые углеводы, при расщеплении которых не сохраняются свойства глюцидов (глюкоза, фруктоза). Почему этот материал здесь, может быть, перенести выше?? 2. Олигосахариды – соединения из двух и более моносахаридов (до 10) – сахароза, лактоза, мальтоза. 3. Полисахариды – сложные сахариды, молекула которых состоит из многих моносахаридных остатков (крахмал, альгиновые кислоты, агар). Моносахариды Моносахариды подразделяются на: триозы – 3 атома С; тетрозы – 4 атома С; пентозы – 5 атомов С; гексозы – 6 атомов С; гептозы – Моносахариды, содержащие альдегидные группы, называют альдозами, содержащие кетонные группы – кетозами. Название моносахаридов составляется из наименования активной группы и числа атомов С: альдотриоза, кетопентоза и т.д. Триозы – диоксиацетон, глицеральдегид. Тетрозы – эритрозы. Пентозы – арабиноза, рибоза, ксилоза, дезоксирибоза. Арабиноза содержится в свекле. Рибоза и дезоксирибоза – важный структурные компоненты нуклеиновых кислот, входят в состав ДНК, РНК, нуклеотидных коферментов, являются промежуточными продуктами прямого (пентозного) углеводного распада в организме. Ксилоза – структурный компонент содержащихся в соломе, отрубях, древесине полисахаридов ксилозанов. Гексозы CHO CH2OH CHO CHO | | | | H - C - OH CO H - C - OH HO- C - H | | | | HO- C - H HO- C - H HO- C - H H - C - OH | | | | H - C - OH H - C - OH HO- C - H H - C - OH | | | | H - C - OH H - C - OH H - C - OH H - C - OH | | | | CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH Глюкоза Фруктоза Галактоза Манноза
Основной гексозой является глюкоза, участвующая в анаэробном и аэробном углеводном распаде. В печени под воздействием ферментов гексозы превращаются в глюкозу. При окислении гексоз образуются гексуроновые кислоты: глюкоза и галактоза. Глюкоза (виноградный сахар, декстроза, глюкуроновая кислота) широко распространена в природе: содержится в зеленых частях растений, в виноградном соке, семенах и фруктах, ягодах, меде. Входит в состав важнейших полисахаридов: сахарозы, крахмала, клетчатки, многих гликозидов. Получают глюкозу гидролизом крахмала и клетчатки. Сбраживается дрожжами. Фруктоза (фруктовый сахар, левулеза) в свободном состоянии содержится в зеленых частях растений, нектаре цветов, семенах, меде. Входит в состав сахарозы, образует высокомолекулярный полисахарид инсулин. Сбраживается дрожжами. Получают из сахарозы, инсулина, трансформацией других моноз методами биотехнологии. Глюкоза и фруктоза играют большую роль в пищевой промышленности, являясь важным компонентом продуктов питания и исходным материалом при брожении. Галактоза – компонент лактозы. Замена у второго атома С– группы ОН на – NH2 приводит к образованию аминосахароз гексозаминов (глюкозамин, галактозамин). Гексозамины входят в состав клеточных оболочек и мукополисахаридов в свободном состоянии и в соединении с CH3COOH. Олигосахариды Молекулы олигосахаридов содержат от 2 до 10 моносахаридных остатков. Формула дисахаридов C12H22O11. Для живого организма важны следующие дисахариды: сахароза, мальтоза, лактоза. 1. Сахароза (виноградный сахар, свекловичный тростниковый сахар) построена из глюкозы и фруктозы. В сахарной свекле содержится 15–22 % сахарозы, в сахарном тростнике – 12–15 %. 2. Лактоза (молочный сахар) построена из глюкозы и галактозы, синтезируется в молочных железах; 3. Мальтоза (солодовый сахар) состоит из двух молекул глюкозы. 4. Мальтоза – основной структурный компонент крахмала и гликогена. 5. Трегалоза (грибной сахар) состоит из двух остатков глюкозы. Содержится в дрожжах, грибах, водорослях. Трисахариды включают три моносахаридных остатка. Одним из представителей трисахаридов является рафиноза (мелитриоза) С18Н32О16. Она содержится в сахарной свекле, семенах хлопчатника, сое, гороха. При кислотном гидролизе из рафинозы образуются глюкоза, фруктоза и галактоза. Под действием фермента сахаразы от рафинозы отщепляется фруктоза и остается дисахарид мелибиоза (С12Н22О11). Полисахариды Полисахариды – высокомолекулярные углеводы, состоящие из большого числа моносахаридов (до 6–10 тысяч остатков моноз). Подразделяются на гомо- и гетерополисахариды. Гомополисахариды Гомополисахариды содержат моносахаридные остатки одного вида. К ним относятся крахмал, гликоген, клетчатка. Крахмал (С6Н10О5)n – резервный полисахарид растений – представляет собой смесь полимеров двух типов, построенных из остатков глюкопиранозы: амилозы и амилопектина. Амилоза – линейный полимер, содержит от 1 000 до 6 000 остатков глюкозы, молярная масса 16 000–1 000 000. При добавлении иода дают синюю окраску. Содержание амилозы в крахмале 18–25 %. Амилопектин – полимер, содержащий от 5 000 до 6 000 остатков глюкозы, молекула амилопектина имеет сферическую форму. В крахмале содержится 75–82 % амилопектина. образует При взаимодействии с иодом он дает фиолетовую окраску с красноватым оттенком. Гликоген (животный крахмал) – запасной углевод животного организма – состоит из 30 000 остатков глюкозы. Накапливается в печени, мышцах, сердце. Восполняет недостаток глюкозы. По своему строению напоминает амилопектин, но более разветвлен и его молекула имеет более компактную упаковку. Гликоген хорошо растворяется в горячей воде, но его растворы при охлаждении не образуют клейстер. Гидролизуется с образованием в качестве конечного продукта глюкозы. Клетчатка – основной компонент и опорный материал клеточных стенок растений. Так, содержание клетчатки в волосках семян хлопчатника составляет 98 %, древесине – 40–50 %, зернах пшеницы – 3 %, ржи и кукурузе – 2,2 %. Молекула клетчатки имеет линейное строение и состоит из 2 000–3 000 остатков b-D-глюкопиранозы, которые соединены между собой 1-м и 4-м углеродными атомами остатков моноз. Молекулы клетчатки с помощью водородных связей объединены в мицеллы (пучки), состоящие из параллельных цепей. Клетчатка нерастворима в воде и при обычных условиях не гидролизуется кислотами. Гетерополисахариды Это комплексы различных видов моносахаридов. К гетеросахаридам относятся мукополисахариды (гликозамингликаны), содержащие различные виды моносахаридов и их производные, азотистые основания, органические кислоты, образуют комплексы с белками и жирами. К ним относятся: 1. Гиалуроновая кислота, представляющая собой часть межклеточного вещества, обеспечивает скрепление клеток. 2. Хондроитинсерные кислоты – структурные компоненты хрящей, связок, клапанов сердца, антикоагулянтов крови. 3. Гепарин – антикоагулянт, противовоспалительное средство. 4. Сиаловые кислоты (соединения нейраминовой и уксусной кислот), участвующие в построении клеточных оболочек. Повышенный уровень сиаловых кислот в крови используется для диагностики воспалительных заболеваний. Реакция Майара Из технологических свойств рыбного сырья, обусловленных присутствием гликозаминогликанов неферментативного покоричневения. Фраза не закончена!! Это объясняется реакцией Майара (сахароаминной реакцией), в ходе которой NH2-группы аминокислотных остатков белка (аргинина, гистидина, лизина, глицина) реагируют с карбонильными группами углеводов с образованием меланоидинов (высокомолекулярных продуктов с интенсивной коричневой окраской): R - NH2 R - N R - NH | || |
| | |
| | |
перегруппировка Шиффово | Амадори основание CH2OH Глюкозиламин
R–NH | CH2 |
| (CHOH)3 | CH2OH кетозамин
Пентозы более активны в реакции Майара, чем гексозы. Щелочная среда ускоряет реакцию Майара, кислая – замедляет. Ингибитором реакции покоричневения является SO2. Реакция происходит при комнатной температуре и на холоде. Если в реакции Майара участвуют незаменимые аминокислоты, биологическая ценность белка понижается. Реакция покоричневения ухудшает внешний вид и органолептику продуктов, так как при этом образуется CO2 и появляется карамельный запах.
Раздел 8. Витамины
Витамины (от лат. vita – жизнь) – амины жизни – низкомолекулярные органические соединения, которые, присутствуя в малых количествах, обеспечивают нормальное протекание биохимических процессов. Витамины – незаменимые факторы питания, не синтезируются в организме или синтезируются в незначительном количестве кишечной микрофлорой. Витамины не являются источником энергии. В 1816 г. Маженди ввел метод кормления молодых животных рационами, состоящими из очищенных веществ. Он установил, что животные не могут оставаться здоровыми, если они получают только основные поддерживающие жизнь вещества. В 1906 г. Ф.Г. Хопкинс рассматривал цингу и рахит как заболевания, связанные с диетическими факторами. Впервые в 1912 г. Хопкинс и Функ выдвинули витаминную теорию. Они постулировали. Что такие заболевания как бери-бери, цинга, рахит возникают из-за отсутствия в рационе специфических пищевых факторов. Функом был получен первый эффективный препара, содержащий незаменимый фактор питания – концентрат вещества из рисовых отрубей, эффективный для лечения бери-бери. Он же для обозначения данного активного фактора впервые применил термин "витамин". Биологическая функция многих витаминов заключается в том, что они входят в состав коферментов и простетических групп ферментов. Авитаминоз – комплекс патологических симптомов, развивающихся в результате отсутствия одного из витаминов. Полиавитаминоз – комплекс патологических симптомов, развивающихся в результате полного отсутствия нескольких витаминов. Гиповитаминоз – признаки частичной недостаточности витаминов. Гипервитаминоз – признаки избыточного потребления витаминов. Диcвитаминоз – несовместимость витаминов. Классификации витаминов 1. По физиологическому действию (по П.И. Шилову, Т.Н. Яковлеву, 1960 г.).
3. По функциональному принципу с учетом химической природы академик Р.В.Чаговец подразделяет витамины и витаминоподобные вещества на следующие группы:
Таблица 1
3. В соответствии с Международной химической номенклатурой витамины подразделяются на: - водорастворимые; - жирорастворимые; - витаминоподобные соединения. К водорастворимым витаминам относятся витамины В1 (тиамин, аневрин), В2 (рибофлавин, лактофлавин), В3 (пантотеновая кислота), В5 (РР, никотинамид), В6 (пиридоксин), В7 (Н, биотин), В9 (фолиевая кислота), В12 (цианкобаламин), С (аскорбиновая кислота), Р (рутин). Жирорастворимые витамины (липовитамины) – витамины, растворимые в жирах. К данной группе относятся витамины А (ретинол), Д (кальциферол), Е (токоферол), К (филлохинон), F (незаменимые жирные кислоты), Q (убихинон). Водорастворимые витамины Витамин В1 (тиамин, аневрин) Тиамин был впервые выделен в кристаллической форме Янсеном в Голландии и Виндауссом в Германии. Структура была установлена Р.Р. Вильямсом и его коллегами. Тиамин легко превращается в тиохром при действии мягких окислителей; голубая флуоресценция тиохрома служит основой метода определения концентрации тиамина. 1. Химическое строение Молекула витамина В1 состоит из пиримидинового и тиазолового гетероциклов, соединенных метиленовым мостиком – СН2 – NH2 |
CH3 CH2 – CH2OH
N S
В животных тканях и дрожжах витамин В1 находится в виде тиаминпирофосфата NH2 |
          N CH2 – N - - CH3
OH OH CH3 | | N S CH2 – CH2 – O – P – O – P – OH || || O O
2. Симптомы недостаточности витамина В1 Витамин В1 – антиневритный фактор. Авитаминоз В1 приводит к заболеванию бери-бери. Сухая и влажная формы бери-бери у человека давно известны как эндемические заболевания в областях, в которых основным продуктом питания является полированный рис. Симптомы сухой формы – быстрая потеря веса, атрофия мышц, мышечная слабость, периферические невриты, состояние невроза, страха, нарушение интеллекта, увеличение размеров сердца. Симптомы влажной формы – обширные отеки, которые могут маскировать мышечную атрофию, признаком острой сердечной недостаточность. В экономически развитых странах тиаминовая недостаточность встречается редко, она наблюдается только у хронических алкоголиков при синдроме Вернике (нарушение сердечно-дыхательных функций, связанных с геморрагиями в области третьего и четвертого желудочков мозга). 3. Биологическая роль витамина В1 Витамин В1 входит в состав ферментов декарбоксилаз пировиноградной и a-кетоглутаровой кислот (цикл Кребса). Тиамин также входит в состав ферментов пентозофосфатного цикла распада глюкозы. 4. Содержание в пищевых продуктах Витамином В1 богаты оболочки зерен зерновых культур, меньшее количество содержится в бобовых культурах (фасоль, горох, соя, чечевица), дрожжах, отрубях, печени, почках, мозге, сердечной мышце (табл. 8.2). Хлеб из непросеянной муки является прекрасным источником этого витамина, обычный белый хлеб – беден витамином В1, так как большая часть витамина удаляется в процессе помола. При продолжительной варке гороха и фасоли разрушается до 60 % исходного тиамина. Норма потребления витамина В1 составляет 1,5–5,0 мг ежесуточно. Таблица 8.2 Содержание витамина В1 в продуктах питания
Витамин В2 (рибофлавин, лактофлавин, Три направления исследований привели к идентификации рибофлавина: - выделение флюоресцирующего вещества из сыворотки молока; - выделение из сыворотки молока необходимого для крыс фактора питания; - выделение кофермента желтого фермента из эритроцитов. 1. Химическое строение N C = O
CH3 изоаллоксазин
| | | OH OH OH рибитол Витамин В2 является производным изоаллоксазина, в котором к среднему кольцу присоединен 5-атомный спирт рибитол. 2. Симптомы недостаточности витамина В2 Авитаминоз В2 (арибофлавиноз) у человека характеризуется воспалительными явлениями слизистой оболочки ротовой полости (фуксиноподобный цвет языка, образование трещин у углах рта, на губах – кейлозис); нарушением зрения (сначала отмечается быстрая утомляемость глаз, светобоязнь, резь в глазах, воспаление их слизистой, век, васкуляризация роговицы глаз), остановка роста, себорейный дерматит, особенно в области носогубных складок. Наряду с этим у больных отмечается малокровие, поражение кожи лица, ушей, груди. Витамин В2 необходим для нормального развития плода. У больных квашиоркором, пеллагрой, бери-бери также наблюдается недостаток рибофлавина. Благодаря бактериальному биосинтезу рибофлавина в желудочно-кишечном тракте жвачные животные не нуждаются в поступлении рибофлавина с пищей. 3. Биологическая роль В2 Рибофлавин является компонентом двух коферментов ФМН (флавинмононуклеотида) и ФАД (флавинадениндинуклеотида); ФМН – кофермент дегидрогеназ, контролирующих окислительное дезаминирование аминокислот; ФАД – кофермент аэробных дегидрогеназ, которые катализируют аэробные окислительно-восстановительные реакции. Обычно концентрация ФМН снижается быстрее, чем ФАД, концентрация обоих коферментов снижается быстрее в печени и почках, чем в сердце и мозге. Изменение концентрации рибофлавина в эритроцитах является наиболее чувствительным показателем недостаточности. В норме концентрация рибофлавина в цельной крови составляет 20 мкг/ 100 мл. 4. Содержание в пищевых продуктах Синтез рибофлавина осуществляется всеми зелеными растениями, большинством бактерий и грибов. В организме животных синтез не происходит. Содержится в дрожжах (0,6–2,3 мг/100 г), меле (1,04 мг/100 г), яйцах (0,69 мг/100 г), пшеничных зародышах (1,0 мг/100 г), молоке, печени. Суточная потребность в витамине В2 детского организма – 1–2 мг, взрослого – 2–5 мг. Витамин В3 (РР, никотинамид, ниацин, никотиновая Никотиновая кислота и ее амид известны давно, но только в 1937 г. было показано, что данные вещества являются витаминами. 1. Химическое строение Витамин В3 – антипеллагрический фактор (от англ. рellagra preventingпредохраняющий от пеллагры: пеллагра от итал. pellе agra– сухая, жесткая кожа). В природе витамин РР встречается в двух формах (витамерах) – в виде никотиновой кислоты и никотинамида. Собственно антипеллагрическим действием обладает только амид, а никотиновая кислота является провитамином. Другое название никотиновой кислоты – это пиридин-3-карбоновая кислота, или b-пиридинкарбоновая кислота. Предшественником никотиновой кислоты в организме является триптофан. Синтез из триптофана никотиновой кислоты происходит у человека и животных при участии витамина В6 (из 60 мг триптофана образуется 1 мг ниацина). У зеленых растений и микроорганизмов исходными соединениями в биогенезе витамина РР является аспартат и производные триоз.
NH2
N N никотиновая кислота амид никотиновой кислоты
2. Симптомы недостаточности витамина В5 Недостаточность витамина РР вызывает заболевание пеллагра. Пеллагра – это комплекс трех заболеваний, комплекс симптомов "3 Д" – дерматит (кожные поражения), деменция (нарушение психики), диарея (нарушение пищеварения). Основным симптомом заболевая является дерматит: кожа краснеет, становится шершавой, покрывается пузырями, трещинами, на местах лопнувших пузырей остаются изъязвления. Эти изменения поражают открытые участки тела, подверженные солнечному облучению. Другие симптомы характеризуют тяжелые расстройства нервной системы (вплоть до психических заболеваний) и органов пищеварения. 3. Биологическая роль Витамин РР – составная часть коферментов, входящих в состав ферментов, катализирующих процессы тканевого дыхания (примерно 100 анаэробных дегидрогеназ). Амид никотиновой кислоты входит в состав НАД, НАДФ, глюкозофосфатдегидрогеназы, пируватдегидрогеназы. 4. Содержание в пищевых продуктах Содержится в зерновых культурах, отрубях, дрожжах, печени, почках (7 мг/100 г), сыре (2,8 мг/100 г). Содержание витамина РР у рыб и беспозвоночных морских животных колеблется от 0,7 до 10 мг/100 г. Суточная потребность взрослого человека – 15–25 мг.
Витамин В5 (пантотеновая кислота) Данный витамин впервые был обнаружен Р.Л.Д. Уильямсом и его сотрудниками как компонент комплекса биос. Значение его в питании животных было установлено Джуксом и Вули. 1. Химическое строение Пантотеновая кислота (от греч. рantothea – всюду присутствует) – a,g-диокси, b/,b/-диметилбутирил-b-аланин или пантаил-b-аланин: CH3 | HO – CH2 – C – CH – C – NH – CH2 – CH2 – COOH | | || CH3 OH O 2. Симптомы недостаточности витамина В5 Недостаток пантотеновой кислоты у человека и животных проявляется в замедлении роста, потере массы тела, появлении дерматитов, повреждении кожи, шерсти, выпадении волос; в дегенеративных изменениях миелиновой оболочки спинного мозга, задних корешков и седалищного нерва. С этим связаны дискоординация движений, появление "гусиного" шага, параличи; нарушения работы желудочно-кишечного тракта, органов размножения, надпочечников. 3. Биологическая роль Пантотеновая кислота входит в состав кофермента А и ацилпереносящего белка (АПБ). В настоящее время известно более 70 ферментов, при функционировании которых используются производные КоА или АПБ, например кофермент ацетилирования СоА, который переносит ацетил CH3CO для цикла Кребса и для биосинтеза жирных кислот. 4. Содержание в пищевых продуктах Пантотеновая кислота синтезируется зелеными растениями и микроорганизмами: дрожжами, многими бактериями, в том числе кишечной микрофлорой млекопитающих, грибками. Пантотеновая кислота поступает в организм человека и животных с пищей. Важные источники – мясные продукты и молоко, дрожжи, куриные яйца (особенно желток – 1,5–2,7 мг/100 г), печень животных (30 мг/100 г), икра. Фрукты и овощи относительно бедны этим витамином. Суточная потребность – 2–10 мг.
Витамин В6 (адермин, пиридоксин, пиридоксаль, Витамин В6 в форме пиродоксола был открыт в 1934 г. и синтезирован в 1939 г. 1. Химическое строение и свойства Свойствами витамина В6 обладают три соединения (витамера): пиридоксол (в растениях), пиридоксаль, пиридоксамин (в животных тканях). Они различаются радикалом в четвертом положении кольца пиридина. Все три компонента объединяются общим названием – пиридоксин. Каждый из них обладает свойствами витаминов и способен в организме перейти в одну форму пиридоксальфосфат, который и участвует в химических реакциях, связанных с деятельностью данного витамина.
H3C H3C H3C N N N пиридоксол пиродоксаль пиридоксамин Витамин В6 синтезируется многочисленными видами микроорганизмов и зелеными растениями из продуктов гликолиза: глицеральдегид-3-фосфата, дигидроксиацетонфосфата или пирувата. Микроорганизмы кишечника жвачных животных также активно синтезируют витамин В6. Микрофлора кишечника человека синтезирует В6, но в недостаточных количествах. 2. Симптомы недостаточности витамина В6 Основными симптомами В6-авитаминоза являются: нарушение кроветворения, угнетение выработки эритроцитов; различные дерматиты, воспалительные процессы кожи, которые не поддаются лечению никотиновой кислотой, замедление и остановка роста; нарушение обмена липидов, резкое нарушение обмена белков, так как реакции переаминирования аминокислот с кетокислотами обеспечивает фонд свободных аминокислот, которые необходимы для биосинтеза белков. В обычных условиях В6-авитаминоз у человека не наблюдается, так как витамин В6 широко распространен в пищевых продуктах. 3. Биологическая роль Пиридоксальфосфат является коферментом в реакциях переаминирования (трансаминирования) и декарбоксилирования. Он входит в состав ферментов аминотрансфераз, которые катализируют процессы трансаминирования. Трансаминирование является одним из основных процессов белкового обмена, в результате переноса –NH2– происходит синтез аминокислот в организме. Витамин В6 входит также в состав ферментов декарбоксилаз, которые декарбоксилируют аминокислоты с образованием биологически активных аминов:
NH2
NH NH гистидин гистамин (биогенный амин)
4. Содержание в пищевых продуктах Содержится в дрожжах, рыбе, печени, горохе, злаках, отрубях, говядине, яичном желтке, зеленой части растений. Суточная потребность – 2–3 мг. Витамин В12 (цианкобаламин) Витамин В12 впервые был получен в кристаллическом состоянии в 1948 г. Структура его была расшифрована в 1953 г. Синтез этого витамина был осуществлен Р.Б. Вудвордом в результате десятилетней работы (1961–1971). 1. Химические свойства Молекула витамина В12 включает планарную группу, которая содержит восстановленные пиррольные кольца с атомом кобальта в центре и две нуклеозидные группы. Планарная группа является хромофором, поэтому кристаллы витамина окрашены в рубиново-красный цвет. Центральной частью молекулы витамина В12 является циклическая корриновая система, напоминающая порфирины: C63H96N14OPCo. Кристаллический порошок темно-красного цвета, хорошо растворим в воде, спиртах, низших органических кислотах, фенолах. Температура плавления 300 оС. На свету теряет активность. 2. Симптомы при недостаточности витамина В12 Витамин В12 является антианемическим фактором. При недостатке этого витамина имеет место нарушение нормального кроветворения костного мозга. Авитаминоз В12 проявляется в виде злокачественной (пернициозной) анемии (малокровия), или болезни Аддисона – Бирмера. У животных недостаток витамина В12 приводит в задержке роста, исхуданию, потере аппетита. Кроме того авитаминоз В12 у человека может развиваться в результате нарушения биосинтеза "внутреннего фактора Касла" – гликопротеида, который специфически связывает В12 и переносит его через кишечную стенку. Депо витамина В12 находится в печени. Исторически известным фактом является использование сырой говяжьей печени для лечения болезней органов кроветворения. Сейчас этот витамин используют для лечения лучевой болезни, для улучшения кроветворения. 3. Биологическая роль Механизм действия витамина В12 состоит в том, что ряд его форм являются коферментами и образуют с апоферментами семейство кобамидных ферментов, которые ускоряют реакции азотистого, углеводного, нуклеинового и липидного обмена. Так, витамин В12 как метилкабаламин входит в состав ферментов, которые совместно с фолиевой кислотой участвуют в переносе метильных групп для биосинтеза (метионина, креатина, адреналина, нуклеиновых кислот). В этой реакции витамин В12 действует вместе с витаминоподобным веществом ВС.
4. Содержание в пищевых продуктах Витамин В12 – единственный из витаминов, который синтезируется исключительно микроорганизмами (бактериями), актиномицетами, сине-зелеными водорослями. Последние являются основными источниками значительного накопления витамина В12 в теле моллюсков, рыб и разных видов водных животных. Человек получает витамин В12 с пищей, в которой последний находится в связанном с белками состоянии. Витамин В12 содержится в белковых продуктах животного происхождения. Самые богатые природные источники В12 – говяжья печень и почки. Растения не содержат В12. Суточная потребность взрослого человека – 2–5 мкг. Витамин С (антискорбутный фактор, В 1907 г. А. Хольст и Т. Фрелих опубликовали свою знаменитую работу, посвященную исследованию причин возникновения цинги, которая была выполнена на морских свинках. В 1919 г. Макколлум присвоил название А и В двум веществам, поступающим с пищей и необходимым для выживания. В этом же году Дрюммон предложил назвать антискорбутный (скорбут – цинга) фактор "водорастворимым витамином С". Венгерским ученым А. Сент-Дьердьи впервые из коры надпочечников крупного рогатого скота, а позже – из апельсинового и капустного соков был выделен витамин С в кристаллической форме. Бермингемской группой под руководством Н. Хеуорса был разработан синтетический путь получения витамина С. Результаты этой работы были опубликованы в 1933 г. В 1937 г. Н. Хеуорс и А. Сент-Дьердьи получили Нобелевскую премию за исследования в области витаминов. 1. Химическое строение и свойства Аскорбиновая кислота – g-лактон кетогулоновой кислоты (производное альдогексозы-гулозы). Кислый характер витамина С обусловлен наличием двух енольных гидроксидов, способных к диссоциации с отщеплением ионов Н+. Аскорбиновая кислота способна к обратному окислению (дегидрированию) с образованием дегидроаскорбиновой кислоты: O O // //
HO-C + 2Н O = C
HO-C О O = C
| | HO-C-H HO – C - H | | CH2OH CH2OH аскорбиновая кислота дегидроаскорбиновая кислота
Одним из основных свойств аскорбиновой кислоты является ее способность к обратимым окислительно-восстановительным превращениям. Окисление витамина катализируется аскорбатоксидазой – особым ферментом, содержащимся в растениях и контролирующим превращение аскорбиновой кислоты в дегидроаскорбиновую. Впервые он был обнаружен в листьях капусты Сент-Дьердьи. В состав данного фермента входит медь (0,26 %). Полученный из раздавленной массы плодов тыквы-горлянки фермент имеет сине-зеленый цвет и молекулярную массу 150 000. В спектре поглощения наблюдается характерный пик при 610 нм (за счет наличия двухвалентной меди) и плечо при 412 нм. При добавлении аскорбиновой кислоты при рН 6,0 фермент приобретает желтый цвет, что объясняется превращением меди (II) в медь (I). Структура аскорбатоксидазы была расшифрована в 1989 г. А. Мессершмидтом. Его группе удалось получить кристаллы синего цвета двух различных форм оксидазы и определить структуру аскорбатоксидазы из кабачков "Цуккини" методом рентгеноструктурного анализа. Первая форма – димер (М 140 000), вторая – тетрамер (М 280 000). Каждая субъединица содержит четыре атома меди. Три из них образуют кластер, с которым связаны восемь гистидиновых лигандов, четвертый атом меди связан с цистеиновым, метиониновым и двумя гистидиновыми лигандами. Плоды шиповника, черная смородина не содержат аскорбатоксидазы, поэтому отличаются высоким содержанием витамина С; в огурцах, кабачках, винограде, содержащим данный фермент, этот фермент содержится в небольших количествах. Восстановление дегидроаскорбиновой кислоты в аскорбиновую катализируется дегидроаскорбатредуктазой, обнаруженной в животных и растительных тканях. 2. Симптомы недостаточности витамина С Авитаминозом С является цинга – болезнь, известная с XIII века, когда был составлен испанский медицинский трактат, в котором апельсиновый и лимонный соки рекомендовались в качестве целебного средства для лечения больных цингой. В XIV в. массовый характер приобрели длительные морские экспедиции, в которых мореплаватели очень часто страдали цингой. Так, в 1497–1499 гг. Васко де Гама впервые обогнул мыс Доброй Надежды, но потерял при этом половину экипажа. Одним из первых отчетов о лечении цинги является работа Хаклета "Принципы навигации" (1600), в которой он описывает события, происходившие в экспедиции Ж. Картье на остров Ньюфаундленд в 1535 г. Основные симптомы С-витаминной недостаточности: повышенная ломкость кровеносных капилляров (петехиальные кровоизлияния), легкость образования гематом, образование красных сосудов с точечными и линейными кровоизлияниями на нижней поверхности языка; общая слабость, апатия, состояние депрессии, утомляемость; снижение аппетита, задержка роста; повышенная восприимчивость к инфекциям, боли в суставах, незаживающие раны; гиперкератоз волосяных фолликул, сопровождающийся закручиванием волос и образованием на коже вокруг них розовых ободков; болезненность десен, их отечность, разрыхленность, кровоточивость при чистке зубов. В тяжелых случаях цинги нарастают явления гингивита (изъязвление десен, расшатывание зубов). В основе явления цинги лежат нарушения синтеза склеивающего межклеточного белка коллагена вследствие ослабления его посттрансляционной модификации, которая выражается в торможении и окислении радикалов пролина и лизина в радикалы оксипролина и оксилизина. В результате синтезируется нефибриллярный коллаген, что вызывает патологию опорных тканей и стенок сосудов. 3. Биологическая роль Аскорбиновая кислота – окисленное производное шестиатомного спирта сорбита. Диенольная группа обусловливает способность витамина С легко подвергаться окислению. При окислении аскорбиновая кислота дает дегидроаскорбиновую кислоту – неустойчивое соединение, которое при восстановлении легко переходит в аскорбиновую кислоту. Благодаря этой способности витамин С принимает активное участие в окислительно-восстановительных процессах в организме, являясь активатором или ингибитором ряда ферментных систем. Аскорбиновая кислота легко восстанавливает метиленовую синь, Витамин С оказывает антиоксидантное действие, катализирует реакции тканевого обмена, участвует в биологическом окислении, в синтезе гормонов. Функционально связан с витаминами А, Е, В1, В2, фолиевой кислотой. Синтезируется в печени, почках. Организмы человека, обезьян, морских свинок, птиц семейства воробьиных, ряда видов летучих мышей не синтезируют аскорбиновую кислоту. В норме в организме человека должно содержаться около 5 г витамина С. Уровень аскорбиновой кислоты в плазме крови порядка 1,4–2,0 мг% свидетельствует о насыщении всех тканей организма витамином С (1500–3000 мг), норма содержания в плазме – Международной единицей для измерения содержания витамина С является антискорбутная активность 0,05 мг аскорбиновой кислоты. Витамин С, кроме цинги, используется для лечения других патологических состояний. Его применяют в случае хирургического вмешательства, травм и язвы двенадцатиперстной кишки. Он способствует заживлению ран, его назначают при лихорадочных состояниях, при диарее, инфекционных заболеваниях, геронтологической психиатрии, при гемодиализе, хронических инфекциях мочевыводящих путей. Витамин С известен как иммуномодулятор, действующий на различные точки иммунной системы, он ингибирует гистидиндекарбоксилазу, подавляя образование иммуносупрессора гистамина; способствует активности нейтрофильных лейкоцитов, нейтрализует избыточный уровень реактивных оксидантов, продуцируемых фагоцитами при хронической инфекции. Витамин С также используют при лечении заболеваний крови и кровеносной системы. 4. Содержание в пищевых продуктах Основными источниками витамина С являются овощи, фрукты, ягоды; содержание витамина С (в мг/100 г) в свежем шиповнике – 300–2000, черной смородине – 200–500, в капусте кочанной – 186, молодом картофеле – 30, в хрене и зеленом перце – 120, в апельсинах, лимонах, шпинате – 50, клубнике – 59. Единственными продуктами животного происхождения, которые содержат аскорбиновую кислоту, являются молоко (1–5 мг/100 г) и печень. Витамин С легко разрушается кислородом воздуха на свету, а также в присутствии следов железа и меди, поэтому не рекомендуется готовить овощи и фрукты в медной и железной посуде. Он более устойчив в кислой среде, чем в щелочной. Содержание витамина С в овощах и плодах при хранении снижается (исключение – свежая и квашеная капуста), при измельчении продуктов (за счет увеличения ферментативной активности аскорбатоксидазы), при тепловой обработке пищи на 25–60 %. Овощи, приготовленные в микроволновой печи, сохраняют больше витамина С. В растениях витамин С находится в связанной форме – аскорбигена, образованного в результате взаимодействия аскорбиновой кислоты с 3-оксиметилиндолом. Суточная потребность человека в витамине С – 50–100 мг, она возрастает при инфекционных заболеваниях и стрессах. Сторонники мегадозового режима приема витамина С (1–40 г в день), среди которых дважды лауреат Нобелевской премии Лайнус Полинг, полагают, что это значительно укрепляет здоровье. Витамин Р (рутин, витамин проницаемости, цитрин, Впервые витамин Р был выделен в 1936 г. из кожуры лимона 1. Химическое строение и свойства Витамин Р (от лат. permeо– проницаемость) – это свыше десятка биофлованоидов, обладающих Р-витаминным действием. По химической природе биофлавоноиды не составляют общей группы соединений, но все они имеют дифенилпропановый углеродный "скелет". Различаются степенью гидроксилирования бензольных колец, входящих в состав фловонового ядра, и различными гликозидными группировками. К этой группе относятся катехины, лейкоантоцианы, флаваноны, флаванолы (в том числе, рутин), антоцианы, флавоны. Препараты витаминов группы Р – это кристаллические вещества желтой или оранжевой окраски, трудно растворимые в воде. 2. Симптомы недостаточности витамина Р При недостатке витамина Р повышается проницаемость и ломкость стенок кровеносных сосудов, возникают кровотечения, боль в конечностях, общая слабость и быстрая утомляемость. Витамины С и Р синергичны, функционируют в оксилительно-восстановительных процессах вместе, образуя парное звено. Каждый из них в присутствии другого обладает более высоким терапевтическим эффектом, чем каждый отдельно. Особенно эффективен при лечении цинги и различных кровотечений аскорутин – препарат, содержащий комплекс данных витаминов. 3. Биологическая роль Витамины группы Р участвуют в окислительно-восстановительных реакциях, обеспечивая нормальный ход процессов биологического окисления. Влияние биофлавоноидов на сосудистую стенку осуществляется через эндокринные железы. Полифенолы предохраняют от окисления адреналин, который стимулирует деятельность гипофиза, а последний, в свою очередь, – секрецию кортикостероидов. Биофлавоноиды влияют на сосудистую проницаемость, воздействуя на систему гиалуроновая кислота – гиалуронидаза, ингибируя гиалуронидазу. 4. Содержание в пищевых продуктах Источником витамина Р для человека являются те же продукты, которые богаты витамином С. Так, рутин выделен из листьев гречихи, катехин – из чайного листа, гесперидин, цитрин – из кожуры цитрусовых, антоциан – из плодов черноплодной рябины и ягод черной смородины. Витамин Р содержится (в мг/100 г) в черноплодной рябине – 2000, черной смородине – 1000, шиповнике – 680, апельсинах и лимонах – 500, клюкве – 240–330, картофеле – 15–35, капусте, салате, шпинате – 60–130. Суточная потребность в витамине Р – 25–50 мг. Фолиевая кислота (витамин Вс, В9, В10, фолацин, Первые сведения о существовании фолиевой кислоты (лат. folium – лист), или витамина Вс были получены в 1940 г., когда проводили опыты на цыплятах (индекс С от англ. chicken – цыпленок). В 1945 г. была впервые установлена идентичность витамина Вс с фолиевой кислотой, выделенной из листьев шпината (1941) и полученной синтетически (1945). 1. Химическое строение и свойства
OH
– CH2 – |
|
| N COOH
гетероцикл n-аминобензойная глутаминовая птерин кислота кислота
Витамин Вс мелкокристаллический порошок желтого цвета, плохо растворим в воде (25 мг/л), под влиянием света инактивируется. 2. Симптомы недостаточности фолиевой кислоты При недостатке фолиевой кислоты развивается малокровие: резко меняется состав крови, нарушается образование эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов; задерживается рост. Чувствительны к недостатку витамина Вс молочнокислые бактерии; для них он является незаменимым ростовым фактором. Фолиевая кислота синтезируется микрофлорой желедочно-кишечного тракта, поэтому человек редко страдает от Вс-авитаминоза. Витамин Вс используется для лечения анемии, лейкозов. 3. Биологическая роль Фолиевая кислота является коферментом ряда ферментом, переносит одноуглеродные ферменты при биосинтезе. Участвует в метаболизме CH3– (метилов), –CH2OH (оксиметилов) и других функциональных остатков. Она входит в состав ферментов, участвующих в метилировании урацила и превращения его в тимин, в синтезе пуриновых оснований, холина, креатина, аминокислот (метионина, серина, гистидина). Перечисленные соединения играют важную роль в обмене белков и нуклеиновых кислот, в биосинтезе белков, ДНК, РНК. 4. Содержание в пищевых продуктах Содержится (в мг/100 г) в листовых овощах, в зеленых частях растений (в шпинате – 80, салате – 40, петрушке – 115), в пивных и пекарских дрожжах – 1500, печени животных – 240. Суточная потребность – 0,2–0,4 мг.
Биотин (витамин Н, В7) Витаминные свойства биотина (от греч. bios – жизнь) были известны еще в 20-е гг. ХХ века. В 1936 г. был выделен Кеглем и Теннисом кристаллический препарат, названный биотином (из 250 кг яичного желтка 1,1 мг). В 1942 г. установлена структура, 1943 г. впервые осуществлен синтез этого вещества. 1. Химическое строение и свойства Гетероциклическая часть состоит из имидазольного и тиофенового циклов. К тиофеновому кольцу присоединена мочевина, боковой цепью является остаток валериановой кислоты: C = O
HN NH
H2C CH – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – COOH
S
Биотин – бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, ограниченно – в спирте, плохо – в серном эфире. Устойчивое соединение, биологическая активность не меняется при кипячения растворов и доступе кислорода. 2. Симптомы недостаточности биотина Витамин Н – антидерматитный фактор. Недостаток биотина у животных характеризуется прекращением роста, падением массы тела, покраснением и шелушением кожи, выпадением шерсти и перьев, образованием красного отечного ободка вокруг глаз в виде "очков", атактической походкой, отеком лап и типичной позой животного с согнутой спиной. Витамин Н – антисеборейный витамин. При недостатке наблюдается себорея (от лат. sebum – сало + rheo – теку) усиленное выделение жира сальными железами 3. Биологическая роль Биотин – кофермент различных ферментов, особенно карбоксилаз и транскарбоксилаз. С участием биотина протекают реакции активирования и переноса CO2. При карбоксилировании органического соединения образуется макроэргическое соединение: CO2–биотин – фермент, из которого CO2 переносится на субстраты. Биотин участвует в синтезе жирных кислот, пуриновых оснований. Суточная потребность человека – 10 мкг. 4. Содержание в пищевых продуктах Биотин содержится в пивных и кормовых дрожжах, люцерновой муке, сухом молоке, зернах злаковых культур, говяжьей печени и почках, арахисе, шоколаде, яйцах, сое, горохе, томатах, моркови, овсяной крупе. Жирорастворимые витамины Жирорастворимые витамины (липовитамины) – это витамины, растворимые в жирах. К данной группе относятся витамины А, Д, Е, К, F, Q. Витамин А (ретинол, антиксерофтальмический, Изучение витамина А начато в 1909 г., синтез осуществлен 1. Химическое строение и свойства Витамин А – продукт конденсации b-ионового кольца, двух остатков изопрена и первичного спирта. По химической природе витамин А – группа циклических ненасыщенных одноатомных спиртов с большим числом сопряженных двойных связей. Данные спирты представляют собой кристаллические вещества лимонно-желтого цвета с температурой плавления от 59 до 64 оС в зависимости от вида геометрического изомера.
C CH3 CH3
H2C C – CH3
CH2 витамин А (ретинол)
Известны три витамина этой группы: А1, А2 (у них все двойные связи находятся в транс-конфигурации) и неовитамин А (цис-форма витамина А1). Витамин А2 отличается от А1 присутствием дополнительной двойной связи между третьим и четвертым углеродными атомами шестичленного цикла. Витамин А2 в 2–3 раза менее активен, чем витамин А1. Формула витамина А1 – С20Н30О, формула витамина А2 – С20Н28О. 2. Симптомы недостаточности витамина А Витамин А – витамин роста, витамин, защищающий кожу и зрение. Симптомы А-авитаминоза: кератинизация – сухость и слущивание эпителия, ороговение эпителиальной ткани, поражение глаз и ухудшение зрения; ксерофтальмия – сухость и воспаление роговицы; кератомаляция – размягчение роговицы с последующим некрозом и изъязвлением; сумеречная или "куриная" слепота – нарушение сумеречного зрения. Повышенному ороговению подвергается и эпителий кожи, что приводит к возникновению кожных заболеваний. Особенно опасны изменения эпителия, выстилающего слизистые оболочки дыхательных путей (бронхиты, катары дыхательных путей), кишечника (колиты). При недостаточности витамина А ослабевают механизмы иммунитета, наблюдается торможение роста, падение в массе, общее истощение организма. 3. Биологическая роль В организме витамин А существует в нескольких формах: спирт, альдегид, кислота, эфир. Формы витамина А связаны взаимными переходами:
Н Н Механизм участия витамина А в поддержании нормального подддержания эпителиальных тканей неизвестен, но роль его в обеспечении остроты зрения выяснена. Спирт является резервом витамина А в тканях. Кислота способствует нормальному росту. Альдегид (ретиналь) в виде цис-изомера является простетической группой белка опсина, который под воздействием витамина А переходит в белок родопсин (зрительный пурпур). Родопсин – это основное светочувствительное вещество сетчатки (ретины) глаза, отсюда и второе название витамина А ретинол. Родопсин был открыт Ф. Боллом в 1876 г. Опсин имеет молярную массу 38 850, содержит два олигосахаридных фрагмента, соединенных с полипептидной цепью из 348 аминокислотных остатков, чередование которых выяснено. Важное проявление механизма действия витамина А заключается в его участии в регуляции проницаемости мембран, а также в транспорте моносахаридов, необходимых для биосинтеза гликопротеинов. Несомненно витамин А оказывает влияние на усвоение белков пищи и их обмен в организме, а также на некоторые стороны обмена липидов, в том числе убихинона, сквалена, холестерина и частично фосфолипидов. Предполагают участие витамина А в окислительно-восстано-вительных реакциях: поскольку в молекуле витамина А имеются двойные связи, он способен образовывать пероксиды, повышающие ск |
H + C = O H - C C - H
(CHOH)4 (CHOH)4 O (CHOH)3
CH2OH CH2OH C - H
C = O пигменты (меланоидины)
CH3
N - CH2 – N -
NH
CH3 C = O
N
CH2 – CH – CH – CH – CH2OH
COOH C = O
CH2OH C = O CH2NH2
HO HO H HO
|
Декарбоксилаза
C C
| |
| |
| |
H-C H - C
| COOH
CH2
– CO – NH – (CH2)2
|
HC CH
H3C CH3
| | |
H2C C – CH = CH – C = CH – CH = CH – C = CH – CH2OH
О О
А – СН2ОН А – С А – С