Реферат: Витамины
Витамины (vita + amin – «амины жизни» в дословном переводе с латинского) – низкомолекулярные органические соединения различнойхимической природы, которые необходимы человеку для нормальнойжизнедеятельности.
Открытиевитаминов, установление строение и определение их биологической роли относитсяк концу Х1Хв. И в первой половине ХХ в. Одним из первых удалось изучить ивыделить витамин С (аскорбиновая кислота). Действие витаминов было установленодо выяснения их строения и послужило основой при их классификации.Первоначально была введена буквенная классификация. В настоящее время открытонесколько десятков витаминов. Для удобства изучения их классифицируют пофизическим свойствам: а) витамины, растворимые в жирах, б) витамины,растворимые в воде.
С химическойточки зрения этот витамин представляет собой группу соединений, важнейшее изкоторых – аскорбиновая кислота С6Н8О6. Этосоединение имеет снольную группировку и из-за этого легко переходит вдегидроаскорбиновую кислоту С6Н6О6, проявляявосстановительные свойства. Аскорбиновая кислота хорошо растворяется в воде, нокрайне не стойка и легко разрушается на свету кислородом воздуха, а также вприсутствии следов железа и меди; более устойчива в кислотной среде, чем вщелочной.
Фрукты и овощи содержат необходимые для жизнедеятельностичеловека витамины, минеральные соли, углеводы, белки, растительные жиры.Каждому виду фруктов и овощей присущи определенные биологически активныевещества: одни из их улучшают процесс обмена, нейтрализуют кислоты,образующиеся при переваривании мясной, молочной и мучной пищи, нормализуеткровяное давление, другие укрепляют стенки кровеносных сосудов, придают имэластичность, снижают содержание холестерина в крови и жидкости в организме.Больше всего витаминов содержат фрукты и овощи, употребляемые в свежем виде.
ВитаминС и биофлаваноиды (витамин Р).
/>
витамин здоровье низкомолекулярный химический
Функции. Аскорбиновая кислота или витаминС выполняют в организме человека ряд важнейших функций:
1. Активируетферменты синтеза основных белков соединительной ткани, образующей основукостной и хрящевой тканей, кожи и сосудистой стенки.
2. Необходимдля синтеза одного из важнейших нейромедиаторов – норадреналина, а так жеэндогенного липотропного фактора – карнитина.
3. Участвуетв синтезе кортикостероидных гормонов, являющихся антистрессорным фактором(надпочечники – депо витамина С).
4. Является мощнымиммуностимулирующим фактором:
– Индуцирует синтезинтерферонов и активирует систему комплемента
– Повышаетфагоцитарную активность нейтрофилов
Механизм действия.ВитаминС участвует в созревании коллагена, так как участвует реакции трансформациипролина в незрелом коллагене в остаток гидроксипролина в зрелом коллагене. Этареакция протекает в присутствии сукцината, пролилгидроксилазы и двухвалентногожелеза.
Важныефункции аскорбиновой кислоты и биофлаваноидов связаны с их антиокислительнойспособностью. Витамин С, проникая внутрь эритроцитов, предохраняет их отповреждающего действия свободных радикалов молекулу гемоглобина. Потенцируетдействие других витаминов, а так же предупреждает их разрушение, повышаяустойчивость: витамины группы В (В1, В2), А, Е, фолиевой и пантатеновойкислоты, некоторых гормонов, в частности – адреналина. Витамин С предохраняетхолесте-рол липопротеидов низкой плотности от окисления.
Структура. Естественный витамин Спредставляет собой совокупность 7 разновидностей аскорбиновой кислоты,различающихся по биологической активности и доступности, способности проникатьвнутрь кле-ток и усвояемости. Природная форма витамина С (наиболее активнопроникающая в клетки) представлена формой L-аскорбиновой кислоты3.Синтетический витамин С представлен в виде D-аскорбиновой кислоты.Аскорбиновая кислота имеет две формы: восстановленная и окисленная формааскорбиновой кислоты, которая хорошо проникает через гематоофтальмическийбарьер (ГОБ).
При недостатке витамина С нарушается обмен в соединительнойткани, повышается проницаемость капилляров, что в свою очередь, может бытьпричиной кровоизлияний и цинги.
Основнойисточник витамина С для человека – овощи, фрукты и ягоды. При хранении егосодержание быстро снижается, исключение составляет свежая и квашеная капуста.Для определения содержания аскорбиновой кислоты используются различные методы.
ВитаминА и каротиноиды
/>
Функции. Витамин А и ретинолсодержится исключительно в животных жирах, в то время как каротиноиды,являющиеся его предшественниками и превращающиеся в организме непосредственно вретинол, обнаруживаются только в растительной пище. К основным функциямретинола относят:
1. Участие в построениезрительного пигмента – родопсина.
2. Участие всинтезе гликозаминогликанов и мукополисахаридов, обеспечивающих функциональнуюцелостность соединительнотканного каркаса
кожи и слизистыхоболочек.
3. Участие всинтезе кортикостероидных и половых гормонов.
4. Выполняетроль антиоксиданта, обеспечивающего сохранение функциональной стабильностиклеточных мембран и блокаду процессов перекисного окисления мембранныхлипоидов.
5. Защита отксенобиотиков – поддержание адекватного уровня цитохрома Р-450
6. Регуляциянуклеинового обмена, то есть витамин А принимает участие в пролиферации,регенерации, деятельности быстро обновляющихся тканей, дифференцировке
7.Обеспечивает сохранение прозрачности оптических сред глаза
8.Обеспечивает адекватную продукцию Т- и В-лимфоцитов
Структураи свойства.Витамин А является жирорастворимым, он значительно лучше усваивается вместес жиром. Поэтому овощи, содержащие каротин, лучше потреблять с жирной пищей. Каротинвсасывается в тонком кишечнике в присутствии желчи и жиров. В слизистойоболочке под действием Cu-диоксигеназы превращается в ретинол. Далееретинол поступает в кровь в виде хиломикронов. В гепатоцитах образуетсякомплекс ретинол-преальбумин и ретинол-ретинолсвязывающий белок.
В печениретинол депонируется в звездчатых клетках (80%) и паренхиматозных клетках (10–15%),в адипоцитах и других тканях (5%).
Витамин Аустойчив к нагреванию, но не устойчив к кислороду и к действию ультрафиолетовыхлучей. Поэтому овощи, содержащие каротина, рекомендуется хранить в темномпомещении.
Механизмдействия.Хорошо изучена роль витамина А в процессе зрения. В сетчатке витамин А лежит воснове простетической группы ряда каротиноидных белков, обеспечивающихмолекулярную базу для зрительного возбуждения.
Витамин Аучаствует в образовании гликозаминогликанов, за счет повышения сахара черезклеточные мембраны.
Витамин Асодержится только в продуктах животного происхождения: печени, куриных яйцах,молоке, в
сливочноммасле, сырах, рыбьем жире.
Врастительных продуктах витамина А нет. В них находятся его провитаминкаротин. Вморкови каротина содержится много, как и в других овощах и фруктах оранжевогоцвета – томатах, красном сладком перце, абрикосах, кураге,
ягодахоблепихи. Есть каротин в зеленом салате, капусте, зеленом горошке, зеленипетрушки, зеленом луке.
Нормальнаявеличина пула ретинола в организме варьирует от 300–900 мг.
Каротинназывают витамином роста. Много его в моркови, шпинате, томатах, листьях лука,петрушки, в плодах облепихи, сливы, шиповника. В организме человека каротинпревращается в витамин А. При недостатке его в организме развиваетсяболезнь глаз – куриная слепота, снижаются защитные силы организма. Суточнаяпотребность человека в витамине А составляет 3–5 мг. Для удовлетворения еедостаточно съесть 65 г. моркови.
Витаминыгруппы. В (В1, В2, В6) РР и другие способствуют обмену веществ ворганизме, замедляя развитие склеротических явлений в кровеносных сосудах. Принедостатке витамина В1 развивается болезнь «бери-бери», которая характеризуетсярасстройством нервной и сердечной деятельности. Еще в конце Х1Х в. ученыеобнаружили, что страшная болезнь «бери-бери».
В 1912 г.польский исследователь Казимеж Функ (1884–1967) выделил такое вещество изрисовых отрубей и назвал его витамином (от лат. Vita-жизнь). Сейчас это словознают все. Это химические соединения, которые требуются для нормальнойжизнедеятельности организма в очень незначительных количествах. Организм «неумеет» самостоятельно синтезировать витамины или же производит их слишком малои потому должен получать в готовом виде вместе с пищей. Если основныекомпоненты пищи – белки, жиры и углеводы – нужны организму как источникиэнергии и «строительный материал» для создания новых молекул, то у витаминовсовсем иная задача. Дело в том, что многие жизненно важные процессы идут вклетке только при участии витаминов: очень часто для нормальной работыферментов (незаменимых в клетке биокатализаторов) требуются особые молекулы – помощникинебелковой природы, действующие совместно с ферментами. Ученые назвали такиемолекулы кофакторами. Некоторые из них очень прочно связываются с ферментами.Такие коферменты носят название простерических групп (от греч. «простикос» – «прибавляющийся»).
Большинствовитаминов есть не что иное, как предшественники различных кофакторов ворганизме. Клетка может синтезировать эти кофакторы только из готовых«полуфабрикатов» – витаминов.
Во многихокислительно-восстановительных реакциях в организме, например при дыхании,принимает участие аккумулятор электронов ФАД, или флавинаденинуклеотид. ФАДвыступает в роли кофактора некоторых ферментов, в большинстве случаев он очень прочно связан сними и действует как простерическая группа.
Для синтезаФАД организму необходимо в готовом виде органическое вещество, витамин В2.Его основные источники – бобы, дрожжи, мясо и молоко. Потребность человека ввитамине В2, как и в витамине В1, составляет около 2 мг в сутки. Недостаток В2 нередкоприводит к повреждениям кожи и нарушению зрения, наблюдаются задержка роста илипотеря массы, слабость, образование катаракты, нервные расстройства.Предшественником других аккумуляторов электронов – коферментов НАД (никотинамидадениндинуклеотид)и НАДФ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат) – служит витаминРР,или никотиновая кислота. Человек нуждается в 15–20 мг витамина РР в сутки, асодержится никотиновая кислота в мясе. Если организм недополучает этот витамин,развивается болезнь – пеллагра: у человека поражается кожа и слизистые оболочки,а также возникают нервно-психические расстройства. Свое название никотиноваякислота получила от другого производного перидина – никотина. Вотличие от витамина РР никотин ядовит для организма, и100–200 мг этого веществамогут вызвать смерть.
Аскорбиноваякислота, или витамин С. Самостоятельно участвует в организме во многихферментативных реакциях. В частности, он необходим для синтеза белкасоединительной ткани животных – коллагена. Растения и многие виды животных«умеют» сами производить аскорбиновую кислоту. Нам необходимо получать витаминС вместе с пищей по 50–100 мг в сутки. «Аскорбинкой» богата растительнаяпища, особенно цитрусовые. При недостатке витамина С у человека развиваетсяцинга: десны становятся слабыми и начинают кровоточить. Основные источникиэтого витамина – шиповник, облепиха, черная смородина, земляника, яблоки,перец, кольраби, капуста белокочанная, хрен, листья лука, укропа и петрушки,картофель.
Все этивитамины (тиамин, рибофлавин, никотиновая и аскорбиновая кислоты), а такженекоторые другие хорошо растворяются в воде и поэтому носят название водорастворимыхвитаминов. Есть и такие, которые растворяются только в органическихрастворителях, – они называются жирорастворимыми. К ним относятся витаминыА, Д, Е иК.
Витамин А «отвечает» в организмеза зрение, витамин К – за свертывание крови, витамин Д – затранспорт ионов кальция, витамин Е-защищает липидные мембраны. Принехватке жирорастворимого витамина последствия для организма могут бытьтяжкими. Например, недостаток витамина Д вызывает рахит, а витамина А –«куриную слепоту» и снижение сопротивляемости к инфекционным заболеваниям.
Некоторыевещества, напоминающие витамины по своему строению, могут занимать местокофактора в ферменте. В природе есть химические соединения, которые могутсвязывать или разрушать витамины. Такие «вредные» вещества ученые назвали антивитаминами.Например, человеческий организм очень редко испытывает недостатокучаствующего в биосинтезе витамина Н (или биотина) благодаря бактериям, живущимв кишечнике и синтезирующим этот витамин в нужных человеку количествах. Ученымизвестно всего около 20 различных витаминов. Недостаток любого из них приводитк каким-либо расстройствам организма. При сильной нехватке того или иноговитамина наблюдается авитаминоз и развиваются такие тяжелые заболевания,как бери-бери, пеллагра, цинга или рахит. При незначительном недостаткевитаминов человек может испытывать просто общее недомогание, усталость, раздражительность,такое состояние называют гиповитаминозом (от греч. «гипо» – под). Излишнеепотребление витаминов тоже приводит к нежелательным последствиям для организма– гипервитаминозу (от греч. «гипер» – «над», «сверх»).
«Отцами» витаминаСсчитают английских химиков Эдмунда Ленгли Херста (1898–1975) и Уильяма Н. Хеуорса(1883–1950), которые выделили его в чистом виде и установили его графическуюформулу, определив ее как j-лактон 2,3 – дегидро-l-гулоновой кислоты. Хорсти Хеуорс искали возможности синтеза аскорбиновой кислоты. Оказалось, что она –отдаленный родственник углеводов и может быть получена из них. Оставалосьподобрать самый удобный углевод, который стал бы исходным веществом в синтезевитамина С. И такой моносахарид нашли – глюкоза. Дело в том, чтомолекулы аскорбиновой кислоты и глюкозы содержат одинаковое число атомовуглерода и кислорода, а анализ графических формул обоих веществ выявилродственные структуры.
Итогом химиков– органиков явилась разработка в 1933 году полного синтеза аскорбиновой кислотыиз глюкозы. Суммарный выход аскорбиновой кислоты в этом пятистадийном синтезесоставляет 50%. За исследования в области углеводов и витамина С Уильям Н.Хеуорс в 1937 г. был удостоен Нобелевской премии по химии. Почтиодновременно с английскими учеными, но независимо от них такой же способсинтеза витамина С разработал швейцарский химик Тадеуш Нихштейн (1897–1992).