42. Жирорастворимые витамины (a, d, e, k).

Ответ. 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). Витамин А (ретинол, антиксерофтальмический). 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. Физиологическая потребность для детей и взрослых составляет 1,5-2,5 мг в зависимости от возраста и физических нагрузок. 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. 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. Регуляция экспрессии генов. Участие в фотохимическом акте зрения. 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. У витамина А в высоких дозах имеется нефротоксичность, канцерогенность и эмбриотоксичность. Витамин D (кальциферол, антирахитический). Пищевые источники печень, дрожжи, жирномолочные продукты (сливочное масло, сливки, сметана), желток яиц (в основном витамин D2), рыбий жир, печень трески (витамин D3). Синтез в коже образуется (витамин D3) в эпидермисе при ультрафиолетовом облучении (длина волны 290-315 нм) из 7-дегидрохолестерола. Физиологическая потребность для маленьких детей – 10 мкг, для старших детей и взрослых – 10-20 мкг, для лиц старше 60 лет – 15 мкг. Витамин представлен двумя формами – эргокальциферол и холекальциферол. Химически эргокальциферол отличается от холекальциферола наличием в молекуле двойной связи между С22 и С23 и метильной группой при С24. Наиболее изученными и известными являются следующие функции витамина. Увеличение концентрации кальция и фосфатов в плазме крови. Для этого кальцитриол в мишеневых клетках индуцирует синтез кальций-связывающего белка и компонентов Са2+-АТФазы. В результате: увеличивает всасывание ионов Ca2+ в тонком кишечнике, стимулирует реабсорбцию ионов Ca2+ и фосфат-ионов в проксимальных почечных канальцах. Подавляет секрецию паратиреоидного гормона через повышение концентрации кальция в крови, но усиливает его эффект на реабсорбцию кальция в почках. В костной ткани роль витамина D двояка: стимулирует мобилизацию ионов Ca2+из костной ткани, так как способствует дифференцировке моноцитов и макрофагов в остеокласты, разрушению костного матрикса, снижению синтеза коллагена I типа остеобластами, повышает минерализацию костного матрикса, так как увеличивает производство лимонной кислоты, образующей здесь нерастворимые соли с кальцием. Кроме этого, витамин D, влияя на работу около 200 генов, участвует в пролиферации и дифференцировке клеток всех органов и тканей, в том числе клеток крови и иммунокомпетентных клеток. Витамин D регулирует иммуногенез и реакции иммунитета, стимулирует выработку эндогенных антимикробных пептидов в эпителии и фагоцитах, лимитирует воспалительные процессы путем регуляции выработки цитокинов. Витамин К (нафтохиноны, антигеморрагический). Хорошими источниками витамина К являются капуста, крапива, рябина, шпинат, тыква, арахисовое масло, печень (филлохинон). Также витамин образуется микрофлорой в кишечнике (менахинон). Запасы витамина в печени составляют около 30 суточных доз. Суточная потребность около 2 мг. Витамины содержат функциональное нафтохиноновое кольцо и алифатическую изопреноидную боковую цепь. К настоящему времени у человека обнаружено 14 витамин К-зависимых белков, играющих ключевые роли в регулировании физиологических процессов. Витамин К является коферментом микросомальных ферментов печени, осуществляющих γ-карбоксилирование (греч. γ – "гамма") глутаминовой кислоты в составе белковой цепи (полная реакция). Благодаря своей функции витамин обеспечивает посттрансляционную модификацию ("созревание") соответствующих белков. Факторов свертывания крови в печени – Кристмаса (ф.IX), Стюарта (ф.X), проконвертина (ф.VII), протромбина (ф.II). Белков костной ткани, например, остеокальцина. Протеина C и протеина S, участвующих в работе антисвертывающей системы крови. Вещества варфарин и дикумарол связываются с ферментом редуктазой и блокируют восстановление неактивной формы витамина К в активную. Витамин Е (токоферол, антистерильный). Растительные масла (кроме оливкового), пророщенное зерно пшеницы, бобовые, яйца. Cуточная потребность 20-50 мг. Молекула токоферола состоит из хроманольного кольца с HO- и CH3-группами и изопреноидной боковой цепью. Различают несколько форм витамина E, характеризующихся разной биологической активностью (в зависимости от числа CH3-групп и наличия двойной связи в боковой цепи). Витамин, встраиваясь в фосфолипидный бислой мембран, выполняет антиоксидантную функцию, т.е. препятствует развитию свободнорадикальных реакций. Лимитирует свободнорадикальные реакции в быстроделящихся клетках – слизистые оболочки, эпителий, клетки эмбриона. Этот эффект лежит в основе положительного действия витамина в репродуктивной функции у самцов (защита сперматогенного эпителия) и у самок (защита плода). Защищает витамин А от окисления, что способствует проявлению ростстимулирующей активности витамина А. Защищает ненасыщенные жирнокислотные остатки мембранных фосфолипидов от перекисного окисления и, следовательно, любые клетки от разрушения. Витамин F (полиненасыщенные жирные кислоты). Растительные масла (кроме пальмового и оливкового). Суточная потребность 5-10 г. Витамин F представляет собой группу незаменимых полиненасыщенных жирных кислот. Так как все эти жирные кислоты имеют двойную связь возле 6-го атома углерода с последнего метильного углерода, то они также называются ω-6-жирные кислоты (омега-6). Линолевая (С18:2, Δ9,12), линоленовая (С18:3, Δ6,9,12), арахидоновая (С20:4, Δ5,8,11,14). Полиненасыщенные жирные кислоты обладают весьма широкими функциями. Структурная - являются составной частью фосфолипидов клеточных мембран и транспортных липопротеинов. Предшественники регуляторных соединений, носящих название эйкозаноиды – простагландинов (в том числе простациклинов), тромбоксанов, лейкотриенов. Простациклины, тромбоксаны, лейкотриены являются "местными гормонами", т.е. после синтеза действуют только на соседние клетки. Функцией простагландинов является регуляция тонуса гладких мышц сосудов, ЖКТ, бронхолегочной системы, мочеполовой системы. Функция простациклинов – уменьшение агрегации тромбоцитов и расширение мелких сосудов. Функция тромбоксанов – усиление агрегации тромбоцитов и сужение мелких сосудов. Функция лейкотриенов – активация лейкоцитов, увеличение их подвижности, а также регуляция тонуса гладких мышц сосудов и бронхов.

43. Водорастворимые витамины группы b (b1, b2, b3, b6, b12).

Ответ. Витамин В1 (тиамин, антиневритный). Источники. Черный хлеб, злаки, горох, фасоль, мясо, дрожжи. Суточная потребность 2,0-3,0 мг. В составе тиамина определяется пиримидиновое кольцо, соединенное с тиазоловым кольцом. Коферментной формой витамина является тиаминдифосфат. Входит в состав тиаминдифосфата (ТДФ), который является коферментом транскетолазы - фермента пентозофосфатного пути; входит в состав ферментов декарбоксилирования α-кетокислот пируватдегидрогеназы и α-кетоглутаратдегидрогеназы, которые участвуют в энергетическом обмене; входит в состав дегидрогеназы разветвленных α-кетокислот, необходимой для катаболизма лейцина, валина, изолейцина. Входит в состав тиаминтрифосфата, который изучен еще недостаточно. Имеются разрозненные сведения об участии ТТФ в передаче нервного импульса, в генерации клеточного сигнала, в реакциях клеточного биоэлектрогенеза, в регуляции активности ионных каналов. Болезнь "бери-бери" или "ножные кандалы" – нарушение метаболизма пищеварительной, сердечно-сосудистой и нервной систем из-за недостаточного энергетического и пластического обмена. В кишечнике имеется бактериальная тиаминаза, разрушающая тиамин. Также этот фермент активен в сырой рыбе, сырых устрицах. Пиритиамин, структурный аналог и антиметаболит тиамина, обнаружен в некоторых растениях (папоротник). Он конкурирует за переносчик тиамина на мембранах клеток: в кишечнике подавляет его всасывание, в тканях "вытесняет" витамин из клеток. Витамин В2 (рибофлавин, витамин роста). Источники. Достаточное количество содержат мясные продукты, печень, почки, молочные продукты, дрожжи. Также витамин образуется кишечными бактериями. Суточная потребность 2,0-2,5 мг. В состав рибофлавина входит флавин – изоаллоксазиновое кольцо с заместителями (азотистое основание) и спирт рибитол. Коферментные формы витамина дополнительно содержат либо только фосфорную кислоту – флавинмононуклеотид, либо фосфорную кислоту, дополнительно связанную с АМФ – флавинадениндинуклеотид. В кишечнике рибофлавин освобождается из состава пищевых ФМН и ФАД, и диффундирует в кровь. В слизистой кишечника и других тканях вновь образуется ФМН и ФАД. Кофермент оксидоредуктаз – обеспечивает перенос 2 атомов водорода в окислительно-восстановительных реакциях. Дегидрогеназы энергетического обмена – пируватдегидрогеназа (окисление пировиноградной кислоты), α-кетоглутаратдегидрогеназа и сукцинатдегидрогеназа (цикл трикарбоновых кислот), ацил-SКоА-дегидрогеназа (окисление жирных кислот), митохондриальная α-глицеролфосфатдегидрогеназа (челночная система). Оксидазы, окисляющие субстраты с участием молекулярного кислорода. Например, прямое окислительное дезаминирование аминокислот или обезвреживание биогенных аминов (гистамин, ГАМК). Антивитамины В2. Акрихин (атебрин) – ингибирует функцию рибофлавина у простейших. Используется при лечении малярии, кожного лейшманиоза, трихомониаза, гельминтозов (лямблиоз, тениидоз). Мегафен – тормозит образование ФАД в нервной ткани, используется как седативное средство. Токсофлавин – конкурентный ингибитор флавиновых дегидрогеназ. Витамин В3 (PP, ниацин, антипеллагрический). Хорошим источником являются печень, мясо, рыба, бобовые, гречка, черный хлеб. В молоке и яйцах витамина мало. Также синтезируется в организме из триптофана – одна из 60 молекул триптофана превращается в одну молекулу витамина. Таким образом, можно считать, что 60 мг триптофана равноценны примерно 1 мг никотинамида. Если принять, что физиологическая норма потребления триптофана составляет 1 г, то в организме образуется около 17 мг никотинамида в сутки. Суточная потребность 15-25 мг. Витамин существует в виде никотиновой кислоты или никотинамида. Его коферментными формами являются никотинамидадениндинуклеотид (НАД) и фосфорилированная по рибозе форма – никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФ). Биохимические функции. Перенос гидрид-ионов Н– (атом водорода и электрон) в окислительно-восстановительных реакциях. Благодаря переносу гидрид-иона витамин обеспечивает следующие задачи. Метаболизм белков, жиров и углеводов. Так как НАД и НАДФ служат коферментами большинства дегидрогеназ, то они участвуют в реакциях при синтезе и окислении карбоновых кислот, при синтезе холестерола, обмена глутаминовой кислоты и других аминокислот, обмена углеводов: пентозофосфатный путь, гликолиз, окислительного декарбоксилирования пировиноградной кислоты, цикла трикарбоновых кислот. НАДН выполняет регулирующую функцию, поскольку является ингибитором некоторых реакций окисления, например, в цикле трикарбоновых кислот. Защита наследственной информации – НАД является субстратом поли-АДФ-рибозилирования в процессе сшивки хромосомных разрывов и репарации ДНК. Защита от свободных радикалов – НАДФН является необходимым компонентом антиоксидантной системы клетки. НАДФН участвует в реакциях ресинтеза тетрагидрофолиевой кислоты (кофермент витамина B9) из дигидрофолиевой после синтеза тимидилмонофосфата, восстановления белка тиоредоксина при синтезе дезоксирибонуклеотидов, для активации "пищевого" витамина К или восстановления тиоредоксина после реактивации витамина К. Антивитамины. Производное изоникотиновой кислоты изониазид, используемый для лечения туберкулеза. Механизм действия точно не выяснен, но по одной из гипотез – замена никотиновой кислоты в реакциях синтеза никотинамидаденин-динуклеотида (изо-НАД вместо НАД). В результате нарушается протекание окислительно-восстановительных реакций и подавляется синтез миколевой кислоты, структурного элемента клеточной стенки микобактерий туберкулеза. Витамин В6 (пиридоксин, антидерматитный). Витамином богаты злаки, бобовые, дрожжи, печень, почки, мясо, также синтезируется кишечными бактериями. Суточная потребность 1,5-2,0 мг. Витамин существует в виде пиридоксина. Его коферментными формами являются пиридоксальфосфат и пиридоксаминфосфат. Является коферментом фосфорилазы гликогена (50% всего витамина находится в мышцах), участвует в синтезе гема, сфинголипидов. Наиболее известная функция пиридоксиновых коферментов – перенос аминогрупп и карбоксильных групп в реакциях метаболизма аминокислот: кофермент декарбоксилаз, участвующих в синтезе биогенных аминов из аминокислот – серотонина, гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК), гистамина, кофермент аминотрансфераз, переносящих аминогруппы между аминокислотами и кетокислотами (механизм реакции трансаминирования с участием пиридоксальфосфата показан здесь), реакция трансаминирования. Витамин В12 (кобаламин, антианемический). Из пищевых продуктов витамин содержат только животные продукты: печень, рыба, почки, мясо. Также он синтезируется кишечной микрофлорой, однако не доказана возможность всасывания витамина в нижних отделах ЖКТ. Суточная потребность 2,5-5,0 мкг. Содержит 4 пиррольных кольца, ион кобальта (с валентностью от Co3+ до Co6+), группу CN–. В организме при синтезе коферментных форм цианидная группа CN– заменяется метильной или 5'-дезоксиаденозильной. Для всасывания в кишечнике необходим внутренний фактор Касла – гликопротеин, синтезируемый обкладочными клетками желудка. Комплекс "витамин В12+внутренний фактор" медленно всасывается в подвздошной кишке. В крови витамин транспортируется в виде гидроксикобаламина вместе с транскобаламином и транспортными белками (α- и β-глобулинами). Витамин В12 участвует в двух видах реакций – реакции изомеризации и метилирования. Основой изомеризующего действия витамина В12 является возможность способствовать переносу атома водорода на атом углерода в обмен на какую-либо группу. Эта функция имеет значение в процессе окисления остатков жирных кислот с нечетным числом атомов углерода, на последних реакциях утилизации углеродного скелета валина, лейцина, изолейцина, треонина, метионина, боковой цепи холестерола. В результате этих реакций образуется метилмалонил-SКоА, который при участии витамина В12 превращается в сукцинил-SКоА и в дальнейшем сгорает в цикле трикарбоновых кислот. Участие в трансметилировании аминокислоты гомоцистеина при синтезе метионина. Метионин в дальнейшем активируется и используется для синтеза адреналина, креатина, карнитина, холина, фосфатидилхолина и др.

44. Фолиевая кислота и витамин с.

Ответ. Витамин В9 (Вс, фолиевая кислота, витамин роста). Растительные продукты, дрожжи, мясо, печень, почки, желток яиц. Витамин активно синтезируется дружественной кишечной микрофлорой. Суточная потребность 400 мкг. Витамин представляет собой комплекс из трех составляющих – птеридина, пара-аминобензойной кислоты и глутаминовой кислоты. Остатков глутамата, соединенных через γ-карбоксильную группу, может быть разное количество. Коферментной формой витамина является тетрагидрофолиевая кислота (ТГФК, Н4-ФК). Благодаря способности переносить одноуглеродные фрагменты, витамин: в виде N10-формил-ТГФК и N5,N10-метенил-ТГФК участвует в синтезе пуриновых нуклеотидов, в виде N5,N10-метилен-ТГФК участвует в образовании тимидинмонофосфата, и, следовательно, в синтезе ДНК, участвует в обмене аминокислот – обратимое превращение глицина и серина, N5-метил-ТГФК взаимодействует с витамином В12, являясь донором метильной группы при превращении гомоцистеина в метионин. В клетке N5-метил-ТГФК образуется в необратимой реакции из N5,N10-метилен-ТГФК. При этом единственным способом получить свободную ТГФК для других клеточных нужд является реакция превращения гомоцистеина в метионин. При дефиците витамина В12 эта реакция нарушается и возникает внутриклеточный дефицит витамина B9, хотя и в клетке и в крови его (в виде метил-ТГФК) может быть много. Такое явление получило название "ловушка для фолата". Антивитамином В9 является группа лекарственных антибактериальных соединений сульфаниламидов структурно схожих с компонентом фолиевой кислоты - парааминобензойной кислотой (ПАБК). В бактериальной клетке происходит конкуренция за активный центр фермента и нарушается использование ПАБК для синтеза фолиевой кислоты, что ведет к прекращению синтеза тимидилового нуклеотида, подавлению синтеза ДНК и размножения бактерии. Витамин С (аскорбиновая кислота, антицинготный). Свежие овощи и фрукты (по убыванию количества): шиповник, смородина, клюква, брусника, перец сладкий, укроп, капуста, земляника, клубника, апельсины, лимоны, малина. Суточная потребность младенцы – 30-35 мг, дети от 1 до 10 лет – 35-50 мг, подростки и взрослые – 50-100 мг. Витамин является производным глюкозы. Его синтез осуществляют все организмы, кроме приматов и морских свинок. 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. 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. Восстановление неорганического иона железа Fe3+ в ион Fe2+ в кишечнике для улучшения всасывания и в крови (высвобождение из связи с трансферрином). 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. 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.

45. Пути превращения углеводов. Реакции гликолиза и его регуляция.

Ответ. Полисахариды, потребляемые организмом в результате метаболизма, поступают частично с пищей (амилоза + амилопектин= крахмал), частично имеют эндогенное происхождение (гликоген).Суточная потребность организма в углеводах-400-500 г. Источник-мучные изделия, крупы, злаки, фрукты и мед.На начальных этапах происходит расщепление полисахаридов до олиго-и моносахаридов под воздействием ряда ферментов (амилаза, мальтаза, изомальтаза и некоторые другие).Переваривание начинается в тонком кишечнике под воздействием фермента АМИЛАЗЫ поджелудочной железы:крахмал (АМИЛОЗА) --> МАЛЬТОЗА -->ГЛЮКОЗА. В конечном итоге образуется глюкоза из всех вышеперечисленных полисахаридов. Образовавшаяся глюкоза претерпевает превращения по нескольким направлениям. Гликолиз протекает в гиалоплазме клетки.  Гликолиз условно можно разбить на два этапа. В первом этапе происходит затрата энергии, второй этап, наоборот, характеризуется накоплением энергии в форме молекул АТФ. Первой ферментативной реакцией гликолиза является фосфорилирование глюкозы.

Второй реакцией.

Третья реакция .

Четвертую реакцию .

Пятая реакция - это реакция изомеризации триозофосфатов.

В результате шестой реакции .

Седьмая реакция .

Восьмая реакция .

Девятая реакция.

Десятая реакция.