Регуляция обмена веществ. Эндокринная система

План

1.Общие сведения о регуляции обмена веществ.

2. Гормоны гипоталамуса и гипофиза.

3. Гормоны поджелудочной железы.

4. Гормоны надпочечников.

5. Гормоны половых желез.

6. Гормоны щитовидной и паращитовиных желез

Регуляции обмена веществ

Условия внешней среды постоянно изменяются и клетки вынуждены приспосабливать к ним свой метаболизм. Это достигается путем регулирования активности ферментов с последующим изменением скорости биохимических реакций, которое происходит на уровне клетки или целостного организма. На уровне клетки это может осуществляться путем изменения проницаемости их мембранных структур, концентрации коферментов, субстратов, продуктов собственной или других реакций, эффекторов (активаторов или ингибиторов) аллостерических энзимов, количества ферментов экспрессией или репрессией их биосинтеза.

На уровне целостного организма метаболизм клеток регулируется эффекторами, вырабатываемые специальными клетками или структурами, несущими контрольные функции. Главными из них являются нейромедиаторы, факторы роста, цитокины и гормоны. Первые из них участвуют в передаче импульса от нейрона к нейрону, а затем на рабочий орган. Протекает этот процесс быстро, но не может охватить все клетки организма. Поэтому нейроны воздействуют на клетки, вырабатывающие специальные информационные молекулы, при помощи которых различные структуры организма поддерживают связь друг с другом. Факторы роста и цитокины генерируются клетками, расположенными диффузно, а не в виде отдельной ткани или органа. Могут действовать на отдаленные или рядом расположенные клетки.

Эндокринная система

Гормоны – группа веществ с различной структурой и физико-химическими свойствами, вырабатываемые железами внутренней секреции, отдельными органами, состоящими из группы клеток. Из них гормоны током крови могут доставляться к любым клеткам, но оказывают влияние лишь на некоторые из них – клетки-мишени. Особенности их действия:

1) запуск или прекращение выработки гормонов эндокринными железами регулируется импульсами из центральной нервной системы;

2) работают на расстоянии от места выработки (дистантно);

3) действуют в очень низких концентрациях – 10^-9- 10^-12моль/л.

На мозговой слой надпочечников, заднюю доли гипофиза, поджелудочную и паращитовидные железы импульс поступает непосредственно из коры головного мозга. Выработка гормонов в других железах регулируется по более сложному механизму. Нервный импульс поступает в гипоталамус, усиливает в нем выработку релизинг-гормонов, поступающих через портальный сосуд в переднюю долю гипофиза (аденогипофиз) и усиливающих (либерины) или тормозящих (статины) выработку в нем ряда тропных гормонов. Последние током крови доставляются в рабочие эндокринные железы. Они вырабатывают гормоны, которые кровью доставляются к клеткам-мишеням.

Классификация гормонов по механизму действия на клетки-мишени

Гормоны могут воздействовать на клетки-мишени по трем механизмам: мембранному, мембранно-цитозольному и цитозольному.

1. Мембранный механизмзаключается в том, что гормон, связываясь с рецептором мембраны, вызывает изменения третичной структуры белков транспортных систем. После этого в клеточную оболочку встраиваются каналы, через которые глюкоза и аминокислоты поступают в цитоплазму. По такому механизму действует инсулин.

2. Мембранно-цитозольный механизм характерен для большинства гормонов, синтезированных не из холестерола. Гормон также не проникает в клетку и эффект его опосредован через рецептор, расположенный в клеточной оболочке. В составе рецептора имеется фермент аденилатциклаза, который. В момент присоединения гормона к рецептору она, активируясь, расщепляет АТФ и вырабатываетсявторичный посредникциклический АМФ (цАМФ): АТФаденилатциклазацАМФ + Ортофосфорная кислота.

цАМФ поступает в цитоплазму, где активирует фермент протеинкиназу. Последняя катализирует реакцию присоединения к рабочему ферменту остатка фосфорной кислоты. После этого рабочий фермент активируется, запуская определенную биохимическую реакцию. Например, адреналин, присоединяясь к рецептору клетки печени, индуцирует выработку цАМФ. Последний активирует протеинкиназу, она – рабочий фермент гликогенфосфорилазу, запуская процесс расщепления гликогена в печени. После того, как цАМФ оказал эффект, он расщепляется фосфодиэстеразой: цАМФ Фосфодиэстераза АМФ. После этого клетка может принимать новый сигнал.

Некоторые гормоны через выработку цАМФ оказывают обратный эффект: ингибируя рабочий фермент, останавливают реакцию. Эффект других гормонов (соматотропина, окситоцина, адреналина через α-адренорецептор) опосредован через цГМФ, образующийся из гуанозинтрифосфата (ГТФ): ГТФ гуанилатциклаза цГМФ + Ортофосфорная к-та.

цЦМФ также активирует протеинкиназу, расщепляется фосфодиэстеразой.

Эффект гормоны третьей группы может осущствляться через вторичные посредники, генерируемые в процессе гидролиза фосфоглицерида фосфатидилинозитолтрифосфата (ФИнТФ). Последний расположен в двойном фосфолипидном слое клеточной мембраны и гидролизуется фосфолипазой С, локализованной в рецепторе, после присоединения к нему гормона.

Высвободившийся иозитол-1,4,5-трифосфат (ИнТФ) поступает в цитоплазму, где связывается со своим рецептором на мембране эндоплазматического ретикулума, открывая расположенные здесь кальциевые каналы. Вследствие этого в цитоплазму поступают ионы кальция, которые связываясь с различными белками, изменяют метаболизм в клетке. Ин-3-ф в после этого инактивируется, отщепляя от инозитола остатки фосфорной кислоты.

Оставшийся в мембране после отщепления от ФИнТФ остатка ИнТФ диацилглицерол (ДАГ), активирует протеинкиназу С, которая присоединяет остаток фосфорной кислоты к определенным белкам, также изменяет метаболизм в клетке. После этого ДАГ инактивируется, присоединяя к третьему углеродному атому глицерола остаток фосфорной кислоты и превращаясь в фосфатидную кислоту. По такому механизму воздействуют на клетки паратгормон, вырабатываемый паращитовидными железами, инсулин, один из эффектов которого опосредован через мембрано-цитозольный механизм, и другие гормоны.

Цитозольный механизм действияхарактерен для гормонов коркового слоя надпочечников, половых желез (стероидных гормонов) и тироксина. Эти гормоны проникают в цитоплазму клеток, там соединяются с цитозольным рецептором и поступают вместе в ядро клетки. Там они, воздействуя на молекулу ДНК, индуцируют сборку молекулы иРНК, затем синтез в рибосомах определенных ферментов. Например, кортизон индуцирует биосинтез ключевых ферментов глюконеогенеза, тироксин – ферментов энергетического обмена. Гормоны этой группы оказывают большое влияние на рост и дифференцировку клеток.

Классификация гормонов по их химической структуре

Различают гормоны-белки, пептиды, производные аминокислот и стероидные гормоны. Первые из них могут быть простыми белками (инсулин, соматотропин, липотропин, пролактин и др.) или гликопротеинами (фоллитопин, лютеотропин, тиреотропин и др.). Пептидами являются глюкагон, кортикотропин, кальцитонин, вазопрессин, окситоцин и др., а производными аминокислот – норадреналин, адреналин, тироксин, меланотонин и др. К стероидным относят гормоны коры надпочечников (кортизон, кортизол, альдостерон и др.) гормонам и половых желез (тестостерон, прогестерон, эстрон, эстриол и эстрадиол).

Гормоны передней гипофиза (тропные гормоны) вырабатываются под действием релизинг-гормонов гипоталамуса. Током крови они доставляются к другим железам внутренней секреции и инициирующие выработку в них рабочих гормонов, непосредственно оказывающих влияние на метаболизм в различных органах.

Соматотропин ( гормон роста, диабетогенный, диуретический фактор) – белок, обладающий видовой специфичностью. Поступая с током крови в печень и почки, инициирует выработку в них соматомединов (посредников). Последние обладают анаболичным эффектом – усиливает биосинтез ДНК,

иРНК и белка в рибосомах. Особенно активен он в соединительной ткани, где усиливает биосинтез коллагена. При усиленной выработке соматотропина у молодняка развивается гигантизм, а у взрослых животных – акромегалия (увеличение конечностей, хрящей ушей и губ). Может развиться диабетоподобное состояние: гипергликемия, усиленное выведение воды из организма. При сниженной выработке развивается карликовость.

Кортикотропин – пептид, состоящий из 39 аминокислот. Участвует в развитии стрессорной реакции организма. Воздействует по мембранно-цитозольному механизму через цАМФ на клетки коркового слоя надпочечников, где усиливает расщепление эфиров холестерина до свободного холестерола. Последний поступает в митохондрии, где происходит превращение его в глюко- и минералокортикоиды.

Лактотропин (пролактин) – крупный белок, состоящий из 199 аминокислот, собранных в одну полипептидную цепь с тремя дисульфидными связями. Основное действие его – развитие молочных желез и поддержание выработки ими молока. Другие функции - стимулирует рост внутренних органов, секрецию желтого тела, кроветворение, функцию почек, увеличивает концентрацию глюкозы в крови и др. Концентрация пролактина в крови самок резко увеличивается перед родами.

Тиреотропин – гликопротеин, состоящий из двух субъединиц, не обладающих биологической активностью по отдельности. Контролирует развитие, функцию щитовидной железы, захват ее фолликулами иода, выработку и инкрецию тироксина и других тиреоидных гормонов.

Гонадотропные гормоны (гонадотропины) являются гликопротеинами. К ним относят фолликулостимулирующий гормон (фоллитропин), стимулирующий созревание фолликулов у самок и сперматогенез у самцов, и лютеинизирующий гормон (лютропин), стимулирующий интерстициальные клетки. Последний у самок усиливает секрецию эстрогенов и прогестерона, разрыв фолликулов с образованием желтого тела, а у самцов – секрецию тестостерона и развитие интерстициальной ткани.

Липотропины – два белка, β- и γ-липотропин, каждый из которых состоят из 91 аминокислотных остатков. Первый из них усиливает мобилизацию жира из его депо, выработку гормонов коркового слоя надпочечников, средней доли гипофиза, стимулирует, как и инсулин, потребление глюкозы клетками, но снижает концентрацию кальция в крови. Липотропный эффект осуществляется по мембрано-цитозольному механизму: цАМФ активирует протеинкиназу, она – липазу, расщепляющую ацилглицеролы жировых депо до глицерола и жирных кислот. При сниженной выработке липопротеинов развивается ожирение, при повышенной – кахексия (истощение).

Гормоны промежуточной доли гипофиза (эпифиза)- α- и β- меланоцитостимулирующие гормоны. Первый из них у многих животных состоит из 13 аминокислотных остатков, второй – из 18. Физиологическая роль их заключается в регуляции выработки пигмента меланина в пигментных клетках кожных покровов. Они также влияют на число и размер клеток- меланоцитов, окраску меха, кожных покровов, секреторную функцию сальных желез. β- меланоцитостимулирующий гормон влияет также на функцию клеток коркового слоя надпочечников, но в меньшей степени, чем кортикотропин.

Гормоны задней доли гипофиза, окситоцин и вазопрессин, синтезируются в гигипоталамусе. Оттуда они перемещаются в заднюю долю гипофиза, затем инкретируются в кровяное русло и доставляются к клеткам-мишеням. Оба являются пептидами, незначительно отличающимися по аминокислотному составу, состоящими из остатков 8 аминокислот, в которых между первым и шестым остатками цистеина имеется дисульфидная связь.

Окситоцин по мембрано-цитозольному механизму через цАМФ и протеинкиназу усиливает сокращение гладкой мускулатуры матки во время родов. При этом расслабляет гладкие мышцы сосудов, вызывая кратковременное снижение артериального давления. После родов сокращает миоэпителиальные клетки вокруг альвеол молочной железы, способствуя кормлению животного. Используется в ветеринарной практике для стимуляции родовой деятельности, при атонии матки и маточных кровотечениях.

Вазопрессин связывается с рецепторами почечных канальцев. По мембрано-цитозольному механизму через цАМФ и протеинкиназу он запускает каскад реакций, приводящих к усилению обратного всасывания из них воды. Регулирует содержание воды в организме. При недостаточной выработке вазопрессина развивается несахарный диабет. Признаки его: выделение большого количества светлой мочи с низкой плотностью, не содержащей глюкозу.

Гормоны поджелудочной железы.Данная железа – железа со смешанной секрецией: вырабатывает пищеварительные ферменты тонкого кишечника и гормоны, поступающие в кровь под действием импульса, поступающего прямо из центральной нервной системы. α-клетки ее вырабатывают глюкагон, а β-клетки - инсулин.

Глюкагон– пептид, состоящий из 29 аминокислот. Приснижении концентрации глюкозы в кровиимпульс из центральной нервной системы поступает к α-клеткам поджелудочной железы и индуцирует выработку в них проглюкагона, содержащего на С-конце молекулы пептид из восьми аминокислот. После отщепления последнего образуется активный глюкагон. Он доставляется током крови к клеткам печени, на которые действует по мембрано-цитозольному механизму: через цАМФ и протеинкиназу

Последняя активирует гликогенфосфорилазу, присоединяя к ней остаток фосфорной кислоты, и запускается процесс расщепления гликогена и поступление глюкозы в кровь. Глюкагон способен увеличивать концентрацию глюкозы в крови и другим путем. Он увеличивает интенсивность реакции глюконеогененза, индуцируя по мембрано-цитозольному механизму биосинтез ключевых ферментов этого метаболического пути.

Инсулин усиленно вырабатывается в ответ наувеличение концентрации глюкозы в кровив виде проинсулина, состоящего из остатков 84-х аминокислот. Затем от него отщепляется С-пептид, состоящий из остатков 33-х аминокислот и образуется активный инсулин, состоящий из двух полипептидных цепей, связанных между собой двумя дисульфидными (-S-S-)

связями.

Механизм действия инсулина:

1. Оказывает эффект по мембранному механизму. Связываясь с рецептором мембраны, вызывает изменения третичной структуры белков транспортных систем. После этого в клеточную оболочку встраиваются каналы, через которые глюкоза и аминокислоты поступают в цитоплазму.

2. Усиливает откладывание поступившей в печень глюкозы в гликоген, активируя гликогенсинтазу.

3. Стимулирует аэробное окисление глюкозы в клетках, активируя ключевые ферменты гликолиза (гексокиназу, фосфофруктокиназу и пируваткиназу) и цикла Кребса.

4. Усиливает реакции пентозного цикла, активируя глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, выработку в нем НАДФ-Н₂.

5. Стимулируя выработку ацетил-КоА и НАДФ-Н, усиливает биосинтез липидов, тормозя при этом их гидролиз в жировых депо.

6. Тормозит реакции глюконеогенеза (превращение аминокислот в углеводы).

Сахарный диабет первого типа развивается при недостаточной выработке поджелудочной железой инсулина, второго типа – при сниженной чувствительности к этому гормону его рецепторов. Нарушается поступление глюкозы в клетки, откладывание в гликоген печени, окисление в клетках и концентрация ее в крови увеличивается (гипергликемия). Если она становится выше 15 ммоль/л, возможно выделение глюкозы с мочой (глюкозурия).

В условиях длительной гипергликемии остатки глюкозы присоединяются к молекуле гемоглобина, образуется гликозилированный гемоглобин. Гипергликемия приводит к повышению осмотического давления крови, ощущению в чувства жажды (полидипсия). Животное потребляет много воды, что сопровождается выделение большого количества мочи (полиурия). Окраска мочи более светлая, чем у здоровых животных. При поступлении в мочу глюкозы увеличивается ее плотность.

В условиях гипергликемии глюкоза повреждает стенки кровеносных сосудов, развивается атеросклероз. Из-за этого в крови увеличивается концентрация триглицеридов, преβ- и β-липопротеинов, холестерина β-липопротеинов на фоне снижения уровня α-липопротеинов и фосфоглицеридов.

Несмотря на развившуюся гипергликемию, клетки обеспечены глюкозой в недостаточной степени, развивается энергодефицит. Он восполняется за счет усиленного окисления аминокислот, что приводит к отщеплению аммиака и повышенному обезвреживанию его в орнитиновом цикле в мочевину. Содержание последней увеличивается в крови (продукционная гиперазотемия) и моче (гиперазотурия).

Развившийся дефицит глюкозы в клетках компенсируется и за счет усиления в печени β-окисления жирных кислот с последующим увеличением в крови концентрации ацетоуксусной кислоты (гиперкетонемия), что приводит к закислению ее (кетоацидоз). Этому способствует также недостаточно эффективное окисление ацетоуксусной кислоты в цикле Кребса вследствие снижения в клетках уровня первого метаболита его – щавелево-уксусной кислоты.

Эта кислота генерируется из пировиноградной кислоты, образующейся при окислении глюкозы. Клетки обеспечены последней в недостаточной степени. В этих условиях ацетоуксусная кислота превращается в другие разновидности кетоновых тел – β-гидроксимасляную кислоту и ацетон. Все вместе они поступаю в мочу (кетонуря). Прогрессирование этих явлений может привести к потери сознания (диабетическая кома), гибели животного.

Гормоны мозгового слоя надпочечников, норадреналин и адреналин, вырабатываются из аминокислоты тирозин, подвергающейся реакциям гидроксилирования, декарбоксилирования и метилирования. Этот процесс усиливается при стрессовых ситуациях. Выброс в кровь этих гормонов приводит не только к сужению периферических сосудов, расширению их в жизненно важных органах, но и к изменению метаболизма.

Адреналин, как и глюкагон, действуя по мембранно-цитозольному механизму, активирует гликогенфосфорилазу печени, усиливая расщепление гликогена и поступление глюкозы в кровь. Действие первого из них более кратковременное, но сильнее, приводящее к «залповому» увеличению концентрации глюкозы в крови. Гипергликемический эффект норадреналина ниже. Он больше функционирует как нейромедиатор в нервной ткани.

В мышцах адреналин стимулирует анаэробное окисление гликогена до молочной кислоты, способствуя усилению их сокращения. В жировых депо адреналин, активируя липазу, усиливает липолиз ацилглицеролов до глицерола и жирных кислот. Последние являются основным источником энергии для клеток миокарда.

Гормоны коркового слоя надпочечников. Выработка их запускается нервным импульсом, инициирующим высвобождение в гипоталамусе релизинггормона кортиколиберина. Последний поступает в переднюю долю гипофиза, где по мембрано-цитозольному механизму через цАМФ запускает выработку кортикотропина. Он током крови доставляется к клеткам коркового слоя надпочечников, где также по мембрано-цитозольному механизму через цАМФ запускает биосинтез из холестерола около 50 кортикостероидов. Главными из них являютсярегуляторы углеводного обмена(глюкокортикоиды) кортизол, кортикостерон ирегуляторы минерального обмена(минералокортикоиды) альдостерон и дезоксикортикостерон. Они током крови доставляются к клеткам-мишеням и и по цитозольному механизму запускают биосинтез ряда биологически активных веществ.

Кортизол и другие глюкокортикоидыусиленно вырабатываются при хроническом стрессе. В мышечной, лимфатической, соединительной и жировой тканях снижают проницаемость клеточных мембран и тормозят поступление в клетки глюкозы и аминокислот. В печени они не только оказывают противоположный эффект, но интенсифицируют реакции глюконеогенеза, усиливая биосинтез четырех ключевых ферментов этого процесса.

Глюкокортикоиды также тормозят окисление глюкозы в клетках и синтез из нее гликогена в мышцах. При этом они усиливают липолиз ацилглицеролов и окисление жирных кислот, способствуя таким образом лучшей сохранности фонда углеводов в организме. В конечном итоге все это приводит к развитию гипергликемии, благоприятствуя таким образом лучшей обеспеченности в условиях стресса жизненно важных органов энергетическими субстратами.

Глюкортикоиды также обладают противоаллергическим и противовоспалительным эффектом и широко применяются для лечения больных бронхиальной астмой, системной красной волчанкой, ревматоидным артритом, дерматозами и другими хроническими заболеваниями.

Альдостерон и другие минералокортикоидырегулируют главным образом водно-солевой обмен в организме. Они способствуют удержанию в тканях ионов натрия, хлора, вместе с ними воды и выведению с мочой ионов калия. Это связывают с влиянием на обратное всасывание ионов натрия, хлора в канальцах почек в обмен на выведение этими органами других продуктов обмена веществ, в частности мочевины.

Половые гормоны синтезируются из холестерола в основном в яичниках у самок и семенниках у самцов. Некоторое количество их может синтезироваться и в плаценте и корковом слое надпочнчников.

Половые гормоны у самок. В фолликулах яичников в первую фазу полового цикла продуцируются в основномэстрогены: эстрадиол, эстрон (фолликулин) и эстриол. Во вторую фазу полового цикла в желтом теле беременности вырабатываются преимущественнопрогестины, в частности прогестерон. Биосинтез этих гормонов запускают гонадотропные гормоны гипофиза (фоллитропин и лютропин), действующие по мембрано-цитозольному механизму через цАМФ и протеинкиназу. Синтезированные эстрогены током крови доставляются к различным органам, где оказывают анаболическое действие, стимулируя биосинтез белка.

Прогестерон

Основная биологическая функция эстрогенов и прогестинов, синтез которых усиливается после наступления половой зрелости, заключается в обеспечении репродуктивной функции организма самки. Они регулируют развитие вторичных половых признаков, создают оптимальные условия для оплодотворения яйцеклетки после овуляции.

Специфической функцией прогестерона является подготовка слизистой оболочки матки к имплантации яйцеклетки после оплодотворения, а при наступлении беременности – сохранение ее. При этом прогестерон тормозит овуляцию и стимулирует развитие тканей молочной железы.

Гормоны плацентывырабатываются во время беременности. В этом органе, начиная с первых дней беременности, синтезируется хорионический гонадотропин, который регулирует развитие у плода половой системы, синтез гормонов фетоплацентарного комплекса, прогестерона в желтом теле, гестагенов и эстрогенов. Плацента не может синтезировать стероидные гормоны одна, а вырабатывает их совместно с организмом плода. Они образуют фетоплацентарный комплекс. Исходный материал – холестерин - поставляется организмом матери, в плаценте происходит последовательное превращение холестерола в прегнолон и прогестерон. Дальнейшее превращение последнего происходит только в тканях плода. Плацента также вырабатывает хорионические лактотропин, тиреотропин и релаксин.

Половые гормоны самцов вырабатываются в семенниках, а также в небольших количествах в надпочечниках и яичниках. Главным из них является прогестерон. Биосинтез этих гормонов также запускают гонадотропные гормоны гипофиза (фоллитропин и лютропин), действующие по мембрано-цитозольному механизму через цАМФ и протеинкиназу. Продуцируются половые гормоны уже у эмбриона, влияя на дифференцировку тканей, развитие половых органов, скелета и других структур, определяют характер секреции их после рождения.

Тестостерон

Во взрослых животных регулируют развитие вторичных половых признаков, половое поведение, сперматогенез в семенниках и т.д. Обладают значительным анаболическим эффектом, выражающимся в стимуляции биосинтеза белков в различных тканях, особенно в скелетных мышцах. Для реализации этого эффекта необходима параллельная выработка соматотропина.

Гормоны щитовидной железы вырабатываются после поступления в гипоталамус импульса от коры головного мозга. Там вырабатывается релизинггормон тиреолиберин, поступающий в дальнейшем в переднюю долю гипофиза и инициирующий выработку в ней тиреотропина. Последний током крови доставляется в щитовидную железу. В фолликулах ее содержится аминокислота тирозин, которая имеется в составе особогоиодсодержащего гликопротеина иодтиреоглобулина. Тиреотропин инициирует выработку из тирозина гормонов трииодтронина, обладающего наибольшей активностью, тетраиодтиронина (тироксина) и дииодтиронина.

Эти гормоны током крови переносятся в желудок, кишечник, печень, сердце, почки, скелетные мышцы и другие органы. Воздействуя на их клетки цитозольному механизму, они усиливают процессы транскрипции и, как следствие, биосинтез ферментов энергетического обмена и других белков. Они влияют на обмен веществ, стимулируя потребление тканями энергетических ресурсов, кислорода, повышают эффективность Na⁺/K⁺-АТФазного насоса, регулируют размножение, рост и дифференцировку клеток.

Усиленная выработка тиреоидных гормонов отмечается при Базедовой болезни, что проявляется в интенсификации основного обмена, учащенном сердцебиении и повышении артериального давления. Снижается их инкреция при эндемическом зобе, микседеме, при которых интенсивность метаболизма снижена, а скорость сердцебиения и артериальное давление уменьшены.

Гормоны паращитовидных желез –полипептиды паратгормон и кальцитонин. Второй из них синтезируется также клетками щитовидной железы.

Паратгормон синтезируется под воздействием импульса из коры головного мозга в виде предшественника, состоящего из 115 аминокислотных остатков. После отщепления сN-конца молекулы его 31 аминокислотного остатка образуется активный паратгормон. Током крови он доставляется в клетки костной ткани и почек, на которые воздействует по мембрано-цитозольному механизму через выработку фосфолипазой С фосфоинозитолтрифосфата и диацилглицерола. Эти вторичные посредники усиливают поступление в кровь ионов кальция за счет стимулирования рассасывания костей и обратного всасывания этого иона из почечных канальцев. При этом он усиливает выведение почками с мочой ионов фосфата. После оказания эффекта паратгормон инактивируется ферментами крови.

Кальцитонин синтезируется под воздействием импульса из коры головного мозга также в виде предшественника, состоящего из 136 аминокислотных остатков. В результате пострансляционного процессинга образуется активный кальцитонин, состоящий из 32 аминокислотных остатков. Данный гормон является антагонистом паратгормона. Доставляясь током крови в клеткам костной ткани и воздействуя на них по мембрано-цитозольному механизму через выработку цАМФ. Он тормозит рассасывание матрикса кости, снижая тем самым высвобождение ионов кальция и фосфата и поступление их в кровь.

Кальцитонин также влияет на метаболизм фосфата, способствуя поступлению его в клетки кости и периостальную жидкость. При этом вместе с фосфатом в костную ткань поступают и ионы кальция. Тем самым тормозится поступление последних из костной ткани в кровь. Кальцитонин тормозит в остеокластах биосинтез белка остеопорина, ответственного за использование кальция для образования костей, т.е. он фактически способствует формированию остеопороза.

Снижение выработки гормонов паращитовидных желез, особенно паратгормона, наблюдается при вторичной остеодистрофии у жвачных животных, являющейся осложнением кетоацидоза. Клетки этих желез весьма

чувствительны к закислению кетоновыми телами, приводящему к усилению катаболизма пуриновых мононуклеотидв с последующей интенсификацией липипероксидации в них мембранных структур

Лекция №15

Витамины: номенклатура, классификация, биологическая роль.

План

1. Классификация витаминов.

2. Гиповитаминозы

3. Жирорастворимые витамины.

4. Водорастворимые витамины.

5. Витаминоподобные вещества.

Витамины – низкомолекулярные органические соединения, необходимые для жизнедеятельности организма, но не синтезирующиеся в нем или синтезирующиеся в недостаточных количествах и поэтому поступающие в малых количествах с пищей или от микроорганизмов, базирующихся в органах пищеварительной системы.

Еще в 1880 г. Н.И. Лунин доказал, что, кроме белков, углеводов, липидов, воды и минеральных веществ, организму необходимы дополнительные вещества. К. Функ выделил из рисовых отрубей одно из таких веществ, витамин В₁, содержащий аминогруппу. Поэтому он предложил называть эти вещества витаминами (vita– жизнь). Потом оказалось, что не все витамины содержат аминогруппу.

Классификация витаминов. Из делят на 2 группы: жиро- и водорастворимые. У каждого витамина имеется 3 названия: буквенное, клиническое и химическое. Существуют еще ряд витаминоподобных веществ, не подходящих по какому-то из признаков к понятию «витамины». При отсутствии поступления витаминов развиваются авитаминозы, при сниженном поступлении – гиповитаминозы. При чрезмерном поступлении некоторых витамино (А, Д и др.) возможны гипервитаминозы.

Причины гиповитаминозов.

А. Экзогенныегиповитаминозы развиваются при:

1) отсутствии определенных продуктов питания: свежих овощей, мяса, жиров и т.д.;

2) потери витаминов при хранении, обработке продуктов, приготовлении пищи и т.д.

Б. Эндогенныегиповитаминозы развиваются при:

1) недостаточно эффективном поступлении витаминов из кишечника при воспалении его, а также из-за нарушения поступление в него желчных кислот при патологии печени и перекрытии желчевыводящих путей, приводящего к снижению гидролиза и всасывания липидов с растворенными в них витаминами;

2) гибели микроорганизмов пищеварительного тракта при кормлении высоко концентратными кормами, лечении антибиотиками и от других причин;

3) нарушении транспорта витаминов кровью при снижении содержания в ней некоторых белков;

4) нарушении превращения провитаминов в витамины при недостаточном ультрафиолетовом облучении, отсутствии ферментов, осуществляющих это превращение;

5) поступлении в организм антивитаминов.

Жирорастворимые витамины.

Витамин А (антиксерофтальмический); ретинол.

Биологическая роль витамина А:

1. Является компонентом биологических мембран, способствует биосинтезу их углевод-белковых комплексов, стабилизирует структуру клеток, особенно эпителиальных, поддерживает барьерную функцию их.

2. Обладает антиоксидантными свойствами.

3. Регулирует рост, дифференциацию тканей, развитие организма в целом, особенно организма молодняка.

4. Поддерживает функцию иммунной системы.

5. Входит в состав родопсина (зрительного пурпура) колбочек и палочек сетчатки глаза. Под действием света родопсин расщепляется на белок опсин и ретинальдегид (производное витамина А), что приводит к генерации светового импульса.

Суточная потребность(для человека) – 2,3 мг.

Продукты, богатые витамином А: рыбий жир, печень, молочные продукты, яичный желток и др. Каротин (предшественник витамина А, состоящий из двух остатков его) содержится в моркови и других коренеплодах, зеленых листьях, сочных кормах и т.д. В организме животного каротин расщепляется до витамина А каротиназой.

Проявления гиповитаминоза А:

Первые проявления его – ухудшение зрения в темноте (куриная слепота). Замедляется рост и развитие организма. Снижается иммунитет. Из-за нарушения барьерной функции эпителия поражаются слезные протоки, слеза не проходит к роговице глаза и она размягчается (ксерофтальмия). Поражается также эпителий дыхательных, мочеполовых путей, кожи и других структур, что приводит к их воспалению.

Витамины группы Д(антирахитические); кальциферолы (эргокальциферол и холекальциферол) Предшественником первого из них является эргостерин, который после облучения ультрафиолетовыми лучами превращается в эргокальциферол (витамин Д₂). В коже содержится второй провитамин Д, который также после облучения ультрафиолетовыми лучами превращается в холекальциферол (витамин Д₃). Обо витамина поступают в печень, где у них 25-й атом углерода подвергается гидроксилированию под действием 25-гидроксилазы, а затем – в почки. В последней под действием 1-гидроксилазы гидроксилируется еще и первый атом углерода и образуются 1,25-дигидрокальциферолы, обладающие биологической активностью. При недостаточной активности 25- и 1- гидроксилазы развивается Д-резистентный рахит.

Суточная потребность(у человека)- 10-25 мкг.

Биологическая роль витаминов Д:

1) являются компонентом Са⁺⁺-связывающего белка стенки тонкого кишечника, участвующего в всасывании этого иона;

2) способствуют обратному всасыванию (реабсорбции) ионов кальция и фосфата из почечных канальцев;

3) активируют щелочную фосфатазу.

Благодаря этому, они поддерживают постоянство концентрации ионов кальция и фосфата в крови, способствуя минерализации костной ткани.

Продукты, богатые витаминами Д: рыбий жир, печень, растительные масла, молочные продукты, дрожжи, желток и др.

Проявление гиповитаминоза Д у молодняка – рахит. Из-за снижения концентрации ионов кальция и фосфата в крови нарушается снабжение ими костной ткани. Кости размягчаются (остеопороз) и под тяжестью тела искривляются конечности. С опозданием зарастают роднички, прорезываются зубы, нарушается рост и развитие организма.

Витамины группы Е (антистерильные); токоферолы. Отличаются друг от друга расположение метильных групп в бензольном цикле. Синтезирован водорастворимый аналог витаминов К викасол. Антивитамин К – дикумарин- применяют при повышенной свертываемости крови.

Биологическая роль.

1. Являются антиоксидантами (предотвращают образование перекисей в мембранных структурах клетки). Встраиваясь в мембраны клетки и ее органелл, токоферолы своей гидрофобной боковой цепью прикрывают двойные связи ненасыщенных жирных кислот фосфолипидов мембран от активных форм кислорода. При этом последние инактивируются, реагируя с хроманоловым циклом токоферола. Образовавшаяся окисленная форма витамина Е восстанавливается аскорбиновой кислотой. Образовавшийся при этом дегидроаскорбат обратно восстанавливается в аскорбат глутатионом, трипертидом состоящим из глутаминовой кислоты, цистеина и глицина. Донором ионов водорода являютя SH-группы цистеина.

2. Участвуют в окислительно-восстановительных процессах, протекающих в дыхательной цепи митохондрий, во время превращения креатина в креатинфосфат, в генах в процессе транскрипции и др.

Благодаря этим свойствам, токоферолы поддерживают структуру и функцию клеток различных органов, но особенно органов репродуктивной системы, весьма чувствительных к повреждению. Они поддерживают сперматогенез, образование яйцеклетки, способствуют ее оплодотворению, развитию беременности, ее течению. Поэтому витамины Е называют антистерильными.

Суточная потребность(у человека) - 5 мг.

Продукты, богатые витаминами Е: семена облепихи, злаков, сливочное и растительные масла, печень, мясо, капуста, сочные корма и т.д.

Проявления гиповитаминоза

У самцов развиваются дегенеративные изменения в семенниках, нарушается сперматогенез, вырабатываются сперматозоиды, не способные оплодотворить клетку. В тяжелых случаях развивается атрофия семенников с последующей деградацией половых признаков.

У самок нарушается образование яйцеклетки. Если оплодотворение ее, эмбриогенез происходят, то плод может не вынашиваться, появляются выкидыши.

Из-за нарушения окислительно-восстановительных процессов в мышечных волокнах наступает дегенерация миофибрилл. Из-за неэффективного превращения креатина в креатинфосфат он поступает из мышечных волокон в кровь (гиперкреатинемия) и появляется в моче (кретинурия). Это наблюдается при мышечнойц дистрофии у лошадей и крупного рогатого скота.

Витамины группы К(антигеморрагические): филлохинон (витамин К₁) и менахинон (витамин К₂). В основе структуры их цикл 1,4-нафтохинона и боковая изопреноавя цепь.

Биологическая роль

Участвуют в процессах свертывания крови, являясь коферментами энзимов, превращающих неактивные факторы свертывания крови в активные: протромбина в тромбин, проконвертина – в конвертин, фибриногена – в фибрин. В процессе активации этих факторов происходит превращение содержащейся в их составе глутаминовой кислоты в γ-карбоксиглутаминовую кислоту.

Суточная потребность(у человека) - 10-15 мг.

Продукты, богатые витаминами К:крапива, печень, капуста, коренеплоды, сочные корма и др. Образуют витамины К микроорганизмы пищеварительного тракта.

Проявления гиповитаминоза К – желудочные, кишечные, маточные и другие кровотечения.

Водорастворимые витамины

Витамин В₁ (антиневритный); тиамин содержит в своем составе пиримидиновый и тиозоловый циклы. Является предшественником в биосинтезе тиаминдифосфата (ТДФ): Тиамин + АТФТиаминкиназаТДФ + АМФ.

Биологическая роль

ТДФ является одним из пяти коферментов, входящих в состав полиферментных комплексов, осуществляющий одновременное отщепление ионов водорода и углекислого газа от пировиноградной кислоты (пируватдегидрогеназа; реакция аэробного гликолиза) и α-кетоглутаровой кислоты (α-кетоглутаратдегидрогеназа; реакция цикла Кребса). ТДФ также является коферментом транскетолазы.

Суточная потребность(у человека) - 1,5- 2 мг.

Продукты, богатые витаминами В₁: зерно злаков, гречихи, бобовые культуры, печень, мясо и др.

Проявления гиповитаминоза В₁ :

1. Торможение пируватдегидрогеназной реакции, ведущее к накоплению в нервной ткани пировиноградной кислоты. Она повреждает нервные стволы, развивается их воспалении - полиневриты. Снижается также выработка ацетил-КоА, что приводит к дефициту энергетического и пластического материала;

2. Недостатку последнего способствует и торможение активности транскетолазы, ключевого фермента окислительной ветви пентозного цикла;

3. Возможно развитие тиамин-зависимой анемии, поскольку ТДФ участвует в кроветворении;

Витамин В₂(фактор роста); рибофлавин имеет в основе своей структуры

изоаллоксаззиновый цикл. Является предшественником в биосинтезе коферментов флавинмононуклеотида (ФМН) и флавинадениндинуклеотида (ФАД).

Биологическая роль:

1. ФМН является коферментом одного из энзимов дыхательной цепи митохондрий.

2. ФАД, как и ТДФ, является одним из пяти коферментов, входящих в состав пируватдегидрогеназного и α-кетоглутаратдегидрогеназного полиферментных комплексов, осуществляющий одновременное отщепление ионов водорода и углекислого газа соответственно от пировиноградной (реакция аэробного гликолиза) и α-кетоглутаровой кислот (реакция цикла Кребса).

3. ФАД является коферментом ацил-КоА-дегидрогеназы (фермент β-окисления жирных кислот), глутатионредуктазы, восстанавливающей глутатиондисульфид, и других энзимов.

Суточная потребность(у человека) - 1,7 мг.

Продукты, богатые витамином В₂: зерна злаков, яйца, печень, мясо, овощи, сочные корма и др.

Проявления гиповитаминоза В₂:

1. Торможение реакций гликолиза, цикла Кребса, функции дыхательной цепи митохондрий приводит к снижению эффективности выработки АТФ, процессов биосинтеза с последующим нарушением роста и развития молодняка, снижению резистентности организма к патогенным факторам.

2. Из-за недостатка пластического материала нередко нарушается биосинтез гемоглобина, развивается малокровие.

3. Нередко развиваются васкуляризация, воспаление глазного яблока, роговой оболочки (кератит), помутнение хрусталика (катаракта).

Витамин В₃ (антидерматитный); пантотеновая кислота состоит из 2,4-дигидрокси-3,3-диметилмасляной кислоты и β-аланина, соединенных между собой через пептидную связь. Является предшественником в биосинтезе коферментаHS-коэнзима А (КоА).

СН₃ ОН

! !

НО - СН₂ - С----СН – СО –NH - СН₂ -СН₂ - COOH

!

СН₃

2,4-диокси-3,3-диметил- β - а л а н и н

масляная кислота

П а н т о т е н о в а я к и с л о т а

Биологическая роль

1. КоА, как и ФАД и ТДФ, является одним из пяти коферментов, входящих в состав пируватдегидрогеназного и α-кетоглутаратдегидрогеназного полиферментных комплексов, осуществляющий одновременное отщепление ионов водорода и углекислого газа соответственно от пировиноградной (реакция аэробного гликолиза) и α-кетоглутаровой кислот (реакция цикла Кребса).

2. Будучи компонентом активированных жирных и других кислот (ацил-КоА), КоА участвует в реакциях их окисления.

3. В составе ацетил-КоА и других активированных органических кислот КоА принимает участие в биосинтезе многих веществ (жирных кислот, ацилглицеролов, холестерола, стероидных гормонов, гемма и др.).

Суточная потребность(у человека) - 3-5 мг.

Продукты, богатые витамином В₃: печень, дрожжи и многие другие пищевые продукты.

Проявления гиповитаминоза В₃:

4. Воспаление кожных покровов (дерматит) и выпадение шерсти

(аллопеция);

5. Поражение сердца, почек, желудка, надпочечников и других

внутренних органов;

6. Повреждение тканей головного мозга, выражающееся в нарушении

координации движений.

Витамин В₅ (РР; антипеллагрический); никотиновая кислота и никотинамид имеет в своей основе цикл пиридина. Является предшественником в биосинтезе коферментов НАД и НАДФ.

Биологическая роль

НАД и НАДФ являются коферментами более чем 50 дегидрогеназ гликолиза, β-окисления жирных кислот, окислительного дезаминирования глутамата, цикла Кребса, дыхательной цепи митохондрий, пентозного цикла и др.

Суточная потребность(у человека) - 18 мг.

Продукты, богатые витамином В₂: печень, мясо, зерна злаков, картофель, корнеплоды, сочные корма, дрожжи и другие пищевые продукты.

Проявление гиповитаминоза В₅– пеллагра. Признаки ее:

1) Воспаление в форме бабочки на открытых участках кожных покровов (дерматит);

2) Поражение тканей пищеварительной системы: гастрит со сниженной кислотностью, поражение кишечника, кровавый понос (диарея);

3) Повреждение нервных клеток и нарушение функции головного мозга.

Витамин В₆ (антидерматитный); пиридоксин, пиридоксамин и пиридоксаль имеет в своей основе также цикл пиридина. Является предшественником в биосинтезе кофермента пиридоксальфосфат (ПФ).

Биологическая роль:

ПФ является коферментом энзимов метаболизма аминокислот: аминотрансфераз (аспартатаминотрансферазы, аланинаминотрансферазы и др.), декарбоксилаз ( глутаматдекарбоксилазы, гистидиндекарбоксилазы и др.). Велика его роль в метаболизме серосодержащих аминокислот, синтезе гемма из аминолевулиновой кислоты, пиридоксина из триптофана и др.

Суточная потребность(у человека) - 2 мг.

Продукты, богатые витамином В₆: печень, зерна злаков, дрожжи и др.

Проявление гиповитаминоза В₅:

1) поражение эпителиальной ткани: пеллагроподобный дерматиты, воспаление слизистых оболочек глаз, полости рта, глотки и др.;

2) нарушение функции центральной нервной системы – эпилептоподобные припадки;

3) возможно появление в моче промежуточных продуктов обмена серосодержащих аминокислот: гомоцистеина и цистатиона.

Витамин В₁₂ (антианемический); кобаламин содержит в своем составе кобальт, соединенный с атомами азота четырех пиррольных колец, остатки рибозы, фосфорной кислоты и другие радикалы. Кобаламин является предшественником в биосинтезе двух коферментов:метилкобаламина (СН_з-витамин В₁₂) идезоксиаденозилкобаламина (дезоксиаденозил- витамин В₁₂).

Биологическая роль витамина В₁₂

1. Метилкобаламин является коферментом энзимов, катализирующих реакции переноса групп –СН₃ и других одноуглеродных радикалов от одного вещества к другому, например от метил-тетрагидрофолиевой кислоты (СН₃-ТГФК) к гомоцистеину (рекция биосинтеза метионина):

СН₃-ТГФК + ГомоцистеинТетрагидроптероилглутамат- Метионин + ТГФК

метилтрансфераза

Кобаламин

2. Дезоксиаденозилкобаламин входит в состав ферментов, катализирующих реакции изомеризации. Так при метаболизме аминокислот валина, изолейцина и треонина, а также пропионовой кислоты, образовавшейся в преджелудках жвачных при расщеплении микроорганизмами клетчатки, образуется одинаковый конечный продукт- метилмалонил-КоА. Последний вступает в реакцию изомеризации, катализируемую S-метилмалонил-КоА-мутазой, коферментом которой является дезоксиаденозилкобаламин:

Метилмалонил-КоА S-метилмалонил-КоА-мутаза Сукцинил-КоА

Дезоксиаденозилкобаламин

3. Производные кобаламина способствуют биосинтезу нуклеиновых кислот, участвуя в реакциях образования дезоксирибозы, тиминовых нуклеотидов и других веществ, особенно в кроветворных органах.

Суточная потребность(у человека) - 3 мкг. У жвачных она удовлетворяется за счет деятельности микрофлоры пищеварительного тракта.

Продукты, богатые витамином В₁₂: говяжья печень, мясо, рыба, яйца. Для того, чтоб всосаться в кишечнике, кобаламин должен вступить в комплекс с гастромукопротеином, вырабатываемым в желудке. У жвачных полностью, а у других животных - частично потребность в витамине витамин В₁₂ удовлетворяется за счет деятельности микрофлоры пищеварительного тракта.

Проявление гиповитаминоза В₁₂:

1. При высоко концентратном кормлении жвачных животных нарушается деятельность микрофлоры, вырабатывающей витамина В_12, что приводит не только к торможению превращения метилмалонил-КоА в сукцинил-КоА с последующим развитием кетоацидоза, но и к дефициту метионина и других липотропных веществ, способствующему накоплению в печени ацилглицеролов..

2. При патологии желудка нарушается выработка гастромукопротеина, что приводит к нарушению всасывания витамина В_12, последующим торможением биосинтеза нуклеиновых кислот в кроветворных органах и развитием малокровия.

3. Накопление в тканях головного мозга метилмалонил-КоА приводит к вовлечению его вместо малонил-КоА в реакции биосинтеза жирных кислот. Это приводит к образованию жирных кислот с разветвленной цепью, способствующему нарушению структуры миэлиновых оболочек нервных волокон.

Витамин В_с(антианемический); фолиевая кислота содержит в своем составе птеридиновый цикл, связанный с п-аминобензойной и глутаминовой кислотами.

Биологическая роль:

Фолиевая кислота является предшественницей в биосинтезе коферментов трансфераз, участвующих в переносе метильной (–СН₃), метиленовой (-СН₂-), метенильной (-СН=), формильной (-СОН) и формиминовых групп

(-СН=NH). Данные энзимы участвуют в биосинтезе пуриновых нуклеотидов, холина, аминокислот серина, метионина, глицина и других веществ.

Суточная потребность(у человека) – 0,1 мг.

Продукты, богатые витамином В₁₂: листья растений, дрожжи, люцерновая мука, соевый шрот, картофель и др.

Гиповитаминоз В_сразвивается при дефиците фолиевой кислоты в кормах, нарушении всасывания в кишечнике при патологии его. Проявляется он в малокровии, сниженном содержание лейкоцитов в крови, нарушении роста, развития, снижении продуктивности животного. В тяжелых случаях возможны паралич шеи и конечностей.

Витамин С (антицинготный); аскорбиновая кислота.Является витамином лишь для человека, африканских обезьян и морских свинок. У других животных способна синтезироваться, но ее может недоставать при патологических состояниях. Структурно аскорбиновая кислота представляет собой производное спирта сорбита - лактон 2,3-диенол-гулоновой кислоты.

отдает два иона водорода, связанные со вторым и третьим углеродными атомами, превращаясь в дегидроаскорбат.

Биологическая роль:аскорбиновой кислоты

1. Является антиоксидантом. В водной фазе клеток взаимодействует с активными кислородными метаболитами, инактивируя их. В липидной фазе клеток восстанавливает глутатиондисульфид, образовавшийся в реакции восстановления токоферилхинона глутатионом или при взаимодействии последнего с активными кислородными метаболитами.

2. Поддерживает функцию дыхательной цепи митохондрий, передавая ионы водорода цитохромам или молекуле кислорода.

Аскорбиновая Дегидроаскорбино-

кислота ваяя кислота

3. Способствует созреванию соединительной ткани, участвуя в реакциях гидроксилирования пролина в оксипролин и лизина в оксилизин.

4. Участвует в других реакциях гидроксилирования, сопряженных с катаболизмом тирозина до тироксина, меланина, дофамина, норадреналина и адреналина, биосинтезом гликопротеинов межклеточного вещества соединительной ткани, стероидных гормонов, желчных кислот и других веществ.

Суточная потребность(у человека) – 100 мг.

Продукты, богатые витамином В₁₂: фрукты, ягоды, свежие овощи, шиповник и др.

Проявление недостатка аскорбиновой кислоты в организме

3. Из-за нарушения биосинтеза межклеточного вещества соединительной

ткани изменяется структура базальной мембраны кровеносных сосудов, что приводит к повышенной кровоточивости, появлению множественных точечных кровоизлияний (петехий).

4. Нарушение синтеза органического матрикса костной ткани приводит к

ее хрупкости, частым переломам, ослаблению структуры альвеол челюстей, выпадению из них зубов.

3. Торможение функции антиоксидантной системы приводит к сниженной сопротивляемости организма к патогенным факторам, уменьшению продуктивности животных, сокращению времени их эксплуатации.

Витамин Р(капилляроукрепляющий); биофлавоноиды (флавонол, рутин, кверцетин, эриодиктин, гесперидин и др.) - группа веществ, построенных на основе дифенилпропанового цикла хромона или флавана.

Биологическая роль:

1. В состав межклеточного вещества соединительной ткани входит гетерополисахарид гиалуроновая кислота. Рутин ингибирует гиалуронидазу, ее расщепляющую, стабилизируя структуры, построенные из соединительной ткани.

2. Вместе с аскорбиновой кислотой, с которой тесно функционально связан, рутин регулирует окислительно-восстановительные процессы, является антиоксидантом.

Продукты, богатые витамином Р:свежие овощи, фрукты, чай.

Проявление гиповитаминоза Р:

1) повышение проницаемости кровеносных сосудов, кровоизлияния в ткани, кровотечения;

2) Снижение резистентности организма к патогенным факторам, общая слабость, боль в конечностях.

Витаминоподобные вещества также необходимы для жизнедеятельности организма, но не соответствуют по какому-то из признаков понятию «витамины».

Холинпо своей структуре является аминоэтиловым спиртом, содержащим у атома азота три метильные группы: НО-СН_{2 -}СН₂–N≡(CH₃)₃

+

Биологическая роль холина.

1. Входит в состав фосфатидилхолина (лецитина), компонента мембранных структур клетки. Участвуя в биосинтезе этого фосфоглицерида, холин способствует выходу из печени ацилглицеролов, предотвращая жировую инфильтрацию этого органа.

2. В качестве донора метильных групп участвует в биосинтезе метионина, адреналина, креатина, и других веществ.

3. Входит в состав ацетилхолина, передающего импульс от нервной клетки.

Источники холина в клетках.

Частично животные получают холин с животной и растительной пищей, а частично - за счет эндогенного синтеза: декарбоксилированием аминокислоты серин с последующим метилированием образовавшегося этаноламина. Донорами метильных групп могут быть метионие, фолиевая кислота и витамин В₁₂.

Проявление недостатка холина в организме:жировая инфильтрация печени, геморрагическая дистрофия почек, нарушение свертывания крови вследствие недостаточно эффективного синтеза акцелерина и др.

Инозитол(инозит) является по своей структуре циклическим шестичленным спиртом.

Биологическая роль:

1. Является компонентом фосфоглицерида фосфатидилинозитола.. От последнего в результате реакции, катализируемой фосфолипазой Д, отщепляется инозитол-1,4,5-трифосфат, являющийся вторичным посредником при воздействие на клетки инсулина, паратгормона, тиреокальцитонина и других биологически активных веществ;

2. Обладает липотропным эффектом, предотвращает жировую инфильтрацию печени;

3. регулирует перестальтику кишечника, осмотическое давление в сперматозоидах, окисление жирных кислот, активность амилазы и др.

Продукты, богатые инозитолом:зародыши пшеницы, апельсины, зеленый горошек. Много его и в продуктах животного происхождения: печени, мясе, молоке.

Проявление недостатка инозитола наиболее выражено у мышей и крыс. Оно выражается в остановке роста и развития, жировой инфильтрации печени с отложением в нее холестерина.

Коэнзим Q(убихинон) похимической структуре представляет собой 2,3-диметокси-5-метил-1,4-бензохинон с изопреновой цепью в шестом положении.

Биологическая роль убихинона: является обязательным компонентом дыхательной цепи митохондрий, осуществляя перенос электронов от мембранных дегидрогеназ на цитохромы.

Источники убихинона в клетках.

Организм животного получает это вещество с различными кормами, а частично – в результате эндогенного биосинтеза из мевалоновой кислоты и продуктов метаболизма фенилаланина и тирозина.

Проявление недостатка убихинона в организме. Это состояние развивается при поступлении в организм недостаточного количества пищи, богатой белками. Это приводит к развитию анемии, не поддающейся лечению обычными средствами, но поддающейся лечению убихиноном. Недостаток последнего может привести и к мышечной дистрофии и сердечно-сосудистой недостаточности.

Витамин Н(антидерматитный); биотин.

Молекула его состоит из имидазольного и тиофенового циклов. К последнему присоединяется остаток валерьяновой кислоты.

О

||

C

/ \

HNNH

| |

HC------ CH

| |

H₂C CH - (CH₂)₄ – COOH

\ /

S

Биотин

Биологическая рольбиотина:

Из этого вещества путем связывания его с ε-аминогруппой аминокислоты лизинобразуется коферментная форма витамина Н. Последняя входит в состав карбоксилаз, катализирующих две группы реакций: а) протекающих с участием АТФ (ацетил-КоА-, пропионил-КоА- и пируваткарбоксилаза); б) протекающих без участия АТФ (метилмалонил-КоА-карбоксилаза и др.). Поэтому биотин принимает активное участие в биосинтезе жирных кислот, пуриновых нуклеотидов и других веществ.

Суточная потребность(у человека) – 0,25 мг.

Источники биотина в клетках: растительные (картофель, бобовые растения, шпинат, томаты и др.) и животные продукты (печень, почки, желток яйца, молоко и др.). У животных биотин способен вырабатываться микрофлорой пищеварительного тракта.

Проявление недостатка биотина в организме:сниженный аппетит сонливость, малокровие, боли в мышцах, дерматиты, сопровождающиеся усиленной функцией сальных желез, выпадение шерсти и др.

Липоевая кислота; 1,2-дитиолан-3-валериановая кислота. Существует в окисленной (-S-S-) и восстановленной (-SH) формах, что позволяет ей выполнять коферментную функцию.

СН₂

/ \

H₂ CCH– (СН₂)₄- СООН

! !

S-------S

Липоевая кислота

Биологическая роль липоевой кислоты: входит в состав мультиферментных комплексов, осуществляющих одновременное отщепление ионов водорода и углекислого газа (окислительное декарбоксилирование) от пировиноградной и α-кетоглутаровой кислот.

Проявление недостатка липоевой кислоты в организме – «пирувизм», проявляющийся в повышенной концентрации пировиноградной и других кетокислот в крови, метаболическом ацидозе, мышечных спазмах, а в тяжелых случаях – в полиневрите.

Витамин U(противоязвенный фактор); метилметионин

NH₂СН₃

| |

HOOC- CH - CH₂ - CH₂ - S+

|

СН₃

Биологическая рольметилметионина:

1) обладает положительным эффектом при язвах желудка и кишечника, стимулируя регенерацию эпителия этих органов;

2) метилируя биогенный амин гистамин в метилгистамин, способствует выведению его из организма;

3) как и метионин, является донором метильных групп при биосинтезе холина, креатина и других веществ;

4) способствует удалению из организма избытка холестерина.

Продукты, богатые метилметионином: свежая капуста, зелень петрушки и репы, зеленый чай, бананы, помидоры и др.

Проявление недостатка метилметионина в организме – развитие язв желудка и тонкого кишечника.

Витамин В₁₅(пангамовая кислота) является эфиромглюконовой кислотыи диметилглицина:СООН

!

(Н-С-ОН)₄ CH₃

!!

СН₂-О-СО- СН₂-N

!

CH₃

Биологическая роль пангамовая кислоты:

1) участвует в биосинтезе холина, метионина и креатина в качестве источника метильных групп и поэтому обладает липотропными свойствами.;

2) принимает участие в процессах тканевого дыхания, биосинтеза белка, в функционировании надпочесников.

Продукты, богатые пангамовой кислотой: семена растений, дрожжи, печень и др.

Проявление недостатка пангамовой кислоты:

1) жировая инфильтрация печени;

2) кислородное голодание.

п-Аминобензойная кислота необходима для жизнедеятельности микроорганизмов и животных.

Биологическая роль п-аминобензойной кислоты:

1) входя в состав витамина фолиевой кислоты, принимает участие в реакциях, в которых участвует синтезирующийся из нее кофермент тетрагидрофолиевая кислота: синтез нуклеиновых кислот и др.

2) участвуя в биосинтезе из тирозина пигмента меланин, способствует пигментации кожи, шерсти, перьев и др.

Продукты, богатые п-аминобензойной кислотой: зародыши пшеницы, картофель, дрожжи, мясо, печень, почки животных и др.

В медицине и ветеринарии применяются аналоги п-аминобензойной кислоты сульфаниламиды. Последние вследствие структурного сходства конкурентно замещают п-аминобензойную кислоту в ферментах микроорганизмов с последущей остановкой из размножения.

Витамин F; ненасыщенные жирные кислоты. Свойствами витаминаFобладают олеиновая (С₁₇ Н₃₃–СООН), линолевая (С₁₇ Н₃₁–СООН), линоленовая (С₁₇ Н₂₉–СООН) и арахидоновая (С₁₉ Н₃₁-СООН) кислоты.

Биологическая роль ненасыщенных жирных кислот:

1) входят в состав фосфолипидов биологических мембран клеток. Поэтому необходимы для образования и репарации клеток, особенно клеток репродуктивных органов, кожи и эндотелия кровеносных сосудов. 2) из ненасыщенных жирных кислот синтезируются простогландины, тромбоксаны, лейкотриены и другие сигнальные молекулы.

Продукты, богатые витамином F: олеиновая, линолевая и линоленовая кислоты содержатся в составе растительных и в меньшей степени – животных жиров. Арахидоновая кислот содержится только в составе животных жиров.

При дефицитененасыщенных жирных кислотнарушается функция репродуктивных органов, развиваются заболевания кожи, увеличение концентрации холестерина в крови, склероз кровеносных сосудов.

Лекция №16