Витамины и аминокислоты

В составе мышечной ткани имеется гемопротеид - миоглобин, который и придаёт мышцам красную окраску. Белок миоглобина хоть и близок к составу гемоглобина, но отличается от него аминокислотным составом. Кроме того, миоглобин более прочно связан с кислородом. Это имеет важное значение для мышечной ткани. В молекуле миоглобина содержится один атом железа, а значит одно порфировое кольцо. В мышцах находится в видеоксимиоглобина 14% миоглобина, что обеспечивает резерв кислорода в мышцах и предотвращает кислородное голодание. У некоторых морских животных содержание оксимиоглобина составляет более 50%,что даёт им возможность долгое время находиться под водой без кислорода воздуха (тюлени и другие морские животные).

ГЛЮКОПРОТЕИДЫ.

К глюкопротеидам относятся сложные белки, в составе которых, кроме белка, имеется простетическая группа, содержащая различные производные углеводов: D-глюкозамин, D-галактозамин, D-глюкуроновая кислота, соединённых с серной и уксусной кислотами.Представителями этих белков являются муцин (слюны, желудка, слизистой кишечника, стекловидного тела глаза), гепарин, хондроитин костной ткани и групповые вещества крови и др.

Глюкопротеиды в отличие от других сложных белков легко выпадают в осадок при действии крепких растворов уксусной кислоты, чем и пользуются при их разделении.

При гидролизе глюкопротеидов возникают мукаполисахариды, гиалуроновая и хондротинсерная кислоты. Гиалуроновая кислота, находящееся в стенках кровеносных сосудов обеспечивает нормальную проницаемость их.

ФОСФОПРОТЕИДЫ.

К фосфопртеидам относятся белки, в составе которых наряду с аминокислотами встречается фосфорная кислота. Фосфопротеиды отличаются от нуклеопротеидов тем, что в их составе нет нуклеиновых кислот, но есть фосфорная кислота, связанная с белком через гидроксильную группу аминокислот серина и треонина.

К этой группе белков относятся казеинооген молока и вителлин яичного желтка. Эти белки служат питательным материалом для развития эмбрионов. Наличие фосфорной кислоты в указанных выше белках обеспечивает нормальное развитие костного скелета.

ЛИПОПРОТЕИДЫ.

Липопротеидами называются сложные белки, которые при гидролизе распадаются на аминокислоты, нейтральные жиры, фосфатиды и стерины. Они являются важнейшей составной частью структурных образований клеток и жидкостей организма. Так, например, в крови липоиды связаны с альбуминами и глобулинами и дают комплексы разной устойчивости. Обычными жировыми растворителями - эфиром, хлороформом - извлекаются они с трудом, но после предварительного разрушения этих комплексов липоиды уже легко переходят в раствор.

Липодопротеидные комплексы белка с холестерином и фосфатидами играют большую роль.

В состав б - липротеидных комплексов входят б- глобулин крови и липоиды (холестерин и фосфатиды) в соотношении 1:1.В состав б - липопротеидных комплексов б - глобулины крови, причем соотношение между белками и липоидами 1:4.

Образование комплекса белка с липоидами способствует растворимости липоидов и транспортировке в их в ткани. Большинство витаминов, растворимых в жирах (А, Е и каротины), также транспортируются в ткани при помощи белков сыворотки крови - 2-глобулинов.

ВИТАМИНЫ.

Витаминами называется группа органических соединений разнообразной химической природы, крайне необходимых для нормальной жизнедеятельности животных организмов и человека в ничтожно малых количествах по сравнению с основными питательными веществами - белками, жирами и углеводами.

Впервые на важную роль этих соединений указал русский учёный Н.И. Лунин. В 1881 г. в опытах на мышах он установил, что искусственно составленная для них диета из белков, жиров, углеводов и минеральных солей в тех же пропорциях, что и в естественном продукте - молоке, приводила мышей к гибели, в то время как контрольная группа мышей, питающихся молоком, развивалась нормально. Отсюда Н.И.Лунин сделал вывод, что в естественных продуктах питания содержатся какие-то дополнительные вещества, необходимые для нормальной жизни животных.

Эти вещества, вначале получившие название добавочных факторов питания, позднее - витаминов.

В 1896 г. голландский врач Эйкман, работавший на острове Ява, заметил у кур, питавшихся остатками пищи заключённых, появление таких же признаков болезни, которые наблюдались у людей при болезни бери-бери, широко распространённой среди жителей восточных стран, где очищенный рис является основным продуктом питания.

В 1909 г. английский учёный Степп в опытах на животных показал, что кормление мышей чёрным хлебом, обработанным спиртом и эфиром, также приводило животных к гибели. Добавление спиртовых и эфирных экстрактов, полученных из чёрного хлеба, к пище другой группы мышей предохраняло их от смерти. Автор сделал вывод о том, что в спирто-эфирный экстракт вместе с жирами переходят какие-то вещества, весьма необходимые для жизни.

Этот жировой фактор Степп назвал фактором А, который впоследствии получил название витамина А.

В 1912 г. польский учёный Казимир Функ в опытах на голубях установил, что кормление их полированым рисом вызывало заболевание, сходное с проявлением пилонефрита у человека. Кормление голубей неочищенным рисом не вызывало этого заболевания. Следовательно, при очистке рисовых зерен удаляется вещество, предоохраняющее голубей от заболевания пилонефритом.

Позднее Функу удалось получить из отрубей риса вещество, добавление к которому азотистой кислоты давало положительную реакцию,что указывало на наличие аминогруппы. Поэтому Функ назвал это вещество витамином жизненным амином (vita-жизнь). С тех пор все добавочные факторы питания и стали называть витаминами, хотя не все витамины содержат в своём составе аминогруппу.

В настоящее время известно более 20 витаминов. По способности их растворяться в воде или жировых растворителях их делят на две группы - водорастворимые и жирорастворимые.

Как видно из предложенных выше данных большинство витаминов растворяется в воде, что имеет важное биологическое значение.

На связь витаминов с определённым заболеваниями, возникающие вследствии одностороннего питания, указывал русский патофизиолог В.В.Пашутин ещё в 1900 г. Отсутствие в пище витаминов приводит к состояниям, известным под названием авитоминоза.

Ещё в 1922 г. Н.Д.Зелинский высказал мысль о том, что витамины являются составной частью ферментов, играющих важную роль в биохимических процессах в клетках животных и растений, а поэтому при недостатке или отсутствии витаминов в пище не образуются ферменты, и обмен веществ нарушается.

Потребность в различных витаминах в разные моменты жизни организмов неодинакова, поэтому необходимо это учитывать при составлении пищевых рационов.

ВИТАМИНЫ, РАСТВОРИМЫЕ В ВОДЕ.

ВИТАМИН А (ретинол, антисерофтальмический).

Витамин А по своей химической структуре близок к каротинам, открытым в растениям ещё в 1831 г. Немецким учёным Вакендореном. Эмпирическая формула С20Н39ОН. Химическая формула витамина А была установлена швейцарским химиком Каррером.

Витамин А имет большое значение в жизнедеятельности организма животных и человека. При недостатке в пище витамина А наступают нарушения в обмене веществ, вследствие чего замедляется рост и наблюдается падение веса, особенно у растущих животных. Поэтому витамин А называли раньше витамином роста. Впоследствии оказалось, что недостаток и других витаминов в пище на росте и развитии организма. Это неспецифические признаки авитаминоза.

Специфическими же признаками недостатка витамина А является поражение глаз - ксерофтальмия (сухость глаза) и кератомаляция (изменение роговицы глаза). Эти факты впервые экспериментально установили в опытах Осборн и Мендель в 1913 г.

У взрослых людей недостаток витамина А, приводит к заболеванию, известному под названием куриной слепоты. В этом случае у людей теряется способность видеть в сумерках. Исследованиями установлено, что недостаток витамина А отражается не только на зрении, но и на общем состоянии организма. При отсутствии витамина А наблюдается понижение сопротивляемости организма неблагоприятным воздействиям внешней среды, поэтому витамин А стали называть не только антиксерофтальмическим, но и антиинфекционным.

Витамин А широко распространен в природе как примесь к жироподобным веществам, кроме того, он образуется в организме животных из пигментов растений - каротинов - в процессе их биологических превращений.

ХИМИЧЕСКАЯ ПРИРОДА И СВОЙСТВА ВИТАМИНА А.

Витамин А представляет собой бледно-желтые кристаллы игольчатой формы, нерастворим в воде, но хорошо растворим в метиловом спирте, хлороформе, ацетоне, бензине и петролейном эфире. Оптической активностью не обладает. При действии света быстро разрушается. Имея свободную спиртовую группу,витамин А легко вступает в реакцию с уксусной кислотой с образованием сложного эфира - ацетата витамина А.

Сложный эфир витамина А более устойчив, чем свободный витамин, и более активен в биологическом отношении.

Хлороформный раствор витамина А даёт спектр поглощения в области 328m в присутствии же трёхлористой сурьмы витамин А даёт синее окрашивание со спектром поглощения 620m.

Витамин А получают из печени морских животных и некоторых рыб. Витамин А, содержащийся в жире, полученным из печени трески, назван витамином А1,а в жире полученном из печени пресноводных рыб - витамином А2.

Поедая зоо- и фитопланктон, рыбы, особенно тресковой породы, накапливают витамин А ,за счет превращения каротина в витамин А.Превращение каротинов пищи (томатов,моркови) в витамин А происходит и у человека. Этот процесс протекает преимущественно в слизистой тонкого кишечника,откуда витамин А всасывается и накапливается в печени.

СУТОЧНАЯ ПОТРЕБНОСТЬ В ВИТАМИНЕ А.

Взрослому человеку в сутки необходимо потреблять 1-2,5 мг, витамина А или 3300 МЕ (международных еденицы), или 5 мг. б - каротина. Во время беременности и кормления ребёнка потребность в витамине А возрастает в 2 раза. Потребность в этом витамине возрастает также у лиц, работа которых связана с напряжением зрения - у лётчиков, водителей транспорта и других.

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ВИТАМИНА А.

Как выяснилось, витамин А тесно связан с химическими процессами, протекающие в сетчатке глаза.

Используя метод люминисцентной микроскопии, О.А.Перовская в 1952 г. обнаружила витамин в пигментном слое сетчатки глаза, в частности в палочковом аппарате.

Из сетчатки глаза удалось получить каротиноид, которому дали название ретине (по латыни сетчатка - retina).

Как оказалось ретинен является окисленным витамином А, имеющим в своём составе не спиртовую, а альдегидную группу. В сетчатке глаза витамин А находится не свободном состоянии, а в комплексе с белком опсином образует зрительный пигмент, называемый родопсином.

У пресноводных рыб в сетчатке глаза содержится зрительный пигмент, названный порфиропсином. В отличие от родопсина он содержит витамин А2.

Подтверждением того что зрительный пигмент является комплексом витамина А и белка служат опыты, проведённые американским учёными в 1953-1954 гг. Синтез зрительного пурпура родопсина им удалось произвести из растёртой сетчатки глаза лягушки и крысы при добавлении к измельчённой ткани витамина А.

Соединение витамина А с белком сетчатки происходит по типу шиффовых оснований, т.е. через азот белка и альдегидную группу ретиналя (окисленного витамина А).

Витамин А и каротины участвуют и в окислительно-восстановительной реакции. Имея в своём составе двойные связи, они могут принимать участие в переносе, как водорода, так и кислорода в тканях и клетках.

В опытах на крысах было установленно участие витамина А в обмене аминокислот содержащих серу. При введении животным меченого метионина наблюдалось отложение радиоактивной серы в тканях А-авитаминозных животных в значительно больших количествах по сравнению с нормальными.

Между витамином А и гормоном тироксином существуют антагонистические отношения. Удаление щитовидной железы у животных приводит к большому накоплению витамина А в тканях. По-видимому, тироксин - гормон щитовидной железы - ускоряет биологическое окисление витамина А.

В печени витамин А находится в виде сложного эфира, а в крови - в виде свободного витамина. Содержание витамина А в крови колеблется от 15 до 45мг%,а каротина - от 50 до 200мг%.

Особенно богаты витамином А и каротином молоко и молочные продукты, яйца, печень и некоторые другие ткани животных. Летом молоко богаче витамином А, чем зимой, так как у животных при поедании свежей травы, богатой каротинами, происходит превращение каротинов в витамин А.Содержание витамина А в яйцах кур также зависит от употребляемого им корма. Яйца, снесённые весной, содержат 4,6г (микрограмма) витамина А в 1 г желтка, а снесённые осенью - только 3,11г.

ПРИМЕНЕНИЕ ВИТАМИНА А И КАРОТИНОВ В ЛЕЧЕБНОЙ ПРАКТИКЕ.

Основным лечебным препаратом, содержащим витамин А, является рыбий жир, особенно жир, полученный из печени рыб тресковых пород. Витамин А применяется в виде мази при лечении ран и ожогов кожи, так как благодаря каротинам и витамину А оказывает и обезболивающее действие, которое обусловленно антигистаминым действиям (гистамин вызывает болевые ощущения).

Избыточное употребление витамина А ведёт к гипервитаминозам. В опытах на крысах было установлено, что увеличение дозы витамина А в 8-10 раз приводит к рождению потомства с теми или иными уродствами.

ВИТАМИН D - КАЛЬЦИФЕРОЛ (антирахитический).

Ещё в середине ХVII века английский врач Глиссон описал болезнь, распространённую среди детей Лондона, при которой поражались костная ткань, что проявлялось деформацией трубчатых костей, костей черепа и др. У маленьких детей в местах сращения ребер с грудиной вследствие неправильного окостенения образуются бугорки, которые легко прощупывается в виде четок. У детей страдающих этим заболеванием, грудь сдавлена с боков и напоминает ”куринную” грудь.

Причиной возникновения такого заболевания, известного под названием рахита, является однообразное питание, отсутствие в пище продуктов животного происхождения - масла, молока, яиц и др. Кроме того, болезнь возникает у детей, живущих в плохих условиях (малая освещенность ультрафиолетовыми лучами).

Наблюдениями было установленно, что хорошим лечебным препаратом против рахита является рыбий жир, в котором, кроме витамина А, содержится антирахитическое вещество.

Мак Коллюм открыл, что это вещество переходит в неомываемую фракцию рыбьего жира и по своей природе близко к стеринам. В организме человека этот фактор образуется под влиянием солнечных ультрафиолетовых лучей из стеринов, имеющихся в подкожной ткани.

ХИМИЧЕСКАЯ ПРИРОДА И СВОЙСТВА ВИТАМИНА D.

В чистом виде витамин D представляет собой бесцветное кристаллическое вещество, нерастворимое в воде.

Эмпирическая формула С28Н44О. Химическая структура его установлена. Он близок к стеринам и получается в организме животных из 7-дегидрохолестерина, а в растениях - из эргостерина. Стинбок, облучая ультрафиолетовыми лучами вне организма чистый холестерин, не получил препарата, обладающего антирахитическим действием. Отсюда он сделал вывод, что не холестерин является провитамином, т.е. предшественником, из которого при определенных условиях получается витамин D3,а какая-то примесь к нему, которая впоследсвии была идентифицирована с 7-дегидрохолестерином.

ОБРАЗОВАНИЕ ВИТАМИНОВ D.

Как установлено, превращение стеринов в витамины группы D происходит под влиянием ультрафиолетовой области спектра с длиной волны в 255-313 m (миллимикрон). Витамин D2 устойчив в кристаллическом состоянии при отсутствии света и кислорода при температуре +2 градуса и разрушается на 90% через 6 месяцев, если он находится в виде водной эмульсии. Он устойчив к щелочам и не разрушается при омылении жиров, но не устойчив к минеральным кислотам перекиси водорода. Длительное нагревание при температуре 77- 115 градусов не разрушает витамин D2.

СУТОЧНАЯ ПОТРЕБНОСТЬ В ВИТАМИНЕ D.

Для взрослого человека требуется в сутки витамина D 0,025 мг, или 1000 МЕ. У различных животных суточная потребность в витамине D колеблется в больших пределах, значительно превышающих потребность человека.

Витамином D богаты молочные продукты, желтки яиц и икра различных рыб. Например, в 1 л. молока содержится 40 m витамина D.Содержание его в молоке зависит от качества корма. Очень много витамина D3 содержится в печени морских животных и рыб.

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ВИТАМИНА D.

Исследованиями, проведенными в 1951 г., было установлено, что витамин D способствует усвоению кальция в кишечнике и повышению отложению кальция в костях. Предполагают, чтолучшая усвояемость кальция при введении витамина D происходит вследствии соединения кальция с витамином D, с образованием соединения, хорошо преодолевающего кишечную стенку и легко проникающим в костную ткань.

Советскому биохимику В.Н.Букину в 1957 г. удалось показать, что витамин D способствует связыванию фосфора и кальция с белком. Установлено, что усвоение неорганического фосфата в организме животных также зависит от витамина D.Когда с пищей проникает мало кальция, который в присутствии витамина D быстро всасывается из кишечника в кровь, то не происходит связывание неорганического фосфора в нерастворимый фосфорно-кислый кальций. Нарушается процесс отложения этой соли в костной ткани, вследствие чего развивается рахит.

Поэтому для нормального процесса окостенения необходимо, чтобы в пище содержалось необходимое количество кальция, фосфора и витамина D.

В опытах с радиоактивным фосфором (P32) было установлено повышение содержания фосфатов в костях при одновременном введении витамина D.

В крови рахитичных животных и детей содержание фосфатов падает с 5 до 2,6 мг.%.При наличие в пище витамина D происходит нормальная резорбция (всасывание) фосфата из почечных канальцев, при недостатке витамина D почки теряют эту спсобность, а поэтому содержание фосфатов в крови падает. Неправильное соотношение между количеством фосфора и кальция в пище и недостаточное количество витамина D являются одной из причин возникновения рахита, внешне проявляющегося деформацией костей. Наилучшим соотношением количества кальция и фосфора в крови является отношение 2:1.

Витамин D имеет прямое отношение также и к биологическому окислению. В опытах было установлено определённое взаимоотношение между витамином D и процессами обмена лимонной кислоты. В настоящее время считают, что местом синтеза лимонной кислоты является костная ткань. Вступая в реакцию с фосфатом кальция, лимонная кислота образует комплексы, которые и откладываются в хрящах. Введение витамина D в организм в организм способствует усиленному образованиюю лимонной кислоты не только в костях, но и в крови, почках, сердце и тонком кишечнике. Весьма вероятно, что витамин D является ингибитором (парализатором) фермента цитрогеназы, окисляющей лимонную кислоту в щавелеянтарную кислоту.

Известно также, что витамин D способствует ускорению превращению углеводов и белков в организме. При недостатке этого витамина у рахитичных животных с мочой выделяются аминокислоты в больших количествах.

При введении витамина D резко повышается щелочной фосфатазы в крови, что приводит к перераспределению фосфора в организме. Существует определённая взаимосвязь и между витамином D игормоном паращитовидных желез, так как последний влияет на обмен кальция в организме.

Тироксин - гормон щитовидной железы - также повышает активность фосфатазы, способствующей накоплению неорганического фосфора, необходимого для минерализации костей.

Существует взаимосвязь и между гормонами коры надпочечников и витамином D.Кортизон является антагонистом витамина D,способствующим повышению выделения кальция из организма, как с мочой, так и с калом.

Избыточное употребление витамина D приводит к патологическим явлениям, выражающимся в отложении кальция в почках, сердце, печени, в стенках сосудов и других органах. Наблюдается также атрофия щитовидной

железы и семенников, наступает резкое снижение активности фосфатазы. Гиперавитаминоз отрицательно отражается на жизнедеятельности потомства. Первоначальные симптомы гиперавитаминоза у человека выражаются жажде, потере аппетита и рвоте.

В организме животных и человека основным депо витамина D является печень, очень много витамина D содержится и в надпочечниках, где происходит интенсивный процесс превращения стеринов. Исследование, проведенное с меченым по углероду витамином D3,инъецированным в грудную мышцу голубям показало, что он очень медленно подвергается химическим изменениям и долго сохраняется в том же месте, куда был введен.

С мочой витамин D не выделяется.

ПРИМЕНЕНИЕ ВИТАМИНА D.

В качестве лечебного препарата применяется рыбий жир, богатый витамином D3,который хорошо усваивается (холекальциферол). Натуральный рыбий жир содержит в 1 г. 30 МЕ витамина D3,а витаминизированный жир - в 5 раз больше, т.е. 150 МЕ. Используется масляный, спиртовой и водный растворы витамина D2 и D3,а также витамин D в виде драже в дозах 12,5 до 25 (гамма).

ВИТАМИН К - ФИЛЛОХИНОН (антигеморрагический).

Датский учёный Дам в 1929 г. впервые заметил в опытах на цыплятах, что искусственная диета, состоящая из 66% крахмала,18% казеина,4,5% солевой смеси,2,5% клетчатки и содержащая витамины группы В (экстракт из дрожжей), витамины А и D (рыбий жир), приводила к появлению кровоточивости в кишечнике и кровоизлияний в мышцах, подкожной клетчатке и мозгу. Замена в этой диете крахмала смесью злаков предохраняла цыплят от кровоизлияния. Фактор, необходимый для предупреждения кровоизлияния у цыплят, имеет отношению крови, за что этот фактор был назван витамином К (коагуляционный фактор). Позднее этому же автору удалось доказать,что витамин К хоть и растворяется в жирах,но он не идентичен витаминам А и D.Витамин К содержится в зеленых частях растений,особенно много витамин К содержится в листьях люцерны. Вскоре был выделен витамин К и из продуктов животного происхождения, в частности из гниющей рыбной муки и был назван витамином К2.В свежей рыбе не содержится, а он синтезируется микроорганизмами при гниении рыбы.

ХИМИЧЕСКАЯ ПРИРОДА ВИТАМИНА К.

В 1939 г. швейцарским химиком Карреромбыла установлена природа витамина К.

Витамины группы К нерастворимы в воде, но хорошо растворяются в петролейном эфире, ацетоне, бензоле и спирте. Витамин К1 - светлое маслянистое вещество,в ультрафиолетовом свете имеет пять характерных максимумов поглощения света - при 243,249,261,270,325 m,а витамин К2 - светло-желтое кристаллическое вещество имеет максимум поглощения света при 249,261,269 и 320 m.Оба витамина К подвергаются окислительному распаду с образованием фталевой кислоты. Витамины К обладают окислительно-восстановительными свойствами, т.е. способностью отдавать и принимать протоны и электроны по типу превращения хитона в гидрохитон и обратно.

Нерастворимость витаминов К1 и К2 в воде затрудняет их использование в тех случаях, когда витамин необходимо ввести в кровь для предотвращения сильного кровотечения при операциях на внутренние органах - сердце, печени и др. Поэтому возникла необходимость получить препарат, растворимый в воде. М.М.Шемякин и А.В.Палладин получили такой препарат и дали ему название викасола. Отличается он от природного

Страницы: 1, 2, 3, 4