Витамины и коферменты – их физиологическая роль
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки»
Кафедра биохимии и микробиологии
Курсовая работа на тему: «Витамины и коферменты – их физиологическая роль»
Выполнила студентка
Т – 2 – 1б
Смирнова И.С.
Проверил
Лукин А. Л.
Воронеж 2010
Содержание:
Введение…………………………………………………………
- История открытия витаминов………………………………………………..
стр. 4 - Общая характеристика витаминов…………………………………………..
стр. 5 - Коферменты……………………………………………………
……………...стр. 6 - Классификация витаминов:
4.1. Жирорастворимые витамины и их физиологическая роль…..……….стр. 8
4.2 Водорастворимые витамины и их физиологическая роль…………….стр. 13
4.3 Витаминоподобные вещества и их физиологическая роль…………..стр. 23
- Витаминизация пищевых продуктов………………………………………..стр. 26
Заключение……………………………………………………
Список использованной литературы……………………………………………
Приложения……………………………………………………
Введение.
Витамины играют очень важную роль в обмене веществ в организме человека. В настоящее время известно около двух десятков витаминов. Недостаток витаминов в организме приводит к развитию гиповитаминозов, полное их отсутствие – авитаминозов, а переизбыток – гипервитаминозов, к нарушению обмена веществ и к тяжелым заболеваниям.
Витамины существуют в виде нескольких
форм, которые незначительно
1. История открытия витаминов.
Открытие витаминов
Эти данные были подтверждены С. А. Сосиным и Ф. Гопкинсом. В 1911-1912 гг. польский ученый К. Функ выделил активное соединение из рисовых отрубей, предотвращающее заболевание «бери-бери»(полиневрит). Это вещество, содержащее аминогруппу, он назвал витамином (необходимым для жизни амином). В дальнейшем этот термин был распространен и на другие вновь открытые биологически активные соединения, хотя и не содержавшие аминогрупп.
2. Общая характеристика витаминов.
Витамины (от лат. Vita – жизнь) – класс биологически активных соединений, объединяемых по признаку строгой необходимости в обмене веществ в организме человека и животных; это низкомолекулярные пищевые вещества различной химической природы, причем требуются они организму в ничтожно малых количествах ( от нескольких мкг до нескольких мг в сутки).
Организм человека и животных не синтезирует их в небольшом количестве. В отличие от других незаменимых факторов (незаменимых аминокислот, полиненасыщенных жирных кислот), витамины не являются пластическими веществами или источником энергии и участвуют в обмене веществ не как субстраты биохимических реакций, а как участники процессов биокатализа и регуляции этих реакций. Они часто входят в состав коферментов, необходимых для функционирования биологических катализаторов – ферментов.
В экономически развитых странах в широких масштабах осуществляется производство витаминов двумя методами синтеза – химическим и микробиологическим.
3. Коферменты.
Коферменты (коэнзимы) — малые молекулы небелковой природы, специфически соединяющиеся с соответствующими белками, называемыми апоферментами, и играющие роль активного центра или простетической группы молекулы фермента.
Комплекс кофермента и апофермента образует целостную, биологически активную молекулу фермента.
Роль коферментов нередко
В металлоферментах роль, аналогичную роли коферментов, могут исполнять катионы металлов, однако коферментами их обычно не называют.
Коферменты - витамины: NAD, NADP (B3) · Кофермент A · Тетрагидрофолат (B9), Дигидрофолат, Метилентетрагидрофолат · Аскорбиновая кислота (C) · Витамин К · Кофермент F420
Коферменты - невитамины: ATP · CTP · S-Аденозилметионин · PAPS · Глутатион · Кофермент B · Кофермент М · Убихинон (Кофермент Q) · Метанофуран · BH4 · H4MPT
НАД (никотинамидадениндинуклеотид) – (РР) входит в состав окислительно – восстановительных ферментов.
ФАД (фловинадениннуклеотид) – (В2)
4. Классификация витаминов.
В настоящее время известно около двух десятков витаминов. Они подразделяются на две группы: жирорастворимые и водорастворимые витамины. Первые – типичные гидрофобные соединения с ярко выраженной циклической и ациклической углеводородной структурой. Все они построены из строительных блоков изопренового типа. Подобно липидам, они растворимы в органических растворителях, их также называют производными липидов. Вторые – вещества гидрофильные, самого различного химического строения, растворимые в воде.
В растениях, микроорганизмах встречаются вещества, которые сами по себе не проявляют биологической активности, но являются предшественниками образования в организме человека или животных витаминов. Они получили название провитаминов.
Наряду с витаминами, дефицит которых приводит к ярко выраженной витаминной недостаточности, вызывает специфические заболевания, имеются и другие биологически активные соединения не столь сходного с витаминами характера. По своим функциям эти соединения близки к другим незаменимым пищевым веществам ( полиненасыщенным жирным кислотам, незаменимым аминокислотам); они получили название витаминоподобных веществ.
Ряд витаминов представлен не одним, а несколькими соединениями со сходными биологическими активностями.
Они называются витамерами. Для обозначения витаминов применяют термин «витамин» с каким-либо буквенным обозначением (витамин А, витамин D, витамин Е и т.д.). Для отдельных соединений, входящих в состав витамеров, используется рациональное название, отражающее их химическую природу, например ретиналь (альдегидная форма витамина А), эркокальциферол (форма витамина D).
4.1. Жирорастворимые витамины.
Эта группа витаминов растворима в жирах и других органических растворителях (хлороформе, петролейном эфире, бензоле). К ней относятся витамины с буквенными обозначениями А, D, E, K.
Витамин А. Этот витамин представляет собой группу витамеров: ретинол, ретиноевая кислота, которые являются производными β - ионона:
Витамин А – витамин роста для детей. Функциональные группы R витамина А придают ему различную биологическую активность. Так, ретинол необходим для роста, дифференциации и сохранения функций эпителиальных и костных тканей, а также размножения. Ретиналь играет важную роль в механизме зрения. Образуя с белком опсином пигмент родопсин, представляющий собой первичный рецептор света в светочувствительных клетках, которые затем передают информацию клеткам нервной системы.
В растениях витамин А не содержится, но в них широко распространены каротины (α -, β -, γ -) – провитамины А. Богаты каротинами морковь, шиповник, черешня, тыква, томаты, листовая зелень (петрушка, шпинат), абрикосы, апельсины (1- 10 мг на 100 г). Особенно широко распространен β – каротин. Он же обладает наибольшей биологической активностью. Суточная потребность взрослого человека в витамине А – около 1 – 2 мг. При ведении его в организм в дозах, существенно превышающих физиологическую потребность, возможно развитие гипервитаминоза; возникает головная боль, тошнота, шелушение кожи, выпадение волос, повышенная раздражительность. В организме человека и животных в результате окислительного расщепления из β – каротина образуются две молекулы витамина А1.
Витамин А1 устойчив в щелочных растворах, но разрушается в кислой среде. Особенно быстро он разрушается на свету, при действии кислорода воздуха.
Выделяют витамин А1 из природных источников (морковь, плоды шиповника) или синтезируют химическим путем из β – ионона.
Витамин D. Витамин D включает в себя группу витамеров – кальциферолов, обладающих антирахитическим действием.
Витамин D содержится лишь в животных продуктах. Образуется он из стеролов – одноатомных циклических спиртов, являющихся производными циклопентанпергидрофенантрена. В растениях широко распространен эргостерол, в животных тканях – 7-дегидрохолестерол. Эти соединения играют роль провитамина D. При действии УФ-лучей в результате пространственной перегруппировки они превращаются в витамин D:
В больших количествах эргостерол содержится в дрожжах; 7-дегидрохолистерол – в коже человека. Эти витамеры – соединения белого цвета, чувствительные к действию света, кислороду воздуха, особенно при нагревании. Недостаток витамина D приводит к нарушению у человека кальциевого и фосфорного обмена; кости становятся мягкими и пластичными, что приводит к их деформации; у детей развивается рахит, особенно четко проявляющиеся в искривлении ног и деформации грудной клетки, а у взрослых – крошливость зубов, боли в костях, хромота, утиная походка, вялость, утомляемость.
Содержание витамина D в продуктах питания не велико; например, в печени быка – 0,01 мкг/г, в сливочном масле – 0,01-0,03 мкг/г; исключение составляет жир из печени трески и тунца, в которых этого витамина содержится соответственно 1,25-8,75 мкг/г.
Потребность человека в витамине D составляет 10 мкг/сутки. При достаточном и регулярном действии УФ-лучей организм человека почти полностью обеспечивается витамином D за счет фотохимического синтеза в коже. В дозах, существенно превышающих физиологические потребности, витамин D высокотоксичен, вызывает кальцификацию внутренних органов и тканей, что ведет к необратимому нарушению их функций и наиболее тяжелых случаях к летальному исходу.
В промышленности получают витамин D из дрожжей. Эргостерол дрожжей извлекают экстракцией с последующим его облучением УФ-светом с длиной волны 280-320 нм. В виде мелкоизмельченного порошка облучают также и сами дрожжи. С этой целью используют ртутные лампы высокого напряжения; облучение ведут на конвейерах в форме каскадов. Облученные (витаминизированные) дрожжи имеют существенное преимущество перед чистыми препаратами витамина D, поскольку отличаются, с одной стороны, большой стабильностью препарата, с другой – незначительной токсичностью, связанной с появлением побочных продуктов при обработке УФ-лучами очищенного эргостерола. В облученных дрожжах сопутствующие витамину D вещества (например, глутатион) действуют как антиоксиданты и стабилизаторы.
Витамин Е. Является антиоксидантом. Представляет собой группу витамеров, известных под названием α -, β -, γ -, δ-токоферолов (от греч. tocos – потомство, pheros – несу), являющихся производными токола:
α -, β -, γ -, δ-токоферолы представляют собой вязкие светло-желтые жидкости. Их растворы в органических растворителях интенсивно флуоресцируют, устойчивы в кислой среде.
Гиповитаминоз Е проявляется
мышечной слабостью и
Витамин Е содержится главным образом в липопротеиновых мембранах клеток и субклеточных органелл, благодаря межмолекулярному взаимодействию с ненасыщенными жирными кислотами. Его биологическая активность проявляется в способности образовывать устойчивые свободные радикалы в результате отделения атома водорода от гидроксильной группы. Эти радикалы могут вступать во взаимодействие со свободными радикалами, участвующими в образовании органических пероксидов. Тем самым витамин Е предотвращает окисление ненасыщенных липидов и предохраняет биологические мембраны от разрушения. В качестве антиоксиданта он нашел широкое применение как добавка в пищевые жировые продукты, предохраняя их от преждевременной порчи.
В большом количестве витамин Е содержится в масле из пшеничных зародышей (около 300 мг на 100 г), причем больше половины приходится на долю α – токоферола. Из пищевых продуктов этим витамином наиболее богаты растительные масла, особенно подсолнечное (40 – 70 мг на 100 г), кукурузное (40 – 80 мг), хлопковое (50 – 100 мг), соевое (40 – 80мг), от одной трети до половины в которых содержится α – токоферол. Из этих масел выделяют витамин Е в промышленности. α – токоферол синтезируется также химическим путем.
Потребность человека в витамине Е точно не установлена. Рекомендуемая норма составляет около 10 мг в сутки.
Витамин К. Витамин К принимает участие в свертывании крови. В него входят две главные формы – витамин К1 и витамин К2. Они представляют собой производные нафтохинона с углеводородными цепями разной длины, структурной единицей которых является группа изопрена:
Витамин К – вязкая желтая жидкость; неустойчив к действию кислот, растворов щелочей, к кислороду и УФ – свету.
Недостаточность витамина К сопровождается кровотечением из десен, носа, в желудочно- кишечном трате, подкожными кровоизлияниями. Установлено, что нарушение свертывания крови связано с утратой способности организма в отсутствии витамина К синтезировать специфический белок протромбин – необходимый предшественник тромбина, участвующего в образовании кровяного сгустка.
Из пищевых продуктов витамином К богаты шпинат (0,04 мг/г сухой массы), цветная и белокочанная капуста (0,01 – 0,03 мг/г), томаты (0,004 – 0,006 мг/г).
Вследствие достаточно широкого распространения витамина К в пищевых продуктах и синтеза его микрофлорой кишечника недостаточность этого витамина у человека встречается относительно редко. В лечебных целях применяют при кровоточивости, связанной с пониженным содержанием в крови протромбина. Суточная потребность взрослого человека в витамине К составляет ориентировочно 0,2 – 0,3 мг.
4.2. Водорастворимые витамины.
К водорастворимым витаминам
Витамин В1 (тиамин). Является производным пиримидина и тиазола, устойчив в форме катиона, чаще всего в виде хлоридгидрохлорида:
Гиповитаминоз В1 приводит к нарушению центральной нервной системы в виде психической подавленности, общего недомогания, повышенной утомляемости, головной боли, бессонницы, ослабления внимания. Значительный дефицит витамина В1 в организме ведет к тяжелому заболеванию, которое называется «бери – бери». Оно сопровождается полиневритом, параличами конечностей, сердцебиением, потерей чувствительности периферической нервной системы.
Витамин В1 играет большую роль в регуляции углеводного, жирового, минерального и водного обмена веществ. При недостатке этого витамина окисление углеводов не доходит до конца. В тканях накапливаются промежуточные продукты обмена – пировиноградная и молочная кислоты, в результате чего нарушаются процессы передачи нервных импульсов.
Тиамин хорошо растворяется в воде.
Свет, влажность, действие кислорода
воздуха, нагревание снижают устойчивость
витамина. Он довольно стабилен в кислой
среде, легко разрушается в
Тиамин содержится в дрожжах, рисовых и пшеничных отрубях, во внутренних органах животных (сердце, печень, почки). В полированном (очищенном) рисе он практически отсутствует. Также тиамин содержится в ржаном хлебе, гречневой и овсяной крупах. Лучшим источником витамина являются цельные зерна злаков, плоды бобовых растений, орехи, дрожжевые напитки, хлебный квас.
Суточная потребность
Витамин В2 (рибофлавин). Этот витамин состоит из флавинового красящего вещества люминохрома и спирта рибитола:
Гиповитаминоз В2 вызывает сухость и синюшность губ, вертикальные трещины на губах, трещины и корочки в углах рта, сухой ярко-красный язык. Гиповитаминоз снижает зрительную функцию, приводит к нарушению сердечной деятельности; вызывает понижение аппетита, похудание, слабость, апатию, головные боли, зуд, резь в глазах.
Наиболее важным источником рибофлавина являются цельное молоко, простокваша, ацидофилин, кефир, сыр, печень, почки, сердце, яичный желток, пекарские и пивные дрожжи; витамин устойчив при кулинарной обработке продуктов. Его суточная потребность составляет 2,5 – 3 мг.
Витамин В6. Встречается в виде трех витамеров – пиридоксин, пиридоксаль и пиридоксамин:
Гиповитаминоз В6 проявляется в задержке роста, желудочно – кишечных расстройствах, потере аппетита, дерматите, возбудимости, коньюктивите. Однако гиповитаминоз встречается редко, так как витамин В6 синтезируется в кишечнике микрофлорой.
Важным источником витамина В6 являются пищевые продукты: мясо, печень, почки, мозги, икра трески, желток яиц, молоко, хлебные злаки и зеленые овощи. В процессе кулинарной обработки содержание витамина В6 снижается на 20 – 35 %, при копчении, консервировании мяса – более чем на 50 %; его содержание в молоке (в стеклянных бутылках на солнечном свету) за 2 ч может снизится на 50 % и более. Средняя суточная доза – 2 – 2,5 мг.
Витамин РР (никотиновая кислота, В5) и ее амид. В основе структуры этого витамина лежит пиридиновое основание:
Никотиновая кислота (ниацин) и ее амид предупреждают заболевания пеллагрой (поражение кожи на открытых местах тела, психические расстройства, апатию, быструю утомляемость, сердцебиение, снижение аппетита).
Витамин РР устойчив в водных растворах к действию кислорода воздуха, света, к повышенной температуре. Он устойчив при консервировании и сушке пищевых продуктов.
Амид никотиновой кислоты
Витамин В3 (пантотеновая кислота). В состав пантотеновой кислоты входят остатки диметилгидроксимасляной кислоты и β – аланина:
Свободная пантотеновая кислота – нестабильное и чрезвычайно гигроскопическое соединение. Она используется обычно в форме солей кальция и натрия.
Недостаток пантотеновой кислоты вызывает у животных задержку роста, поражения кожи, нарушение деятельности нервной системы и желудочно – кишечного тракта. Он является фактором роста некоторых молочнокислых бактерий.
Пантотеновая кислота в
Наиболее богаты пантотеновой кислотой следующие продукты: печень, почки, яичный желток, молоко, рыба, горох, дрожжи, свежие фрукты, капуста, капуста, картофель. В промышленных масштабах пантотеновую кислоту получают с помощью химического синтеза.
Суточная потребность для взрослого человека составляет 10 – 12 мг.
Фолиевая кислота. Это птероилглутаминовая кислота.
Фолиевая кислота содержит кольцо – гетероциклическую систему, состоящую из пиримидинового и пиразинового оснований, и остатки n-аминобензойной и глутаминовой кислот. Фолиевая кислота и фолаты – производные, содержащие от двух до семи молекул глутаминовой кислоты, - получили название витамина Вс.
Чистая фолиевая кислота имеет
вид желтого
Витамин Вс является важным фактором роста животных и микроорганизмов. Гиповитаминоз Вс ведет к развитию анемии (малокровия). Восстановленная форма фолиевой кислоты – тетрагидрофолиевая кислота – участвует в различных ферментативных реакциях, связанных с отщеплением и переносом одноуглеродных фрагментов. Благодаря этому тетрагидрофолиевая кислота играет важную роль в обмене ряда аминокислот – глицина, серина, гистидина, в синтезе метионина, пуриновых и пиримидиновых азотистых оснований.
Фолиевая кислота и ее производные широко распространены в природе. Ими богаты зеленые овощи и фрукты, земляника; сравнительно много ее в хлебе. Из животных продуктов исключительно богата ею говяжья печень; мясо, яйца и молоко бедны фолиевой кислотой.
Рекомендуемая норма потребления фолиевой кислоты взрослым человеком составляет 200 мкг в сутки.
Витамин В12 (цианкобаламин). Это сильный кроветворящий фактор, широко используемый при злокачественной анемии, лучевой болезни, заболеваниях печени.
Витамин В12 имеет весьма сложную структуру, и это – единственный витамин, содержащий металл (кобальт). Основной частью молекулы витамина является комплекс кобальта с азотистым макроциклом – коррином. Ядро коррина содержит четыре восстановленных пиррольных кольца А, В, С, Д, имеющих в β – положении метильные, ацетамидные, пропионамидные заместители.
В цианкобаламине, обладающем биологической активностью, в качестве лиганда кобальта функционирует цианогруппа. В коферментной форме витамина В12 цианогруппа замещена на 5′ - дезоксиаденозильную группу; эта форма витамина В12 называется 5′ - дезоксиаденозилкобаламином. Ферменты, нуждающиеся в кобаламине (кофермент В12), осуществляют реакции обмена между связанным с углеродом атомом водорода и какой – либо группой, связанной с соседним атомом углерода (гидроксильной, карбоксильной, алкильной или аминогруппой). Витамин В12 – темно-красный кристаллический порошок, слабо растворимый в воде. Сам он и его нейтральные и слабокислые растворы относительно стабильны при действии повышенных температур и кислорода воздуха, но не устойчивы при действии света или УФ – лучей, при действии щелочей, сильных кислот и восстановителей.
Витамин В12 синтезируется почти исключительно микроорганизмами, особенно актиномицетами, сине-зелеными водорослями. Он найден практически во всех животных тканях. Наиболее богаты им печень, почки, яичный желток, сыр. На 100 г сырой массы продукта его содержание достигает в мкг: говяжья печень – 50-130; говяжьи почки – 20-50; печень трески – 40.
Человек обеспечивает себя витамином В12 в результате потребления продуктов питания животного происхождения и синтеза его микрофлорой пищеварительного тракта; суточная потребность в нем составляет 1-2 мкг.
В промышленности витамин В12 получают исключительно биологическим синтезом с использованием пропионовокислых и метанообразующих бактерий. Большое количество витамина В12 образуется при биологической очистке сточных вод, в составе так называемого активного ила, который может служить источником выделения витамина В12.
Витамин С (аскорбиновая кислота). Отсутствие аскорбиновой кислоты в пище вызывает заболевание – цингу. Все растения и животные синтезируют аскорбиновую кислоту, за исключением человека, обезьян и морской свинки. Внешне авитаминоз С проявляется в виде синюшности десен, их кровоточивости, бледности и сухости кожи, быстрой утомляемости при физических нагрузках, боли в мышцах; на ногах и туловище появляются кровоизлияния.
Аскорбиновая кислота
Аскорбиновая кислота
Биологические функции аскорбиновой кислоты многообразны и окончательно еще не расшифрованы. Авитаминоз С ведет к нарушению синтеза коллагена и связанного с ним появления хрупкости кровеносных сосудов, разрушению кровеносных капилляров. Существенные изменения происходят в костях, зубы расшатываются и выпадают; нарушается связь между хрящом и костью.

- Витамины, их классификация, состав и значение для организма
- Витамины на основе пиридиновых оснований
- Витамины. Определение и классификация
- Витебщина приграничная
- Витоки, история становлення и основи хатха-йоги
- Витоки писемних джерел фіксування інформації
- Витраж
- Витамины
- Витамины
- Витамины
- Витамины в косметических средствах
- Витамины группы А
- Витамины и их значение в жизни человека
- Витамины и их роль в жизни растений