 |
Химическое строение и биохимические свойства жирорастворимых витаминов
|
|
|
|
Практикум
По общей биохимии
«Витамины»
Минск МГЭУ
УДК 577:574 (076.5)
ББК 28.69
П69
Рекомендовано к изданию НМС МГЭУ им. А.Д.Сахарова
(протокол № 3 от 14 июня 2015 г.)
Авторы:
Докучаева Е.А., ст. преподаватель кафедры биохимии и биофизики,
Сяхович В.Э., ст. преподаватель кафедры биохимии и биофизики,
Богданова Н.В., преподаватель кафедры биохимии и биофизики,
Бокуть С.Б., зав. кафедрой биохимии и биофизики, к.б.н., доцент
Рецензенты:
Кафедра клинической лабораторной диагностики Государственного учреждения высшего образования «Белорусская медицинская академия последипломного образования»;
Г.И. Новик, заведующая лабораторией «Коллекция микроорганизмов»
Государственного научного учреждения «Институт микробиологии Национальной академии наук Беларуси», кандидат биологических наук
П69 Практикум по общей биохимии. «Витамины». / Докучаева Е.А. и др. – Мн., 2015 – 42 с.
Практикум содержит учебно-методические материалы для проведения лабораторных работ по курсу «Общая биохимия» со студентами 2-го курса. Для каждой лабораторной работы приводятся основы теории по определенной теме, контрольные вопросы для подготовки к занятию, список рекомендуемой литературы, перечень заданий к занятию, описание используемых в лабораторной работе приборов, материалов и реактивов. Включены материалы, описывающие классификацию витаминов, биохимическую функцию, принципы методов качественных реакций обнаружения витаминов.
Все лабораторные занятия написаны авторами настоящего издания совместно.
Соответствует учебной программе курса «Общая биохимия» для студентов МГЭУ имени А.Д. Сахарова.
Практикум рекомендуется для студентов ВУЗов, обучающихся по специальности 1-80 02 01 «Медико-биологическое дело».
|
|
|
Ó Е.А. Докучаева, В.Э. Сяхович, Н.В. Богданова, С.Б. Бокуть 2015
Ó Международный государственный экологический университет им. А.Д. Сахарова, 2015
Содержание
| Витамины | |
| Химическое строение и биохимические свойства жирорастворимых витаминов | |
| Химическое строение и биологическая роль водорастворимых витаминов | |
| Химические свойства водорастворимых витаминов и их анализ (качественные реакции обнаружения водорастворимых витаминов) | |
| Химические свойства жирорастворимых витаминов и их анализ (качественные реакции обнаружения жирорастворимых витаминов) | |
| Методы количественного определения витаминов | |
| Приложение 1 |
Лабораторная работа
| Тема: | Качественные реакции на жирорастворимые и водорастворимые витамины |
| Цель работы: | Изучить биологическое действие отдельных витаминов и методы исследования витаминов в биологическом материале |
Оборудование и материалы:
· Термостат
· Водяная баня
· Пипетки стеклянные на 1 мл и 5 мл
· Микропипетки автоматические
· Цилиндры мерные на 250 мл и 100 мл
· Пробирки стеклянные
· Штативы для пробирок
· Стеклянные палочки
· Предметные стекла
· Часовые стекла
Реактивы:
· концентрированные кислоты – H2SO4, HNO3, НСl
· NaOH, 10% раствор
· Zn металлический
· FeCl3, 5% и 1% растворы
· NaНCO3, 10% раствор
· NaNO2, 5% раствор
· сульфаниловая кислота, 1% раствор
· хлороформ
· сахароза кристаллическая
· К3[Fe(CN)6], 10% раствор
· НСl, 10% раствор
· (СН3СОО) 2Сu, 5% раствор
· бром в хлороформе
· цистеин, 0,025% спиртовой раствор
· анилиновый реактив, раствор анилина (фениламина)
· раствор Люголя
· растворы витаминов
|
|
|
Теоретическая часть
Витамины
Витамины (от лат. vita – жизнь) – низкомолекулярные органические соединения различной химической природы, необходимые для осуществления жизненно важных биохимических и физиологических процессов в живых организмах. Организм человека и животных не обладает способностью синтезировать витамины или синтезирует некоторые из них в недостаточном количестве, поэтому он должен их получать в готовом виде с пищей. Витамины обладают исключительно высокой биологической активностью и требуются организму в небольших количествах – от нескольких мкг до нескольких мг в день.
Витамины, участвующие в биохимических процессах, являются либо предшественниками коферментов (витамин В1), либо представляют собой собственно коферменты (липоамид). Некоторые витамины обеспечивают протекание ряда физиологических процессов, например: витамин А2 участвует в процессе зрительного восприятия; витамин А3 – в процессе дифференцировки клеток; витамин D – в процессе формирования костной ткани; витамин Е выполняет функцию антиоксиданта.
Наряду с витаминами, в пище содержатся биологически активные вещества, которые по своим функциям ближе не к витаминам, а к другим незаменимым пищевым веществам. Эти вещества называют витаминоподобными. К ним обычно относят биофлавоноиды, холин, инозитол, оротовую, пангамовую и пара-аминобензойную кислоты, полиненасыщенные жирные кислоты и др.
Соединения, которые не являются витаминами, но служат предшественниками их образования в организме, называются провитаминами. К ним относятся, например, каротины, расщепляющиеся в организме с образованием витамина А, и некоторые стерины (эргостерин, 7-дегидрохолестерин и др.), превращающиеся в витамин D.
Некоторые аналоги и производные витаминов способны занимать место витамина в активном центре фермента, однако при этом не способны выполнять коферментную функцию, что ведет к снижению активности данного фермента и развитию соответствующей витаминной недостаточности. Такие соединения называются антивитаминами. Так, например, производные 4-гидроксикумарина (дикумарин и др.), предупреждающие возникновение тромбов, являются антагонистами витамина К. Сульфаниламидные препараты, оказывающие бактериостатическое действие, в то же время являются антагонистами пара-аминобензойной кислоты; аминоптерин и метотрексат (противоопухолевые препараты) служат антагонистами фолиевой кислоты. К антивитаминам относятся также вещества, связывающие или разрушающие витамины, например ферменты тиаминаза I и II, инактивирующие тиамин; белок яйца авидин, отличается способностью связывать биотин.
|
|
|
Ряд витаминов представлен не одним, а несколькими соединениями, обладающими сходной биологической активностью (витамеры), например, витамин В6 существует в нескольких формах – в виде пиридоксина, пиридоксаля и пиридоксамина.
Для индивидуальных соединений, обладающих витаминной активностью, рекомендуется использовать рациональные названия, отражающие их химическую природу, например рибофлавин (витамин В2), никотинамид и никотиновая кислота (витамин РР), ретинол (витамин А1).
Витамины классифицируют по их растворимости, а именно различают водорастворимые (гидрофильные) и жирорастворимые (липофильные) вита-мины. С момента открытия первых витаминов и до настоящего времени используется буквенная классификация.
Основной специфической функцией водорастворимых витаминов в организме является их участие в качестве коферментов многих энзимов, катализирующих разнообразные реакции. Из жирорастворимых витаминов лишь витамины К и А2 осуществляют коферментную функцию, а остальные участвуют в неферментативных физиологических процессах.
Знание функций витаминов позволяет понять причину возникновения различных патологических состояний, связанных с нарушением метаболизма веществ. Общей закономерностью является то, что дефицит того или иного витамина приводит к снижению активности соответствующего фермента и, следовательно, к торможению катализируемой этим ферментом реакции. Поскольку организм является сбалансированной саморегулирующейся системой, изменение метаболизма какого-либо вещества влечет за собой изменение обмена и других соединений. Наблюдаемые изменения в организме в целом проявляются не сразу, поскольку организм на начальном этапе дефицита какого-либо витамина компенсирует возникшее отклонение, изменяя метаболизм других веществ так, чтобы снизить отрицательное влияние дефицита витамина (состояние гиповитаминоза). Если дефицит витамина устранен, организм возвращается в нормальное состояние. В том случае, если дефицит витамина оказывается существенным и отличается длительным промежутком времени, возникает авитаминоз, который при исчерпании компенсаторных ресурсов организма может иметь летальные последствия.
|
|
|
Химическое строение и биохимические свойства жирорастворимых витаминов
Витамин А (ретинол)
(антиксерофтальмический)
Жирорастворимый витамин А представляет собой циклический непредельный одноатомный спирт, состоящий из ретинолового кольца и боковой цепи построенной из 2-х остатков изопрена и первичной спиртовой группы.
| 
|
| Ретинол | Ретиналь |
| |
| Ретиноевая кислота |
Спиртовая форма витамина А – ретинол, в организме окисляется до ретиналя и ретиноевой кислоты.
Биохимическая функция
Витамин А может образовываться в слизистой кишечника и печени из провитаминов – a-, b- и g-каротинов под действием каротиноксигеназы. Наибольшей активностью обладает b- каротин, который служит предшественником двух молекул ретинола, в то время как из других провитаминов может быть образована только одна молекула витамина А.
В организме ретинол превращается в ретиналь и ретиноевую кислоту, участвующие в регуляции ряда функций:
1. ретинол является структурным компонентом клеточных мембран;
2. регулирует рост и дифференцировку клеток эмбриона и молодого организма, а также деление и дифференцировку быстро проли-ферируюших тканей, в первую очередь, эпителиальных, хряща и костной ткани. Он контролирует синтез белков цитоскелета, реакции распада и синтеза гликопротеинов. Синтез последних осуществляется в аппарате Гольджи. Недостаток витамина А приводит к нарушению синтеза гликопротеинов (точнее, реакций гликозилирования, т. е. присоединения углеводного компонента к белку), что проявляется в потере защитных свойств слизистых оболочек.
3. является важнейшим компонентом антиоксидантной защиты организма.
4. витамин А и ретиноиды стимулируют реакции клеточного иммунитета, в частности, увеличивают активность Т-киллеров.
5. витамин А является антиканцерогеном, так как при его недостатке в организме увеличивается риск развития рака легкого и рака других локализаций.
6. участвует в фотохимическом акте зрения.
|
|
|
|
|
|
