Ко ферментные функции витаминов

38. Коферментные функции витаминов

Как мы уже говорили, большинство ферментов — это двухкомпонентные системы, состоящие из белка (апофермента) и небелковой части — кофермента. Однокомпонентными ферментами, состоящими только из белков, являются лишь те, которые катализируют процессы гидролиза; все прочие классы ферментов имеют коферменты. И свыше чем в 150 из них в коферментной части молекулы присутствуют витамины или продукты их превращений.

Название, функция и классификация коферментов являются еще предметом разногласий. Выдающийся советский биохимик, сделавший крупные открытия в области учения о ферментах, академик Александр Евсеевич Браунштейн считает, что условно можно разграничить две функции коферментов: непосредственное участие в каталитическом превращении субстрата, активирование и перенос молекулы субстрата или ее части от одного фермента к другому.

Витамины участвуют в осуществлении обеих этих функций коферментов. Они входят в состав ферментных систем, катализирующих различные типы химических реакций: переноса атомов водорода (электронов); переноса химических групп; синтеза, изомеризации и расщепления углеродных связей.

39. Каротцноиды легко растворимы в хлороформе, бензоле, сероуглероде, жирах, а в спирте и воде они практически не растворимы.

Каротиноиды являются провитаминами А (см. Витамины).

Пигменты антоцианидины имеют окраску от оранжево-розовой до фиолетово-розовой, встречаются в растениях в виде гликозидов — антоцианианинов, с кислотами образуют соли.

Многие антоцианидины меняют свою окраску в зависимости от реакции среды — могут быть красными, оранжево-красными, фиолетовыми, фиолетово-синими и синими.

Желтую окраску имеют многие флавоноиды.

Стероиды — производные циклопентанпергидрофе- нантрена. Растительные стероиды — стеролы и их производные, некоторые сапогенины, входящие в состав сапонинов, сердечные гликозиды, генины гликоалка- лоидов и некоторые алкалоиды.. К стеролам относят эргостерол, содержащийся в дрожжах, рожках спорыньи, плесневых грибах, зерновках многих злаков.

40. Витаминная недостаточность — заболевание, возникающее при дефиците витаминов в пище, а также если поступающие с пищей витамины не всасываются из кишечника, либо интенсивно разрушаются в организме. В зависимости от степени витаминной недостаточности различают авитаминозы и гиповитаминозы. Авитаминозы — тяжелая форма витаминной недостаточности, развивающаяся при длительном отсутствии витаминов в пище или нарушении их усвоения. Гиповитаминоз — заболевание, возникающее при неполном удовлетворении потребностей организма в витаминах. В целях профилактики витаминной недостаточности надо знать причины ее развития.

Итак, причины развития витаминной недостаточности:

низкое содержание витаминов в рационе и неправильное по продуктовому набору питание. Так, например, отсутствие в рационе овощей, фруктов и ягод приводит к дефициту в организме витаминов С и Р, при потреблении рафинированных продуктов (сахар, изделия из муки высших сортов, очищенный рис и т.д. в организм поступает мало витаминов B1, В2 и никотиновой кислоты;

несоблюдение правильных соотношений между пищевыми веществами в рационе (несбалансированное питание). Например, при длительном дефиците полноценных белков в организме возникает недостаточность витаминов С, А, В2, никотиновой и фолиевой кислот; резкое снижение в питании жиров уменьшает всасывание из кишечника жирорастворимых витаминов; при избытке в питании углеводов развивается недостаточность витамина В1;

сезонные колебания содержания витаминов в пищевых продуктах; так, в зимне-весенний период в овощах и фруктах снижается количество витамина С, а в молочных продуктах и яйцах — витаминов А и D, поэтому в зимне-весенний период, особенно в регионах умеренного и холодного климата нужно применять практику профилактики гиповитаминозов, в том числе, используя поливитаминные препараты;

нарушения правил хранения и кулинарной обработки продуктов. Например, нарушение правил холодной и тепловой обработки овощей сопровождается вплоть до полного разрушения аскорбиновой кислоты (витамина С);

некомпенсированная повышенная потребность в витаминах, вызванная особенностями труда и климата. Так, в условиях очень холодного климата потребность в витаминах повышается на 30-60%; тяжелый физический труд, нервно-психическое напряжение также увеличивают потребность организма в витаминах;

различные заболевания, прежде всего органов пищеварения;

длительное применение некоторых лекарств (противотуберкулезные препараты, антибиотики, сульфаниламиды и др.).

Гиповитаминозы — заболевания, обусловленные снижением обеспеченности организма тем или иным витамином. Клинические проявления гиповитаминозов появляются не сразу, а после более или менее длительного дефицита витаминов в организме. Различают специфические и неспецифические признаки гиповитаминозов. В начале заболевания появляются неспецифические признаки: общая слабость, плохой аппетит, повышенная раздражительность, вспыльчивость, ухудшение сна, тошнота и др., которые свойственны многим болезням.

Источник

Коферментные функции витаминов

Основные процессы, в которых принимает участие данный витамин

-кетокислот, перенос С₂-альдегидных и кетоновых групп

окислительно-восстанови-тельные реакции (транспорт Н + и е — )

коэнзим А (КоА-SH),

активация ацильных (в т. ч. и ацетильных) групп

окислительно-восстанови-тельные реакции (транспорт Н + и е — )

декарбоксилирование аминокислот и перенос аминогрупп

дезоксиаденозил- и метилкобаламин

тетрагидрофолиевая кислота (ТГФК)

обмен одноуглеродных фрагментов (формил, метил-, оксиметил-, метилен-, метенил-)

активирование двуокиси углерода: карбоксилирование ацетил-КоА и пирувата

гидроксилирование пролина и лизина

-карбоксилирование остатков глутамата

Помимо коферментной витамины могут выполнять в организме и другие функции. Так, витамины А и Д выполняют функции гормонов, а витамины Е, С и каротиноиды являются антиоксидантами.

Провитамины – природные предшественники витаминов, которые превращаются в витамины в ходе их метаболизма (утилизации) в животном организме. Например, каротины являются провитаминами А, 7-дегидрохолестерин – провитамином Д₃.

Антивитаминами называют аналоги витаминов, действующие как антикоферменты. Антивитаминами называют коферменты, производные витаминов, которые не способны выполнять их функции в ферментативных реакциях.

Предлагалось называть антивитаминами в широком смысле любые вещества, инактивирующее или ограничивающие действие витаминов в организме. Однако при взаимодействии некоторые витамины могут вызывать дефицит других. Если встать на позиции широкого определения термина «антивитамины», то многие витамины также можно назвать антивитаминами, что неизбежно приведет к путанице понятий.

Специфическое антикоферментное действие антивитаминов позволило широко использовать их для создания экспериментальных авитаминозов у животных и для лечения бактериальных инфекций и опухолевых заболеваний.

Некоторые антивитамины и механизмы их действия

Нафтохиноны (витамин К)

Кумарины (дикумарол, тромексан и др.)

Антивитамины за-мещают нафтохи-ноны в биохими-ческих процессах и блокируют процессинг 2, 7, 9, 10 факторов свертывания крови в печени, оказывая противо-свертывающее действие на кровь

Применяют для профилактики и лечения тромбозов при различных забо-леваниях

Изониазид (гидразид изоникотиновой кислоты) и его производные

Антивитамины включаются вместо никотинамида в структуру НАД и НАДФ с обра-зованием ложных коферментов, не способных участвовать в окисли-тельно-восстанови-тельных и других реакциях (реплика-ции и репарации). Это действие про-является в тех клетках, куда способен проникать антивитамин, например, в тубер-кулезную палочку

Применяют для лечения туберкулеза, так как оказывает туберкулостатичес-кий эффект

рин, амето-птерин или метотрексат)

Антивитамины вытесняют фолиевую кислоту из фолатзависимых фермен-тативных реакций, блокируя этим синтез нуклеотидов и нуклеиновых кислот, что проявляется в торможении деления клеток. Наиболее выраженное действие наблюдается на делящихся клетках

Применяются для лечения лейкозов (тормозят интенсив-ное образование при этих заболеваниях лейкоцитов в костном мозге) и опухолевых заболеваний (тормозят деление опухолевых клеток)

Парами-нобензойная кислота (ПАБК)

Сульфаниламиды и их производные (норсульфазол, стрепто-цид, фтала-зол, сульфа-пиридозин и др.)

Антивитамины включаются вместо ПАБК в структуру фолиевой кислоты, синтезируемо ми-кроорганизмами, и блокируют функ-ции коферментов фолиевой кислоты, т. е. в конечном счете размножение чувствительных к сульфаниламидам микроорганизмов

Применяют для лечения инфекционных заболеваний

Антивитамины замещают кофер-менты тиамина в ферментативных реакциях и, воз-можно, нейроме-диаторных про-цессах

Применяют в экспериментах для создания тиаминовой недостаточности

Антивитамин замещает кофер-менты рибофлавина в ферментативных реакциях, что приводит к развитию рибофлавиновой недостаточности

Применяют в экспериментах для создания гипо- или арибофлавинозов

Антивитамин замещает пиридоксалевые коферменты в ферментативных реакциях и вызывает состояние пиридоксиновой недостаточности

Применяют в экспериментах для создания пиридоксиновой недостаточности

Пантотеновая кислота (В₆)

Гомопантотеновая кислота, -метил-пантотеновая кислота

Антивитамины замещают пантоте-новые коферменты в ферментативных реакциях и вызывают состояние де-фицита пантотеновой кислоты в организме

Применяют в экспериментах для создани пантотеновой недостаточности

Гипо- и авитаминозы – это патологические состояния, обусловленные недостаточностью содержания определенных витаминов в организме или нарушением их обмена (метаболизма) в организме.

Различают экзогенные и эндогенные причины авитаминозов. К экзогенным причинам относятся:

недостаток витаминов в пищевых продуктах,

дисбаланс поступления различных витаминов,

разрушение витаминов в процессе приготовления пищи,

наличие антивитаминов в пище,

недостаток белков в рационе.

К эндогенным причинам относятся:

нарушение всасывания витаминов в ЖКТ,

нарушение трансформации (превращения) витаминов в их коферментную форму,

нарушение синтеза апоферментов,

подавление противомикробными препаратами микрофлоры кишечника – важнейшего продуцента ряда витаминов,

несоответствие количества поступающих витаминов с повышенной их потребностью вследствие односторонности рациона или особенностей метаболизма.

С учетом коферментной функции витаминов соответствующие гипо- и авитаминозы представляют собой патологические состояния, обусловленные недостаточностью или полным отсутствием определенных ферментов, в состав которых входит данный витамин (гипо- и аферментозы). Следствием этого является специфический блок метаболизма.

Недостаточность витаминов приводит к ухудшению общего состояния организма. Иногда клинические признаки недостаточности того или иного витамина очень трудно отдифференцировать. Кроме того, наряду с дефицитом какого-то одного витамина на практике чаще встречаются полигиповитаминозы, т. е. состояния, при которых организм испытывает недостаток одновременно нескольких витаминов.

В табл. 1.4 систематизированы клинические проявления дефицита витаминов в соответствии с общепринятым описанием статуса больного: состояние кожи, волос, системы пищеварения, костно-мышечной системы и т. д., а также субъективной оценки состояния человека.

Некоторые наиболее часто встречающиеся неспецифические

Источник

КОФЕРМЕНТНАЯ ФУНКЦИЯ ВИТАМИНОВ

Витамины играют важную роль в обмене веществ. В настоящее время известны не только те реакции, для нормального течения которых необходим тот или иной витамин, но и ферменты, в со­став коферментов которых входят витамины (табл. 14). Описано более 100 таких ферментов.

Недостаточное поступление витаминов с пищей, нарушение их всасывания и усвоения, повышенная потребность организма в них могут приводить к специфическим для каждого витамина наруше­ниям обмена веществ и физиологических функций, снижению ра­ботоспособности. Длительный дефицит поступления витаминов вызывает специфические заболевания (гиповитаминозы и авитаминозы).

Таблица Важнейшие коферменты, в состав которых входят витамины

Реакции, катализируемые ферментами

РР (никотиновая кислота)

Перенос атомов водорода в процессе тканевого дыхания и биосинтеза с одного субстрата на другой

Перенос атомов водорода с суб­страта на кислород

Перенос ацетильных или ацильных радикалов (остаток уксусной и жирных кислот)

Перенос одноуглеродистых соединений в процессе биосинтеза (нуклеиновых кислот и др.)­

Окислительное декарбоксилирование кетокислот (пировиноградной, α-кетоглютаровой). Окисление глюкозы в пентозном цикле.

Переаминирование и декарбоксилирование аминокислот и ряд других реакций белкового и аминокислот­ного обмена

Коэнэим В₁₂ (кобамидный

Перенос и образование лабильных метильных групп и другие реакции биосинтеза

ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ДЕФИЦИТА ВИТАМИНОВ В ОРГАНИЗМЕ

Витамины — незаменимые факторы питания. Их запасы в ор­ганизме крайне невелики (за исключением ретинола), поэтому они в необходимых количествах должны поступать с пищей. От содержания витаминов в рационе зависит общая направленность обмена веществ и состояние здоровья (табл. 3).

Одной из часто встречающихся причин повышения потребности организма в витаминах является изменение нормального соотно­шения в пищевом рационе основных усвояемых веществ. Увеличе­ние доли углеводов повышает потребность в витамине В₁, белка — в витамине В₆, растительных масел — в витамине Е и липотропных факторах. Снижение потребления белка (ниже установленных фи­зиологических норм) увеличивает потребность в большинстве ви­таминов, так как затрудняется их утилизация, построение фермен­тов, в которые они входят.

Усиленные физическая и нервная нагрузки приводят к значи­тельным изменениям обменных процессов, что сопряжено с повы­шенным расходом витаминов.Потребность в витаминах возрастает во время пребывания в высокогорье, при воздействии на организм пониженной и повышен­ной температур воздуха в крайних климатических зонах. Особенно это относится к людям, не акклиматизировавшимся к данному кли­мату.

Витамины поступают в организм с различными продуктами питания; для предупреждения дефицита витаминов и специфиче­ских нарушений обмена они должны поступать систематически и в определенных количествах (табл.3).

Потребность организма взрослого человека в витаминах и их основные источники в питании

Основные источники витаминов в питании

0,6мг на 4000 кДж

Зерновые продукты, не освобожден­ные от периферических частей и обо­лочек. Другие растительные и живот­ные продукты

0,7 мг на 1000 кДж

Молоко, молочные продукты, яица, мясо, овощи

Никотиновая кислота (РР)

6,6 мг на 1000 кДж

Печень, яйца, хлеб ржаной, говядина, сыр, молоко, картофель

Мясо, рыба, картофель, капуста, крупы, хлеб пшеничный

фолиевая кислота (Вс)

Печень, зелень (петрушка, шпинат, салат, лук зеленый), говядина, яйца

Мясные и рыбные продукты, яйца, творог

Аскорбиновая кислота (С)

Картофель, капуста, другие овощи, фрукты, ягоды

1 мг ретиноловых

Печень, молоко, рыба, сливочное масло, яйца, сыр

Витамин D (кальцифе- ролы)­

Рыба, рыбные продукты, молоко, масло сливочное

Витамин Е токоферолы

Растительные масла, маргарин, крупы, яйца, печень

В настоящее время количественно определена потребность в 10 витаминах, которая зависит от многих причин. Наиболее существенной причиной считают физическую напряженность труда. Потребность в витаминах К, Р, липоевой и пантотеновой кислотах, биотине, а также в витаминоподобных веществах (оротовой кислоте, витамине В₁₅, холине, парааминобензойной кислоте, инозите и карнитине) определена ориентировочно. Более точно разработаны рекомендации по их использованию с целью направленного воздействия на обмен веществ, что отражено в специальных инструкциях, регламентирующих сроки и дозы применения, в том числе и в спортивной практике.

4. Витаминоподобные вещества

В эту группу входят различные химические соединения, которые частично синтезируются в организме и обладают витаминным действием. Однако некоторые из них могут выполнять и специфические функции или самостоятельно или входя в состав других веществ.

Витамин В₄ (холин)- Его недостаток вызывает специфичные расстройства липидного обмена. Содержится в значительных количествах в мясе, различных злаках. Поступая через биологические мембраны в клетки, он принимает участие в биосинтезе ацетилхолина и фосфотидов и поставляет подвижные метильные группы -СН₃ при различных реакциях трансаминирования.

Витамин В₈ (инозит) — Недостаток вызывает задержку роста у молодняка, облысение и специфические расстройства нервной системы. У человека, заболевания связанные с витамином В₈ не установлены.

Оротовая кислота — витамин В₁₃. К витаминам эта кислота относится условно, так как авитаминоз описан только у грызунов и кур. Она является предшественником урацила и цитозина, т. е. может использоваться при биосинтезе пиримидиновых нуклеотидов. С целью стимулирования биосинтеза нуклеиновых кислот и как лечебное средство при нарушениях белкового обмена оротовая кислота применяется в лечебной практике.

Пангамовая кислота — витамин В₁₅. Эта кислота относится к витаминам также условно (неизвестна потребность в ней организма человека и животных). Однако она обнаружена в продуктах питания и обладает рядом ценных свойств, благодаря чему препарат витамина В₁₅ применяются в медицине и спортивной практике. Витамин представляет собой эфир глюконовой кислоты и димецилглицина. Благодаря наличию метильных групп, соединенных с азотом («лабильных» метильных групп), он оказывает положительное влияние на липидный обмен. Витамин В₁₅ стимулирует тканевое дыхание, повышает эффективность использование кислорода тканями, особенно при его недостатке различного происхождения, стимулирует продукцию стероидных гормонов коры надпочечников. Как лечебное средство используется при угрозе жирового перерождения печени, атеросклерозе, состояниях, сопровождающихся кислородным голоданием.

Витамин N (липоевая кислота) – содержится в растительных и животных тканях. Выполняет роль кофермента окислительного декарбоксилирования ПВК и альфа-кетоглутаровой кислоты, как сильный восстановитель снижает потребность в витаминах Е и С, предотвращая их быстрое окисление.

Витамин U (метилметионинсульфоний, противоязвенный фактор) – содержится в овощах, особенно много в капусте, разрушается при варке. Является донором метильных групп, вследствие чего выполняет роль липотропного фактора, используемого при лечении и профилактике жирового перерождения печени. Обладает антигистаминными свойствами, противоязвенной активностью. Применяется при лечении язвенной болезни желудка и 12-перстной кишки, гастритов.

Источник