Роль витамина А в жизнедеятельности организмов

  Содержание

  Введение  3

Глава 1. Теоретическое описание витаминов   

    1. Общие свойства витаминов  5
    2. Классификация витаминов  6

Глава 2. Жирорастворимый витамин А   

        2.1 История открытия  9

        2.2 Строение и свойства  10

        2.3 Источники витамина  12

Глава 3. Роль витамина А в жизнедеятельности организмов    

        3.1 Роль, функции витамина  14

        3.2 Гипо – и гипервитаминозы витамина А  15

        3.3 Взаимодействие витамина А с другими элементами  17

        3.4 Суточная потребность  18

        3.5 Профилактическое и лечебное применение  19

        3.6 Содержание в  продуктах  19

  Заключение 21

  Список  использованных источников  22 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

    Всем  известное слово "витамин" происходит от латинского "vita" - жизнь. Такое название эти органические соединения получили не случайно: роль витаминов в жизнедеятельности организма чрезвычайно велика.

    С древних времен люди замечали определенные особенности, за некоторыми из продуктов, например, древние Египтяне знали, что кормление пациентов вареной печенью помогает вылечивать сумеречную слепоту, болезнь, вызванную дефицитом витамина А. В 1747 году шотландский хирург Джеймс Линд обнаружил, что пищевые продукты цитрусовых помогали предотвратить цингу, особенно тяжелую смертельную болезнь, при которой коллаген должным образом не формируется, вызывая плохое заживление ран, кровотечение десен, серьезные боли и смерть. Но, что же особенного в этих продуктах?

    На  этот вопрос не было ответа и до второй половины XIX века считалось, что пищевая  ценность продуктов определяется содержанием  в них белков, жиров, углеводов, минеральных  солей и воды. Но в 1880 году русский  ученый Николай Лунин, изучавший  роль минеральных веществ в питании, заметил, что мыши, поглощавшие искусственную  пищу, составленную из всех известных  частей молока (казеина, жира, сахара и  солей), чахли и погибали. А мышки, получавшие натуральное молоко, были совершенно здоровы. "Из этого следует, что в молоке содержатся еще другие вещества, незаменимые для питания", - сделал вывод ученый. Еще через 16 лет нашли причину болезни "бери-бери", распространенной среди жителей  Японии и Индонезии, питавшихся в  основном очищенным рисом. Врачу  Эйкману, работавшему в тюремном госпитале на острове Ява, помогли... куры, бродившие по двору. Их кормили очищенным зерном, и птицы страдали заболеванием, напоминавшим "бери-бери". Но заменив рис на неочищенный - болезнь проходила. Первым выделил витамин в кристаллическом виде польский ученый Казимир Функ в 1911 году. Год спустя он же придумал и название - от латинского vitamine: vita - жизнь и amine - класс химических соединений, к которому принадлежит это вещество. Но и на сегодняшний день вопрос о витаминах остается актуальным, ведь отсутствие лишь одного из этих соединений вызывает серьезные нарушения в организме, а в некоторых случаях может привести к смерти. Но тем не менее изучение влияния витаминов на организм продолжается и не безуспешно, например, некоторые ученые пришли к выводу, что витамин А способствует поддержанию постоянного уровня сахара в крови, помогая организму более эффективно использовать инсулин. Если эти данные подтвердятся, использование ретинола станет первым шагом к победе над резистентностью к инсулину и такими заболеваниями как диабет I и II типа, гипертония, гипогликемия и ожирение.

    Поэтому для своей курсовой работы я выбрала  тему «Роль витаминов в жизнедеятельности  организмов». Данная работа является актуальной, так как на прямую взаимосвязана со здоровьем человека и животного. А здоровье человека или животного влияет на его продолжительность жизни.

    Мною  были поставлены следующие задачи:

1) углубить знания о витаминах;

2) ознакомится с составом и свойствами витаминов группы А;

3) выявить роль витамина А в жизнедеятельности организмов.

Методы: Анализ литературы и информации из интернета. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава 1. Теоретическое описание витаминов

    Витамины (от лат. Vita – жизнь) - группа органических соединений разнообразной химической природы, необходимых для питания человека, животных и других организмов в ничтожных количествах по сравнению с основными питательными веществами (белками, жирами, углеводами и солями), но имеющих огромное значение для нормального обмена веществ и жизнедеятельности. Термин «витамин» не включает в себя другие существенные питательные вещества, такие как диетические минералы, незаменимые жирные кислоты, или незаменимые аминокислоты, и при этом термин также не охватывает большое количество других питательных веществ, которые заботятся о здоровье, но не жизненно важны.

    1. Общие свойства витаминов

    Витамины  являются активными веществами, ежедневное употребление которых обуславливает  слаженную работу всего организма.

    В отличие от питательных веществ, витамины не поставляют энергию. В организм человека витамины поступают преимущественно с пищей или же синтезируются бактериями, обитающими в кишечнике. Основным источником витаминов являются растения, однако они содержатся также и в продуктах животного происхождения, например, в мясе (в особенности во внутренностях, т.е. потрохах), яйцах и молочных продуктах. Некоторые витамины встречаются в природе в форме так называемых провитаминов, другие входят в состав коэнзимов.

    Витамины  – это биомолекулы, которые действуют и как катализаторы, и как субстраты (носители катализаторов) в химических реакциях. Когда витамины действуют как катализаторы, их относят к ферментам и называют совместно действующими факторами. Например, витамин K является частью протеаз, вовлеченных в свертывание крови. Витамины также действуют как коэнзимы, пронося радикалы и химические группы между ферментами. Например, фолиевая кислота проводит различные формы углеродистой группы – метила, формила и метилена - в клетку.

    Витамины играют важную роль как антиоксиданты. В организме человека витамины не синтезируются, за исключением витамина D, который через ряд промежуточных стадий вырабатывается в организме под воздействием солнечных лучей. Прочие витамины должны поступать с пищей. Недостаток их в пище ведет к дефицитным состояниям и тем самым провоцирует различные заболевания. Передозировка витаминов также опасна. К типичным заболеваниям, вызываемым дефицитом витаминов, относятся скорбут (цинга), бери-бери (авитаминоз В1), пеллагра, анемия и рахит.

    При сбалансированном питании все жизненно важные витамины поступают в организм в достаточном количестве, поэтому здоровый человек не нуждается в дополнительном приеме витаминов в виде специальных препаратов. Потребность в витаминах зависит от многих факторов. Дети, подростки, беременные женщины и кормящие матери, профессиональные спортсмены, лица, занятые физическим трудом, а также пожилые люди нуждаются в повышенном количестве витаминов.

    Курение и употребление алкоголя также требует  увеличения потребления витаминов. Это касается лиц, переживающих состояние стресса, и больных, вынужденных принимать много различных лекарств. Особенно важны витамины при приеме антибиотиков, которые разрушают бактериальный фон кишечника, а также и витамины, и провитамины, находящиеся в ЖКТ (желудочно-кишечный тракт).

    Некоторые витамины находятся в состоянии достаточно сложной взаимосвязи. Например, витамин Е стабилизирует витамин А. Тетрагидрофолиевая кислота образуется только в помощью витамина С, который в свою очередь требует приема железа. Бета-каротин усваивается только при одновременном приеме жиров.

    Содержание  витаминов в наших продуктах питания чрезвычайно неоднородно. Например, в мясе это зависит от времени года, возраста и кормов, употребленных животным. У растений количество витаминов также разнится. Важны тип почвы, сорт растения, использующиеся удобрения, степень зрелости, климат, технология уборки урожая, его транспортировка и хранение. Определяющим здесь также является технология кулинарной обработки.

    Провитамины являются предварительной стадией  синтеза витаминов. В организме человека провитамины превращаются в биологически актуальную форму. Витамины регулируют жизнедеятельность организма и выполняют защитную функцию. Они лишены какой-либо питательной ценности, однако без них невозможен обмен веществ. Кроме того, они повышают работоспособность и тонус, а также улучшают самочувствие.

    1. Классификация витаминов

    Различают жиро- и водорастворимые витамины.  Жирорастворимые витамины накапливаются в определенных органах и тканях. Для транспортировки в жидкостных средах организма этот тип витаминов нуждается в защитных оболочках. Водорастворимые витамины содержатся во всех водосодержащих средах организма, то есть практически везде, в первую очередь, в крови. Неиспользованные организмом водорастворимые витамины не накапливаются, а просто выводятся из него.

     Ниже  приводится перечень всех витаминов, в скобках дается их терминологическое обозначение.

    К жирорастворимым витаминам относятся:

    • витамин А (ретинол)
    • витамин D (кальциферол)
    • витамин Е (токоферол)
    • витамин К (филлохинон)

    К водорастворимым витаминам относятся:

    • витамин В1 (тиамин)
    • витамин В2 (рибофлавин)
    • витамин В6 (пиридоксин)
    • витамин В12 (кобаламин)
    • витамин С (аскорбиновая кислота)
    • витамин Н (биотин)
    • фолиевая кислота
    • ниацин
    • пантотеновая кислота

     В специальной литературе часто упоминаются  такие термины, как В9 (другое название фолиевой кислоты), В10 (смесь витаминов  группы В), В15 (пангамовая кислота), В17 (амигдалин, альтернативный препарат в терапии онкологических заболеваний), F (смесь полиненасыщенных жирных кислот), М (устаревшее обозначение фолиевой кислоты) и Р (растительные флавоноиды. К собственно витаминам эти вещества не относятся, они являются витаминосодержащими субстанциями.

     Помимо  этих двух главных групп витаминов, выделяют группу разнообразных химических веществ, из которых часть синтезируется в организме, но обладает витаминными свойствами. Для человека и ряда животных эти вещества принято объединять в группу витаминоподобных. К ним относятся: 

    • холин 
    • липоевая кислота 
    • витамин В15 (пангамовая кислота) 
    • оротовая кислота 
    • инозит
    • убихинон
    • парааминобензойная кислота
    • кар-нитин
    • линолевая и линоленовая кислота 
    • витамин U (противоязвенный фактор)
    • и ряд факторов роста птиц, крыс, цыплят, тканевых культур.

     Недавно открыт еще один фактор, названный пирролохинолинохиноном. Известны его коферментные и кофакторные свойства, однако пока не раскрыты витаминные свойства. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава 2. Жирорастворимый витамин А 

    Витамин A (ретинол) — жирорастворимый витамин, антиоксидант. В чистом виде нестабилен, встречается, как в растительных продуктах, так и в животных источниках. Поэтому производится и используется в формах ретинола ацетата и ретинола пальмитата. Также может быть синтезирован организмом из бета-каротина. Необходим для зрения и костей, а также здоровья кожи, волос и работы иммунной системы.

      транс-9,13-Диметил-7-(1,1,5-триметилциклогексен-5-ил-6)-нонатетраен-7,9,11,13-ол

   
     
     
 
 

2.1 История  открытия 

    Витамин А стал первым из открытых витаминов, поэтому его соединение стало обозначаться буквой A в соответствии с алфавитной номенклатурой. Открытие витамина А произошло в 1913 г. Две группы ученых, Мак-Коллут, Дэвис и сотрудники и Осборн и сотрудники, независимо друг от друга, после серии исследований пришли к выводу, что сливочное масло и желток куриного яйца содержат вещество, связанное с липоидами, необходимыми для роста животных. В 1914 г. они показали, что в сливочном масле содержится активное начало, которое не разрушается при действии щелочей и при омылении остается в неомыляемой фракции. Указанное неизвестное вещество было условно обозначено как «растворимый в жирах А фактор» и по предложению Дриммонда (DrummondJ.) в 1916 г. переименовано в витамин А. В период первой мировой войны было установлено, что кератофтальмия, развивающаяся у человека — результат отсутствия сливочного масла в диете. В 1921 г. Стинбокк (Steenbock H.) описал авитаминоз А при котором характерны задержка роста, заболевания глаз (ксерофтальмия), а также повышенная восприимчивость к инфекции.

    Впервые витамин А был выделен из моркови, поэтому от английского carrot (морковь) произошло название группы витаминов А - каротиноиды. Наиболее известным каротиноидом является b-каротин. Он является провитамином витамина А (в печени он превращается в витамин А в результате окислительного расщепления).

2.2 Строение и свойства

    Витамин А - группа природных соединений – производных ионона. Кристаллические вещества, не растворимы в воде, хорошо растворяются в органических растворителях. Разлагаются при взаимодействии с О2. Склонны к цис-транс-изомеризации, особенно по связям 11 и 13. Важнейшие представители: ретинол (витамин А1, витамин А1-спирт, эксерофтол;, R = = СН2ОН), ретиналь (ретинен, ретинальдегид, витамин A1-альдегид; II, R = СНО) и ретиноевая кислота (витамин А2, II, R == СООН). У всех соединений, кроме 11-цис-ретиналя, присутствующего в сетчатке глаз, все двойные связи имеют транс-конфигурацию.

    В организме в результате действия фермента 15,15-оксигеназы на каротин (главный  провитамин витамина А; III) образуются две молекулы ретиналя. Незначительная часть его окисляется до ретиноевой кислоты, которая поступает в кровоток, а основная часть восстанавливается до ретинола. Последний этерифицируется пальмитиновой или другими высшими жирными кислотами и депонируется в печени. В результате последующего гидролиза эфиров свободный витамин секретируется из печени в кровоток. Там он образует комплекс со специфическим ретинолсвязывающим белком (мол. м. 22000), который обеспечивает его солюбилизацию, защиту от окисления и направленный перенос в ткани. Связанный ретинол в отличие от свободного не обладает мембранолитическим действием.

Свойства  соединений, входящих в состав витамина А.

Витамин А включает ряд близких по структуре соединений:

  • ретинол (витамин А-спирт, витамин А1, аксерофтол);
  • дегидроретинол (витамин А2);
  • ретиналь (ретинен, витамин А-альдегид);
  • ретинолевая кислота (витамин А-кислота);
  • эфиры этих веществ и их пространственные изомеры.

Дегидроретинол

ретиналь (R = -CHO);

ретинол (R = -CH2OH);

ретиноевая кислота (R = -COOH)

    Ретинол в чистом виде нестабилен, встречается только в продуктах животного происхождения. Поэтому производится и используется в формах ретинола ацетата и ретинола пальмитата. Ретинол является жирорастворимым, поэтому для его усвоения пищевым трактом требуются жиры, а также минеральные вещества. В организме его запасы остаются достаточно долго, чтобы не пополнять его запасы каждый день. Существует две формы этого витамина: это готовый витамин А (ретинол) и провитамин А (каротин), который в организме человека превращается в витамин A, поэтому его можно считать растительной формой витамина A. Витамин A имеет бледно-желтый цвет, который образуется из красного растительного пигмента бета-каротина.

    Известны 3 типа каротинов: α-, β - и γ -каротины, отличающиеся друг от друга химическим строением и биологической активностью. Наибольшей биологической активностью обладает в-каротин, поскольку он содержит два в-иононовых кольца и при распаде в организме из него образуются две молекулы витамина А.

α -Каротин

    При окислительном распаде α - и γ -каротинов образуется только по одной молекуле витамина А, поскольку эти провитамины содержат по одному β -иононовому кольцу. Расщепление каротинов на молекулы витамина А происходит преимущественно в кишечнике под действием специфического фермента β -каротин-диоксигеназы (не исключена возможность аналогичного превращения и в печени) в присутствии молекулярного кислорода. При этом образуются 2 молекулы ретиналя, которые под действием специфической кишечной редуктазы восстанавливаются в витамин А. Степень усвоения каротинов и свободного витамина А зависит как от содержания жиров в пище, так и от наличия свободных желчных кислот, являющихся абсолютно необходимыми соединениями для процесса всасывания продуктов распада жиров.

    Более подробно выяснено значение витамина А в процессе свето-ощущения. В этом важном физиологическом процессе большую роль играет особый хромолипопротеин - сложный белок родопсин, или зрительный пурпур, являющийся основным светочувствительным пигментом сетчатки, в частности палочек, занимающих ее периферическую часть. Установлено, что родопсин состоит из липопротеина опсина и простети-ческой группы, представленной альдегидом витамина A1(ретиналь); связь между ними осуществляется через альдегидную группу витамина и свободную е-NH2-группу лизина молекулы белка с образованием шиффова основания. На свету родопсин расщепляется на белок опсин и ретиналь; последний подвергается серии конформационных изменений и превращению в транс-форму. С этими превращениями каким-то образом связана трансформация энергии световых лучей в зрительное возбуждение - процесс, молекулярный механизм которого до сих пор остается загадкой. В темноте происходит обратный процесс - синтез родопсина, требующий наличия активной формы альдегида - 11-цис-ретиналя, который может синтезироваться из цис-ретинола, или транс-ретиналя, или транс-формы витамина А при участии двух специфических ферментов - дегидрогеназы и изомеразы.

    Таким образом, под действием кванта света  родопсин через ряд промежуточных  продуктов («оранжевый» и «желтый» белки) распадается на опсин и алло-транс-ретиналь, представляющий собой неактивную форму альдегида витамина А. Имеются сведения, что алло-транс-ретиналь может частично превращаться в активный 11-цис-ретиналь под влиянием света. Однако главным путем образования 11-цис-ретиналя является ферментативное превращение транс-формы витамина А в цис-форму (под действием изомеразы) и последующее окисление ее при участии алкогольдегидрогеназы.

    Следует отметить, что подобные зрительные циклы имеют место как в  палочках, так и в колбочках. Показано, что сетчатка содержит 3 типа клеток-колбочек, каждый из которых наделен одним  из трех цветочувствительных пигментов, поглощающих синий, зеленый и красный свет соответственно при 430, 540 и 575 нм. Оказалось, что все 3 пигмента, получившие название иодопсинов, также содержат 11-цис-ретиналь, но различаются по природе опсина (колбочные типы опсина). Некоторые формы цветовой слепоты (дальтонизм) вызваны врожденным отсутствием синтеза одного из 3 типов опсина в колбочках или синтезом дефектного опсина (люди не различают красный или зеленый цвет).

      2.3 Источники витамина 

Таблица 1. [1]

Растительные (каротин) Животные Синтез  в организме
Зеленые и жёлтые овощи (морковь, тыква, сладкий перец, шпинат, брокколи, зелёный лук, зелень петрушки), бобовые (соя,горох), персики, абрикосы, яблоки, виноград, арбуз, дыня, шиповник, облепиха, черешня; травы (люцерна, листья бурачника, корень лопуха, кайенский перец, фенхель, хмель, хвощ, ламинария, лимонник, коровяк, крапива, овёс, петрушка, мята перечная, подорожник, листья малины, клевер, плоды шиповника, шалфей, толокнянка, листья фиалки, щавель). Рыбий жир, печень (особенно говяжья), икра, молоко,сливочное масло, маргарин,сметана, творог, сыр, яичный желток Образуется  в результате окислительного расщепления  β -каротина

    Лучшие  источники витамина А — рыбий жир и печень, следующими в ряду стоят сливочное масло, яичные желтки, сливки и цельное молоко. Зерновые продукты и снятое молоко, даже с добавками витамина, являются неудовлетворительными источниками, равно как и говядина, где витамин А содержится в ничтожных количествах. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава 3. Роль витамина А в жизнедеятельности организмов 

3.1 Роль и функции витамина

    Витамин А участвует в окислительно-восстановительных процессах, регуляции синтеза белков, способствует нормальному обмену веществ, функции клеточных и субклеточных мембран, играет важную роль в формировании костей и зубов, а также жировых отложений; необходим для роста новых клеток, замедляет процесс старения.

    Витамин А поддерживает ночное зрение путём образования пигмента, называемого родопсин, способного улавливать минимальный свет, что очень важно для ночного зрения. Он также способствует увлажнению глаз, особенно уголков, предохраняя их от пересыхания и последующего травмирования роговицы.

    Витамин А необходим для нормального функционирования иммунной системы и является неотъемлемой частью процесса борьбы с инфекцией. Применение ретинола повышает барьерную функцию слизистых оболочек, увеличивает фагоцитарную активность лейкоцитов и других факторов неспецифического иммунитета. Витамин А защищает от простуд, гриппа и инфекций дыхательных путей, пищеварительного тракта, мочевых путей. Наличие в крови витамина А является одним из главных факторов, ответственных за то, что дети в более развитых странах гораздо легче переносят такие инфекционные заболевания как корь, ветряная оспа, тогда как в странах с низким уровнем жизни намного выше смертность от этих «безобидных» вирусных инфекций. Обеспеченность витамином А продлевает жизнь даже больным СПИДом.

    Ретинол необходим для поддержания и восстановления эпителиальных тканей, из которых состоят кожа и слизистые покровы. Не зря практически во всех современных косметических средствах содержатся ретиноиды — его синтетические аналоги. Действительно, витамин А применяется при лечении практически всех заболеваний кожи (акне, прыщи, псориаз и т. д.). При повреждениях кожи (раны, солнечные ожоги) витамин А ускоряет процессы заживления, а также стимулирует синтез коллагена, улучшает качество вновь образующейся ткани и снижает опасность инфекций.

    Ввиду своей тесной связи со слизистыми оболочками и эпителиальными клетками витамин А благотворно влияет на функционирование легких, а также  является стоящим дополнением при  лечении некоторых болезней желудочно-кишечного тракта (язвы, колиты).

    Ретинол необходим для нормального эмбрионального развития, питания зародыша и уменьшения риска таких осложнений беременности, как малый вес новорожденного.

    Витамин А принимает участие в синтезе стероидных гормонов (включая прогестерон), сперматогенезе, является антагонистом тироксина — гормона щитовидной железы.

    Как витамин А, так и β-каротин, будучи мощными антиоксидантами, являются средствами профилактики и лечения раковых заболеваний, в частности, препятствуя повторному появлению опухоли после операций.

    И витамин А, и β-каротин защищают мембраны клеток мозга от разрушительного действия свободных радикалов, при этом β-каротин нейтрализует самые опасные видысвободных радикалов: радикалы полиненасыщенных кислот и радикалы кислорода.

    Антиоксидантное действие β-каротина играет важную роль в предотвращении заболеваний сердца и артерий, он обладает защитным действием у больных стенокардией, а также повышает содержание в крови «полезного» холестерина (ЛПВП).

    Лютеин и зеаксентин — главные каротиноиды, защищающие наши глаза: они способствуют предупреждению катаракты, а также снижают риск дегенерации желтого пятна (важнейшего органа зрения), которая в каждом третьем случае является причиной слепоты. При авитаминозе витамина А развивается кератомаляция.