Витамины И С Григ Вол ГМУ ВИТАМИНЫ

Витамины И. С. Григ Вол. ГМУ

ВИТАМИНЫ низкомолекулярные органические вещества различной химической природы и различного строения; в организме не синтезируются, являются незаменимыми факторами пищи ; требуются в очень малых количествах; выполняют важные функции в процессе метаболизма. не включаются в структуру тканей, т. е. не являются пластическим материалом ; не используются организмом в качестве источника энергии.

ВИТАМИНЫ источники витаминов (пища, синтез микрофлорой кишечника вит. К, биотина, фолиевой, пантотеновой кислот и др. ); потребность в них (суточная потребность – мг или доли мг, для вит. С – 100 мг);

Классификация витаминов водорастворимые витамины (вит. В 1, В 2, В 6, В 12 РР, С, Р, фолиевая кислота, пантотеновая кислота, биотин); жирорастворимые витамины (А, Д, Е, К); витаминоподобные вещества (холин, инозит, липоевая кислота, пангамовая кислота, убихинон, парааминобензойная кислота и т. д. ).

Номенклатура витаминов а) буквенная (вит. А, С, К и т. д. ); б) химическая (тиамин, амид никотиновой кислоты и др. ); в) по названию авитаминоза с добавлением приставки “анти”, например, антиневритный, антирахитический и т. д. ).

Провитамины – предшественники способные в витаминов, организме превращаться в витамины. (7 -дегидрохолестерол вит Д 3, каротины витамин А и др. ).

Антивитамины – вещества, вызывающие снижение или полную потерю биологической активности витамина. 2 группы антивитаминов: антивитамины, имеющие структуру, сходную с витамином и оказывающие действие, основанное на конкурентных взаимоотношениях с ним (сульфаниламиды и ПАСК являются аналогами ПАБК и др. ). неспецифические антивитамины, вызывающие расщепление и связывание витамина (тиаминаза, аскорбатоксидаза, авидин).

Гипо и – авитаминозы. Экзогенные причины гиповитаминозов: недостаточное поступление витаминов или полное их отсутствие в пище. Эндогенные причины: повышенная потребность в витаминах при некоторых физиологических и патологических состояниях; нарушение всасывания витаминов при заболеваниях ЖКТ, печени и поджелудочной железы; дисбактериоз кишечника; действие структурных аналогов витаминов - антивитаминов;

Гипо – авитаминозы. Врожденные нарушения обмена и функции витаминов витаминзависимые и витаминрезистентные состояния. Причина генетические дефекты в обмене витаминов. Биохимические механизмы этих расстройств: нарушения всасывания витаминов, их транспорта, образования активных форм, взаимодействия с белками-апоферментами. Витаминзависимые и витаминрезистентные состояния развиваются независимо от поступления в организм витаминов.

Гипервитаминозы Жирорастворимые витамины не выделяются с мочой, их избыток в организме оказывает токсический эффект, особенно вит. А и Д.

Водорастворимые витамины. Основной механизм действия водорастворимых витаминов они - предшественники коферментов, т. е. их производные являются коферментами.

Витамин В 1 (тиамин, антиневритный витамин) Химическая структура – пиримидиновое и тиазоловое кольца, соединенные метиленовой связью.

Тиаминдифосфат (ТДФ, ТПФ)

Биороль витамина В 1 активная форма витамина – ТПФ (ТДФ) входит в состав ферментов: -пируват – и α-кетоглутаратдегидрогеназных комплексов, катализирующих окислительное декарбоксилирование ПВК и α -кетоглутарата; - транскетолазы пентозного цикла; - Авитаминоз: - полиневрит– нарушения в периферической нервной системе (бери-бери); - кардиальная форма болезни; - нарушения секреторной и моторной функции ЖКТ.

Витамин В 2 (рибофлавин) Химическая структура – изоаллоксазин, к которому в положении 9 присоединен спирт Дрибитол.

Биороль витамина В 2 – участие в построении ФМН и ФАД – коферментов флавиновых ферментов (НАДН-дегидрогеназы дыхательной цепи, ацил. Ко. А-дегидрогеназы, МАО, сукцинатдегидрогеназы, ксантиноксидазы, оксидаз L и D-аминокислот и др). Гипо- и авитаминоз - нарушения ЦТК, ЦПЭ, β-окисления, обмена ЖК, биогенных аминов и т. д. Признаки авитаминоза – ангулярный стоматит, кератиты, катаракта.

Витамин В 2. ФАД

Флавинадениндинуклеотид

Витамин В 6 (пиридоксин, антидерматитный) Химическая структура – в основе структуры кольцо пиридина. 3 формы витамина: пиридоксин (пиридоксол), пиридоксаль и пиридоксамин.

Пиридоксальфосфат

Витамин В 6. Пиридоксальфосфат

Биороль витамина В 6 Пиридоксальфосфат (ПФ) и фосфопиридоксамин являются коферментами: - аминотрансфераз (трансаминаз), - декарбоксилаз аминокислот, - серин-и треониндегидратаз (неокислительное дезаминирования серина и треонина), - δ-аминолевулинатсинтазы (синтез гема) и др. Гипо- и авитаминоз вит. В 6 - нарушение биосинтеза заменимых аминокислот, биогенных аминов, ГАМК, гема и т. д. признаки авитаминоза – специфический дерматит.

Роль вит. В 6 в метаболизме

Витамин РР

Витамин РР (ниацин, вит. В 3, никотиновая к-та, никотинамид) может синтезироваться незаменимой АК триптофан. из Хим. структура – пиридиновое кольцо, содержащее карбоксильную группу, у никотинамида – амидная группа. Биороль: в составе НАД и НАДФ входит в состав глутаматдегидрогеназы, лактатдегидрогеназы, малатдегидрогеназы, изоцитратдегидрогеназы глюкозо-6 фосфатдегидрогеназы и др. Авитаминоз – пеллагра (дерматит, диарея, деменция)

Витамин РР может синтезироваться из незаменимой АК триптофан. Хим. структура – пиридиновое кольцо, содержащее карбоксильную группу, у никотинамида – амидная группа. Биороль: в составе НАД и НАДФ входит в состав ферментов глутаматдегидрогеназы, лактатдегидрогеназы, малатдегидрогеназы, изоцитратдегидрогеназы, глюкозо-6 - фосфатдегидрогеназы и др. Авитаминоз – пеллагра диарея, деменция) (дерматит,

НАД+ и НАДН+Н+

Витамин РР. НАD

Фолиевая кислота (птероилглутаминовая кислота, фолацин, фолат, вит. В 9, Вс) Химическое строение – 3 структурные единицы: остаток 2 – амино - 4 окси - 6 метилптеридина, парааминобензойная кислота и Lглутаминовая кислота.

Структура фолиевой кислоты

Биороль ФК входит в состав кофермента ТГФК (Н 4 -фолат). Все производные Н 4 -фолата –промежуточные переносчики одноуглеродных фрагментов [C 1]. 6 одноуглеродных групп, включающихся в превращения в составе ТГФК: формильная ( -СНО), метенильная (-СН=), метильная ( -СН 3) оксиметильная (-СН 2 ОН), метиленовая ( -СН 2 -) формиминовая ( -СН=NН).

Структура фолиевой кислоты

Фолиевая кислота и Н 4 -фолат Фолиевая (птероилглутаминовая) кислота 2 NАДРН+Н+ 2 НАДФ+ фолат редуктаза 5, 6, 7, 8 - тетрагидрофолиевая кислота ( ТГФК, Н 4 – фолат)

Фолиевая кислота. ДГФК. ТГФК

Биороль Н 4 -фолата ТГФК образует коферменты, содержащие одноуглеродные фрагменты, присоединенные к атому N в положении 5 или к атому N в положении 10 (или к обоим). Коферменты ТГФК, содержащие одноуглеродные фрагменты, присоединенные к 5 атому N: - N 5 -формил-ТГФК (N 5 СНО-Н 4 -фолат); - N 5 -метил-ТГФК (N 5 -СН 3 -Н 4 -фолат) — регенерация мет из гомоцистеина. N 5 -метил-Н 4 -фолат Гомоцистеин метионин гомоцистеинметилтрансфераза

Биороль Н 4 -фолата к 10 атому N – - N 10 -формил-ТГФК (N 10 -СНО-Н 4 -фолат) — синтез пуриновых нуклеотидов (атом С во 2 положении); - синтез т. РНКф. Мет у прокариот; к 5 и 10 атомам N : - N 5, N 10 -метилен-ТГФК (N 5, N 10 -СН 2 -Н 4 -фолат) — синтез тимидиловых нуклеотидов, синтез серина из глицина; - N 5, N 10 -метенил-ТГФК (N 5, N 10=СН-Н 4–фолат) — синтез пуриновых. нуклеотидов (атом С в положении 8). Гиповитаминоз – нарушение синтеза белка и нуклеиновых кислот — макроцитарная анемия.

Производные фолата

Антибактериальное действие сульфаниламидов

Антибактериальное действие сульфаниламидов. Аналоги ФК - цитостатики Антибактериальное действие сульфаниламидов основано на их способности включаться вместо ПАБК (из-за сходства в строении) в структуру ФК, что ведет к блокаде синтеза нуклеиновых кислот у бактерий. Структурные аналоги ФК - 4 -аминоптерин и метотрексат (-СН 3 у N 10) – конкурентные ингибиторы фолатредуктазы, блокируют синтез д. ТМФ и ДНК, являются цитостатиками, используются в химиотерапии рака.

Структура кобаламина - витамина В 12

Витамин В 12 (кобаламин, антианемический) Вит. В 12 - единственный витамин , содержащий в составе Ме и единственный витамин, синтезирующийся исключительно микроорганизмами. Химическая структура – 2 части: - планарная – порфириноподобное корриновое кольцо с центральным атомом Со; - нуклеотидная часть, содержащая 5, 6 диметилбензимидазол, рибозу и остаток фосфата у 3 атома углерода.

Вит. В 12 и его производные

Витамин В 12 (кобаламин, антианемический) Производные кобаламина – оксикобаламин, хлоркобаламин, цианокобаламин, аквакобаламин, нитритокобаламин, дезоксиаденозилкобаламин и метилкобаламин Два В 12–кофермента (кобамидных кофермента) - метилкобаламин (СН 3 В 12) и дезоксиаденозилкобаламин

Производные вит. В 12

Витамин В 12 (кобаламин, антианемический)

Участие витамина В 12 в обмене метилкобаламин - кофермент в реакциях трансметилирования (регенерация метионина из гомоцистеина), участвует в переносе метильных групп с N 5 -метил-Н 4 -фолата на гомоцистеин с образованием метионина и Н 4 фолата. Метионин необходим для метилирования различных соединений, например, синтез креатина, адреналина, превращение фосфатидилэтаноламина в фосфатидилхолин. Реакции трансметилирования происходят при синтезе нуклеотидов и нуклеиновых кислот, при недостатке вит. В 12 нарушается синтез нуклеиновых кислот, страдает кроветворная система, развивается мегалобластическая анемия.

Участие витамина В 12 в обмене 5 дезоксиаденозилкобаламин – кофермент, необходимый для внутримолекулярного переноса водорода в реакциях изомеризации (изомеризация метилмалонил-Ко. А в сукцинил. Ко. А с участием метималонил-Ко. А-мутазы). Метилмалонил-Коа образуется из жирных кислот с нечетным числом атомов С и аминокислот с разветвленным радикалом. При недостатке вит. В 12 накапливается метилмалонил-Ко. А, который токсичен для нервной ткани, возникает поражение заднебоковых столбов спинного мозга.

Изомеризация метилмалонил. Ко. А в сукцинил-Ко. А L- метилмалонил Ко. А сукцинил-Ко. А

Биологическая роль витамина В 12

Гиповитаминоз витамина В 12 Наиболее частая причина нарушения всасывания вит. В 12 в тонком кишечнике – недостаток гликопротеида внутреннего фактора Касла, который синтезируется париетальными клетками слизистой желудка. транспорт в крови вит. В 12 в составе транскобаламина I и II. Транскобаламин I депо вит. В 12. Гиповитаминоз вит. В 12 - развитие

Витамин С (аскорбиновая кислота, антискорбутный витамин) Химическая. структура – производное L-гулоновой кислоты Авитаминоз – цинга. В основе – торможение связанное синтеза с коллагена, нарушением посттрансляционной его модификации (гидроксилирование про и лиз). Клинические проявления повышение сосудистой проницаемости стенки, ведущее к появлению кровоизлияний, петехий, нарушение связочного аппарата выпадение зубов и т. д.

Биороль витамина С Участие в окислительно-восстановительных реакциях; участие в реакциях гидроксилирования: - гидроксилирование про и лиз в проколлагене (синтез коллагена), - синтез норадреналина из дофамина, образующегося из тирозина, - синтез кортикостероидов, (синтез серотонина), - в обмене тирозина (синтез гомогентизиновой кислоты); обладает антиоксидантным действием, предотвращая ПОЛ; в кишечнике восстанавливает Fе 3+ в Fе 2+, способствуя его всасыванию, ускоряет освобождение Fе из ферритина; способствует освобождению Fе из связанной транспортной формы (из комплекса с трансферрином),

Участие вит. С в окислительно-восстановительных реакциях

Участие вит. С в окислительновосстановительных реакциях

Биотин (витамин Н) Химическое строение: производное мочевины и тиофенового кольца с валериановой кислотой в боковой цепи. Биотиновые ферменты, содержащие в качестве кофермента биотин, катализируют 2 типа реакций: - реакции карбоксилирования (с участием СО 2 или НСО 3 -), сопряженные с распадом АТФ; - реакции транскарбоксилирования (без участия АТФ), при которых субстраты обмениваются карбоксильными группами.

Биотин (витамин Н) входит в состав ферментов: - карбамоилфосфатсинтетазы I и II (синтез мочевины, пиримидинов), - пируваткарбоксилазы (ПВК → ЩУК → ФЭП → глю), - ацетил-Ко. А-- карбоксилазы (ацетил-Ко. А → малонил. Ко. А), - пропионил-Ко. А-карбоксилазы (пропионил-Ко. А → метилмалонил-Ко. А → сукцинил. Ко. А). Антагонист биотина – авидин (гликопротеид). Авитаминоз – нарушение синтеза нуклеиновых кислот, мочевины, ВЖК, а также глюконеогенеза. Клинические проявления - дерматит

Биотин Антагонист биотина – авидин (гликопротеид). Авитаминоз – нарушение синтеза нуклеиновых кислот, мочевины, ВЖК, а также глюконеогенеза. Клинические проявления -дерматит

Пантотеновая кислота (витамин В 5) Хим. структура – соединение β-аланина и 2, 4 диокси-3, 3 диметилмасляной кислоты.

Пантотеновая кислота (Витамин В 5)

Коэнзим А

Коэнзим А

Биороль пантотеновой кислоты входит в коэнзим А и 4 фосфопантетеина простетическую группу АПБ (синтез ЖК). НS-Ко. А содержит тиоэтаноламин, пантотеновую кислоту, 3 фосфоаденозин – 5 дифосфат, участвует в: - окислительном декарбоксилировании αкетокислот (пирувата и α-кетоглутарата), - активации ЖК, - в окислении и биосинтезе ВЖК, - синтезе холестерина и кетоновых тел и др, Признаки авитаминоза – дерматиты, дистрофические изменения ЖВС и нервной системы, депигментация волос, алопеция и т. д.

Структура витаминов А, Д, Е, К

Витамин А ( ретинол, антиксерофталмический витамин) Хим. строение одноатомный – С 20 циклический спирт, непредельный состоит из шестичленного кольца (β - ионон), двух остатков изопрена и первичной спиртовой группы. В организме ретинол окисляется при участии ферментов с образованием цис и– транс-альдегидов – ретиналей, при окислении которых получаются ретиноевые кислоты.

Провитамины вит. А – каротины Наибольшей биологической активностью обладает βкаротин, при расщеплении которого под действием βкаротин-диоксигеназы образуются 2 молекулы ретиналя по схеме: β-каротин 2 ретиналь → ретиноевая кислота тонкий кишечник, печень ↓ ретинол в крови ретинол связан с ретинолсвязывающим белком и преальбумином.

Структура вит. А и его производных

Структура 11 -цис -ретиналя, полностью транс-ретиналя и полностьютранс-ретинола (витамина А).

Витамин А ( ретинол)

Витамин А ( ретинол, антиксерофталмический витамин) Цис-ретиналь Транс-ретиналь Биороль – влияние вит. А и ретиноевой кислоты на рост и дифференцировку тканей. Механизм их действия, как и у всех липофильных гормонов - связываясь с внутриклеточными рецепторами, регулируют транскрипцию определенных генов. участие в восприятии света (11 цис- ретиналь - компонент родопсина палочек сетчатки глаза). Гиповитаминоз вит. А - гемералопия, ксерофталмия, кератомаляция, фолликулярный гиперкератоз и т. д. У молодых остановка роста костей.

Роль вит. А в восприятии света

Ретиноевая кислота

Витамин Д 3 - кальциферол, антирахитический витамин Химическое строение - вит. Д 2 (эргокальциферол ) и вит. Д 3 (холекальциферол) – производные циклопентанпергидрофенантрена. Провитамины: - эргостерол (растения, дрожжи) УФ → витамин Д 2. - 7 -дегидрохолестерол (кожа) УФ → витамин Д 3.

Провитамины вит. Д 2 и Д 3. 25(ОН)2 Д 3 и 1, 25(ОН)2 Д 3

Активные метаболиты вит Д 3 Печень — холекальциферол 25 гидроксилаза 25(ОН)Д (кальцидиол), 3 Почки - 25(ОН)Д 3 24 -гидроксилаза 24, 25 (ОН)2 Д 3 и 25(ОН) Д 3 1α-гидроксилаза 1, 25 (ОН)2 Д 3 (кальцитриол) Активные метаболиты вит. Д 3 – 1, 25 (ОН)2 Д 3 и 24, 25(ОН)2 Д 3 — гормоны.

Превращение 7 -дегидрохолестерола в вит. Д 3

Синтез вит Д 3

Превращение 7 -дегидрохолестерола в вит. Д 3

Превращение 7 -дегидрохолестерола в вит. Д 3

7 -дегидрохолестерол

25 -гидроксихолекальциферол

1, 25 (ОН)2 Д 3

Витамин Д - кальциферол, антирахитический витамин Биороль – органы- мишени 1, 25(ОН)2 Д 3: кишечник, почки, кости; тонкий кишечник – увеличение всасывания солей Са и Р; почки – усиление реабсорбции солей Са и Р в дистальных отделах почечных канальцев; кости – увеличение резорбции солей Са и Р при пониженном уровне Са 2+ в крови. Итоговый эффект– увеличение уровня Са и Р в плазме крови. 24, 25(ОН)2 Д 3 стимулируют остеогенез.

Активные метаболиты витамина Д 3 7 -дегидрохолестерол кожа ↓ УФ Витамин Д 3 (холекальциферол) печень ↓ 25 -гидроксилаза 25 (ОН) Д 3 (кальцидиол) почки ПТГ ↓ 1α-гидроксилаза 1, 25 (ОН)2 Д 3 (кальцитриол).

Органы –мишени 1, 25(ОН)2 Д 3 1, 25 (ОН)2 Д 3 Мобилизация Р и Ca 2+ из костной ткани (резорбция костной ткани) при низком уровне Са 2+ в крови Всасывание Ca 2+ и Р в тонком кишечнике Реабсорбция Ca 2+ и Р в почечных канальцах

Механизм действия вит. Д 3 влияние на генетический аппарат клетки, индукцию синтеза м. РНК для кальцийсвязывающих белков. Рецепторы для вит. Д – не только в тканях-мишенях, но и в клетках других тканей, где влияют на рост и дифференцировку тканей.

Витамин Д 3 – гипо – и гипервитаминозы Гиповитаминоз вит. Д у детей – рахит – искривление позвоночника, конечностей, деформация костей черепа, грудной клетки, гипотония мышц, повышение нервно-мышечной возбудимости. Причины рахита: ↓ вит. Д 3 в рационе; нарушение всасывания вит. Д 3 в тонком кишечнике; ↓ синтеза предшественников 1, 25(ОН)2 Д 3 из-за недостаточного пребывания на солнце; дефект 1α гидроксилазы; дефект R кальцитриола в клетках-мишенях.

Витамин Д 3 – гипо – и гипервитаминозы При вит. Д – резистентном рахите нарушен синтез гидроксилаз, переводящих вит. Д 3 в активное состояние. У взрослых при недостатке вит. Д – остеомаляция. Гипервитаминоз вит. Д – деминерализация костей, повышение уровня Са в крови, отложение его в мягких тканях, образование камней в мочевых путях.

Рахит

Витамин Е, токоферолы Химическое строение- производные токола. α-токоферол Биороль–жирорастворимые антиоксиданты, предотвращают аутоокисление липидов биомембран. Дефицит вит Е – дистрофия мышц и гемолитическая анемия, в результате активации ПОЛ в мембранах эритроцитов и мембранах лизосом мышечных клеток. Выходящие в цитозоль ферменты разрушают мышечную ткань, увеличивая креатинурию.

Структура и биороль вит. Е Вит. Е - антиоксидант, липофильная молекула, способна инактивировать свободные радикалы непосредственно в гидровофобном слое мембраны и т. о. предотвращать развитие цепи ПО ненасыщенных ЖК в липидах мембран клеток и т. о. стабилизировать мембраны.

α-токоферол

Вит. Е (α-токоферол)

Витамин К (антигеморрагический) Вит. К 1 и К 2 - 2 типа хинонов с боковыми цепями, представленными изопреноидными звеньями. В основе структуры — кольцо 1, 4 нафтохинона. Вит. К 1 (филлохинон) содержится в растениях. Вит. К 2 (менахинон) синтезируется микрофлорой кишечника. Вит. К 3 - синтетический аналог вит. К. Викасол – синтезированная натриевая соль бисульфитного производного вит. К.

Cтруктура витаминов К 2 и К 1 Витамин К 1 (филлохинон) Витамин К 2 (менахинон)

Витамин К 3 Викасол

Витамины К 1 и К 2

Биороль вит. К кофермент γ-глутамил-карбоксилазы, (превращение глутамата в γкарбоксиглутамат, необходимый для биосинтеза 4 факторов свертывания крови – факторов II (протромбина), VII, IX, X. -карбоксиглутаминовая кислота образуется из глутамата в результате посттрансляционной модификации 4 указанных факторов свертывания крови. Дополнительные отрицательно заряженные СООН группы облегчают связывание ионов Са с молекулами белков.

Участие вит. К в карбоксилировании глутамата

Участие вит. К в карбоксилировании глутамата

Витамин К Антивитамины вит. К – природный антикоагулянт дикумарол и синтетические аналоги вит. К — конкурентные ингибиторы γглутамилкарбоксилазы, препятствуют тромбообразованию. дефицит вит. К - при нарушении всасывания жиров, применении антибиотиков, нарушающих нормальный состав микрофлоры кишечника; возможны нарушения свертывания крови.

Липоевая кислота