Окончание табл. 3
|
|
|
|
Рекомен- |
|
|
Биологиче- |
Активная |
Биохимическая |
дуемая су- |
|
|
(кофер- |
точная до- |
|||
Витамин |
ский |
ментная) |
функция (тип ката- |
за для |
|
|
эффект |
форма |
лизируемой реакции |
человека, |
|
|
|
|
|
мг |
|
|
|
Дезоксиа- |
Кофермент метабо- |
|
|
B12 (ко- |
Антианеми- |
лических реакций пе- |
0,003 |
||
баламин) |
ческий |
денозилко- |
реноса алкильных |
||
баламин |
групп, метилирова- |
|
|||
|
|
||||
|
|
|
ние гомоцистеина) |
|
|
Bc (фо- |
|
Тетра- |
|
|
|
Антианеми- |
гидрофо- |
Транспорт одноугле- |
|
||
лиевая |
1—2,2 |
||||
кислота) |
ческий |
лиевая ки- |
родных групп |
|
|
|
слота |
|
|
||
|
|
|
|
||
PP (нико- |
|
|
|
|
|
тинамид, |
Антипелла- |
НАД, |
Дыхание, перенос во- |
|
|
никоти- |
грический |
НАДФ |
дорода |
18 |
|
новая |
|
|
|
|
|
кислота) |
|
|
|
|
|
|
Антисебо- |
|
|
|
|
|
рейный, |
Биоцитин |
|
|
|
H (био- |
фактор роста |
(ε-N-био- |
Кофермент реакций |
0,25 |
|
тин) |
бактерий, |
тинил- |
карбоксилирования |
||
|
|||||
|
дрожжей |
лизин) |
|
|
|
|
и грибков |
|
|
|
|
|
|
|
Восстанавливающий |
|
|
С (ас- |
|
|
кофактор для группы |
|
|
корбино- |
Антискор- |
— |
монооксигеназ, |
75 |
|
вая кис- |
бутный |
гидроксилирование |
|||
|
|
||||
лота) |
|
|
пролина, катаболизм |
|
|
|
|
|
тирозина |
|
Помимо водо- и жирорастворимых витаминов, выделяют группу химических веществ, частично синтезируемых в организме, но обладающих свойствами витаминов — витаминоподобные вещества. К ним относятся холин, липоевая кислота, витамин B15 (пангамовая кислота), оротовая кислота, инозит, убихинон, парааминобензойная кислота, карнитин, линолевая и линоленовая кислоты, витамин U (противоязвенный фактор), ряд факторов роста птиц, крыс, цыплят, тканевых культур и недавно открытый фактор пирролохинолинохинон с известными коферментными и кофакторными свойствами, но нераскрытыми пока витаминными свойствами.
121
ЛЕКЦИЯ № 26. Жирорастворимые витамины
1. Витамины группы A
Витамин A (ретинол, антиксерофтальмический витамин) существует в трех формах: как то витамины А1, А2 и цис форма витамина А1 (неовитамин А). Ретинол представляет собой циклический непредельный одноатомный спирт, состоящий из первичной спиртовой группы, соединенной через два остатка изопрена с шестичленным кольцом (β-иононом).
CH3 CH3
H3C CH3 CH = CH – C = CH – CH = CH – C = CH – CH2OH
CH3 ȼɢɬɚɦɢɧ Ⱥ1 (ɪɟɬɢɧɨɥ)
Витамин А2 отличается от витамина А1 наличием дополнительной двойной связи в молекуле β-ионона. Существует большое количество стереоизомеров витаминов группы А, однако лишь некоторые из них обладают биологической активностью.
Витамины группы А хорошо растворяются в жирах и жирорастворителях (бензоле, хлороформе, эфире, ацетоне и др.), легко окисляются в организме при участии специфических ферментов с образованием цис- и транс-альдегидов, называемых ретиненами (ретиналями), могут откладываться в печени в более устойчивой форме сложных эфиров с уксусной или пальмитиновой кислотами.
Витамин А оказывает влияние на проницаемость клеточных мембран и биосинтез их компонентов (в частности, гликопротеинов), а также на барьерную функцию кожи и слизистых оболочек. Вероятна причастность витамина А к синтезу белка. Благодаря наличию двойных связей в молекуле витамин А может участвовать в окислительно-восстановительных реакциях (образует перекиси, повышающие скорость окисления других соединений).
122
Витамин А играет важную роль в процессе светоощущения. Сложный белок родопсин (зрительный пурпур), являющийся одним из двух основных светочувствительных пигментов, состоит из липопротеина опсина и простетической группы, представленной альдегидом витамина А1 (ретиналем). На свету родопсин распадается на белок опсин и ретиналь, который после серии конформационных изменений превращается в транс форму. С этим превращением связан процесс трансформации энергии световых лучей в зрительное возбуждение. В темноте происходит обратный процесс — синтез родопсина, требующий наличия активной формы альдегида — 11-цис ретиналя, который может синтезироваться из цис ретинола, транс ретиналя или транс формы витамина А при участии ферментов дегидрогеназы и изомеразы.
Симптомами недостаточности витамина А являются торможение роста, снижение массы тела, специфические поражения кожи, слизистых оболочек и глаз. Поражение эпителия проявляется пролиферацией и его патологическим ороговением. Характерно развитие сухости роговой оболочки глаза (ксерофтальмии) вследствие закупорки слезного канала, эпителий которого подвергается ороговению. Ксерофтальмия влечет за собой размягчение роговицы (кератомаляцию) с последующим ее изъязвлением. Наиболее ранним и специфическим симптомом гиповитаминоза А является куриная, или ночная, слепота (гемералопия), выражающаяся в потере способности различать предметы в сумерках при нормальном дневном зрении. Витамин А в наибольшем количестве содержится в печени крупного рогатого скота и свиней, яичном желтке, цельном молоке, масле, сметане, сливках. Особенно много свободного витамина А в жирах печени морских рыб. Красномякотные овощи (морковь, томаты, перец и др.) содержат большое количество витамина А в виде провитаминов — каротинов α, β и γ. Наибольшей биологической активностью обладает β-каротин, при распаде которого образуются две молекулы витамина А. При распаде α и γ-каротина образуется по одной молекуле витамина А.
2. Витамины группы D
Витамин D (кальциферол, антирахитический витамин) существует в природе в виде нескольких соединений (различающихся по химическому составу и биологической активности) витаминов D2
123
(эргокальциферола) и D3 (холекальциферола). Известен также витамин D4 (дигидроэргокальциферол). Предшественником витамина D2 является провитамин D2 (эргостерин) — одноатомный ненасыщенный циклический спирт, в основе структуры которого лежит циклопентанпергидрофенантрен. Под действием УФ-излучения эргостерин через ряд промежуточных продуктов превращается в витамин D2.
Предшественником витамина D3 является провитамин D3 (7-де- гидрохолестерин), который при УФ-облучении превращается в активный витамин D3. Благодаря наличию холестерина и 7-дегидро- холестерина в составе липидов кожи человека возможен синтез витамина D3 при солнечном или УФ-облучении. Витамины D2 и D3 представляют собой бесцветные кристаллы с температурой плавления 115—117 °С, нерастворимые в воде, но растворимые в жирорастворителях. Витамин D выполняет свои биологические функции в организме в форме активных метаболитов — 1,25-ди- оксихолекальциферола [1,25(OH)2D3] и 24,25-диоксихолекаль- циферола [24,25(OH)2D3]. Процесс гидроксилирования в положениях 2, 5 осуществляется в печени, в положении 1 —в почках. Эти метаболиты функционируют в системе регуляции обмена
124
кальция и минерализации костной ткани. 1,25(OH)2D3 регулирует всасывание кальция и фосфора в кишечнике, резорбцию костной ткани и реабсорбцию кальция и фосфора в почечных канальцах.
24, 25(OH)2D3 регулирует процессы остеогенеза и ремоделирования костной ткани. Недостаток витамина D в детском возрасте приводит к возникновению рахита, в основе развития которого лежат изменения фосфорно-кальциевого обмена. Симптомы рахита обусловлены нарушением нормального процесса остеогенеза: развивается остеомаляция (размягчение костей), кости под тяжестью тела принимают X- и O-образные формы, на границе костной и хрящевой частей ребер образуются утолщения («рахитические четки»).
Задерживаются появление первых зубов и формирование дентина. Развивается гипотония мышц. Недостаток витамина D у взрослых приводит к остеопорозу: кости становятся хрупкими вследствие вымывания отложившихся солей, что часто приводит к переломам. В наибольшем количестве витамин D3 содержится в продуктах животного происхождения — сливочном мас-
125
ле, яичном желтке, печени и жирах (особенно рыбьем). В растительных продуктах (растительных маслах и дрожжах) содержится витамин D2.
3. Витамины группы E
Витамин Е, или токоферол (от гр. tokos — «потомство», phero — «несу»), — активное вещество, предохраняющее от бесплодия животных и человека. Впервые витамин Е был выделен из масла пшеничных зародышей и хлопкового масла. Существует пять природных соединений, обладающих биологической активностью витамина Е, — α, β, γ, δ-токоферолы и 8-метилтокот- риенол. Все токоферолы являются производными 2-метил-2(4′, 8′, 12′-триметилтридецил)-хроман-6-ола, или токола.
Разные виды токоферола отличаются друг от друга числом
ирасположением метильных групп в бензольном кольце. Токоферолы представляют собой бесцветные маслянистые жидкости, хорошо растворимые в жирах и жирорастворителях, устойчивые к нагреванию и легко разрушающиеся под действием УФ-излучения.
Между витамином Е и тканевым дыханием существует прямая связь, а между витамином Е и степенью окисления липидов — обратная. Токоферолы являются наиболее активными природными жирорастворимыми антиоксидантами: они разрушают наиболее активные формы кислорода, предохраняя таким образом от окисления полиненасыщенные жирные кислоты. Кроме того, токоферолы играют специфическую роль в обмене селена, который является составной частью фермента глутатионпероксидазы, обеспечивающего защиту мембран от повреждающего действия пероксидных радикалов. Таким образом, биологическая роль токоферолов сводится к предотвращению окисления мембранных липидов
иснижению потребности клеток в глутатионпероксидазе, разру-
126
шающей образующиеся в клетке перекиси. Предполагается участие токоферолов в транспорте электронов и протонов, регуляции процесса транскрипции и метаболизме убихинона. Недостаточность витамина Е у экспериментальных животных (в частности, крыс) вызывает нарушение эмбриогенеза и дегенеративные изменения репродуктивных органов, что в конечном счете ведет к стерильности. У самок плацента поражается сильнее, чем яичники, процесс оплодотворения яйца не нарушается, но оно вскоре рассасывается. У самцов атрофируются половые железы, что влечет полную или частичную стерильность. Специфическими проявлениями недостаточности витамина Е являются мышечная дистрофия, жировая инфильтрация печени, дегенерация спинного мозга. Следствием этого является резкое ограничение подвижности. В мышцах снижается содержание миозина, гликогена, калия, магния, фосфора и креатинина и повышается содержание липидов и хлорида натрия. Наиболее ценные источники витамина Е — растительные масла (подсолнечное, хлопковое, соевое, кукурузное и др.), салат, капуста и семена злаков. Также витамин Е содержится в мясе, сливочном масле и яичном желтке. Витамин Е способен откладываться во многих тканях (мышцах, жировой ткани, поджелудочной железе), поэтому авитаминозы и гиповитаминозы Е встречаются редко.
4. Витамины группы K
Согласно номенклатуре биологической химии к витаминам группы К относятся два типа хинонов с боковыми цепями, состоящими из изопреноидных звеньев, — витамины К1 (филлохинон)
иК2 (менахинон).
Воснове их химической структуры лежит кольцо 1,4-нафто- хинона. Витамин К является компонентом дыхательной цепи у некоторых бактерий вместо убихинона.
127
витамин К2 (менахининон, n = 6,7 или 9)
Витамин К1 представляет собой светло-желтую жидкость, распадается при нагревании в щелочной среде и при облучении. Витамин К2 представляет собой желтые кристаллы; он также неустойчив. Витамины группы К нерастворимы в воде, но растворимы в полярных растворителях. Некоторые производные нафтохинона, помимо витаминов К1 и К2, обладают витаминными свойствами и высокой активностью. Синтетический аналог витамина К, лишенный боковой цепи в положении 3, называется витамином К3 (менадиол, или 2-метил-1,4-нафто- хинон). По своей сути это провитамин К. Наиболее широкое применение в медицинской практике нашел именно витамин К3 в виде растворимого в воде бисульфитного производного — викасола.
витамин К3 |
|
викасол |
|
|
|
Витамин К является антигеморрагическим фактором, существенно укорачивающим время свертывания крови. Он принимает участие в синтезе протромбина в печени и стимулирует биосинтез
впечени витамин К-зависимых плазменных факторов свертывания крови — II, VII, IX, X. Активность этих факторов и протромбина определяется количеством остатков карбоксиглутаминовой кислоты
вих молекулах. Посттрансляционное γ-декарбоксилирование остатков глутаминой кислоты в молекулах протромбина и плазменных факторов свертывания идет с участием γ-глутамилдекарбоксилазы,
128
для работы которой необходим витамин К, играющий роль кофактора. Постсинтетическое карбоксилирование глутаминовой кислоты играет важную роль в связывании молекулой белка ионов кальция за счет образования дополнительных отрицательно заряженных ионов карбоксильных групп. При авитаминозе витамина К развиваются самопроизвольные паренхиматозные и капиллярные кровотечения (носовые кровотечения, кровоизлияния во внутренние органы и др.). При недостаточности витамина К любые повреждения сосудов (включая повреждения при хирургических операциях) могут приводить к значительным кровотечениям. У человека авитаминоз витамина К встречается редко, так как смешанная пища богата витамином К, и он дополнительно синтезируется кишечной микрофлорой. Авитаминоз развивается при нарушении всасывания жиров в кишечнике. К антивитаминам К относятся природное вещество дикумарол (дикумарин) и синтетический аналог витамина К варфарин (действует как конкурентный ингибитор тромбообразования). Дикумарол и варфарин используются для лечения болезней, характеризующихся повышенной свертываемостью крови (например, коронарных тромбозов и тромбофлебитов).
Наиболее богаты витамином К зеленые листья каштана, крапивы, люцерны. В большом количестве витамин К содержится в капусте, шпинате, тыкве, зеленых томатах, арахисовом масле, ягодах рябины и других растительных продуктах. В животных продуктах витамин К содержится в незначительном количестве.
ЛЕКЦИЯ № 27. Водорастворимые витамины
1. Витамин B1
Витамин В1 (тиамин, антиневритический витамин) был первым кристаллическим витамином, выделенным К. Функом в 1912 г. Химическая структура его состоит из двух колец (пиримидинового и тиазолинового), соединенных метиленовой связью. Оба кольца синтезируются отдельно в виде фосфорилированных форм, а затем объединяются через четвертичный атом азота.
витамин В1
Витамин В1 (тиамин) хорошо растворим в воде, его водные растворы в кислой среде выдерживают нагревание до высоких температур без снижения биологической активности. В нейтральной или щелочной среде при нагревании витамин В1 быстро разрушается. При окислении тиамина образуется тиохром, дающий синюю флюоресценцию при УФ-облучении (на этом основано количественное определение витамина В1). В кишечнике витамин В1 легко всасывается, однако не накапливается в тканях и не обладает токсическим эффектом. Его избыток быстро выводится с мочой. Активная форма тиамина — тиаминпирофосфат, или тиаминдифосфат (ТПФ или ТДФ) — образуется при участии специфического АТФ-зависимого фермента тиаминпирофосфокиназы (содержится в основном в печени и ткани мозга).
Если витамин В1 поступает в организм с пищей в виде ТПФ, то пирофосфат отщепляется от него под действием пирофосфатаз кишечника. Витамин В1 в виде ТПФ является составной частью по меньшей мере пять ферментов, участвующих в промежуточном об-
130