Производные стеролов являются витамины

3. Витамины и провитамины

Это стеролы – многоатомные, полициклические спирты, гидроароматического ряда. Сложные эфиры стеролов и высших жирных кислот называют стеридами.

Стеролы делят по происхождению на группы: зоостеролы (в животных жирах), фитостеролы (в растительных жирах), микостеролы (в грибах).

Основным представителем зоостеролов является холестерин.

Из числа стеролов животного происхождения наиболее изученным является холестерол. Строение молекулы холестерола приведена на рисунке 1.

Основным предшественником для биосинтеза стеролов, каротиноидов и ряда других веществ является сквален (С₃₀Н₅₀):

Сквален – бесцветная жидкость, легко растворяется в эфире, ацетоне, плохо – в холодном этаноле и уксусной кислоте, не растворяется в воде.

Сквален обнаружен в оливковом, хлопковом и льняном, репейном маслах, однако его содержание в них не более 1%. В наибольшем количестве это вещество содержится в масле зародышей пшеницы, масле из виноградных косточек – 2%.

Например, у животных и дрожжей в результате окислительной циклизации сквалена образуется спирт ланостерол, который через ряд промежуточных продуктов превращается в холестерол:

Рисунок 1 – Фотохимическое превращение сквалена в холестероло

У растений стероиды также образуются из сквалена. Промежуточным соединением на пути от сквалена является не ланостерол, а циклоартенол (найден в культуре ткани табака, в проростках гороха и других растений).

Провитаминными свойствами обладает ряд стеролов. Для этого необходимо наличие двух конъюгированных связей во втором кольце. Структура боковой цепи оказывает количественное влияние на активность. Удлинение боковой цепи на 1 атом углерода сверх 9 снижает или почти лишает стерол и стеролпризводных их провитаминных свойств.

Структурная формула эргостерола установлена в следующем виде:

Молекула эргостерола состоит из четырех колец. В первом кольце имеется спиртовая группа, во втором кольце – две конъюгированные связи; к четвертому кольцу присоединена боковая цепь из 9 углеродных атомов. Являясь ненасыщенным соединением (3 двойные связи), эргостерол легко окисляется и темнеет в присутствии света и кислорода воздуха даже при обычной температуре.

При облучении растворов эргостерола происходит сложная фотохимическая реакция с образованием ряда фотодериватов.

Ниже приведены структурные формулы и краткая физико-химическая характеристика фотодериватов, получаемых при облучении эргостерола.

Люмистерол представляет собой изомер эргостерола, имеет в своей молекуле четыре кольца, три двойных связи и почти тот же спектр поглощения. Различие между эргостеролом и люмистеролом является пространственное перемещение одной метильной группы из цис-положения в трас-положение.

Тахистерол не обладает антирахитическими свойствами. При образовании тахистерола происходит разрыв второго кольца между 9 и 10 атомами углерода. От люмистерола тахистерол отличается тем, что имеет три кольца, а не четыре. Кроме того, в молекуле тахистерола возникает четвертая двойная связь. Он весьма чувствителен к окислителям в присутствии кислорода образует пероксид, который в свою очередь, может окислить витамин D_2.

Тахистерол не обладает витаминной активностью, но он способен повышать содержание кальция в крови.

Супрастеролы являются конечными продуктами фотохимической реакции. Они содержат четыре кольца, боковую цепь и гидроксильную группу, подобно эргостеролу, но не обладают антирахитической способностью.

Таким образом, под влиянием ультрафиолетового облучения (длина волны 280 – 313 нм) эргостерол и различные его производные превращаются в витамины группы D.

Способность различных производных стеролов превращается в витамин D под влиянием ультрафиолетового облучения связана с наличием во втором ядре стеролов сопряженных двойных (конъюгированных) связей. Насыщение одной из этих связей лишает стерол его провитаминных свойств. Насыщение двойной связи в боковой цепи не лишает молекулу стерола способности превращаться в витамин D.

Рисунок 2 – Реакции, происходящие при облучении эргостерола

Процесс превращения некоторых стеролов в провитамины и последних в витамины группы D происходит по следующей схеме (рисунок 3):

Одним из наиболее необходимых условий витаминной активности у витаминов группы D является присутствие системы их трех сопряженных двойных связей в их молекуле. Такая система возникает при облучении ультрафиолетовым светом провитаминов D, в результате разрыва цикла Б между 9 и 10 атомами углерода и превращения метильной группы в положении 10 в метиленовую с одновременным возникновением двойной связи. Таким путем из эргостерола получается витамин D₂. При облучении растворов витамина D₂ ультрафиолетовым светом с длиной волны 280 – 248 нм получаются три продукта облучения: токсистерол, супрастерол I, супрастерол II(рисунок 2).

Для приобретения провитаминных свойств обязательным является расположение двух конъюгированных связей во втором кольце между 5 – 6 и 7 – 8 атомами углерода. Двойная связь в боковой цепи не имеет в этом отношении какого-либо значения.

Активное производное 7-дегидрохолестерол названо – витамином D₃. Но активное производное 7-дегидрохолестерол получают из холестерола, в молекуле которого отсутствует двойная связь в положении 22 – 23 и образуется еще одна двойная связь в молекуле 7-дегидрохолестерол в положении 5 – 6.

При облучении растворов 7-дегидрохолестерола происходят аналогичные фотохимические превращения, как при облучении эргостерола, а именно: вначале образуется люмистерол₃, а затем тахистерол, витамин D₃ и, наконец, токси₃— и супрасиеролы₃I и II.

Как видно из структурной формулы, витамин D₃ имеет три кольца и три двойные связи и отличается от витамина D₂ структурой боковой цепи, в которой отсутствует двойная связь между 22 и 23 атомами углерода.

Витамин D₄ отличается от витамина D₂ тем, что в боковой цепи двойная связь между 22 и 23 атомами углерода заменена одинарной связью. Провитамином D4 является 22-дегидроэргостерол, получаемый из эргостерола путем гидрирования боковой цепи.

Рисунок 3 – Процесс превращения стеролов в витамины группы D.

Витамин D₅ получается при облучении 7-дегидроситостерола. Антирахитическая активность витамина D₅ в 30 – 40 раз ниже активности D₂. структура молекулы D₅ отличается от D₄ тем, что при 22 атоме углерода имеется не метильная группа, а этильная.

Витамин D₆ получается при облучении 7-дегидростигмастерола.

Группу витаминов D составляют антирахические витамины. Известны витамины: D₂, D₃, D₄, D₅, D₆. Они близки по своей биологической активности, но отличаются друг от друга строением молекулы и происхождением. Хотя антирахические свойства от D₂ к D₆ ослабевают. Витамины группы D синтезируются только в животном организме. Особенно много витаминов D находится в жире печени морских рыб. В растительных объектах содержатся преимущественно их провитамины, к которым относятся некоторые стеролы.

Источник

Стерины

Стерины, также известны как стероидные спирты, принадлежат к классу химических веществ, значимых для организма.

Они состоят из частей, которые могут растворяться как в жироподобной, так и водной среде. Наиболее известный человеческий стерол – холестерин, который служит предшественником стероидных гормонов и жирорастворимых витаминов. В качестве биодобавки многие принимают растительные стерины, такие как витамины А, D, Е или К.

Стерины в группе липидов

Не столь важно, кто и как называет это вещество – жир или липиды. Более значимо – понимать разницу между разными видами липидов. Жиры, наряду с протеинами и углеводами, являются одними из важнейших макроэлементов, а в природе существует немало их разновидностей, которые выполняют разные функции.

В широком смысле слова «липиды» – это: жиры (насыщенные, моноглицериды, диглицериды, триглицериды), воски, стерины, фосфолипиды.

И что интересно, почти все они взаимодействуют между собой. Жирные кислоты служат основой для молекул триглицеридов, стеролов, насыщенных и ненасыщенных жиров. Триглицериды играют роль хранилища энергии для тела. А стерины представляют собой подгруппу стероидов, которые встречаются в природе в растительных и животных организмах. Они являются структурной частью клеток, а также функционируют по принципу гормонов.

Общая характеристика

Стерины – высокомолекулярные циклические спирты, принадлежащие к классу липидов, от которых зависят многие биологические процессы в организме, а также структура клеточных мембран.

Биосинтез стеринов происходить во всех эукариотах (растения, животные, грибы), но они практически отсутствуют в прокариотах (бактериях). В окаменелостях, возраст которых превышает 2,5 миллиарда лет, ученые нашли стераны (органическое вещество, служащее основой для стероидов). Этот факт позволил исследователям сделать вывод, что стерины сыграли роль в эволюционном развитии. Выявление стероидных и тритерпеновых углеводов свидетельствует о кислородном фотосинтезе в те древние времена. Увеличение концентрации оксигена в атмосфере способствовало эволюции самих стеринов, а те в свою очередь, помогли зарождению эукариот (сложных организмов на земле).

Стерины образуют важную группу среди стероидов. Эти устойчивые к омылению (гидролиз с образованием кислоты и спирта) вещества в значительной концентрации были найдены в тканях животных и растений. В телах позвоночных стерины концентрируются в надпочечниках (почти 10 процентов веса), нервных тканях (около 2 процентов), печени (0,2 %). В клетках мозга стерол представлен в форме холестерина. Кроме того, в высоких концентрациях есть в клеточных мембранах.

В группу стеринов входят:

• холестерин (основной стерол в телах позвоночных);
• эргостерин (или так называемый микостерин, играет ключевую роль в жизненном цикле грибов, полезен для человека);
• стигмастерол (содержится в растениях);
• ситостерин (стерол-компонент, отвечает за эмбриональный рост растений);
• суррогаты стеролов (есть в некоторых бактериях, которые развиваются в экстремальных условиях).

Стерины имеют решающее значение для так называемой текучести клеточных мембран, а в составе растений вещества из класса стеролов защищают зелень от теплового удара.

Пищевые источники

Стеролы в наивысшей концентрации обычно представлены в продуктах, богатых холестерином. Среди наиболее полезных – желтки куриных яиц и креветки.

Обычно в 100 г продуктов животного происхождения содержится около 500 мг стеринов. В растительной пище, в частности в маслах, этот показатель значительно выше. Так, например, в кукурузном масле на каждые 100 г продукта есть около 700 мг стерола, а в масле из зародышей пшеницы – все 13-17 г.

Запастись растительными стеринами можно из масел орехов, семян и бобовых культур. В частности, 1 литр рыжикового масла содержит в себе около 200 мг холестерина, а листья рапса почти на 72 процента могут состоять из этих стеринов. Исследования показали, что стеролы есть также в хлоропластах, побегах и пыльце некоторых растений.

Суточная норма

Обычно здоровым людям диетологи советуют ежедневно употреблять примерно 3 грамма фитостеринов и не больше 300 мг зоостеринов в виде холестерина.

Что касается людей с сердечно-сосудистыми заболеваниями, с риском развития атеросклероза или с повышенным «плохим» холестерином, для них суточная норма стеролов высчитывается индивидуально.

Также пересматривают дневную норму стеринов (обычно в сторону увеличения) для людей с ослабленным иммунитетом, нехваткой энергии, дефицитом жирорастворимых витаминов (А, D, Е, К), сниженным либидо. Диетологи советуют увеличить порции стеролов беременным и кормящим матерям, детям с признаками рахита, людям с повышенной нагрузкой (физической или умственной). Лицам с высоким риском возникновения инсульта или инфаркта советуют также больше есть продуктов, богатых стеринами, но только растительных.

Как распознать дефицит стеринов?

Нет никакого конкретного признака, послужившего сигналом «SOS» от организма о крайнем дефиците стеринов. Но существуют некоторые состояния, которые врачи воспринимают как предупреждение.

Скорее всего, стоит проверить уровень стеринов в организме, если заметили у себя:

• ослабленный иммунитет;
• ухудшение состояния волос, ногтей;
• упадок сил и истощение нервной системы;
• нарушение гормонального фона;
• ранние признаки старения;
• половые расстройства.

Атеросклероз и перепады настроения также могут предупреждать о недостатке стеринов, в частности растительного происхождения.

Избыток стеролов

Чрезмерное насыщение организма стеринами может стать причиной нарушений свертываемости крови, работы селезенки и печени, повышения давления, развития желчнокаменной болезни. На фоне чрезмерного потребления холестерина возможно развитие атеросклероза.

• способствуют правильному пищеварению (представлены в виде солей желчных кислот);
• поддерживают структуру внешней стенки клеточной мембраны;
• стерины в форме холестерина являются предшественниками витамина D;
• служат основой для создания витаминов А, Е в растительных продуктах;
• обладают антиоксидантными свойствами;
• снижают уровень холестерина.

Для правильного функционирования организма, клетки любого органа или тканей должны эффективно «общаться» между собой. То есть обмениваться импульсами, сигналами, информацией. Стеринам отведена роль передачи сигналов между клетками организма, что помогает регулировать процесс развития. Кроме того, они передают клеткам сигналы, полученные извне, что позволяет влиять на работу ячейки и ее рост. Благодаря этой способности стерины порой называют вторичными мессенджерами.

С другой стороны, они работают в организме как стероидные гормоны. Наиболее распространенные: кортизол (гормон стресса), альдостерон (регулирует минеральный баланс), тестостерон (мужской половой гормон), эстроген (женский гормон).

Жирорастворимые витамины А, D, Е и К, синтезируются в организме из стеринов. Если припомнить, что витамин А важен для здоровья глаз и кожи, D – для иммунитета и укрепления костей, Е – антиоксидант, защищающий поврежденные клетки, а К необходим для свертывания крови, важность стерола становится более понятна.

Стерины, в частности холестерин, необходимы для поддержания стабильности клеточной мембраны. Мембрана – это внешняя оболочка клетки, которая защищает ячейку, подобно коже. С точки зрения химии, эта клеточная защита состоит из липидного бислоя (двойного). В этой структуре холестерин отвечает за целостность мембраны и ее устойчивость к температурным перепадам.

Холестерин и зоостерины

Из зоостеролов главную роль играет холестерин. Это вещество содержится в клетках многих биологических видов, а для животных является главным стерином. Наряду с солнечными лучами (ультрафиолетовое излучение) необходим для синтезирования витамина D.

Большинство тканей организма содержит в себе холестерин, а в составе головного мозга его количество превышает 2-4 процента от общего веса органа, около 0,3 % печени и примерно четверть веса мышц – это также холестерол. В человеческом теле ему отведена значимая роль. Правда об этом люди часто забывают и акцентируют внимание только на «плохой» стороне стерола.

Холестерин не принадлежит к числу незаменимых для человека – организм может самостоятельно вырабатывать необходимое количество. К слову сказать, дозы вырабатываемого человеком холестерола почти в 4 раза превышают порции вещества, получаемого с пищей. В старшем возрасте возможно нарушение метаболизма холестерина, что является причиной повышения уровня стерола в организме. Меж тем, снизить показатель этого стерина можно за счет другого – содержащегося в растительной пище (фитостерина). Ученые доказали, что стеролы из растений препятствуют всасыванию холестерина из пищи, чем предотвращают чрезмерное накопление вещества в организме.

Фитостеролы

Фитостерины встречаются в растениях, которые, собственно, и являются источниками вещества для человека. Именно эти вещества, согласно исследованию, проведенному американцами в 2003 году, способствуют выведению избытков холестерина, что положительно сказывается на работе сердечно-сосудистой системы.

Есть мнение, что регулярное потребление продуктов богатых растительными стеринами помогает снизить уровень «плохого» холестерина почти на 10 процентов. А недавние исследования позволили ученым сделать вывод, что 2-3 грамма потребляемых ежедневно фитостеринов улучшают формулу крови, очищают плазму от излишних липидов.

Фитостерины принимают в качестве профилактического средства против атеросклероза. Порой эти вещества включают в лечебную терапию сердечно-сосудистых заболеваний.

Стеролы грибов

Основной стерол, найденный в грибах, – эргостерин. Его структура некоторой мерой отличается от других видов стеринов. А специфические свойства вещества позволяют ему взаимодействовать с антибиотиками.

Бактериальные стерины

Примитивные стерины, производимые бактериями, способны развиваться в чрезвычайно экстремальных условиях. Для них практически не имеет значения температура среды обитания, кислотность, давление, ионная сила. Они считаются хорошими маркерами геологических образцов, в составе которых есть органические вещества.

Как усваивает организм

Биологи говорят, что человеческое тело способно лучше усваивать растительные стерины, нежели вещества животного происхождения. Фитостерины являются менее устойчивыми перед желудочным соком, чего нельзя сказать о зоостероле.

Стерины – важный компонент ежедневного питания, который способен обеспечить здоровье в любом возрасте. Приверженцы диет для похудения часто полностью вычеркивают из своего рациона жиры, что в результате чревато намного большими проблемами, чем пара-тройка лишних килограммов.

Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru

Специальность: терапевт, врач-рентгенолог, диетолог .

Общий стаж: 20 лет .

Место работы: ООО “СЛ Медикал Груп” г. Майкоп .

Образование: 1990-1996, Северо-Осетинская государственная медицинская академия .

Источник