В каких биохимических процессах участвуют витамины
Понятием витамины в настоящее время объединяется группа низкомолекулярных веществ разнообразной природы, которые необходимы для биохимических реакций, обеспечивающих рост, выживание и размножение организма. Витамины образно называют пламень жизни, так как жизнь без витаминов невозможна.
Классификация витаминов
1. Жирорастворимые витамины: D (кальциферол), E (токоферол), F (полиненасыщенные жирные кислоты), K (нафтохинон), A (ретинол).
Функция жирорастворимых витаминов может быть коферментной (витамин К), антиоксидантной (витамины А и Е), или гормональной (витамины A и D).
2. Водорастворимые витамины: B1 (тиамин), B2 (рибофлавин), B3 (никотинамид), B5 (пантотеновая кислота), B6 (пиридоксин), B9 (ВC, фолиевая кислота), B12 (кобаламины), H (B7, биотин), C (аскорбиновая кислота).
Водорастворимые витамины обычно выступают в роли коферментов и простетических групп – таких молекул, которые непосредственно участвуют в работе ферментов.
3. Также выделяют витаминоподобные вещества:
- жирорастворимые – Q (убихинон),
- водорастворимые – B4 (холин), P (биофлавоноиды), B8 (инозит), B10 (парааминобензойная кислота), B11 (BT, карнитин), U (S-метилметионин), N (липоевая кислота), B13 (оротовая кислота), B14 (метоксантин, пиррол-хинолин-хинон), B15 (пангамовая кислота).
Витамеры
Иногда витамин представлен различными химическими формами – витамерами (витамин + греч. meros – часть), т.е. соединениями с витаминной функцией, сходными по структуре. Например,
- витамин E представлен группой витамеров – α-, β- и γ-токоферолами,
- витамин К – менахинонами и филлохинонами,
- витамин D может быть в виде эргокальциферола и холекальциферола,
- витамин F включает схожие полиненасыщенные жирные кислоты.
Провитамины
Некоторые витамины поступают в организм в виде провитаминов. В организме провитамины превращаются в активные формы, например:
- каротиноиды, в частности β-каротин, превращаются в витамин А,
- пищевой эргостерол или 7-дегидрохолестерол под действием ультрафиолетовых лучей превращаются соответственно в эргокальциферол (витамин D2) и холекальциферол (витамин D3).
Антивитамины
Соединения, препятствующие проявлению эффектов витамина тем или иным образом, получили название антивитамины. Их подразделяют на две основные группы:
- Вещества, которые инактивируют витамин путем его расщепления, разрушения или связывания его молекул в неактивные формы. Примером служит яичный белок авидин или фермент тиаминаза.
- Вещества, похожие по структуре на тот или иной витамин. Эти вещества конкурентно вытесняют витамины из ферментов, препятствуют образованию их коферментных форм или участию в реакциях. Примером являются антибактериальные препараты группы сульфаниламидов (антифолаты), дикумарол (антивитамин К), изониазид (антивитамин РР).
Свойства витаминов
Независимо от своих свойств витамины характеризуются следующими общебиологическими свойствами:
1. В организме витамины не образуются, их биосинтез осуществляется вне организма человека, т.е. витамины должны поступать с пищей. Тех витаминов, которые синтезируются кишечной микрофлорой обычно недостаточно для покрытия потребностей организма (строго говоря, это тоже внешняя среда). Исключением является витамин РР, который может синтезироваться из триптофана, и витамин D (холекальциферол), синтезируемый из холестерола.
2. Витамины не являются пластическим материалом. Исключение – витамин F.
3. Витамины не служат источником энергии. Исключение – витамин F.
4. Витамины необходимы для всех жизненных процессов и биологически активны уже в малых количествах.
5. При поступлении в организм они оказывают влияние на биохимические процессы, протекающие в любых тканях и органах, т.е. они неспецифичны по органам.
6. В повышенных дозах могут использоваться в лечебных целях в качестве неспецифических средств: при сахарном диабете – B1, B2, B6, при простудных и инфекционных заболеваниях – витамин С, при бронхиальной астме – витамин РР, при язвах ЖКТ – витаминоподобное вещество U и никотиновая кислота, при гиперхолестеринемии – никотиновая кислота.
Источник
Источники
Свежие овощи и фрукты (по убыванию количества): шиповник, смородина, клюква, брусника, перец сладкий, укроп, капуста, земляника, клубника, апельсины, лимоны, малина.
При составлении рациона необходимо учитывать реальные условия. Например, несмотря на высочайшее содержание аскорбиновой кислоты в шиповнике (около 500 мг на 100 г свежей ягоды), на практике он несущественный источник, т.к. мало кто ест свежий шиповник как таковой, а при температурной обработке, длительном хранении и на свету большая часть витамина разрушается. Такая же ситуация с лимонами (400 мг на 100 г, один лимон среднего размера) и 1 долька в кружке горячего чая), различной зеленью, вареньем из ягод.
Суточная потребность
- младенцы – 30-35 мг,
- дети от 1 до 10 лет – 35-50 мг
- подростки и взрослые – 50-100 мг.
Строение
Витамин является производным глюкозы. Его синтез осуществляют все организмы, кроме приматов и морских свинок.
Строение
аскорбиновой кислоты
Биохимические функции
Витамин С не является коферментом в привычном понимании. Он используется как донор электронов, например, для восстановления ионов металлов (железо, медь), входящих в состав активного центра оксидоредуктаз, после осуществления ферментом своей реакции.
Окисление аскорбиновой кислоты в биохимической реакции
1. Реакции гидроксилирования:
- пролина и лизина в их гидроксиформы при «созревании» коллагена,
- при синтезе гиалуроновой кислоты и хондроитинсульфата, желчных кислот,
- при синтезе гормонов надпочечников (кортикостероидов и катехоламинов) и тиреоидных гормонов,
Пример реакции с участием аскорбиновой кислоты
- при синтезе биогенного амина нейромедиатора серотонина,
- при синтезе карнитина (витаминоподобное вещество Вт), необходимого для окисления жирных кислот.
2. Восстановление неорганического иона железа Fe3+ в ион Fe2+ в кишечнике для улучшения всасывания и в крови (высвобождение из связи с трансферрином).
3. Участие в иммунных реакциях:
- повышает продукцию защитных белков нейтрофилов,
- высокие дозы витамина стимулируют бактерицидную активность и миграцию нейтрофилов.
Видимо, именно данная функция повышает потребность организма в аскорбиновой кислоте при простудных и инфекционных заболеваниях до 1,0-1,5 г.
4. Антиоксидантная роль сводится к:
- восстановлению окисленного витамина Е,
- лимитирование свободнорадикальных реакций благодаря взаимодействию с супероксид-анион-радикалом, гидроксил-радикалом, синглетным кислородом,
- снижает окисление липопротеинов в плазме крови и, таким образом, оказывает антиатерогенный эффект.
Показано, что прием аскорбиновой кислоты в дозе 300 мг/сут понижает риск возникновения сердечно-сосудистых заболеваний на 30%.
Гиповитаминоз С
Причина
Пищевая недостаточность, тепловая обработка пищи (потери от 50 до 80%), длительное хранение продуктов (каждые 2-3 месяца количество витамина сокращается наполовину).
В весенне-зимний период дефицит витамина захватывает, в зависимости от региона, 25-75% населения России.
Клиническая картина
Так как особенно интенсивно аскорбиновая кислота накапливается в надпочечниках и тимусе, то ряд симптомов связана со сниженной функцией этих органов. Отмечается нарушение иммунитета, особенно легочного, развивается общая слабость, быстрая утомляемость, похудание, одышка, боли в сердце, отек нижних конечностей. У мужчин происходит слипание сперматозоидов и возникает бесплодие.
Снижается всасываемость железа в кишечнике, что вызывает снижение синтеза гема и гемоглобина и железодефицитную анемию. Уменьшается активность фолиевой кислоты – это приводит к мегалобластической анемии.
У детей дефицит аскорбиновой кислоты приводит к болезни Меллера-Барлоу, проявляющуюся в поражении костей: разрастание и минерализация хряща, торможение рассасывания хряща, корытовидное западение грудины, искривление длинных трубчатых костей ног, выступающие четкообразные концы ребер. Цинготные четки, в отличие от рахитических, болезненны.
Полное отсутствие витамина приводит к цинге – самому известному проявлению недостаточности аскорбиновой кислоты. При этом наблюдается нарушение синтеза коллагена, гиалуроновой кислоты и хондроитинсульфата, что приводит к поражению соединительной ткани, ломкости и проницаемости капилляров и к ухудшению заживления ран. Сопровождается дегенерацией одонтобластов и остеобластов, ухудшается состояние зубов.
Все животные способны синтезировать витамин С самостоятельно, только приматы и морские свинки утратили эту способность и должны получать аскорбиновую кислоту с пищей.
Лекарственные формы
Аскорбиновая кислота чистая или с глюкозой. Аскорутин (в комплексе с биофлавоноидом рутином).
Источник
Анонимный вопрос · 7 декабря 2018
5,0 K
Врач-педиатр, диетолог. Работаю в клинике Doc+. Стаж по педиатрии с 2009 года…. · health.yandex.ru
Витамины необходимы для осуществления жизненно важных биохимических и физиологических процессов в организме. Витамины являются незаменимыми пищевыми веществами, так как большинство витаминов не синтезируется организмом человека или синтезируется в недостаточном количестве и должны поступать с пищей. Некоторые витамины принимают участие в синтезе ферментов: витамины группы В, биотин, пантотеновая кислота, фолиевая кислота. Есть витамины, которые участвуют в синтезе гормонов (витамины-прогормоны): витамин Д, А, К. Также есть витамины – антиоксиданты, которые борются с повреждающим действием свободных радикалов: витамин А, С, Е, липоевая кислота.
Интересуюсь вопросами истории, культуры и искусства. Люблю путешествовать…
Витамины — жизненно важные вещества, реобходимые нашему организму для поддержания его жизнедеятельности.Они принимают активное участие в обменных процессах, участвуют в окислительных процессах, способствуют нормальному росту клеток и развитию всего организма. Важную роль витамины играют в поддержании иммунитета.
Витамины смягчают или устраняют негативное действие… Читать далее
Мои интересы: разнообразны, но можно выделить следующие: литература, история…
Витымины входят в состав ферментов, поэтому играют большую роль в обменных процессах. Они усиливают действие других биологически активных веществ, повышают иммунитет и сопротивляемость организма к болезням, стимулируют рост и регенерацию тканей.
Какую роль играет витамин D?
Профессиональный консультант по детскому сну (https://lifesolution.ru/), член…
роль витамина Д куда шире, чем польза для костной ткани. Рецепторы витамина Д присутсвуют во все теле. Витамин Д важен для иммунной системы, для мозга, работы всех органов, снижения риска любых заболеваний, включая онкологические.
Прочитать ещё 2 ответа
Почему из-за недостатка витаминов человек заболевает?
Врач оториноларинголог хирург, кандидат медицинских наук Боклин Андрей Кузьмич… · boklin.ru
Добрый день. Насколько понятно из определения витамина — это вещества со свойством абсолютной необходимости для организма.
Теперь немного подробнее:
- Витамины это не просто микроэлементы, а незаменимые жиры и аминокислоты.
- Учитывая указанное выше — они участвуют не только в питании клеток, но и обменных процессах. И в принципе входят в структуру белковой составляющей тканей.
- Соответственно при недостатке или переизбытке витаминов, происходит нарушение или сдвиг в ферментном и клеточном обмене — это и приводит к заболеванию.
Что так же необходимо знать?
- Большинство витаминов не генерируется нашим организмом.
- В теле человека происходит синтез следующих витаминов и витаминоподобных веществ: А, В3, В7, К.
- Всего признанных витаминов 13 (данные 2018 года) — все остальные вещества пока входят в группу витаминоподобных веществ.
Нельзя думать, что если вы неделю не употребите какой-то витамин, то организм сразу начнет болеть. На это нужно более длительное время, потому как наш организм может компенсировать нехватку этих веществ самостоятельно. Он гораздо умнее, чем мы считаем )))
Хронический недостаток, естественно приведет к патологии, и это не только всем известные цинга, куриная слепота или рахит. Некоторые исследования свидетельствуют о влиянии дефицита витаминов на риск онкологии и генетических аномалий.
Другая интересная информация, которую следует знать, является переоценка лечебного эффекта препаратов содержащих, тот же витамин С. До сих пор нет подтверждающих данных о его эффективности при профилактике и лечении простудных заболеваний. Это касается и большинства «новомодных» витаминоподобных веществ — особенно в косметологии.
С уважением.
Прочитать ещё 3 ответа
Что такое биотин?
Biotin — жизненно важное для человека соединение. Биотин участвует в функционировании девяти ферментных системах организма. Активно регулирует метаболизм белков, углеводов, жиров. Препараты с биотином широко используются в отрасли красоты и здоровья. Важно не допускать дефицита биотина.
Официально вещество относят к группе витаминов B. Другие названия: кофермент R и витамин H (B7). Подробнее о биотине можно прочесть в моей статье «биотин».
Прочитать ещё 3 ответа
Какие витамины есть в черешне, и чем они полезны?
Врач-педиатр, диетолог. Работаю в клинике Doc+. Стаж по педиатрии с 2009 года…. · health.yandex.ru
Больше всего в черешне витамина С (около 17% от суточной нормы на 100 г продута). В небольшом количестве содержатся витамин Е, А, бета-каротин, являющийся предшественником витамина А. Все эти витамины являются антиоксидантами, участвуют в борьбе со свободными радикалами, а также участвуют во многих обменных процессах. В небольшом количестве содержатся витамины группы В (В1, В2, РР) – также участвуют в обменных процессах, способствуют усвоению белков, жиров и углеводов, способствуют нервной регуляции.
Усваиваются ли синтетические витамины на 100% ?
Создатель https://russiaherb.com
Всасывание витаминов различается, как различается и эффективность синтетических веществ и витаминов из продуктов.
Чаще всего, витамины из продуктов усваиваются лучше, чем синтетические.
Наш организм лучше адаптирован для усвоения витаминов из продуктов, так как делает это тысячелетия, в то время как синтетические концентрированные витамины для нас «в новинку».
Если интересна тема витаминов, то изучите таблицу суточных норм.
Самая большая разница между синтетическими/натуральными веществами, которую я видел, была у аминокислоты L-Карнитина. Из пищи мы можем усваивать 57-84% вещества, в то время как из пищевых добавок лишь 14-18%.
У обычных витаминов разница не столь заметна, но существует. Никакие витамины не усваиваются на 100%.
Всасывание зависит от многих уникальных свойств организма, например от состояния кишечника.
Источник
Источники
С пищевыми продуктами в организм поступает как витамин А, так и каротиноиды – вещества, схожие с ним по строению.
- витамин А содержат рыбий жир, печень морских рыб, печень крупного рогатого скота и свиньи, жирномолочные продукты (сливочное масло, сливки, сметана), желток яиц,
- каротиноиды имеются в красных овощах (морковь, красный перец, томаты), в пальмовом и в облепиховом масле.
В последние десятилетия обратили внимание на каротиноиды лютеин, зеаксантин и ликопин.
Лютеин и зеаксантин – в желтом пятне сетчатой оболочки глаза ответственны за различение красного и зеленого цветов, за отфильтрование сине-фиолетовой зоны спектра, за снижение оптических аберраций и повышение четкости зрения, и выступают как антиоксиданты. Лютеин также находится в желтом теле яичников.
Ликопин (нециклический изомер β-каротина) – антиоксидант, в крови переносится в составе липопротеинов низкой плотности, защищает их от окисления и, поэтому обладает мощным антиатерогенным эффектом.
Суточная потребность
Потребность в витамине может измеряться как микрограммах, так и в международных единицах (МЕ) – 1,0 мг витамина А соответствует 3300 МЕ.
Физиологическая потребность для детей и взрослых составляет 1,5-2,5 мг (5000-8250 МЕ) в зависимости от возраста и физических нагрузок.
Метаболизм
Всасывается только 1/6 часть потребленных каротиноидов. После всасывания некоторые каротиноиды в кишечнике превращаются в ретинол, при этом из β-каротина образуется 2 молекулы витамина А.
Превращение β-каротина в витамин А осуществляется в стенке кишечника. Он расщепляется под действием фермента 15,15’-диоксигеназы в центральной части молекулы с образованием ретиналя, а затем восстанавливается ретинол-дегидрогеназой с участием NADH или NADPH.
Витамин B12 повышает активность диоксигеназы.
Плотоядные животные (например, кошачьи) из-за отсутствия 15-15′-диоксигеназы не могут преобразовать каротиноиды в ретиналь, поэтому для них каротиноиды не являются источником витамина A.
Строение
Ретиноиды представляют собой β-иононовое кольцо с метильными заместителями и изопреновой цепью. В организме спиртовая группа ретинола окисляется в свои активные формы: альдегидную (ретиналь) или карбоксильную (ретиноевая кислота) группы.
Строение β-каротина
Биохимические функции
1. Регуляция экспрессии генов
Ретиноевая кислота служит лигандом для суперсемейства ядерных рецепторов, к числу которых относятся рецепторы к стероидным гормонам (кортизол, тестостерон), к витамину D, трийодтиронину, простагландинам, к транскрипционным факторам. Таким образом, она абсолютно необходима для экспрессии генов, участвующих в процессах развития клетки и обеспечивающих чувствительность клеток к гормонам и ростовым стимулам. Благодаря такой функции ретиноевая кислота:
- регулирует нормальный рост и дифференцировку клеток эмбриона и молодого организма,
- стимулирует деление и дифференцировку клеток быстро делящихся тканей – хряща, костной ткани, сперматогенного эпителия, плаценты, эпителия кожи, слизистых оболочек, клеток иммунной системы.
Участие ретиноевой кислоты в дифференцировке,
делении и росте клеток
2. Участие в фотохимическом акте зрения
Ретиналь в комплексе с белком опсином формирует зрительный пигмент, который находится в клетках сетчатки глаза – в палочках (черно-белое сумеречное зрение) и в колбочках (дневное цветное зрение). Пигмент палочек обычно именуется родопсином, тогда как в колбочках он именуется йодопсином. В обоих случаях пигмент представляет собой семидоменный белок опсин и хромофор – ретиналь.
Участие ретинола в фотохимическом акте зрения
При попадании фотона света на молекулу родопсина последний распадается на опсин и полностью транс-ретиналь. При этом в мембране генерируется электрический сигнал, идущий в зрительный центр головного мозга. В дальнейшем,под влиянием ферментов, алло-транс-ретиналь превращается в 11-цис-ретиналь и связывается с опсином, снова образуя родопсин.
Максимум спектра поглощения родопсина (палочки) находится в области 500 нм.
В наружных сегментах трёх типов колбочек (сине-, зелено- и красно-чувствительных) содержатся зрительные пигменты, максимумы спектров поглощения которых находятся в синей (420 нм), зеленой (531 нм) и желтой (558 нм) областях спектра. В настоящее время эти пигменты изучены еще недостаточно хорошо, в качестве примера можно назвать эритролаб — красный пигмент, хлоролаб — зеленый пигмент. При поражении колбочек возникает светобоязнь: человек видит при слабом свете, но слепнет при ярком освещении.
3. Антиоксидантная функция
Благодаря наличию двойных связей в изопреновой цепи витамин А способен осуществлять нейтрализацию свободных кислородных радикалов, но особенно явно эта функция проявляется у каротиноидов.
Гиповитаминоз А
Причина
Помимо пищевой недостаточности и нарушения желчеотделения, причиной гиповитаминоза А может быть
- недостаточность витаминов Е и С, защищающих ретинол от окисления,
- гипотиреоз (снижение функции щитовидной железы), так как диоксигеназа, превращающая каротиноиды в витамин А, активируется тиреоидными гормонами,
- недостаток железа, входящего в состав диоксигеназы, и цинка, требуемого для белка, обеспечивающего всасывание витамина.
Клиническая картина
1. Стерильность – желтое тело беременности накапливает каротиноиды β-каротин и лютеин. Вероятно, они несут антиоксидантную нагрузку, обеспечивая жизнеспособность и нормальное функционирование желтого тела.
2. При сильном гиповитаминозе и авитаминозе происходит снижение синтеза родопсина и нарушение темновой адаптации – куриная слепота;
3. Задержка роста, похудание, истощение;
4. Специфические поражения глаз, слизистых оболочек, кожи:
- кожа – гиперкератоз (пролиферация и патологическое ороговение кожи, сухость и шелушение – т.н. «жабья кожа«) приводит к вторичным гнойным процессам,
- глаза – ороговение эпителия слезного канала (ксерофтальмия) приводит к его закупорке. Это порождает, во-первых, сухость роговой оболочки глаза, т.к. нет слезы, во-вторых, влечет за собой воспаление роговой оболочки из-за отсутствия лизоцима (антибактериального фермента слезы). Оба фактора приводят к кератомаляции – отек, изъязвление, размягчение роговой оболочки,
- слизистые оболочки – из-за снижения синтеза гликопротеинов и нарушения барьерной функции слизистых оболочек происходит поражение эпителия желудочно-кишечного тракта, дыхательных путей и мочеполовой системы, также нарушение сперматогенеза.
В бедных развивающихся странах Африки и Азии ксерофтальмия поражает десятки тысяч детей в возрасте от 18 месяцев до 9 лет ежегодно.
В случае с поражением эпителия ЖКТ наблюдается возникновение порочного круга: нехватка витамина А вызывает поражение слизистых ЖКТ, а это провоцирует ухудшение всасывания веществ, в том числе и витамина А.
Поражение дыхательных путей приводит к снижению местного иммунитета, вплоть до ларинготрахеобронхита и пневмонии. Было показано, что коррекция содержания витамина А в диете детей тропических стран снижала смертность от инфекций на 30% !
Гипервитаминоз А
Причина
Избыточный прием витамина А с витаминными препаратами и, реже, с пищей.
Клиническая картина
Острое отравление сопровождается головной болью, тошнотой, слабостью, ступором, отеком соска зрительного нерва (вследствие ликворной гипертензии), может повышаться температура.
При хроническом отравлении нарушается пищеварение, исчезает аппетит, наступает потеря веса тела, снижается активность сальных желез кожи и развивается сухой дерматит, ломкость костей.
У витамина А в высоких дозах имеется нефротоксичность, канцерогенность и эмбриотоксичность.
Лекарственные формы
Ретинолацетат, ретинолпальмитат (в них функциональная ОН-группа защищена жирными кислотами).
Источник