Витамины - Материалы для подготовки по биохимии

1. Витамины. Классификация, свойства.

2. Особенности биологического действия водо- и жирорастворимых витаминов.

3. А-, гипо- и гипервитаминозы.

4. Антивитамины.

Витамины – группа органических веществ, обладающих разнообразным строением и физико-химическими свойствами, абсолютно необходимых для нормальной жизнедеятельности любого организма и выполняющих в нем самостоятельно или в составе более сложных соединений каталитические и регуляторные функции.

Во многих случаях витамины являются составными частями ферментов или коферментов и необходимы для их функционирования.

       Витамины – микрокомпоненты пищи. В отличие от других пищевых факторов, витамины не включаются в структуру клетки и тканей организма, не используются живой клеткой в качестве источника энергии. Третьей особенностью витаминов можно считать то, что большинство из них легко разрушаются под действием различных физических и химических факторов.

Классификация и номенклатура витаминов

По физико-химическим свойствам витамины разделяют на две группы: витамины, растворимые в жирах (жирорастворимые) и витамины, растворимые в воде (водорастворимые).

       Кроме того, что жирорастворимые витамины растворяются в липидах, а водорастворимые – в воде, существуют ещё несколько отличительных свойств между этими двумя классами витаминов:

-          водорастворимые витамины все без исключения являются компонентами различных ферментов или коферментов;

-          жирорастворимые витамины имеют единый план строения: построены из строительных блоков изопреноидного типа, т.е. все они  изопреноидные соединения;

-                    жирорастворимые витамины могут существовать в нескольких биологически активных формах (витамеры);

-                    жирорастворимые витамины в природе распространены, в большей степени, в виде провитаминов.

В настоящее время выделяют 13 основных витаминов, которые обозначиваются буквами латинского алфавита. Большинство носят тривиальные названия и имеют, так называемые, биологические названия, которые складываются из названий основных патологий возникающих при их недостаточности с приставкой анти-.

Жирорастворимые витамины

1. Витамины группы А - (антиксерофтальмический) ретинолы. Наиболее активные представители А1 и А2. Провитамином витамина А являются - каротины, среди которых наибольшее значение имеет β-каротин, содержащийся в зеленых частях растений.

(у А2 дополнительная двойная связь между С3 и С4)

2. Витамины группы Д – (антирахитичный) калциферолы. Д2 – эргокалциферол, Д3 – холекалциферол.

Провитаминами можно считать эргостерина и холестерина соответственно.

3. Витамины группы Е – токоферолы. Наиболее активный представитель – α-токоферол.

4. Витамины группы  К - (антигеморрагический) – производные нафтахинона.  

Метилнафтохинон – витамин К3, в ветеринарной практике больше известен как «викасол». К1 – филлахинон, К2 – мепахинон, различаются между собой количеством изопреноидных остатков в R группе (см.формулу).

II.  Водорастворимые витамины

1.   Витамин В1 – (антиневритный) тиамин, входит в состав декарбоксилаз α-кетокислот;

2.   Витамин В2 – рибофлавин, проявляет свое биологическое действие в составе коферментов ФМН, ФАД;

3.   Витамин В3 - пантотеновая кислота, является основным компонентом КоА;

4.   Витамин В5 или РР – (антипеллагрический) никотинамид или ниацин, входит в состав коферментов НАД, НАДФ;

5.   Витамин В6 – пиридоксин, служит коферментом аминотрансфераз;

6.   Витамин В12 – (антианемический) цианкобаламин – кофермент алкил- и метил трансфераз;

7.   Витамин С -  (антискорбутный) аскорбиновая кислота, способен окисляться и восстанавливаться не меняя свою активность; входит в состав многих оксидаз.

8.   Витамин  Н - (антисеборейный) биотин, в основном служит коферментом карбоксилаз (транспорт СО2);

9.   Фолиевая кислота (В9) – (антианемический), входит в состав метил- и ацилтрансфераз.

Кроме основных жиро- и водорастворимых витаминов известна обширная группа химических соединений по свойствам и биологическому действию близкие витаминам – витаминоподобные вещества.

Витаминоподобные вещества, в основном синтезируются в самом организме и необходимы организму в сравнительно малых количествах. Несмотря на это, они обладают достаточно сильным воздействием на животный организм - усиливают действие основных витаминов и микроэлементов. Витаминоподобные вещества безвредны и обладают низкой токсичностью.

А-, гипо- и гипервитаминозы

Как недостаток, так и избыточное содержание витаминов в организме может сопровождаться возникновением патологических явлений. Нарушения процессов обмена веществ часто связаны с недостаточным поступлением витаминов в организм, полным отсутствием их в потребляемой пище или нарушениями их всасывания, транспорта и т.д. В результате развиваются авитаминозы -  патологические состояния, возникающие на почве полного отсутствия, и гиповитаминозы, обусловленные недостаточным содержанием в клетках тканей организма какого-либо витамина.

        Различают также гипервитаминозы, патологическое состояние организма, вызванное избыточным количеством витаминов.

      Основная масса витаминов синтезируется микроорганизмами и растениями. В организм моногастричных животных витамины должны поступать вместе с кормом, а у жвачных потребности в витаминах главным образом удовлетворяет продукция микрофлоры преджелудков.

Причины возникновения а- и гиповитаминозов могут быть не только экзогенные, но и эндогенные, к которым можно отнести:

- повышенная потребность организма в витаминах;

- болезни, приводящие к нарушению всасывания витаминов в желудочно-кишечном тракте;

- наличие антивитаминов.

Антивитамины

Антивитамины – вещества различной химической природы вызывающие независимо от механизма их действия снижение или полную потерю биологической активности витаминов.

В настоящее время антивитамины принято делить на две группы:

1) антивитамины – структурные аналоги витаминов и оказывающие действие, основанное на конкурентных взаимоотношениях с ним;

2) антивитамины -  вызывающие модификацию химической структуры витаминов или затрудняющие их всасывание, транспорт, что сопровождается снижением или потерей биологического эффекта витаминов.

В продуктах питания все вещества, в том числе витамины и антивитамины находятся в оптимальном соотношении - дополняют друг друга. С одной стороны, антивитамины являются естественным регулятором, т.е. соперничая с витаминами, они практически исключают гипервитаминоз, даже если дневная норма витаминов будет значительно превышена. С другой стороны, антивитамины участвуют в биохимических процессах, т.е. как и витамины, предотвращают некоторые заболевания.