Витамины и коферменты – их физиологическая роль

Министерство сельского  хозяйства Российской Федерации

Федеральное государственное  образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

 

«Воронежский государственный  аграрный университет имени К.Д. Глинки»

 

 

 

 

 

 

 

 

Кафедра биохимии и микробиологии

 

 

 

 

Курсовая работа на тему: «Витамины и коферменты – их физиологическая роль»

 

 

 

 

 

 

Выполнила студентка

Т – 2 – 1б

Смирнова И.С.

Проверил

Лукин А. Л.

 

 

 

 

Воронеж 2010

Содержание:

Введение………………………………………………………………………………стр. 3

1. История открытия витаминов………………………………………………..стр. 4
2. Общая характеристика витаминов…………………………………………..стр. 5
3. Коферменты…………………………………………………………………...стр. 6
4. Классификация витаминов:

              4.1. Жирорастворимые витамины и их физиологическая роль…..……….стр. 8

              4.2 Водорастворимые витамины и их физиологическая роль…………….стр. 13

              4.3 Витаминоподобные вещества и их физиологическая роль…………..стр. 23

5. Витаминизация пищевых продуктов………………………………………..стр. 26

Заключение………………………………………………………………………..стр. 28

Список использованной литературы……………………………………………стр. 29

Приложения……………………………………………………………………….стр. 30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                           

                                   Введение.

 

Витамины играют очень важную роль в обмене веществ в организме человека. В настоящее время известно около двух десятков витаминов. Недостаток витаминов в организме приводит к развитию гиповитаминозов, полное их отсутствие – авитаминозов, а переизбыток – гипервитаминозов, к нарушению обмена веществ и к тяжелым заболеваниям.

Витамины существуют в виде нескольких форм, которые незначительно отличаются по своей химической структуре.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. История открытия витаминов.

 

Открытие витаминов принадлежит  нашему соотечественнику Н. И. Лунину. Он установил, что в пищевых продукта помимо белков, жиров, углеводов, минеральных солей и воды для нормальной жизнедеятельности необходимо также наличие еще неизвестных компонентов питания. Его эксперименты показали, что белые мыши, получавшие в качестве пищи цельное молоко, проявляли нормальную жизнедеятельность, но погибали, когда их кормили смесью основных компонентов молока: казеина, жира, лактозы, солей и воды.

Эти данные были подтверждены С. А. Сосиным  и Ф. Гопкинсом. В 1911-1912 гг. польский ученый К. Функ выделил активное соединение из рисовых отрубей, предотвращающее заболевание «бери-бери»(полиневрит). Это вещество, содержащее аминогруппу, он назвал витамином (необходимым для жизни амином). В дальнейшем этот термин был распространен и на другие вновь открытые биологически активные соединения, хотя и не содержавшие аминогрупп.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                        2. Общая характеристика витаминов.

 

Витамины (от лат. Vita – жизнь) – класс биологически активных соединений, объединяемых по признаку строгой необходимости в обмене веществ в организме человека и животных; это низкомолекулярные пищевые вещества различной химической природы, причем требуются они организму в ничтожно малых количествах ( от нескольких мкг до нескольких мг в сутки).

Организм человека и животных не синтезирует их в небольшом количестве. В отличие от других незаменимых  факторов (незаменимых аминокислот, полиненасыщенных жирных кислот), витамины не являются пластическими веществами или источником энергии и участвуют  в обмене веществ не как субстраты биохимических реакций, а как участники процессов биокатализа и регуляции этих реакций. Они часто входят в состав коферментов, необходимых для функционирования биологических катализаторов – ферментов.

В экономически развитых странах в широких масштабах осуществляется производство витаминов двумя методами синтеза – химическим и микробиологическим.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                            3. Коферменты.

               

Коферменты (коэнзимы) — малые молекулы небелковой природы, специфически соединяющиеся с соответствующими белками, называемыми апоферментами, и играющие роль активного центра или простетической группы молекулы фермента.

Комплекс кофермента и апофермента  образует целостную, биологически активную молекулу фермента.

Роль коферментов нередко играют витамины или их метаболиты (чаще всего  — фосфорилированные формы витаминов  группы B). Например, коферментом фермента карбоксилазы является дифосфотиамин, коферментом многих аминотрансфераз  — пиридоксаль-6-фосфат.

В металлоферментах роль, аналогичную  роли коферментов, могут исполнять  катионы металлов, однако коферментами их обычно не называют.

Коферменты - витамины: NAD, NADP (B3) · Кофермент A · Тетрагидрофолат (B9), Дигидрофолат, Метилентетрагидрофолат · Аскорбиновая кислота (C) · Витамин К · Кофермент F420

Коферменты - невитамины: ATP · CTP · S-Аденозилметионин · PAPS · Глутатион · Кофермент B · Кофермент М · Убихинон (Кофермент Q) · Метанофуран · BH4 · H4MPT

НАД (никотинамидадениндинуклеотид) – (РР) входит в состав окислительно – восстановительных ферментов.

 

 

 

 

 

 

ФАД (фловинадениннуклеотид) – (В₂)

 

 

 

 

 

 

 

 

                        4.   Классификация витаминов.

 

В настоящее время  известно около двух десятков витаминов. Они подразделяются на две группы: жирорастворимые и водорастворимые витамины. Первые – типичные гидрофобные соединения с ярко выраженной циклической и ациклической углеводородной структурой. Все они построены из строительных блоков изопренового типа. Подобно липидам, они растворимы в органических растворителях, их также называют производными липидов. Вторые – вещества гидрофильные, самого различного химического строения, растворимые в воде.

В растениях, микроорганизмах  встречаются вещества, которые сами по себе не проявляют биологической  активности, но являются предшественниками образования в организме человека или животных витаминов. Они получили название провитаминов.

Наряду с витаминами, дефицит которых приводит к ярко выраженной витаминной недостаточности, вызывает специфические заболевания, имеются и другие биологически активные соединения не столь сходного с витаминами характера. По своим функциям эти соединения близки к другим незаменимым пищевым веществам ( полиненасыщенным жирным кислотам, незаменимым аминокислотам); они получили название витаминоподобных веществ.

Ряд витаминов  представлен не одним, а несколькими  соединениями со сходными биологическими активностями.

Они называются витамерами. Для обозначения  витаминов  применяют термин «витамин» с  каким-либо буквенным обозначением (витамин А, витамин D, витамин Е и т.д.). Для отдельных соединений, входящих в состав витамеров, используется рациональное название, отражающее их химическую природу, например ретиналь (альдегидная форма витамина А), эркокальциферол (форма витамина D).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.1. Жирорастворимые витамины.

 

Эта группа витаминов растворима в  жирах и других органических растворителях (хлороформе, петролейном эфире, бензоле). К ней относятся витамины с  буквенными обозначениями А, D, E, K.

Витамин А. Этот витамин представляет собой группу витамеров: ретинол, ретиноевая кислота, которые являются производными β - ионона:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Витамин А – витамин роста  для детей. Функциональные группы R витамина А придают ему различную  биологическую активность. Так, ретинол необходим для роста, дифференциации и сохранения  функций эпителиальных и костных тканей, а также размножения. Ретиналь играет важную роль в механизме зрения. Образуя с белком опсином пигмент родопсин, представляющий собой первичный рецептор света в светочувствительных клетках, которые затем передают информацию клеткам нервной системы.

В растениях витамин А не содержится, но в них широко распространены каротины (α -, β -, γ -) – провитамины А. Богаты каротинами морковь, шиповник, черешня, тыква, томаты, листовая зелень (петрушка, шпинат), абрикосы, апельсины (1- 10 мг на 100 г). Особенно широко распространен β – каротин. Он же обладает наибольшей биологической активностью. Суточная потребность взрослого человека в витамине А – около 1 – 2 мг. При ведении его в организм в дозах, существенно превышающих физиологическую потребность, возможно развитие гипервитаминоза; возникает головная боль, тошнота, шелушение кожи, выпадение волос, повышенная раздражительность. В организме человека и животных в результате окислительного расщепления из β – каротина образуются две молекулы витамина А1.

Витамин А1 устойчив в щелочных растворах, но разрушается в кислой среде. Особенно быстро он разрушается на свету, при действии кислорода воздуха.

Выделяют витамин А1 из природных источников (морковь, плоды шиповника) или синтезируют химическим путем из β – ионона.

Витамин D. Витамин D включает в себя группу витамеров – кальциферолов, обладающих антирахитическим действием.

Витамин D содержится лишь в животных продуктах. Образуется он из стеролов – одноатомных циклических спиртов, являющихся производными циклопентанпергидрофенантрена. В растениях широко распространен эргостерол, в животных тканях – 7-дегидрохолестерол. Эти соединения играют роль провитамина D. При действии УФ-лучей в результате пространственной перегруппировки они превращаются в витамин D:

 

 

 

 

 

 

 

 

В больших количествах эргостерол содержится в дрожжах; 7-дегидрохолистерол  – в коже человека. Эти витамеры – соединения белого цвета, чувствительные к действию света, кислороду воздуха, особенно при нагревании. Недостаток витамина D приводит к нарушению у человека кальциевого и фосфорного обмена; кости становятся мягкими и пластичными, что приводит к их деформации; у детей развивается рахит, особенно четко проявляющиеся в искривлении ног и деформации грудной клетки, а у взрослых – крошливость зубов, боли в костях, хромота, утиная походка, вялость, утомляемость.

Содержание витамина D в продуктах  питания не велико; например, в печени быка – 0,01 мкг/г, в сливочном масле  – 0,01-0,03 мкг/г; исключение составляет жир из печени трески и тунца, в которых этого витамина содержится соответственно 1,25-8,75 мкг/г.

Потребность человека в витамине D составляет 10 мкг/сутки. При достаточном  и регулярном действии УФ-лучей организм человека почти полностью обеспечивается витамином D за счет фотохимического синтеза в коже. В дозах, существенно превышающих физиологические потребности, витамин D высокотоксичен, вызывает кальцификацию внутренних органов и тканей, что ведет к необратимому нарушению их функций и наиболее тяжелых случаях к летальному исходу.

В промышленности получают витамин D из дрожжей. Эргостерол дрожжей извлекают  экстракцией с последующим его  облучением УФ-светом с длиной волны 280-320 нм. В виде мелкоизмельченного порошка облучают также и сами дрожжи. С этой целью используют ртутные лампы высокого напряжения; облучение ведут на конвейерах  в форме каскадов. Облученные (витаминизированные) дрожжи имеют существенное преимущество перед чистыми препаратами витамина D, поскольку отличаются, с одной стороны, большой стабильностью препарата, с другой – незначительной токсичностью, связанной с появлением побочных продуктов при обработке УФ-лучами очищенного эргостерола. В облученных дрожжах сопутствующие витамину D вещества (например, глутатион) действуют как антиоксиданты и стабилизаторы.

Витамин Е. Является антиоксидантом. Представляет собой группу витамеров, известных под названием α -, β -, γ -, δ-токоферолов (от греч. tocos – потомство, pheros – несу), являющихся производными токола:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

α -, β -, γ -, δ-токоферолы представляют собой вязкие светло-желтые жидкости. Их растворы в органических растворителях интенсивно флуоресцируют, устойчивы в кислой среде.

 Гиповитаминоз Е проявляется  мышечной слабостью и гипотонией  вплоть до мышечной дистрофии;  возникают бесплодие, некроз печени, наклонность к самопроизвольным абортам. Наибольшей биологической активностью обладает α - токоферол; β -, γ -, δ –токоферолы составляют соответственно 25, 10 и 1 % от активности α – токоферола.

Витамин Е содержится главным образом в липопротеиновых мембранах клеток и субклеточных органелл, благодаря межмолекулярному взаимодействию с ненасыщенными жирными кислотами. Его биологическая активность проявляется в способности образовывать устойчивые свободные радикалы в результате отделения атома водорода от гидроксильной группы. Эти радикалы могут вступать во взаимодействие со свободными радикалами, участвующими в образовании органических пероксидов. Тем самым витамин Е предотвращает окисление ненасыщенных липидов и предохраняет биологические мембраны от разрушения. В качестве антиоксиданта он нашел широкое применение как добавка в пищевые жировые продукты, предохраняя их от преждевременной порчи.