Конспект по витаминам биохимия

Витамины — низкомолекулярные вещества, обладающие большой биологической активностью, необходимые для жизнедеятельности организмов. Натуральные (естественные) витамины за редким исключением не синтезируются в организме человека. Витамины бывают водорастворимые (С, Р, группы В) и жирорастворимые (A, D, Е, К).

Свойства витаминов:

входят в состав ферментов (коферменты) и физиологически активных веществ;
участвуют во всех процессах, составляющих в совокупности обмен веществ;
непрочные соединения: быстро разрушаются при нагревании пищевых продуктов;
действуют в малых количествах.

Отсутствие витаминов — авитаминоз; недостаток витаминов — гиповитаминоз.

Витамин А (ретинол) участвует в окислительно-восстановительных реакциях. Содержится в сливочном масле, печени, молоке, рыбьем жире. В моркови содержится провитамин А — каротин; в печени он превращается в витамин А. Суточная доза — 1,5 мг. Признаки гипо- и авитаминоза: задержка роста, сухость и помутнение роговицы, «куриная слепота» (нарушение сумеречного зрения), сухость кожи, снижение иммунитета.

Витамин D (антирахитический, кальциферол) стимулирует образование костной ткани, регулирует обмен кальция и фосфора. Содержится в масле, печени трески, желтке, рыбьем жире. Может образовываться в коже из эргостерина (провитамин D) под действием ультрафиолетовых лучей. Суточная доза — 0,01-0,02 мг. Признаки гипо- и авитаминоза: рахит (размягчение костей, искривление костей ног, уплощение груди, незарастание родничков, позднее появление зубов).

Витамин С (аскорбиновая кислота) участвует в окислительно-восстановительных реакциях, необходим для образования коллагена. Содержится в смородине, лимонах, клюкве, зеленом луке, картофеле. Суточная доза — 50 мг. Признаки гипо- и авитаминоза: цинга (повышенная утомляемость, кровоточивость десен, выпадение зубов, кровоизлияния, снижение иммунитета).

Витамин B₁ (тиамин) участвует в регуляции обмена белков, жиров и углеводов. Содержится в дрожжах, орехах, нешлифованном рисе, печени, желтке яйца. Суточная доза — 2,5 мг. Признаки гипо- и авитаминоза — «бери-бери» (паралич конечностей и атрофия мышц).

Витамин В₆ (пиридоксин) участвует в обмене аминокислот. Содержится в дрожжах, рисе, мясе, бобах. Суточная доза — 2,5 мг. Признаки гипо- и авитаминоза: воспаление кожи и нервов.

Это конспект по теме «Витамины и их роль в обмене веществ». Выберите дальнейшие действия:

Источник

Биохимия. Конспект лекций. Основные классы биомолекул

Главная > Конспект >Биология

Водорастворимые витамины

Тиамин (витамин В 1 )

Содержится в мясе, бобах, неочищенном зерне, рыбе.

Суточная потребность 1-1,5 мг.

Этот витамин служит предшественником тиаминдифосфата (ТДФ), который является коферментом в реакциях окислительного декарбоксилирования. ТДФ выполняет роль промежуточного переносчика альдегидных групп.

При недостатке витамина В 1 снижается способность клеток вырабатывать энергию. При этом появляется потеря аппетита, тошнота, усталость, депрессия. Этот витамин называют антиневритным фактором. Если в диете много углеводов, следует увеличить дсуточную дозу витамина В 1 . Хроническая недостаточность тиамина приводит к заболеванию «бери-бери»: расстройство координации движений, спутанность сознания, мышечная слабость, снижение частоты сердечных сокращений, отек конечностей. Причина смерти – сердечная недостаточность.

Рибофлавин (витамин В 2 )

Содержится в молоке, мясе, желтых овощах.

Суточная потребность 1,2-1,7 мг.

Витамин В 2 служит предшественником флавинадениндинуклеотида (ФАД), флавинмононуклеотида (ФМН), которые являются коферментами окислительно-восстановительных реакций.

Сукцинатдегидрогеназа (фермент ЦЛК и комплекс II ЦПЭ) и флавопротеины ЦПЭ –это ферменты, простетическими группами которых являются производные рибофлавина.

Недостаток рибофлавина встречается редко, чаще наблюдается у беременных женщин, детей и людей в состоянии стресса. Этот витамин называют витамином роста.

Ниацин (никотинамид, никотиновая кислота, витамин РР)

Содержится в мясе, горохе, бобах, орехах, рыбе.

Суточная потребность 13-19 ниациновых эквивалентов. 1 ниациновый эквивалент соответствует 1 мг свободного ниацина.

Никотинамид – компонент двух близких по структуре коферментов – никотинамидадениндинуклеотида (НАД + ) и никотинамидадениндинуклеотидфосфата (НАДФ + ). Эти коферменты играют роль промежуточных переносчиков атомов водорода. Большинство дегидрогеназ в качестве коферментов используют производные ниацина.

Недостаточное содержание витамина РР вызывает у людей заболевание, которое называется пеллагрой («шершавая кожа»), для которого характерны дерматит, диарея, деменция. Ниацин – антипеллагрический витамин. Недостаток витамина встречается в странах, где основным продуктом питания является кукуруза, и в рационе недостаточно мяса и рыбы.

Пантотеновая кислота

Содержится в мясе, зерновых, бобовых, дрожжах.

Суточная потребность 5-10 мг.

Пантотеновая кислота – компонент кофермента А. Кофермент А является переносчиком ацильных групп.

Примерами реакций с участием ккофермента А являются реакции окислительного декарбоксилирования пирувата и первая реакция цикла лимонной кислоты.

Авитаминоз а у человека не описан, так как КоА участвует в метаболизме жиров, углеводов, аминокислот. В КоА нуждаются 79% ферментов.

Пиридоксин (пиридоксаль, пиридоксамин, витамин В 6 )

Содержится в дрожжах, печени.

Суточная потребность 2,2 мг.

В организме превращается в коферментную форму – пиридоксальфосфат. Пиридоксальфосфат функционирует как кофермент аминотрансфераз, ферментов, участвующих в метаболизме аминокислот, и как кофермент гликогенфосфорилазы –фермента, участвующего в катаболизме гликогена.

Недостаточность отмечается редко и проявляется на фоне общей недостаточности витаминов группы В.

Биотин (витамин Н)

Содержится в печени, почках. Молоке, желтке, картофеле, зелени, томатах.

Суточная норма 150-200мкг.

Биотин играет роль переносчика карбоксильных групп во многих реакциях ферментативного карбоксилирования, протекающих с участием АТФ. В качестве примера биотин-зависмой реакции можно привести реакцию глюконеогенеза, катализируемую пируваткарбоксилазой, в ходе которой из пирувата образуется оксалоацетат.

Небостаточность может наблюдаться после длительного лечения антибиотиками или после употребления большого количества сырых яиц, т.к. в яичном белке содержится гликопротеин авидин, который образует прочный комплекс с биотином, препятствуя всасыванию биотина.

Фолиевая кислота

Содержится в зелени,мясе, печени, дрожжах.

Суточная потребность 400 мкг.

Состоит из трех частей: птеридина, п -аминобензойной кислоты и глутаминовой кислоты.

Сама фолиевая кислота не обладает ферментативной активностью, однако она ферментативно восстанавливается в тканях в тетрагидрофолиевую кислоту (Н 4 ), которая и является активным коферментом. Тетрагидрофолат играет роль промежуточного переносчика одноуглеродных групп во многих сложных ферментативных реакциях. К таким группам относятся метильная (CH 3 -), метиленовая (-CH 2 -), метенильная (-CH=), формильная (-CHO), формиминогруппа (-CH=NH). H 4 -фолат участвует в метаболизме холина, серина, метионина, пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов.

Недостаток встречается редко. Проявление недостатка сводится к анемии крови вследствие разрушения эритроцитов.

Некоторые бактерии не нуждаются в экзогенной фолиевой кислоте как факторе роста, так как они сами могут ее синтезировать из п-аминобензойной кислоты. Следовательно, п-аминобензойная кислота играет роль витамина для этих бактерий. Это позволило понять механизм действия сульфаниламидных препаратов. Благодаря структурному сходству сульфаниламида с п-аминобензойной кислотой возможна конкуренция в процессе ферментативного синтеза фолиевой кислоты у бактерий.

Витамин В 12

Содержится в печени, синтезируется кишечными бактериями.

Суточная норма 3 мкг.

Витамин В 12 (цианкобаламин) – предшественник коферментов В 12 (5’-дезоксиаденозилкобаламина), содержит микроэлемент кобальт. Сложная корриновая структура витамина сходна по строению с порфириновой структурой.

Все ферменты, нуждающиеся в коферменте В 12 , обладают способностью осуществлять обмен между связанным атомом водорода и какой-нибудь группой (алкильной, карбоксильной, гидроксильной, аминогруппой), связанной с соседним атомом углерода.

Другая коферментная форма метилкобаламин необходима в некоторых реакциях переноса метильных групп.

Аскорбиновая кислота (витамин С)

Аскорбиновая кислота распрстранена нетак широко как другие витамины. Она легко разрушаетсяпри нагревании в щелочной среде, а также под действием кислорода в присутствии ионов железа или меди, катализирующих ее окисление с образованием неактивных продуктов. В мясе, рыбе, пастеризованном молоке содержится мало витамина С. Источником витамина С являются свежие овощи (капуста, помидоры), фрукты (цитрусовые, черная смородина), кора и листья многолетних деревьев и кустарников.

Суточная потребность 50-100 мг, для предотвращения цинги достаточно 10 мг.

Аскорбиновая кислота является является воостановительным агентом в ряде реакций, в частности способна восстанавливать цитохромы с и а в цепи переноса электронов. Наиболее важной реакцией, требующей витамина С в качестве кофактора является гидроксилирование остатков пролина в коллагене, поэтому витамин С необходим для синтеза нормальной соединительной ткани. Аскорбиновая кислота используется в качестве кофактора и в других реакциях, например при катаболизме тирозина, синтезе адреналина, в синтезе жирных кислот.

Недостаток витамина С вызывает цингу, развитие которой обусловлено нарушением посттрансляциоонной модификацией коллагена. Повышеная потребность в витамине С наблюдается при стрессе и травме.

Жирорастворимые витамины

Витамин А

Витаминной активностью обладают ретинол, ретиналь, ретиноевая кислота. Все три соединения образуются из предшественников растительного происхождения – каротинов, наиболее активным из которых является -каротин.

Суточная потребность составляет 1000 ретиноевых эквивалентов. 1 ретиноевый эквивалент соответствует 1 мкг ретинола или 6 мкг -каротина.

Источником витамина А являются:

зеленые листья и желтые овощи, фрукты ягоды (морковь, хурма ит.д.)ж

эфиры транс-ретинола содержатся вмаслах печени рыб, а также в почках, печени, маргарине.

Поступив в кишечник, эфиры ретинола гидролизуются и превращаются в ретинол. Свободный ретинол всасывается в клетках слизистой кишечника, этерифицируется пальмитиновой кислотой и поступает в кровь в составе хиломикронов. Захват печенью хиломикронов приводит к накоплению ретинола в этом органе.

Биохимические функции витамина А

Регуляция экспрессии генов

Транспорт ретинола к другим органам с помощью ретинолсвязывающего белка, ретиноевая кислота транспортируется с помрщью альбумина. Поступив в клетку ретинол и ретиноевая кислота взаимодействуют со специфическими рецепторами. Этот комплекс воздействует на некоторые последовательности генов, ответственных за рост дифференцировку клеток. По способности регулировать экспрессию генов ретинол и ретиноевая кислота напоминают стероидные гормоны и иодтиронины.

Витамин А и акт зрения

В сетчатке глаза имеются два типа фоторецепторных клеток: колбочки – для цветного зрения; и палочки – для восприятия монохроматического изображения. Как одни, так и другие содержат в своих мембранах фоторецептор, в роли которого у млекопитающих выступает белок опсин , ковалентно связанный с ретиналям. В палочках он называется родопсином , а в колбочках – скотопсином или йодопсином .

Родопсин встроен в мембрану световоспринимающей клетки. Внутриклеточно он связан со специфическим G-белком, называемым трансдуцином . Поглощение родопсином кванта света вызывает в 11-цис-ретинале конформационные изменения, превращение его, в конечном счете, в 11-транс-ретиналь и отделение ретиналя от опсина. Это отделение активирует трансдуцин и далее активирует фосфодиэстеразу цГМФ. ЦГМФ необходим для того, чтобы натриевые каналы в светочувствительных клетках находились в открытом состоянии. Снижение концентрации цГМФ в результате гидролиза под действием фосфодиэстеразы приводит к полному закрытию натриевых каналов, что вызывает гиперполяризацию палочек и возникновение нервного импульса, поступающего в соответствующие отделы мозга.

Другие функции ретинола

Ретинол также участвует в синтезе некоторых гликопротеинов и мукополисахаридов, необходимых для образования слизи и регуляции роста. Это связано с фосфорилированием ретинола и образованием ретинолфосфата.

Гипервитаминоз и гиповитаминоз

Высокие дозы витамина А (в 20-30 раз больше нормы) могут вызывать токсические явления в виде головной боли, головокружения, тошноты, шелушения кожи, боли в костях.

Недостаток витамина А проявляется как потеря веса, торможение роста, поражение кожи, слизистых оболочек глаз, куриная слепота.

Витамин Д (кальциферол)

Содержится в продуктах животного происхождения: печени, молоке, растительных маслах и дрожжах.

Суточная потребность для детей 12-25 мкг, для взрослых – меньше.

Витаминной активностью обладают целый ряд соединений, наиболее активными из которых являются эргокальциферол (витамин D 2 ), образующийся в растениях, и холекальциферол (витамин D 3 ), образующийся в коже человека.

Биологическая активность витамина D связана с образованием 1,25-дигидроксихолекальциферола ( кальцитриола ). Его образование происходит в два этапа: 1) Сначала витамин D транспортируется в печень, где образуется кальцидиол – основная транспортная форма витамина D. 2) Кальцидиол в проксимальных канальцах почек, костях, плаценте превращается в кальцитриол. Кальцитриол рассматривается как стероидный гормон, который регулирует экспрессию специфических генов. Кальцитриол вместе с паратирином ( паратгормоном ) и кальцитонином регулирует уровень сывороточного кальция и фосфора.

Основным признаком дефицита витамина D у детей является рахит, а у взрослых – остеомаляция (размягчение костей).

Витамин Е (токоферолы)

Витамин Е представляет собой группу, состоящую по меньшей мере из трех соединений — -, -, -токоферола; из них наиболее важное значение имеет -токоферол.

Токоферолы содержатся в растительных маслах, особенно богаты ими семена пшеницы.

Суточная потребность 10-30 мг.

Для всасывания витамина Е необходимы липиды и желчные кислоты. В составе хиломикронов витамин Е транспортируется в кровь, далее в печень и с липопротеинами в органы и ткани. В клетках токоферолы включаются в состав мембраны. Основным местом хранения витамина Е является жировая ткань.

Витамин Е действует как природный антиоксидант, служащий ловушкой для активного кислорода и природных радикалов. Особенно важен витамин Е для предотвращения перекисного окисления полиненасыщенных жирных кислот, входящих в состав мембранных липидов. В своей антиоксидантной активности витамин Е взаимодействует с витамином С. После утилизации свободного перекисного радикала -токоферол может быть регенерирован путем взаимодействия с витамином С.

Основным симптомом дефицита витамина Е является снижение осмотической стойкости эритроцитов у новорожденных детей.

Повышенное употребление витамина Е рекомендовано лицам, употребляющим в пищу большое количество ненасыщенных жирных кислот, так как последние имеют тенденцию к образованию свободных радикалов при взаимодействии с кислородом. Это может повысить риск развития злокачественных опухолей.

Витамин К (нафтохиноны)

Витамин К 1 содержится в зеленых растениях (капусте, шпинате), фруктах, корнеплодах.

Витамин К 2 синтезируется бактериями кишечника. В настоящее время производятся водорастворимые синтетические аналоги витамина К – викасол, менадион, синкавит.

Суточная потребность 2 мг.

Витамин К является компонентом карбоксилирующего фермента. Он участвует в поддержании нормальных уровней факторов свертывания крови: II, VII, IX, X, синтезирующихся в печени в виде неактивных предшественников.

Активация заключается в -карбоксилировании глутамата этих предшественников под действием микросомальной карбоксилазы, котрая нуждаетсяв витамине К как кофакторе. Например, при карбоксилировании протромбина образуется белок, который является эффективным лигандом для ионов кальция за счет образования дополнительных карбоксильных групп. После хелатирования ионов кальция протромбин связывается с фосфолипидами мембран и подвергается ограниченному протеолизу под действием активированного фактора-X с образованием тромбина, который запускает каскадную систему свертывания крови с образованием фибринового сгустка.

Недостаточность витамина К наблюдается крайне редко, так как этот витамин синтезируется кишечными бактериями.

Источник