6.4. Двойной липидный слой клеточных мембран

Молекулы фосфолипидов и гликолипидов амфифильны, угле­водородные радикалы жирных кислот и сфингозина являются гидрофобными, а другая часть молекулы, образованная из углево­дов, остатка фосфорной кислоты с присоединенным к нему холином, серином, этаноламином, — гидрофильна. Поэтому в водной среде гидрофобные участки молекулы фосфолипидов вытесняют­ся из водной среды и взаимодействуют между собой, а гидрофиль­ные участки контактируют с водой, в результате образуется двой­ной липидный слой клеточных мембран (рис. 6.1). Этот двойной слой пронизан белковыми молекулами — микротрубочками. На наружной стороне мембраны прикреплены олигосахариды. Коли­чество белка и углеводов в различных мембранах неодинаково. Белки мембран могут выполнять структурные функции, могут быть ферментами, осуществлять трансмембранный перенос пита­тельных веществ, могут выполнять различные регуляторные функ-

ции. Мембраны всегда существуют в виде замкнутых структур. Липидный бислой обладает способностью к самосборке. Эту спо­собность мембран используют для создания искусственных липидных пузырьков — липосом.

Липосомы широко применяют как капсулы для доставки раз­личных лекарственных веществ, антигенов, ферментов в различ­ные органы и ткани, так как липидные капсулы способны прони­кать через клеточные мембраны. Это позволяет направлять лекар­ственные вещества точно по адресу в пораженный орган.

Контрольные вопросы и задания

1. Какова биологическая роль липидов в животном организме? 2. Назовите химический состав нейтрального жира. 3. Охарактеризуйте жирные кислоты, со­держащиеся в составе жиров животных, и их влияние на физико-химические свойства жиров. 4. Какие фосфолипиды входят в структуру клеточных мембран и как формируется двойной слой фосфолипидов?

7. Витамины

7.1. Общая характеристика витаминов

Кроме белков, жиров и углеводов, составляющих основу клеток и тканей; некоторых азотистых и безазотистых органических ве­ществ, накапливающихся в тканях животного при метаболизме; минеральных элементов, играющих существенную роль в жизне­деятельности организма, в нем постоянно присутствуют особо ак­тивные, жизненно необходимые вещества — витамины, которые содержатся в очень малых количествах. Витамины не пластичес­кий и не энергетический материал, но недостаток или избыток их вызывает глубокие изменения метаболизма. Они выполняют в организме функции катализаторов.

Витамины — низкомолекулярные органические вещества, уча­ствующие в обмене веществ и обладающие высокой биологичес­кой активностью. Сейчас известно, что многие витамины функ­цию катализа выполняют в составе ферментов (кофакторы). Боль­шинство витаминов в организме не синтезируются или образуют­ся в таких количествах, которые не обеспечивают потребности организма. Источником витаминов для животных служат преиму­щественно корма растительного и в меньшей степени бактериаль­ного и животного происхождения.

Витамины — вещества нестойкие, они легко разрушаются при высокой температуре под действием окислителей и других факто­ров. При отсутствии в кормах витаминов развиваются заболева­ния — авитаминозы, а при недостатке их в рационе — гиповита- минозы. В животноводстве явление гиповитаминозов встречается часто. Различают также гипервитаминозы, когда заболевание выз­вано избыточным количеством витаминов; в животноводстве это явление нетипичное, а в медицинской практике может быть ре­зультатом избыточного применения витаминных препаратов. Практически встречаются полигипо(а)витаминозы — отсутствие или недостаток не одного, а нескольких витаминов. Главные при­чины авитаминозов следующие:

отсутствие или недостаток витаминов в пищеварительном тракте;

наличие в кормах антибиотиков и сульфаниламидных препара­тов, которые подавляют кишечную микрофлору, вырабатываю­щую некоторые витамины;

физиологическое состояние организма — беременность, острые и хронические заболевания, тяжелая работа, рост и развитие мо­лодняка, при котором повышается потребность в витаминах. При высокой продуктивности (молочная, мясная, яичная) необходимо повышенное потребление витаминов;

наличие антивитаминов может также привести к авитаминозам или гиповитаминозам. Антивитамины близки по структуре к соот­ветствующим витаминам и, включаясь в обменные реакции, ведут к нарушениям нормального течения метаболических реакций. На­пример: дикумарол является антивитамином для витамина К; сульфаниламидные препараты — для n-аминобензойной кислоты; аминоптерин — для фолиевой кислоты; дезоксипиридоксин — для витамина В₆; пиритиамин — для тиамина (витамин В1; пиридин- 3-сульфокислота — для амида никотиновой кислоты.

Авитаминозы, как правило, проявляются неспецифическими признаками отсутствия или недостатка в корме соответствующего витамина. При этом у животных отмечают общую слабость, мо­лодняк отстает в росте и развитии, понижаются продуктивность и сопротивляемость к вредным факторам среды.

В 1882 г. японский врач Такаки сделал интересное наблюдение над экипажа­ми двух кораблей (300 человек). В период 9-месячного плавания один экипаж по­лучал обычное питание, принятое на флоте, а второй — дополнительно свежие овощи. Оказалось, что из экипажа первого корабля за время плавания заболели болезнью бери-бери [недостаток тиамина (витамин В1)] 170 человек, из них умер­ли 25. Из экипажа второго корабля заболевание в легкой форме возникло только у 14 человек. Такаки сделал заключение, что в свежих овощах содержатся какие-то вещества, необходимые для жизнедеятельности организма.

В 1896 г. голландец Эйкман, работавший тюремным врачом на о.Ява (Индо­незия), где основным продуктом питания был полированный рис, заметил, что у кур, получавших этот продукт в качестве корма, развивалось заболевание, анало­гичное бери-бери у человека. Когда Эйкман переводил кур на питание неочищен­ным рисом, птицы выздоравливали. На основании этих данных он пришел к вы­воду, что в оболочке риса (рисовых отрубях) содержится какое-то вещество, даю­щее лечебный эффект. Действительно, экстракт, приготовленный из шелухи риса, оказывал лечебное действие на людей, больных бери-бери.

Развитие учения о витаминах связано с работами отечественного врача Н. И.Лунина (1880). Он пришел к заключению, что кроме белка (казеина), жи­ров, молочного сахара, солей и воды животные нуждаются в каких-то еше неизве­стных веществах, незаменимых для организма. Это важное научное открытие в дальнейшем было подтверждено в работах К. А. Сосина (1890), Гопкинса (1906), Функа (1912). Функ в 1912 г. выделил из экстрактов оболочек риса кристалличес­кое вещество, предохраняющее от болезни бери-бери, и дал название «витамин» (от лат. vita — жизнь + aminum — органическое вещество, содержащее амин).

В настоящее время известно более 30 витаминов. Изучение их химической природы показало, что большинство из них не содержат азота или аминогруппы в своей молекуле. Однако термин «витамины» сохранился и принят в литературе.

две

Таким образом, витамины — пищевые факторы, которые присутствуют в не­больших количествах в пище, обеспечивают нормальное протекание биологичес­ких и физиологических процессов путем участия в регуляции обмена целостного организма.