 |
Участие витамина А в процессе зрительного восприятия
|
|
|
|
Светочувствительный аппарат глаза – сетчатка. Падающий на сетчатку свет адсорбируется и трансформируется пигментами сетчатки в другую форму энергии. У человека сетчатка содержит 2 типа рецепторных клеток: палочки и колбочки. Первые реагируют на слабое (сумеречное) освещение, а колбочки – на хорошее освещение (дневное зрение). Палочки содержат зрительный пигмент родопсин, а колбочки – йодопсин. Оба пигмента – сложные белки, отличающиеся своей белковой частью. В качестве кофермента оба белка содержат 11- цис -ретиналь, альдегидное производное витамина А.
Рисунок 1 – Схема зрительного цикла: 1 – цис -ретиналь в темноте соединяется с белком опсином, образуя родопсин; 2 – под действием кванта света происходит фотоизомеризация 11- цис -ретиналя в транс -ретиналь; 3 – транс -ретиналь-опсин распадается на транс -ретиналь и опсин; 4 – поскольку пигменты встроены в мембраны светочувствительных клеток сетчатки, это приводит к местной деполяризации мембраны и возникновению нервного импульса, распространяющегося по нервному волокну; 5 – заключительный этап этого процесса – регенерация исходного пигмента, происходит при участии ретиналь-изомеразы.
Витамин Е (токоферол)
(антистерильный)
По химической природе витамин Е представляет собой группу родственных соединений – токоферолов, молекулы которых состоят из двух компонентов: хроманолового кольца, являющегося производным бензохинона, и изопреноидной боковой цепи. Кроме токоферолов к группе витамина Е относятся a-, b-, g- и d-токотриенолы – аналоги соответствующих токоферолов, которые отличаются от последних наличием двойных связей в боковой цепи. Наибольшую биологическую активность проявляет a-токоферол (от др.-греч. τόκος – «деторождение», и φέρειν – «приносить»).
|
|
|
Источником токоферолов являются исключительно растительные организмы.
Биохимическая функция
Витамин Е является универсальным протектором клеточных мембран от окислительного повреждения. Он занимает такое положение в мембране, которое препятствует контакту кислорода с ненасыщенными липидами мембран (образование гидрофобных комплексов). Это защищает биомембраны от их перекисной деструкции. Антиоксидантные свойства токоферола обусловлены также способностью подвижного гидроксила хроманового ядра его молекулы непосредственно взаимодействовать с активными формами кислорода (О 2 •¯, НО• НО2•), свободными радикалами ненасыщенных жирных кислот (RO•, RO 2 •) и перекисями жирных кислот.
Мембраностабилизируюшее действие витамина проявляется и в его свойстве предохранять от окисления SH-группы мембранных белков. Его антиоксидантное действие заключается также в способности защищать от окисления двойные связи в молекулах каротина и витамина А. Витамин Е (совместно с аскорбатом) способствует включению селена в состав активного центра глутатионпероксидазы, тем самым он активизирует ферментативную антиоксидантную защиту (глутатионпероксидаза обезвреживает гидропероксиды липидов).
Токоферол является не только антиоксидантом, но и актигипоксантом, что объясняется его способностью стабилизировать митохондриальную мембрану и экономить потребление кислорода клетками. Следует отметить, что из всех клеточных органелл митохондрии наиболее чувствительны к повреждению, так как в них содержится больше всего легко окисляющихся ненасыщенных липидов. Вследствие мембраностабилизирующего эффекта витамина Е в митохондриях увеличивается сопряженность окислительного фосфорилирования, образование АТФ и креатинфосфата. Важно также отметить, что витамин контролирует биосинтез убихинона – компонента дыхательной цепи и главного антиоксиданта митохондрий.
|
|
|
Токоферол контролирует синтез нуклеиновых кислот (на уровне транскрипции), а также гема, микросомных цитохромов и других гемсодержаших белков.
Витамин Е обладает способностью угнетать активность фосфолипазы А2 лизосом, разрушающей фосфолипиды мембран. Повреждение мембран лизосом приводит к выходу в цитозоль протеолитических ферментов, которые и повреждают клетку.
Витамин Е является эффективным иммуномодулятором, способствующим укреплению иммунозащитных сил организма.
Витамин D (кальциферол)
(антирахитический)
Кальциферолы – группа химически родственных соединений, относящихся к производным стеринов. Биологически наиболее активными являются витамины – D2 и D3. Витамин D2 (эргокальциферол) представляет собой производное эргостерина – растительного стероида, встречающегося в некоторых грибах, дрожжах и растительных маслах.
| 
|
| Эргокальциферол | Холекальциферол |
При ультрафиолетовом облучении пищевых продуктов из эргостерина образуется витамин D2, используемый в лечебных целях. Витамин D3 – холекальциферол образуется в коже человека из 7-дегидрохолестерина под действием УФ-лучей.
Рисунок 2 – Схема образования витаминов D2и D3. Провитамины D2 и D3 представлены стеринами, у которых в кольце В присутствуют две двойные связи. При воздействии света в процессе фотохимической реакции происходит расщепление кольца В. А – 7-дегидрохолестерин, провитамин D3, (синтезируется из холестерина); Б – эргостерин – провитамин D2.
Биохимическая функция
В организме человека витамин D 3 идроксилируется в положениях 25 и 1 и превращается в биологически активное соединение 1,25-дигидроксихолекальциферол (кальцитриол).
Кальцитриол
Кальцитриол выполняет гормональную функцию, участвуя в регуляции обмена Са2+ и фосфатов, стимулируя всасывание Са2+ в кишечнике и кальцификацию костной ткани, реабсорбцию Са2+ и фосфатов в почках. При низкой концентрации Са2+ или высокой концентрации D 3 он с тимулирует мобилизацию Са2+ из костей.
|
|
|
Кальцитриол принимает участие в регуляции роста и дифференцировке клеток костного мозга, обладает антиоксидантным и антиканцерогенным действием.
Витамин К (нафтохиноны)
(антигеморрагический)
Витамин K по химической природе представляет ряд производных 2-метил-1,4-нафтохинона, сходного строения и близкой функции в организме. Обычно они имеют метилированный нафтохиноновый фрагмент с переменной по числу звеньев алифатической боковой цепью в положении 3. Филлохинон (также называемый витамином K1) содержит 4 изопреноидных звена, одно из которых является ненасыщенным.
|
Филлохинон (витамин К1)
|
В природе найдены только два витамина группы К: выделенный из люцерны витамин K1 и выделенный из гниющей рыбной муки K2. Кроме природных витаминов К, в настоящее время известен ряд производных нафтохинона, обладающих антигеморрагическим действием, которые получены синтетическим путем. К их числу относятся следующие соединения: витамин К3 (2-метил-1,4-нафтохинон), витамин К4 (2-метил-1,4-нафтогидрохинон), витамин К5 (2-метил-4-амино-1-нафтогидрохинон), витамин К6 (2-метил-1,4-диаминонафтохинон), витамин К7 (3-метил-4-амино-1-нафтогидрохинон).
Витамин К существует в нескольких формах в растениях как филлохинон (К1), в клетках кишечной флоры как менахинон (К2). Они различаются строением и количеством изопреновых единиц в боковой цепи.
| 
|
| Менахинон (витамин К2, n = 6, 7 или 9) | Менадион (витамин К3) |
Синтезированы аналоги витамина К – менадион (витамин К3, лишенный боковой цепи) и его водорастворимый аналог викасол, последний широко применяется в медицинской практике.
В тканях образуется активная форма витамина – менахинон-4 (содержит четыре изопреноидные единицы).
Биохимическая функция
Витамин К является коферментом γ-глутаматкарбоксилазы, карбокси-лирующей глутаминовую кислоту с образованием γ-карбоксиглутаминовой кислоты. γ-Глутаматкарбоксилаза участвует в активации факторов свертывания крови: протромбина (фактор II), проконвертина (фактор VII), фактора Кристмаса (фактор IX) и фактора Стюарта (фактор X). Указанные белковые факторы синтезируются как неактивные предшественники. Один из этапов их активации – карбоксилирование по остаткам глутаминовой кислоты с образованием γ-карбоксиглутаминовой кислоты, необходимой для последующего связывания ионов кальция.
|
|
|
|
| Рисунок 3 – Роль витамина К в процессе свертывания крови |
При взаимодействии активной восстановленной формы витамина К с γ-глутаматкарбоксилазой в присутствии кислорода образуется сильное основание (алкоксид), способное отнять от γ-С атома глутаминовой кислоты водород, на место которого присоединяется СО2 – при этом образуется γ-карбоксиглутаминовая кислота. В ходе реакции появляются короткоживущие
| ||
| Восстановленная (гидрохиноновая) форма витамина К1 | Окисленная (2,3-эпоксидная) форма витамина К1 |
И высоко токсичные промежуточные соединения (свободные радикалы витамина К), которые превращаются в нетоксичный 2,3-эпоксид витамина К в присутствие глутамата. Обратная регенерация гидрохинона происходит с участием ферментов редуктаз. Из сказанного следует, что при дефиците глутаминовой кислоты в клетке затрудняется обезвреживание токсичных свободных радикалов витамина К.
2. Химическое строение и биологическая роль водорастворимых витаминов
2.1. Витамин B1 (тиамин)
(антиневритный)
Тиамин по химической природе представляет собой производное тиазола и пиримидина, соединенных метиленовым мостиком.
Витамин В 1, присутствует в различных органах и тканях как в форме свободного тиамина, так и его фосфорных эфиров: тиаминмонофосфата (ТМФ), тиаминдифосфата (ТДФ, синонимы: тиаминпирофосфат, ТПФ) и тиаминтрифосфата (ТТФ).
Основной коферментной формой (60–80 % от общего внутриклеточного) является ТПФ.
Тиаминпирофосфат (ТПФ)
Биохимическая функция
|
|
|
