Вопрос 22

Метаболи́зм (от греч. μεταβολή — «превращение, изменение»), или обмен веществ — набор химических реакций, которые возникают в живом организме для поддержания жизни. Эти процессы позволяют организмам расти и размножаться, сохранять свои структуры и отвечать на воздействия окружающей среды. Метаболизм обычно делят на две стадии: в ходе катаболизма сложные органические вещества деградируют до более простых; в процессах анаболизма с затратами энергии синтезируются такие вещества, как белки, сахара, липиды и нуклеиновые кислоты. Анаболи́зм (от греч. ἀναβολή, «подъём») или пластический обмен — совокупность химических процессов, составляющих одну из сторон обмена веществ в организме, направленных на образование клеток и тканей. Катаболи́зм (от греч. καταβολή, «сбрасывание, разрушение») или энергетический обмен — процесс метаболического распада, разложения на более простые вещества (дифференциация) или окисления какого-либо вещества, обычно протекающий с высвобождением энергии в виде тепла и в виде АТФ. Катаболические реакции лежат в основе диссимиляции: утраты сложными веществами своей специфичности для данного организма в результате распада до более простых.

Взаимосвязь обменов

Краткая схема катаболизма БЖУ

Дыхательная цепь (митохондриальная) переноса протонов и электронов

Общий путь катаболизма - совокупность биохимических процессов, которая включает в себя:

1. окисление пирувата до ацетил-КоА;

2. окисление ацетил-КоА в цикле трикарбоновых кислот;

3. выделение и аккумулирование энергии при дегидрировании метаболитов общего пути катаболизма в митохондриальных цепях переноса электронов^. Именно в общем пути катаболизма образуется основная масса субстратов для реакций дегидрирования. Совместно с дыхательной цепью и окислительным фосфорилированием общий путь катаболизма является основным источником энергии в форме АТФ

Основными конечными продуктами (отходами) метаболизма  являются мочевина, диоксид углерода, аммиак, вода.

Вопрос 23

Витамины – незаменимые пищевые факторы, необходимые для нормальной жизнедеятельности организма.

Свойства:

• Незаменимость

• Не включаются в структуру клеток и тканей

• Не используются в качестве источника Е

• Ко-факторное свойство (включаются в состав ферментов)

Функции:

Функция витаминов связана с их строением и свойствами, а также воздействием на ту или иную систему в организме:

• Активация обменных процессов

• Воздействие на иммунную систему ( при участии витамина С активизируется система комплимента)

• Антиоксиданты (витамин С, Е)

• Повышают трудоспособность

• Способствуют усвоению других веществ (витамин D3 способствует усвоению Са)

• Сохраняют молодость и эластичность кожи

• Участвуют в актах окислительного фосфорилирования

• Воздействуют на нервную систему

• Синтез коллагена, укрепление сосудистой стенки

Их роль в метаболизме трудно переоценить, витамины участвуют в таких процессах, как:

• Фосфорнокальциевый обмен

• Связывание свободных R (С, Е)

• Участвуют в синтезе факторов свертывания крови (К)

• Участвуют в тканевом дыхании

• Декарбоксилирование аминокислот

• Стимулируют синтез коллагена

Витамины подразделяются на жирорастворимые (1) и водорастворимые (2).

1.жирорастворимые:

• Витамин А (ретинол) – антиксерофтальмин

• Витамин D (кальциферол) – антирахитический

• Витамин Е (токоферол) – антистерильный

• Витамни К (нафтохинон) – антигеморрагический

2.водорастворимые:

• В1 (тиамин) – антиневритный

• В2 (рибофлавин) – витамин роста

• В3 (пантотеновая кислота) – антидерматитный

• В6 (пиридоксин) – антидерматитный

• В12 (цианкобаламин) – антианемический

• РР (никотинамид) – антипеллагрический

• Вс (фолиевая кислота) – антианемический

• Н (биотин) – антисеборейный, фактор роста бактерий и дрожжей, грибов

• С (аскорбиновая кислота) – антискорбутный

• Р (биофлаванид) – капилляроукрепляющий, витамин проницаемости

Также следует отличить витаминоподобные вещества(их потребность в организме также велика, но в отличие от истинных витаминов, они вырабатываются в самом организме):

• ПАБК

• В15 (пангамовая кислота)

• Инозит

• Холин

• Витамин U

• Коэнзим Q (убихинон)

• Липовевая кислота

Витамин А (ретинол; антиксерофтальмический витамин) хорошо изучен. Известны три витамина группы А: А1, А2 и цис-форма витамина А1, названная неовитамином А. С химической точки зрения ретинол представляет собой циклический непредельный одноатомный спирт, состоящий

из шестичленного кольца (β-ионон), двух остатков изопрена и первичной спиртовой группы.

Характерными симптомами недостаточности витамина А у человека

и животных являются торможение роста, снижение массы тела, общее

истощение организма, специфические поражения кожи, слизистых оболочек

и глаз. Прежде всего поражается эпителий кожи, что проявляется про-

лиферацией и патологическим ороговением его; процесс сопровождается

развитием фолликулярного гиперкератоза, кожа усиленно шелушится,

становится сухой. В результате начинаются вторичные гнойные и гни-

лостные процессы. При авитаминозе А поражается также эпителий сли-

зистой оболочки всего пищеварительного тракта, мочеполового и ды-

хательного аппаратов. Характерно поражение глазного яблока – ксеро-

фтальмия, т.е. развитие сухости роговой оболочки глаза (от греч. xeros –

210

Витамин А1 (ретинол)

сухой, ophthalmos – глаз) вследствие закупорки слезного канала, эпителий

которого также подвергается ороговению. Глазное яблоко не омывается

слезной жидкостью, которая, как известно, обладает бактерицидным

свойством. В результате этого развиваются воспаления конъюнктивы, отек,

изъязвление и размягчение роговицы. Этот комплекс поражений обозна-

чают термином ≪кератомаляция≫ (от греч. keras – рог, malatia – распад); она

развивается очень быстро, иногда в течение нескольких часов. Распад

и размягчение роговицы связаны с развитием гнойного процесса, поскольку

гнилостные микроорганизмы при отсутствии слезной жидкости быстро

развиваются на поверхности роговицы.

К наиболее ранним и специфическим симптомам авитаминоза А (гипо-

витаминоза А) относится куриная, или ночная, слепота (гемералопия). Она

выражается в потере остроты зрения, точнее, способности различать пред-

меты в сумерках, хотя больные днем видят нормально.

Помимо гипо- и авитаминозов, описаны случаи гипервитаминоза А при

употреблении в пищу печени белого медведя, тюленя, моржа, в которой

содержится много свободного витамина А. Характерны проявления гипер-

витаминоза А: воспаление глаз, гиперкератоз, выпадение волос, общее

истощение организма. При этом, как правило, отмечаются потеря аппетита,

головные боли, диспепсические явления (тошнота, рвота), бессонница.

Гипервитаминоз может развиться и у детей в результате приема больших

количеств рыбьего жира и препаратов витамина А. Описан острый гипер-

витаминоз у детей после приема больших доз витамина А, при этом

повышается его содержание в крови.

Биологическая роль. Витамин А оказывает влияние на барьерную функ-

цию кожи, слизистых оболочек, проницаемость клеточных мембран и био-

синтез их компонентов, в частности определенных гликопротеинов. Дейст-

вие витамина А в этих случаях связывают с его вероятной причастностью

к синтезу белка. Существует предположение, что благодаря наличию

двойных связей в молекуле витамин А может участвовать в окислительно-

восстановительных реакциях, поскольку он способен образовывать пере-

киси, которые в свою очередь повышают скорость окисления других

соединений.

Более подробно выяснено значение витамина А в процессе свето-

ощущения. В этом важном физиологическом процессе большую роль

играет особый хромолипопротеин – сложный белок родопсин, или зри-

тельный пурпур, являющийся основным светочувствительным пигментом

сетчатки, в частности палочек, занимающих ее периферическую часть.

Установлено, что родопсин состоит из липопротеина опсина и простети-

ческой группы, представленной альдегидом витамина A1 (ретиналь); связь

между ними осуществляется через альдегидную группу витамина и сво-

бодную ε-NH2-группу лизина молекулы белка с образованием шиффова

основания. На свету родопсин расщепляется на белок опсин и ретиналь;

последний подвергается серии конформационных изменений и превраще-

нию в транс-форму. С этими превращениями каким-то образом связана

трансформация энергии световых лучей в зрительное возбуждение – про-

цесс, молекулярный механизм которого до сих пор остается загадкой.

В темноте происходит обратный процесс – синтез родопсина, требующий

наличия активной формы альдегида – 11-цис-ретиналя, который может син-

тезироваться из цис-ретинола, или транс-ретиналя, или транс-формы ви-

тамина А при участии двух специфических ферментов – дегидрогеназы

и изомеразы. Более подробно цикл превращений родопсина в сетчатке глаза

на свету и в темноте можно представить в виде схемы:

Витамины группы D

Витамин D (кальциферол; антирахитический витамин) существует в виде

нескольких соединений, различающихся как по химическому строению, так

и по биологической активности. Для человека и животных активными

препаратами считаются витамины D2 и D3, хотя в литературе известен

и витамин D4 (дигидроэргокальциферол). В природных продуктах со-

держатся преимущественно провитамины D2 и D3 – соответственно эрго-

стерин и холестерин.

В 1924 г. А. Гесс, М. Вейншток и независимо от них Г. Стинбок из

растительных масел и продуктов питания после воздействия на них

УФ-лучами с длиной волны 280–310 нм получили активный препарат,

предотвращающий развитие рахита у детей. Оказалось, что активное

начало связано с каким-то стерином, который был идентифицирован

с эргостерином и назван витамином D1. В 1932 г. А. Виндаус выделил

эргостерол из дрожжей и показал, что истинным витамином D является не

эргостерин, а продукт его превращения, образующийся при УФ-облучении,

который был назван витамином D2, или кальциферолом. В 1956 г. Между-

народная комиссия по химической номенклатуре предложила для витамина

D2 новое название – ≪эргокальциферол≫.

С химической точки зрения эргостерин(ол) представляет собой одно-

атомный ненасыщенный циклический спирт, в основе структуры которого

лежит конденсированная кольцевая система циклопентанпергидрофенантрена.

Недостаток витамина D в рационе детей приводит к возникновению

широко известного заболевания – рахита, в основе развития которого

лежат изменения фосфорно-кальциевого обмена и нарушение отложения

в костной ткани фосфата кальция. Поэтому основные симптомы рахита

обусловлены нарушением нормального процесса остеогенеза. Развивается

остеомаляция – размягчение костей. Кости становятся мягкими и под тя-

жестью тела принимают уродливые О- или Х-образные формы. На костно-

хрящевой границе ребер отмечаются своеобразные утолщения – так на-

зываемые рахитические четки. У детей, больных рахитом, относительно

большая голова и увеличенный живот. Развитие последнего симптома

обусловлено гипотонией мышц. Нарушение процесса остеогенеза при рахите сказывается также на развитии зубов; задерживаются появление

первых зубов и формирование дентина. Для авитаминоза D взрослых

характерной особенностью является развитие остеопороза вследствие вы-

мывания уже отложившихся солей; кости становятся хрупкими, что часто

приводит к переломам.

Витамины группы К

К витаминам группы К, согласно номенклатуре биологической химии,

относятся 2 типа хинонов с боковыми цепями, представленными изопре-

ноидными звеньями (цепями): витамины К1 и К2 *. В основе циклической

структуры обоих витаминов лежит кольцо 1,4-нафтохинона. Заметим, что

животные ткани наделены способностью синтеза боковых изопреновых

цепей, но не могут синтезировать нафтохиноновый компонент. У боль-

шинства бактерий витамин К является компонентом дыхательной цепи

вместо убихинона.

Витамин К является антигеморрагическим фактором, определенным

образом связанным со свертыванием крови: он существенно удлиняет его

период. Поэтому при авитаминозе К возникают самопроизвольные парен-

химатозные и капиллярные кровотечения (носовые кровотечения, внутрен-

ние кровоизлияния). Кроме того, любые поражения сосудов (включая

хирургические операции) при авитаминозе К могут привести к обильным

кровотечениям. У человека авитаминоз К встречается реже, чем другие

авитаминозы. Объясняется это двумя обстоятельствами: во-первых, сме-

шанная пища довольна богата витамином К (витамины группы К синте-

зируются в зеленых растениях и некоторыми микроорганизмами); во-

вторых, синтезируемого кишечной микрофлорой количества витамина

К вполне достаточно для предотвращения авитаминоза. Авитаминоз обыч-

но развивается при нарушении процесса всасывания жиров в кишечнике.

У детей грудного возраста часто возникают обильные подкожные крово-

течения и кровоизлияния; они наблюдаются и при так называемом гемор-

рагическом диатезе, являющемся следствием недостаточности свертывания

крови у матери.

Биологическая 﨟岼杲｢・+ｬFроль. Витамин К принимает участие в синтезе про-

тромбина в печени, вероятнее всего, через ферментную систему. Получены

доказательства, что витамин К необходим как стимулятор биосинтеза

в печени минимум 4 белков-ферментов, участвующих в сложном процессе

свертывания крови: факторов II, VII, IX, X. В частности, имеются данные,

что в молекуле указанных факторов обязательно присутствуют остатки

карбоксиглутаминовой кислоты; в молекуле активного протромбина таких

остатков оказалось 10. Протромбин, являясь протеолитическим фермен-

том, расщепляет специфические пептидные связи растворимого белка крови

фибриногена с образованием нерастворимого фибрина (см. главу 17).

Показано, что γ-карбоксилирование остатков глутаминовой кислоты в

молекуле белков, в частности протромбина, протекает посттрансляционно

при участии γ-глутамилкарбоксилазы, требующей наличия витамина К;

источником СО2 является НСО3

–. В этой реакции витамин К выполняет,

по-видимому, кофакторную функцию.

Распространение в природе и суточная потребность. Наиболее богаты

витамином К растения, в частности зеленые листья каштана, крапивы,

люцерны. К растительным продуктам, богатым витамином К, относятся

капуста, шпинат, тыква, зеленые томаты, арахисовое масло, ягоды рябины

и т.д. В животных продуктах, кроме печени свиньи, он почти нигде не

содержится. Суточная потребность в витамине К для человека точно не

установлена, поскольку он синтезируется микроорганизмами кишечника;

считается достаточным количество около 1 мг.

Витамины группы Е

В начале 20-х годов Г. Эванс показал, что в смешанной пище содержится

вещество, которое абсолютно необходимо для нормального размножения

животных. Так, у крыс, содержащихся на синтетической диете, включающеймолоко, препараты железа и дрожжи (в качестве источника витаминов

группы В), развивалось бесплодие. Добавление к такой диете листьев салата

полностью излечивало животных от бесплодия. Активное вещество, пре-

дохраняющее от бесплодия, было выделено из масла пшеничных заро-

дышей и хлопкового масла и названо витамином Е, или токоферолом

(от греч. tokos – потомство, phero – несу). Вкоре был осуществлен и хи-

мический синтез. В настоящее время известно пять природных соединений,

обладающих биологической активностью витамина Е. Все они выделены

в чистом виде из растительных масел или получены синтетическим путем

и обозначаются соответственно α-, β-, γ-, δ-токоферолы и 8-метилтоко-

триенол. Изменения в организме человека при авитаминозе Е изучены недоста-

точно, поскольку с растительными маслами человек получает достаточное

количество витамина Е. Недостаточность его отмечена в некоторых тро-

пических странах, где основным источником пищи являются углеводы,

тогда как жиры употребляются в незначительных количествах. Препараты

витамина Е нашли применение в медицинской практике. Они иногда

предотвращают самопроизвольные (или привычные) аборты у женщин. Биологическая роль. Существуют прямая связь между витамином Е

и тканевым дыханием и обратная связь между этим витамином и степенью

окисления липидов. Известно, что токоферолы выполняют в организме две главные мета-

болические функции. Во-первых, они являются наиболее активными и,

возможно, главными природными жирорастворимыми антиоксидантами:

разрушают наиболее реактивные формы кислорода и соответственно

предохраняют от окисления полиненасыщенные жирные кислоты. Во-

вторых, токоферолы играют специфическую, пока еще не полностью

раскрытую роль в обмене селена. Распространение в природе и суточная потребность. Витамины группы

Е относятся к весьма распространенным в природе соединениям. Важ-

нейшими источниками витамина Е для человека являются растительные

масла (подсолнечное, хлопковое, соевое, кукурузное и др.), а также салат,

капуста и семена злаков; из продуктов животного происхождения витамин

Е содержится в мясе, сливочном масле, яичном желтке и др. Витамин

Е откладывается в организме во многих тканях (мышцы, поджелудочная

железа, жировая ткань), поэтому развитие авитаминоза или гиповита-

миноза Е почти не наблюдается, даже если этот витамин не поступает

с пищей в течение нескольких месяцев. Подобным же образом можно

объяснить трудности определения суточной потребности в витамине Е,

которая по приблизительным подсчетам составляет около 5 мг.

Витамин B1

Витамин В1 (тиамин; антиневритный), как отмечалось, был первым крис-

таллическим витамином, выделенным К. Функом в 1912 г. Позже был

осуществлен его химический синтез. Наряду с аминогруппой витамин B1

содержит атомы серы, поэтому он был назван тиамином. В химическойструктуре его содержатся два кольца – пиримидиновое и тиазоловое, соеди-

ненных метиленовой связью. Обе кольцевые системы синтезируются от-

дельно в виде фосфорилированных форм, затем объединяются через чет-

вертичный атом азота. При отсутствии или недостаточности тиамина развивается тяжелое

заболевание – бери-бери, широко распространенное в ряде стран Азии и

Индокитая, где основным продуктом питания является рис. Следует от-

метить, что недостаточность витамина B1 встречается и в европейских

странах, где она известна как симптом Вернике, проявляющийся в виде

энцефалопатии, или синдром Вейса с преимущественным поражением сер-

дечно-сосудистой системы. Специфические симптомы связаны с преиму-

щественными нарушениями деятельности и сердечно-сосудистой, и нервной

систем, а также пищеварительного тракта. В настоящее время пересмат-

ривается точка зрения, что бери-бери у человека является следствием

недостаточности только витамина В1. Более вероятно, что это заболевание

представляет собой комбинированный авитаминоз или полиавитаминоз,

при котором организм испытывает недостаток также в рибофлавине,

пиридоксине, витаминах РР, С и др.

Распространение в природе и суточная потребность. Витамин В1 широко

распространен в природе. Основное количество его человек получает

с растительной пищей. Много витамина B1 содержится в дрожжах, пше-

ничном хлебе из муки грубого помола, оболочке и зародышах семян

хлебных злаков, сое, фасоли, горохе, меньше – в картофеле, моркови,

капусте. Из продуктов животного происхождения наиболее богаты ви-

тамином B1 печень, почки, мозг.

Витамин В2

Витамин В2 (рибофлавин) впервые был выделен из молока и ряда других

пищевых продуктов. В зависимости от источника получения витамин В2

называли по-разному, хотя по существу это было одно и то же соединение:

лактофлавин (из молока), гепатофлавин (из печени), овофлавин (из белка

яиц), вердофлавин (из растений).

Клинические проявления недостаточности рибофлавина лучше всего

изучены на экспериментальных животных. Помимо остановки роста, вы-

падения волос (алопеция), характерных для большинства авитаминозов,

специфичными для авитаминоза В2 являются воспалительные процессы

слизистой оболочки языка (глоссит), губ, особенно у углов рта, эпителия

кожи и др. Наиболее характерны кератиты, воспалительные процессы

и усиленная васкуляризация роговой оболочки, катаракта (помутнение

хрусталика). При авитаминозе В2 у людей развиваются общая мышечная

слабость и слабость сердечной мышцы.

Согласно данным К. Яги, существует прямая связь между степенью

недостаточности рибофлавина у животных и накоплением в крови про-

дуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ), развитием атеросклероза

и катаракты. Эти нарушения, по мнению автора, указывают на важную

роль флавопротеинов в молекулярных механизмах синтеза и распада

продуктов ПОЛ.

Биологическая роль. Рибофлавин входит в состав флавиновых кофер-

ментов, в частности ФМН и ФАД *, являющихся в свою очередь просте-

тическими группами ферментов ряда других сложных белков – флаво-

протеинов. Некоторые флавопротеины в дополнение к ФМН или ФАД

содержат еще прочно связанные неорганические ионы, в частности железо

или молибден, наделенные способностью катализировать транспорт элек-

тронов.

Распространение в природе и суточная потребность. Рибофлавин достаточно

широко распространен в природе. Он содержится почти во всех животных

тканях и растениях; сравнительно высокие концентрации его обнаружены

в дрожжах. Из пищевых продуктов рибофлавином богаты хлеб (из муки

грубого помола), семена злаков, яйца, молоко, мясо, свежие овощи и др.;

в молоке он содержится в свободном состоянии, а в печени и почках

животных прочно связан с белками в составе ФАД и ФМН. Из организма

человека и животных рибофлавин выделяется с мочой в свободном виде.

Суточная потребность взрослого человека в рибофлавине составляет 1,7 мг,

в пожилом возрасте и при тяжелой физической работе эта потребность

возрастает.

Витамин РР

Витамин РР (никотиновая кислота, никотинамид, ниацин) получил также

название антипеллагрического витамина (от итал. preventive pellagra –

предотвращающий пеллагру), поскольку его отсутствие является причиной

заболевания, называемого пеллагрой.

Наиболее характерными признаками авитаминоза РР, т.е. пеллагры (от

итал. pelle agra – шершавая кожа), являются поражения кожи (дерматиты),

пищеварительного тракта (диарея) и нарушения нервной деятельности

(деменция).

Дерматиты чаще всего симметричны и поражают те участки кожи,

которые подвержены влиянию прямых солнечных лучей: тыльную по-

верхность кистей рук, шею, лицо; кожа становится красной, затем ко-

ричневой и шершавой. Поражения кишечника выражаются в развитии

анорексии, тошнотой, болями в области живота, поносами. Диарея при-

водит к обезвоживанию организма. Слизистая оболочка толстой кишки

сначала воспаляется, затем изъязвляется. Специфичными для пеллагры

являются стоматиты, гингивиты, поражения языка со вздутием и тре-

щинами. Поражения мозга проявляются головными болями, головокру-

жением, повышенной раздражимостью, депрессией и другими симптомами,

включая психозы, психоневрозы, галлюцинации и др. Симптомы пеллагры

особенно резко выражены у больных с недостаточным белковым питанием.

Установлено, что это объясняется недостатком триптофана, который яв-

ляется предшественником никотинамида, частично синтезируемого в тка-

нях человека и животных, а также недостатком ряда других витаминов

(пиридоксина; см. главу 12).

Биологическая роль. Витамин РР входит в состав НАД или НАДФ,

являющихся коферментами большого числа обратимо действующих в

окислительно-восстановительных реакциях дегидрогеназ.

Распространение в природе и суточная потребность. Никотиновая кислота

также относится к витаминам, широко распространенным в растительных

и животных организмах. Для человека основными источниками нико-

тиновой кислоты и ее амида являются рис, хлеб, картофель, мясо, печень,

почки, морковь и другие продукты. Суточная потребность для взрослого

человека составляет 18 мг.

Витамин В6

Витамин В6 (пиридоксин, антидерматитный).

Недостаточность витамина В6 наиболее подробно изучена на крысах,

у которых самым характерным признаком является акродиния, или спе-

цифический дерматит с преимущественным поражением кожи лапок,

хвоста, носа и ушей. Отмечаются повышенное шелушение кожи, выпадение

шерсти, изъязвление кожи конечностей, заканчивающееся гангреной паль-

цев. Эти явления не поддаются лечению витамином РР, но быстро

проходят при введении пиридоксина. При более глубоком авитаминозе В6

у собак, свиней, крыс и кур отмечаются эпилептиформные припадки

с дегенеративными изменениями в ЦНС.

Биологическая роль. Оказалось, что, хотя все три производных 3-окси-

пиридина наделены витаминными свойствами, коферментные функции

выполняют только фосфорилированные производные пиридоксаля и пи-

ридоксамина.

Распространение в природе и суточная потребность. Витамин В6 широко

распространен в продуктах растительного и животного происхождения.

Основными источниками витамина В6 для человека служат хлеб, горох,

фасоль, картофель, мясо, почки, печень и др. Во многих продуктах

животного происхождения пиридоксин химически связан с белком, но

в пищеварительном тракте под действием ферментов он легко освобож-

дается. Суточная потребность в пиридоксине для человека точно не уста-

новлена, поскольку он синтезируется микрофлорой кишечника в коли-

чествах, частично покрывающих потребности в нем организма. Косвенные

расчеты показывают, что взрослый человек должен получать в сутки около

2 мг витамина В6.

Фолиевая кислота

У человека

наблюдается клиническая картина макроцитарной анемии, очень похожая

на проявления пернициозной анемии – следствия недостаточности витамина

В12, хотя нарушения нервной системы отсутствуют. Иногда отмечается

диарея. Имеются доказательства, что при недостаточности фолиевой

кислоты нарушается процесс биосинтеза ДНК в клетках костного мозга,

в которых в норме осуществляется эритропоэз. Как следствие этого

в периферической крови появляются молодые клетки – мегалобласты – с

относительно меньшим содержанием ДНК.

Биологическая роль. Коферментные функции фолиевой кислоты связаны

не со свободной формой витамина, а с восстановленным его птеридиновым

производным.

Распространение в природе и суточная потребность. Вещества, обла-

дающие активностью фолиевой кислоты, широко распространены в при-

роде. Богатыми источниками их являются зеленые листья растений и

дрожжи. Эти вещества содержатся также в печени, почках, мясе и других

продуктах. Многие микроорганизмы кишечника животных и человека

синтезируют фолиевую кислоту в количествах, достаточных для удовлет-

ворения потребностей организма в этом витамине. Суточная потребность

в свободной фолиевой кислоте для взрослого человека составляет 1-2 мг.

Витамин В12

Витамин В12 (кобаламин; антианемический витамин)

У человека и животных недостаток витамина В12 приводит к развитию

злокачественной макроцитарной, мегалобластической анемии. Помимо из-

менений кроветворной функции, для авитаминоза В12 специфичны также

нарушения деятельности нервной системы и резкое снижение кислотности

желудочного сока. Оказалось, что для активного процесса всасывания

витамина В12 в тонкой кишке обязательным условием является наличие

в желудочном соке особого белка – гастромукопротеина, получившего

название внутреннего фактора Касла, который специфически свя-

зывает витамин В12 в особый сложный комплекс. Точная роль этого

фактора во всасывании В12 не выяснена. Предполагают, что в связанном

с этим фактором комплексе витамин В12 поступает в клетки слизистой

оболочки подвздошной кишки, затем медленно переходит в кровь пор-

тальной системы, а внутренний фактор подвергается гидролизу (распаду).

Следует указать, что В12 поступает в кровь портальной системы не

в свободном состоянии, а в комплексе с двумя белками, получившими

название транскобаламинов I и II, один из которых выполняет функцию

депо В12 (I), поскольку он более прочно связывается с витамином В12.

Поэтому нарушение синтеза внутреннего фактора в слизистой оболочке

желудка приводит к развитию авитаминоза В12 даже при наличии в пище

достаточного количества кобаламина. В подобных случаях витамин с

лечебной целью обычно вводят парентерально или с пищей, но в сочетании

с нейтрализованным желудочным соком, в котором содержится внутренний

фактор. Подобный метод лечения эффективен при пернициозной анемии.

Биологическая роль. Выявлены ферментные системы, в составе которых

в качестве простетической группы участвуют не свободный витамин В12,

а так называемые В12-коферменты, или кобамидные коферменты.

Распространение в природе и суточная потребность. Витамин В12 является

единственным витамином, синтез которого осуществляется исключи-

тельно микроорганизмами; ни растения, ни ткани животных этой

способностью не наделены. Основные источники витамина В12 для че-

ловека – мясо, говяжья печень, почки, рыба, молоко, яйца. Главным местом

накопления витамина В12 в организме человека является печень, в которой

содержится до нескольких миллиграммов витамина. В печень он поступает

с животной пищей, в частности с мясом, или синтезируется микрофлорой

кишечника при условии доставки с пищей кобальта. Суточная потребность

в витамине В12 для взрослого человека составляет около 3 мкг (0,003 мг).

Пантотеновая кислота (витамин В3)

Биологическая роль. Пантотеновая кислота входит в состав кофер-

мента А, или коэнзима А (КоА). Название ≪коэнзим А≫ (кофермент

ацилирования) связано с тем, что это соединение участвует в фермен-

тативных реакциях, катализирующих как активирование, так и перенос

ацетильного радикала СН3СО; позже оказалось, что КоА активирует

и переносит также другие кислотные остатки (ацилы). В результате обра-

зования ацил-КоА происходит активация карбоновой кислоты, которая

поднимается на более высокий энергетический уровень, создающий вы-

годные термодинамические предпосылки для ее использования в реакциях,

протекающих с потреблением энергии.

Распространение в природе и суточная потребность. Уже отмечалось

широкое, повсеместное распространение пантотеновой кислоты в природе.

Основными пищевыми источниками ее для человека являются печень,

яичный желток, дрожжи и зеленые части растений. Пантотеновая кислота

синтезируется, кроме того, микрофлорой кишечника. Суточная потребность

в пантотеновой кислоте для взрослого человека составляет 3–5 мг.

Витамин С

Витамин С (аскорбиновая кислота; антискорбутный витамин) получил

название антискорбутного, антицинготного фактора, предохраняющего от

развития цинги – болезни, принимавшей в средние века характер эпидемии.

Причину болезни долго не могли распознать, и только в 1907–1912 гг. были

получены неоспоримые экспериментальные доказательства (на морских

свинках, также подверженных, подобно людям, заболеванию цингой) пря-

мой зависимости между развитием цинги и недостаточностью или от-

сутствием в пище витамина С.

Наиболее характерным признаком недостаточности витамина С яв-

ляется потеря организмом способности депонировать межклеточные ≪це-

ментирующие≫ вещества, что вызывает поражение сосудистых стенок и

опорных тканей. У морских свинок, например, некоторые специализи-

рованные, высокодифференцированные клетки (фибробласты, остеобласты,

одонтобласты) теряют способность синтезировать коллаген в кости и ден-

тине зуба. Нарушено, кроме того, образование гликопротеингликанов,

отмечены геморрагические явления и специфические изменения костной

и хрящевой тканей.

У человека при недостаточности витамина С также отмечаются сни-

жение массы тела, общая слабость, одышка, боли в сердце, сердцебиение.

При цинге в первую очередь поражается кровеносная система: сосуды

становятся хрупкими и проницаемыми, что служит причиной мелких

точечных кровоизлияний под кожу – так называемых петехий; часто от-

мечаются кровоизлияния и кровотечения во внутренних органах и сли-

зистых оболочках. Для цинги характерна также кровоточивость десен;

дегенеративные изменения со стороны одонтобластов и остеобластов при-

водят к развитию кариеса, расшатыванию, разламыванию, а затем и вы-

падению зубов. У больных цингой наблюдаются, кроме того, отек нижних

конечностей и боли при ходьбе.

Биологическая роль. Витамин С, вероятнее всего, участвует в окисли-

тельно-восстановительных процессах, хотя до сих пор не выделены фер-

ментные системы, в состав простетических групп которых он входит.

Предполагают, что витамин С участвует в реакциях гидроксилирования

пролина и лизина при синтезе коллагена, синтезе гормонов коры над-

почечников (кортикостероидов), аминокислоты триптофана и, возможно,

в других реакциях гидроксилирования. Имеются доказательства необхо-

димости участия витамина С в окислительном распаде тирозина и ге-

моглобина в тканях.

Распространение в природе и суточная потребность. Витамин С относится

к широко распространенным в природе витаминам. Наиболее важными

источниками его для человека служат продукты растительного происхож-

дения (овощи и фрукты). Много витамина С в перце, салате, капусте, хрене,

укропе, ягодах рябины, черной смородины и особенно в цитрусовых

(лимон). Картофель также относится к основным повседневным источ-

никам витамина С, хотя содержит его значительно меньше. Из непищевых

источников богаты витамином С шиповник, хвоя, листья черной смо-

родины, экстракты из которых могут полностью удовлетворить потреб-

ности организма. Суточная потребность в витамине С для человека состав-

ляет 75 мг. Рекомендованные рядом ученых (в том числе Л. Полингом)

более высокие суточные дозы аскорбиновой кислоты (1 г) для человека,

вероятнее всего, недостаточно обоснованны.__

Витамин Р

Витамин Р (рутин, цитрин; витамин проницаемости.

При недостаточности биофлавоноидов или отсутствии их в пище у

людей и морских свинок повышается проницаемость кровеносных сосудов,

сопровождающаяся кровоизлияниями и кровотечениями; у людей отме-

чаются кроме того, общая слабость, быстрая утомляемость и боли в

конечностях.

Биологическая роль. Биофлавоноиды стабилизируют основное вещество

соединительной ткани путем ингибирования гиалуронидазы, что подтверж-

дается данными о положительном влиянии Р-витаминных препаратов, как

и аскорбиновой кислоты, в профилактике и лечении цинги, ревматизма,

ожогов и др.

Основными источниками витамина Р для взрослого человека являются

те же растительные продукты питания (в частности, овощи и фрукты),

в которых содержится много витамина С. Витаминная промышленность

выпускает ряд препаратов с Р-витаминной активностью: чайные катехины,

рутин, кверцетин, гесперидин, нарингил и др. Суточная потребность в

витамине Р не установлена.

ВИТАМИНОПОДОБНЫЕ ВЕЩЕСТВА

Парааминобензойная кислота

Доказано, что парааминобензойная кислота необходима

для нормального процесса пигментации волос, шерсти, перьев и кожи.

Показано также активирующее влияние этого витамина на действие тиро-

зиназы – ключевого фермента при биосинтезе меланинов кожи, опреде-

ляющих ее нормальную окраску.

Витамин В15

Витамин В15 (пангамовая кислота). Ни авитаминоз, ни

гипервитаминоз В15 у человека не описаны, хотя препараты его при-

меняются в медицине при некоторых заболеваниях, связанных с нару-

шениями процесса обмена (в частности, реакций трансметилирования).

Препараты пангамовой кислоты дают хороший лечебный эффект при

жировом перерождении печени и некоторых формах кислородного го-

лодания. Биологическая роль витамина В15 изучена недостаточно. Имеются

отдельные указания и предположения о возможном участии его в био-

синтезе холина, метионина и креатина в качестве источника метильных

групп.

Пищевыми источниками витамина В15 для человека являются печень,

семена растений, дрожжи и др. Суточная потребность в нем для человека не

установлена.

Инозит (инозитол)

Инозитол оказывает

мощный липотропный эффект, тормозит развитие дистрофии печени у

животных, находящихся на безбелковой диете, и у человека при зло-

качественных новообразованиях. Необходимость инозита как незамени-

мого пищевого фактора для крыс и мышей и его специфическое липо-

тропное действие продемонстрированы довольно убедительно, однако его

витаминные свойства для других животных и человека нельзя считать

окончательно установленными.

Инозит довольно широко распространен в природе. Много его в печени,

мясе, молоке, хлебе из муки грубого помола, овощах и фруктах.

Коэнзим Q (убихинон)

Коэнзим Q (кофермент Q, KoQ) относится к чрезвычайно широко рас-

пространенным коферментам, отсюда его второе название ≪убихинон≫

(≪вездесущий хинон≫).К настоящему времени выяснена основная коферментная роль KoQ10.

Он оказался обязательным компонентом дыхательной цепи. В организме человека KoQ может синтезироваться из мевалоновой

кислоты и продуктов обмена фенилаланина и тирозина. По этой причине

KoQ нельзя отнести к классическим витаминам, однако при некоторых

патологических состояниях, развивающихся как следствие неполноценности

питания, KoQ становится незаменимым фактором. Так, у детей, полу-

чающих с пищей недостаточное количество белка, развивается анемия, не

поддающаяся лечению известными средствами (витамин В12, фолиевая

кислота и др.). В этих случаях препараты KoQ более эффективны. KoQ

оказался также эффективным средством при лечении мышечной дистрофии

(в том числе генетической ее формы) и сердечной недостаточности.

Липоевая кислота

липоевая кислота

играет незаменимую роль в окислении и переносе ацильных групп в составе

многокомпонентных ферментных систем. Основная функция ее – прямое

участие в окислительном декарбоксилировании в тканях α-кетокислот

(пировиноградной и α-кетоглутаровой; см. главу 10). Липоевая кислота

служит простетической группой наряду с тиаминпирофосфатом и КоА

сложной мультиферментной пируват- и кетоглутарат-дегидрогеназной

систем. Однако до сих пор нет сведений о механизмах биосинтеза липоевой

кислоты не только в тканях животных, но и в растениях, и у микро-

организмов.

Холин

Биологическая роль холина стала известна зна-

чительно позже, когда было показано, что холин является структурнымкомпонентом более сложного органического фосфорсодержащего соеди-

нения – фосфатидилхолина, или лецитинаоткрытого в

яичном желтке и ткани мозга. Доказано, что особая роль лецитина как

пищевого фактора обусловлена холином, а не фосфорсодержащим его

компонентом. Последующие опыты показали, что исключение холина из

диеты животных приводит к ожирению печени. Добавление его к пище,

наоборот, способствует рассасыванию этого жира. Дальнейшие исследо-

вания позволили установить, что холин в организме человека и животных

синтезируется в достаточных количествах и не может быть истинным

пищевым фактором, однако в определенных условиях, например при

недостатке белка в пище, развивается вторичная холиновая недостаточ-

ность. Вследствие указанных причин холин был отнесен к группе ви-

таминоподобных веществ, или ≪частичных витаминов≫.Основными источниками холина для человека являются печень, поч-

ки, мясо, рыбные продукты, капуста. О потребностях человека в холине

точных данных нет. В значительной степени они определяются обеспе-

ченностью организма пищевым белком, витамином В12 и фолиевой

кислотой.

Антивитамины

В настоящее время антивитамины принято делить на две группы:

1) антивитамины, имеющие структуру, сходную со структурой нативного

витамина, и оказывающие действие, основанное на конкурентных взаимо-

отношениях с ним; 2) антивитамины, вызывающие модификацию хими-

ческой структуры витаминов или затрудняющие их всасывание, транспорт,

что сопровождается снижением или потерей биологического эффекта ви-

таминов. Таким образом, термином ≪антивитамины≫ обозначают любые

вещества, вызывающие независимо от механизма их действия снижение или

полную потерю биологической активности витаминов.

Структуроподобные антивитамины (о некоторых из них уже упоми-

налось ранее) по существу представляют собой антиметаболиты и при

взаимодействии с апоферментом образуют неактивный ферментный комп-

лекс, выключая энзиматическую реакцию со всеми вытекающими отсюда

последствиями.

Помимо структуроподобных аналогов витаминов, введение которых

обусловливает развитие истинных авитаминозов, различают антивита-

мины биологического происхождения, в том числе ферменты и

белки, вызывающие расщепление или связывание молекул витаминов,

лишая их физиологического действия. К ним относятся, например, тиаминазы

I и II, вызывающие распад молекулы витамина В1, аскорбатоксидаза,

катализирующая разрушение витамина С, белок авидин, связывающий

биотин в биологически неактивный комплекс. Большинство этих анти-

витаминов применяют как лечебные средства со строго направленным

действием на некоторые биохимические и физиологические процессы.

В частности, из антивитаминов жирорастворимых витаминов используются

дикумарол, варфарин и тромексан (антагонисты витамина К) в качестве

антисвертывающих препаратов. Хорошо изученными антивитаминами

тиамина являются окситиамин, пири- и неопиритиамин, рибофлавина –

атербин, акрихин, галактофлавин, изорибофлавин (все они конкурируют

с витамином В2 при биосинтезе коферментов ФАД и ФМН), пиридоксина –

дезоксипиридоксин, циклосерин, изоникотиноилгидразид (изониазид), ока-

зывающий антибактериальное действие на микобактерии туберкулеза.

Антивитаминами фолиевой кислоты являются амино- и аметоптерины,

витамина В12 – производные 2-аминометилпропанол-В12, никотиновой кис-

лоты – изониазид и 3-ацетилпиридин, парааминобензойной кислоты – суль-

фаниламидные препараты; все они нашли широкое применение в качестве

противоопухолевых или антибактериальных средств, тормозя синтез белка

и нуклеиновых кислот в клетках.