СЕВЕРО-КАВКАЗСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ МЕДИЦИНСКИЙ ИНСТИТУТ ВЫПОЛНИЛ: СТУДЕНТ 2 КУРСА СТ 211 ГРУППЫ СКГА АСАЛДАРОВ И.А. РУКОВОДИТЕЛЬ: АССИСТЕНТ КАФЕДРЫ «БИОЛОГИЯ» ДЖАТДОЕВА Т.М. Витамины — низкомолекулярные, разнообразные по химическому строению органические вещества, принимающие участие во многих реакциях клеточного метаболизма. В отличие от белков, жиров и углеводов витамины 1. - не являются структурными компонентами клетки; 2. - не используются в качестве источника энергии. Большинство витаминов не синтезируются в организме человека и животных, но некоторые синтезируются микрофлорой кишечника и тканями в минимальных количествах, поэтому основным источником витаминов является пища • Витамины — вещества нестойкие, они легко разрушаются высокой температурой, действием сильных гидроксидов, кислородом воздуха, ионизирующими излучениями и другими факторами. АНТИКСЕРОФТАЛЬМИЧЕСКИЙ РЕТИНОЛ БИОХИМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ 1. Регуляция экспрессии генов. Ретиноевая кислота служит лигандом для суперсемейства ядерных рецепторов, к числу которых относятся рецепторы к стероидным гормонам (кортизол, тестостерон), к витамину D, трийодтиронину, простагландинам, к транскрипционным факторам. Таким образом, эта кис-лота необходима для экспрессии генов, участвующих в реакции клетки на гормон и ростовые стимулы. В результате ретиноевая кислота: • регулирует нормальный рост и дифференцировку клеток эмбриона и молодого организма, • стимулирует деление и дифференцировку быстро делящихся тканей – хряща, костной ткани, сперматогенного эпителия, плаценты, эпителия кожи, слизистых оболочек, клеток иммунной системы. 2. Участие в фотохимическом акте зрения. Ретиналь в комплексе с белком опсином формирует зрительный пигмент родопсин, который находится в клетках сетчатки глаза, отвечающих за черно-белое сумеречное зрение ("палочки"). Максимум спектра поглощения родопсина находится в области 500 нм. При попадании кванта света на молекулу родопсина последний распадается на опсин и алло-транс-ретиналь. При этом в мембране генерируется электрический сигнал, идущий в зрительный центр головного мозга. В дальнейшем под влиянием ферментов алло-транс-ретиналь превращается в 11-цисретиналь и связывается с опсином, снова образуя родопсин. 3. Антиоксидантная функция. Благодаря наличию двойных связей в изопреновой цепи витамин осуществляет нейтрализацию свободных кислородных радикалов, особенно эта функция проявляется у каротиноидов. ИСТОЧНИКИ С пищевыми продуктами в организм поступает как витамин А, так и каротины – вещества, схожие с ним по строению. • витамин А содержат рыбий жир, печень морских рыб, печень крупного рогатого скота и свиньи, жирномолочные продукты (сливочное масло, сливки, сметана), желток яиц, • каротиноиды имеются в моркови, красном перце, томатах (красные овощи), в пальмовом масле, облепиховом масле. Суточная потребность 1,0-2.5 мг или 5000 ЕД. АНТИРАХИТИЧЕСКИЙ КАЛЬЦИФЕРОЛ БИОХИМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ 1. Увеличение концентрации кальция и фосфатов в плазме крови. • Для этого кальцитриол: • o увеличивает синтез кальций-транспортного белка в кишечнике и, соответственно, всасывание ионов Ca2+ (главная функция), • o стимулирует (совместно с паратгормоном) реабсорбцию ионов Ca2+ и фосфат-ионов в проксимальных почечных канальцах. • В тонком кишечнике и почках эффекты опосредуются индукцией синтеза кальций-связывающего белка и компонентов Са2+-АТФазы. 2. Подавляет секрецию паратиреоидного гормона через повышение концентрации кальция в крови, но усиливает его эффект на реабсорбцию кальция в почках. 3. В костной ткани роль витамина D двояка: • стимулирует мобилизацию ионов Ca2+ из костной ткани, так как способствует дифференцировке моноцитов и макрофагов в остеокласты и снижению синтеза коллагена I типа остеобластами, • повышает минерализацию костного матрикса, так как увеличивает производство лимон-ной кислоты, образующей здесь нерастворимые соли с кальцием. • 4. Кроме указанного, витамин D участвует в пролиферации и дифференцировке клеток всех органов и тканей, в том числе клеток крови и иммунокомпетентных клеток. Витамин D регулирует иммуногенез и реакции иммунитета, стимулирует выработку эндогенных антимикробных пептидов в эпителии и фагоцитах, лимитирует воспалительные процессы путем регуляции выработки цитокинов Источники • печень, дрожжи, жирномолочные продукты (сливочное масло, сливки, сметана), желток яиц, • рыбий жир, печень трески, • образуется в коже при ультрафиолетовом облучении (длина волны 290-315 нм) из 7-де-гидрохолестерола. Суточная потребность • Физиологическая потребность для детей – 10-20 мкг, для взрослых – 10 мкг, для лиц старше 60 лет – 15 мкг. АНТИГЕМОРРАГИЧЕСКИЙ НАФТОХИНОНЫ Биохимические функции • К настоящему времени у человека обнаружено 14 витамин Кзависимых белков, играющих ключевые роли в регулировании физиологических процессов. Витамин является коферментом микросомальных ферментов, осуществляющих гамма-карбоксилирование глутаминовой кислоты в составе белковой цепи. • Благодаря своей функции витамин обеспечивает посттрансляционную модификацию ("созревание") ряда белков: 1. Факторов свертывания крови. В печени происходит γкарбоксилирование предшественников белковых факторов свертывания: протромбина (ф.II), проконвертина (ф.VII), Крист-маса (ф.IX), Стюарта (ф.X). 2. Белков костной ткани, например, остеокальцина. 3. Протеина C и протеина S, участвующих в антисвертывающей системе крови. Источники • Хорошими источниками витамина К являются капуста, крапива, рябина, шпинат, тыква, арахисовое масло, печень (филлохинон). Также витамин образуется микрофлорой в тонком кишечнике (менахинон). • Запасы витамина в печени составляют около 30 суточных доз. Суточная потребность Около 2 мг. АНТИСТЕРИЛЬНЫЙ ТОКОФЕРОЛ Биохимические функции Витамин, встраиваясь в фосфолипидный бислой мембран, выполняет антиоксидантную функцию, т.е. препятствует развитию свободнорадикальных реакций. (см лекция "Свободно-радикальное окисление"). При этом: • 1. Лимитирует свободнорадикальные реакции в быстроделящихся клетках – слизистые оболочки, эпителий, клетки эмбриона. Этот эффект лежит в основе положительного действия витамина в репродуктивной функции у самцов (защита сперматогенного эпителия) и у самок (защита плода) (греч. tokos – потомство, phero – несу). • 2. Защищает витамин А от окисления, что способствует проявлению ростстимулирующей активности витамина А. • 3. Защищает жирнокислотные остатки мембранных фосфолипидов, и, следовательно, любые клеточные мембраны от перекисного окисления липидов. Источники • Растительные масла (кроме оливкового), пророщенное зерно пшеницы, бобовые, яйца. Суточная потребность • 20-50 мг. АНТИНЕВРИТНЫЙ ТИАМИН Биохимические функции 1. Входит в состав тиаминдифосфата (ТДФ), который является коферментом: • o фермента транскетолазы второго этапа пентозофосфатного пути, • o ферментов пируватдегидрогеназы и альфакетоглутаратдегидрогеназы, которые участвуют в энергетическом обмене. • 2. Входит в состав тиаминтрифосфата, который изучен еще недостаточно. Имеются разрозненные сведения об участии ТТФ в передаче нервного импульса, в генерации клеточного сигнала, в реакциях клеточного биоэлектрогенеза, в регуляции активности ионных кана-лов. Источники • Черный хлеб, злаки, горох, фасоль, мясо, дрожжи. Суточная потребность • 2,0-3,0 мг. РИБОФЛАВИН ВИТАМИН РОСТА Биохимические функции Кофермент оксидоредуктаз – обеспечивает перенос 2 атомов водорода в окислительно-восстановительных реакциях. Витамин содержат: • 1. Дегидрогеназы энергетического обмена – пируватдегидрогеназа, альфа-кетоглутаратдегидрогеназа, сукцинатдегидрогеназа, ацил-SКоА-дегидрогеназа, митохондриальная глицерол-3-фосфатдегидрогеназа. • 2. Оксидазы, окисляющие субстраты с участием молекулярного кислорода. Например, реакции обезвреживания биогенных аминов (гистамина, серотонина, дофамина). Источники • Достаточное количество содержат мясные продукты, печень, почки, молочные про-дукты, дрожжи. Также витамин образуется кишечными бактериями. Суточная потребность • 2,0-2,5 мг. АНТИПЕЛЛАГРИЧЕСКИЙ РР Биохимические функции Благодаря переносу гидрид-иона витамин обеспечивает следующие задачи: • 1. Синтез и окисление карбоновых кислот, аминокислот (глутамат), жиров (холестерол, жир-ные кислоты) и углеводов, так как НАД и НАДФ служат коферментами большинства де-гидрогеназ. • 2. НАДН выполняет регулирующую функцию, поскольку является ингибитором некоторых реакций окисления, например, в цикле трикарбоновых кислот. • 3. Защита наследственной информации – НАД является субстратом поли-АДФ-рибозили-рования в процессе сшивки хромосомных разрывов и репарации ДНК. • 4. Защита от свободных радикалов – НАДФН является необходимым компонентом антиок-сидантной системы клетки (см раздел "Окислительный стресс"). • 5. НАДФН участвует в реакциях синтеза тетрагидрофолиевой кислоты (см ниже) из фолие-вой, например, после синтеза тимидилмонофосфата, восстановлении тиоредоксина при синтезе дезоксирибонуклеотидов. Источники • Хорошим источником являются печень, мясо, рыба, бобовые, гречка, черный хлеб, в мо-локе и яйцах витамина мало. Также синтезируется в организме из триптофана – 60 мг триптофана равноценны примерно 1 мг никотинамида. Суточная потребность • 15-25 мг. ПАНТОТЕНОВАЯ КИСЛОТА Биохимические функции Коэнзим А не связан прочно с каким-либо ферментом, его функция – перенос жирных кислот (ацильных, в том числе ацетильных, групп): • в реакциях энергетического окисления глюкозы, жирных кислот и радикалов амино-кислот, например, в работе ферментов пируватдегидрогеназы, -кетоглутаратдегидроге-назы, ацилSКоА-дегидрогеназы, еноил-SКоА-дегидрогеназы. • в реакциях синтеза жирных кислот, триацилглицеролов и фосфолипидов, • в реакциях синтеза ацетилхолина и гликозаминогликанов, образования гиппуровой кислоты и желчных кислот. Источники • Любые пищевые продукты, особенно бобовые, дрожжи, животные продукты. Суточная потребность • 10-15 мг. ПИРИДОКСИН АНТИДЕРМАТИТНЫЙ Биохимические функции 1. Является коферментом фосфорилазы гликогена (50% всего витамина находится в мыш-цах), участвует в синтезе гема, фосфолипидов и сфинголипидов. 2. Наиболее известная функция пиридоксиновых коферментов – перенос аминогрупп и кар-боксильных групп в реакциях метаболизма аминокислот: • кофермент аминотрансфераз, переносящих аминогруппы между аминокислотами, • кофермент декарбоксилаз, участвующих в синтезе биогенных аминов из аминокислот, например, ГАМК ( -аминомасляная кислота, греч.: – гамма) из глутаминовой кислоты. Источники • Витамином богаты злаки, бобовые, дрожжи, печень, почки, мясо, также синтезируется кишечными бактериями. Суточная потребность • 1,5-2,0 мг (BC) ФОЛИЕВАЯ КИСЛОТА Биохимические функции Непосредственная функция тетрагидрофолиевой кислоты – перенос одноуглеродных фрагментов: • формила – в составе N5-формил-ТГФК и N10-формил-ТГФК, • метенила – в составе N5,N10-метенил-ТГФК, • метилена – в составе N5,N10-метилен-ТГФК, • метила – в составе N5-метил-ТГФК, • формимина – в составе N5-формимино-ТГФК. Благодаря способности переносить одноуглеродные фрагменты витамин: • участвует в синтезе пуриновых оснований и тимидинмонофосфата, и, следовательно, в синтезе ДНК, • участвует в обмене аминокислот – обратимое превращение глицина и серина, • N5-метил-ТГФК взаимодействует с витамином В12, являясь донором метильной группы при превращении гомоцистеина в метионин. Источники • Растительные продукты, дрожжи, мясо, печень, почки, желток яиц. Витамин активно синтезируется дружественной кишечной микрофлорой. Суточная потребность • 400 мкг. КОБАЛАМИН А Н Т И А Н Е М И Ч Е С К И Й Биохимические функции Витамин В12 участвует в двух видах реакций – реакции изомеризации и метилирования. 1. Основой изомеризующего действия витамина В12 является возможность способствовать переносу атома водорода на атом углерода в обмен на какую-либо группу. biokhimija.ru Тимин О.А. Лекции по общей биохимии (2020г) 53 Это имеет значение в процессе окисления остатков жирных кислот с нечетным числом атомов углерода, при утилизации углеродного скелета треонина, валина, лейцина, изолейцина, метионина, боковой цепи холестерола при котором образуется остаток пропионовой кислоты, который карбоксилируется до метилмалонила и далее превращается в сукцинил-SКоА – метаболит ЦТК. 2. В реакции трансметилирования при синтезе метионина метилкобаламин выступает посредником при переносе CH3-группы от метил-ТГФК на гомоцистеин. Источники • Из пищевых продуктов витамин содержат только животные продукты: печень, рыба, почки, мясо. Также он синтезируется кишечной микрофлорой, однако не доказана возможность всасывания витамина в нижних отделах ЖКТ. Суточная потребность • 2,5-5,0 мкг. АНТИЦИНГОТНЫЙ АСКОРБИНОВАЯ КИСЛОТА Биохимические функции Участие в окислительно-восстановительных реакциях в качестве донора электронов: 1. Реакции гидроксилирования: • пролина и лизина в их гидроксиформы при "созревании" коллагена, • при синтезе гиалуроновой кислоты и хондроитинсульфата, желчных кислот, • при синтезе кортикостероидов, катехоламинов и тиреоидных гормонов, • при синтезе биогенного амина нейромедиатора серотонина, • при синтезе карнитина (витаминоподобное вещество ВТ), необходимого для окисления жирных кислот. 2. Восстановление иона Fe3+ в ион Fe2+ в кишечнике (улучшение всасывания) и в крови (высвобождение из связи с трансферрином). 3. Участие в иммунных реакциях: • повышает продукцию защитных белков нейтрофилов, • высокие дозы витамина стимулируют бактерицидную активность и миграцию нейтрофилов. 4. Антиоксидантная роль: • восстановливает окисленный витамин Е, • лимитирует свободнорадикальные реакции благодаря восстановлению активных кисло-родных радикалов, • ограничивает воспаление, • снижает окисление липопротеинов в плазме крови и, таким образом, оказывает антиатерогенный эффект. Источники • Свежие овощи и фрукты (по убыванию количества): шиповник, смородина, перец сладкий, укроп, капуста, земляника, клубника, апельсины, лимоны, малина. Суточная потребность • 100 мг. АНТИСЕБОРЕЙНЫЙ ВИТАМИН Н Биохимические функции Биотин участвует в переносе СО2 либо из НСО3– (реакции карбоксилирования), либо от R-СООН (реакция транскарбоксилирования). Этот перенос необходим: • при синтезе оксалоацетата – биотин находится в составе пируваткарбоксилазы (см "Об-мен углеводов"), что обеспечивает поддержание активности цикла трикарбоновых кислот и глюконеогенеза, • в синтезе жирных кислот – биотин находится в составе ацетил-SКоАкарбоксилазы (см "Обмен липидов"), • в утилизации разветвленных углеродных цепей при катаболизме лейцина, изолейцина и некоторых жирных кислот – находится в составе пропионил-SКоА-карбоксилазы, образующей метилмалонил-SКоА. В дальнейшем метилмалонил-SКоА метаболизирует в реакции изомеризации с участием витамина B12. Источники • Из пищевых продуктов витамин содержат печень, почки, горох, соя, цветная капуста, грибы. Также он синтезируется кишечной микрофлорой. Суточная потребность • 150-200 мкг. БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ
