Витамины, их коферментные формы и катализируемые реакции

Витамин	Коферментная форма	Тип катализируемой реакции
1	2	3
Водорастворимые витамины
Тиамин (В1)	Тиаминпирофосфат	Декарбоксилирование α-кетокислот
Рибофлавин (В2)	Флавинмононуклеотид, флавинадениндинуклеотид	Окислительно-восстановительные реакции
Никотиновая кислота (В5)	Никотинамидадениндинуклеотид, никотинамидаденин динуклеотидфосфат	Окислительно-восстановительные реакции
Пантотеновая кислота (В3)	Кофермент (коэнзим) А	Перенос ацильных групп
Пиридоксин (В6)	Пиридоксальфосфат	Перенос аминогрупп
Биотин	Биотицин	Перенос СО2
Фолиевая кислота	Тетрагидрофолат	Перенос одноуглеродных групп
1	2	3
Витамин В12	Дезоксиаденозилкобаламин	Перенос связанного с углеродом атома водорода на соседний атом углерода
Аскорбиновая кислота (С)	Не известна	Реакции гидроксилирования
Жирорастворимые витамины
Витамин А	Ретиналь	Зрительный процесс
Витамин D	1,25-Дигидроксихолекальциферол	Регуляция обмена Ca
Витамин Е	Не известна	Защита мембранных липидов
Витамин К	Не известна	Реакции декарбоксилирования

Кроме водорастворимых и жирорастворимых витаминов выделяют группу витаминоподобных веществ, которые лишь отчасти соответствуют определению витаминов и частично выполняют и энергетическую и структурную функции. Например, к витаминоподобным веществам относится комплекс F – комплекс ненасыщенных жирных кислот.

Часто в организм поступают не собственно витамины, а их предшественники - провитамины, которые преобразуются в витамины уже в самом организме. Например, продукты растительного происхождения не содержат витамин А, в них содержатся предшественники этого витамина – каротины, наиболее активный из них β – каротин.

Вопросы для самоконтроля к главе 6 «Витамины»

1. Что такое витамины?

2. На чем основана классификация витаминов? Приведите примеры.

3. Какие витамины относятся к жирорастворимым?

4. Какие Вы знаете водорастворимые витамины?

5. Что такое провитамины?

Глава 7 Углеводы Классификация углеводов, строение, свойства

Углеводы — самые распространенные на нашей планете органические вещества. Они представляют собой первичные продукты фотосинтеза и исходные продукты биосинтеза других веществ в растениях. Углеводы содержатся в клетках всех живых организмов. По строению углеводы являются полиоксикарбонильными соединениями и их производными. В молекуле этих соединений имеются функциональные группы разных типов: группы -ОН (гидроксигруппа, спиртовая функция) и карбонильная группа (альдегидная или кетонная функция). По отношению к реакции гидролиза углеводы делятся на простые, которые не гидролизуются и сложные (олигосахариды и полисахариды), которые подвергаются гидролизу. Простые углеводы называют моносахаридами или монозами. Важнейшие представители:

альдоз — это глюкоза:

кетоз — фруктоза:

Глюкоза (виноградный сахар) и фруктоза (фруктовый сахар) являются структурными изомерами; их молекулярная формула С₆Н₁₂О₆.

Химические свойства. Моносахариды вступают во многие реакции, характерные для спиртов и карбонильных соединений. Так, они окисляются слабыми окислителями, например, реактивом Фелинга:

Этерификация глюкозы и фруктозы (например, уксусной кислотой) приводит к образованию сложного эфира по всем пяти группам ОН. Молекула глюкозы может существовать в трех изомерных формах, из которых две формы (α- и β-формы) циклические. В растворе все три формы находятся в состоянии равновесия (Рис.21), причем открытая (альдегидная) форма содержится в наименьшем количестве:

α-D-Глюкопираноза D-Глюкоза β-D-Глюкопираноза

Рис.21 Таутомерные формы глюкозы

Циклические формы глюкозы не содержат альдегидной группы. Они отличаются друг от друга только пространствен­ным расположением атома Н и группы ОН у атома углерода С₁ (рядом с кислородом в цикле).

Таким образом, реакции,характерные для спиртов, протекают по циклической форме углеводов, причем в первую очередь взаимодействие идет по полуацетальному (гликозидному) гидроксилу (гидроксил, полученный в результате образования циклической формы), а реакции, характерные для альдегидов и кетонов, протекают по линейной форме углеводов.

В присутствии различных ферментов глюкоза легко подвергается брожению; наиболее важны в промышленности:

а) спиртовое брожение

дрожжи

C₅H₁₂O₆ 2C₂H₅OH + 2CO₂ ↑

глюкоза этанол

б) молочнокислое брожение

глюкоза молочная кислота

Дисахариды образуются из двух молекул моносахаридов путем межмолекулярной дегидратации. Так, сахароза C₁₂H₂₂O₁₁ является продуктом соединения остатков глюкозы и фруктозы за счет отщепления воды:

При гидролизе сахарозы в кислой среде образуются монозы – глюкоза и фруктоза.

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆

сахароза глюкоза фруктоза

По отношению к слабым окислителям дисахариды делятся на восстанавливающие и невосстанавливающие. Восстанавливающие окисляются слабыми окислителями, восстанавливая последних. Невосстанавливающие не окисляются слабыми окислителями.

Если дисахарид образован путем взаимодействия полуацетальных гидроксилов двух моносахаридов, то такой дисахарид является невосстанавливающим, т.к. не будет идти реакция серебряного зеркала (восстановление серебра, окисление дисахарида, соответственно) ввиду невозможности образования линейной формы дисахарида. Примером такого дисахарида является сахароза.

Если дисахарид образован путем взаимодействия полуацетального гидроксила одного моносахарида и другого спиртового гидроксила второго моносахарида, то такой дисахарид является восстанавливающим, то есть будет идти реакция серебряного зеркала, т.к. остается свободный полуацетальный гидроксил, благодаря которому возможно образование открытой линейной формы дисахарида. Примером такого дисахарида является мальтоза, которая вступает в реакции как по циклической форме:

так и по открытой форме. Так, мальтоза окисляется слабыми окислителями:

Из полисахаридов состоит большая часть сухой массы высших наземных растений и водорослей. Самый распространенный полисахарид — целлюлоза (клетчатка). Ее линейные молекулы построены из остатков глюкозы. Из этого полисахарида состоят клеточные стенки растений. Ежегодно на нашей планете образуется около 100 млрд. т целлюлозы, что составляет 1/4 часть от общей массы синтезируемого «живого вещества». Целлюлозу используют для производства бумаги, вискозного шелка, целлофана. Текстильная промышленность перерабатывает целлюлозные волокна: хлопок, лен. Широко применяются эфиры целлюлозы.

К полисахаридам относятся также крахмал – резервный полисахарид растений, гликоген - резервный полисахарид животных. Эти сложные углеводы также состоят из остатков глюкозы.

Биологические функции углеводов. Углеводы занимают очень важное место в питании человека и животных. На долю углеводов в условиях умеренного климата приходится около 60—70% пищевого рациона человека. Организм человека и животных неспособен синтезировать углеводы из неорганических веществ и получает их с различными пищевыми продуктами, главным образом растительного происхождения. Растения, напротив, синтезируют углеводы из углекислоты и воды в результате фотосинтеза, используя энергию солнечных лучей.

В питании человека основным углеводом, имеющим питательную ценность, является крахмал. Большим содержанием крахмала отличаются зерна пшеницы, ржи, ячменя, овса, риса, кукурузы, а также клубни картофеля. Важнейшим углеводом с физиологической точки зрения является глюкоза; она встречается во всех тканях человека и животных и в определенных количествах всегда содержится в крови.

Окисление глюкозы и гликогена в тканях в конечном счете и является одним из основных источников энергии, необходимой организму для осуществления разнообразных функций.

К наиболее важным функциям углеводов относятся: энергетическая, опорная, защитно-механическая, связующая (структурная), гидроосмотическая и ионрегулирующая, кофакторная.