Витамины

Витамины –

низкомолекулярные органические соединения, не синтезирующиеся в организме
человека и животных,
обладающие высокой

Общебиологические признаки витаминов

Не синтезируются в организме человека;
Не являются ни пластическим, ни

Название витамина:

Буквенное
Химическое
Клиническое

Классификация витаминов

Жирорастворимые
А (ретинол)
Д (холекальциферол, эргокальциферол)
Е (токоферолы) К (филлохинон, нафтохинон)

Водорастворимые
В1 (тиамин)
В2 (рибофлавин)
В3

Витаминоподобные соединения:

Синтезируются в организме человека, но синтез не покрывает потребностей;
Более низкая

Витаминоподобные соединения

Жирорастворимые
F (полиненасы- щенные жирные кислоты)
Q (убихинон)

Водорастворимые
Липоевая кислота
Пангамовая кислота Оротовая кислота

Антивитамины –

соединения, близкие к витаминам по химическому строению, но обладающие противоположным

Источники витаминов для человека

Пища животного и растительного происхождения;
Провитамины – соединения, содержащие

Нарушения обмена витаминов

Гипо(а)витаминозы – заболевания, возникающие вследствие недостатка или отсутствия витаминов

Гипо(а)витаминозы

витаминов с пищей

резервирования витаминов
Нарушение усвоения витаминов на клеточном уровне
Поступление антивитаминов

Типы гипо(а)витаминозов

Витаминдефицитные состояния – заболевания, обусловленные дефицитом в пище того или

Типы гипо(а)витаминозов

Витаминзависимые состояния – заболевания, в основе которых лежит дефект ферментов,

Типы гипо(а)витаминозов

Витаминрезистентные состояния — генетически обусловленные заболевания, характеризующиеся неспособностью организма усваивать

Общая характеристика жирорастворимых витаминов:

Растворяются в жирах;
Легко всасываются, но для их всасывания

Витамин А (ретинол, антиксерофтальмический)

Суточная потребность 2-2,7 мг

Источники витамина А

Печень крупного рогатого скота и свиней;
Яичный желток;
Молочные продукты;
Рыбий жир;
В

Биологические функции витамина А

Клинические проявления гиповитаминоза

Нарушение сумеречного зрения -
«куриная слепота» или гемералопия;
Сухость роговицы –

Гипервитаминоз витамина А

кожные высыпания, шелушение кожи, гиперкератоз
выпадение волос
общее истощение организма
тошнота и

Витамин Е, токоферол, антистерильный (витамин размножения)

Суточная потребность 5 мг

Источники витамина Е

Растительные масла;
Салат;
Капуста;
Семена злаков;
Сливочное масло;
Яичный желток.

Биологическая роль витамина Е

Природный антиоксидант:
Предотвращает повреждение липидов мембран и ДНК;
Повышает биологическую

Клинические проявления гиповитаминоза:

Бесплодие;
Поражение нервной системы, атаксия, мышечная дистрофия

Гипервитаминоз витамина Е
головная боль
повышенная утомляемость
расстройства работы желудочно-кишечного тракта

Витамин К, нафтохиноны (К1-филлохинон, К2-менахинон),
антигеморрагический

Суточная потребность 1 мг

Источники витамина К

Капуста;
Шпинат;
Корнеплоды;
Фрукты;
Печень;
Микрофлора толстого кишечника.

Роль витамина К
в свёртывании крови

Стимулирует синтез II, VII, IX и X факторов

COOH СО2 COOH

Роль витамина К
в свёртывании крови

СН2
СН2

CO СН NН

СН2

CO СН NН

СН COOH

карбоксилаза
vit K

Синтетические аналоги витамина К

O

CH3

O

O

O

CH3
SO3Na

Витамин К3

Викасол

Антивитамины витамина К

O

СН2

O

OH

OH

O O
Дикумарол

COOH

OH

Салициловая кислота

O

O

СН2 С CH3 O

OH СН2
Варфарин

Витамин Д (кальциферолы, антирахитический)

CH3

CH

3

CH3

CH

3

CH3 CH3

H2

HO

холекальциферол, Д3

CH2

HO

CH3
CH3 CH3
эргокальциферол, Д2

Суточная потребность 0,01-0,025 мг

Источники витамина Д

Сливочное масло;
Желток яиц;
Рыбий жир;
Синтез в организме из 7-дегидрохолестерина.

Превращение провитаминов в витамины Д

CH3

H3C

CH3

CH3

CH3

HO

CH3

CH3

CH2

CH3

HO

H3C
Витамин Д3 (холекальциферол)

УФО

7-дегидрохолестерин

CH3

CH3

CH3

CH3 CH3

HO

H3C
эргостерин

CH3

CH2

CH3

CH3 CH3

HO

H3C
Витамин Д2 (эргокальциферол)

УФО

Активные метаболиты витамина Д3

(кальцитриол)

1

24
25

25

Метаболизм витамина Д3

кальциферол (Д3)

кишечник
(всасывание Са и Р)

25-оксикальциферол (кальцидиол)

1,25-диоксикальциферол (кальцитриол)

почки
(реабсорбция Са и

Гипервитаминоз витамина Д

кальцификация крупных артерий, почек, сердца и легких
в костях –

Общебиологические свойства водорастворимых витаминов

Не накапливаются в организме человека;
Для них более характерны

Общая схема действия водорастворимых витаминов

Витамин

Кофермент
(активная
форма)

Фермент

Биохими- ческая реакция

Коферментная функция водорастворимых витаминов

Витамин С, аскорбиновая кислота

С

HO С

С

С

O O

O

O

- 2Н

Аскорбиновая кислота

Дегидроаскорбиновая кислота

HO С

H С
HO С H СН2ОН

O O

С
H С
HO С H СН2ОН

+ 2Н

Участие витамина С в синтезе коллагена

OH

CO СН

N

О
гидроксилаза

vit С

СН

CO

N

Проявления гиповитаминоза С

КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ И КЛИНИЧЕСКОЙ БИОХИМИИ

ЛЕКЦИЯ по теме:

ФЕРМЕНТЫ –

Ферменты –

это биокатализаторы белковой природы, изменяющие скорость химических реакций в живых

Свойства ферментов как белков

Имеют высокую молекулярную массу
Образуют коллоидные растворы
Термолабильны
Обладают высокой вязкостью,

Свойства ферментов как катализаторов

Катализируют только термодинамически возможные реакции
Не потребляются в ходе

Собственные свойства ферментов

Высокая биологическая активность
Ферментная специфичность
действия
субстратная
Иная зависимость от факторов, влияющих на

Ферменты

Одно- компонентные
(только

Двухкомпонентые

аминокислоты)

Апофермент (ак) Кофактор

Простетическая группа (Ме2+)

Кофермент

Витаминные

Невитаминного происхождения

Строение активного центра фермента

субстрат

участок

каталитический

связывания

участок

активный центр
фермент

Активный центр –

участок молекулы фермента, в котором происходит узнавание, связывание и

Активный центр фермента

Образование фермент- субстратного комплекса согласно модели «жесткой

матрицы» Фишера

E

S

ES

Схематическое представление конформационных изменений в молекуле фермента при связывании субстрата согласно

Общее уравнение ферментативной реакции:

k1
E + S ES

EP E + P

k2

k3

Стадии ферментативного катализа

I

III

II

Эффекты активного центра

1. Эффект напряжения («дыбы»)

Эффект концентрации
Эффект ориентации

Специфичность фермента
(каталитическая специфичность, или специфичность действия) –

способность фермента катализировать превращение субстрата

Специфичность фермента

(субстратная специфичность) –
способность фермента узнавать, связывать и катализировать превращение только

Абсолютная специфичность

Н2О

NH2

(СН )

2 3

NH

2

аргиназа

+

С O
NH2

NH2
С NH NH (СН2)3 СН NH2 COOH
аргинин

СН NH2
COOH
орнитин

мочевина

Абсолютная специфичность

уреаза

Н2О

NH2
С O NH2

СО2 + 2 NH3

Относительная специфичность

R1-COOH

R3-COOH СН
2

OH

+ Н2О

...

липаза

СН2 O CО R1
СН O CО R2 СН2 O СО R3

триацилглицерол (нейтральный жир)

СН O CО R2
СН2 OH

моноацилглицерол

Стереоспецифичность

Общее уравнение ферментативной реакции:

ES

EP E + P

E + S k

2

k3

k1

Константа Михаэлиса

Зависимость скорости ферментативной реакции от

концентрации субстрата

График зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата

Зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации фермента

V

E

Зависимость скорости ферментативной реакции от температуры

opt to≈ 40oC

V

колоколообразная зависимость

Зависимость скорости ферментативной реакции от рН среды

pH

pH opt

Зависимость скорости ферментативной реакции от рН среды

V

платообразная зависимость

pH

pH opt

V

пикообразная зависимость

Зависимость скорости ферментативной реакции от рН среды

pH

pH opt

Оптимальное значение рН

фепрепсин

активаторы

ингибиторы

обратимые

необратимые

Неорганические
вещества
Низкомолекулярны
е органические вещества
Белки

Основные механизмы действия активаторов

Площадка для взаимодействия фермента и субстрата
Повышение сродства фермента

Механизмы ингибирования

Конкурентное
Неконкурентное
Бесконкурентно
е
Субстратное
Аллостерическо

Конкурентное ингибирование

Конкурентное
ингибирование
E + S ES EP E + P
E + I EI

Фолиевая кислота (В9)

N

N

OH

СН2 NH

СО NH СН (СН2)2 COOH
COOH

N

H2N

N
и её антивитамины
H2N SО2 NH R

Сульфаниламид

Неконкурентное ингибирование

Неконкурентное

ингибирование

фермент

фермент

+

Неконкурентное
ингибирование
E + S ES EP E + P
E + I EI

Бесконкурентное
ингибирование
E + S ES EP E + P
ES + I ESI

Субстратное ингибирование

Аллостерическое ингибирование

аллостерический центр

Ферменты

Одно- компонентные
(только

Двухкомпонентые

аминокислоты)

Апофермент (ак) Кофактор

Простетическая группа (Ме2+)

Кофермент

Витаминные

Невитаминного происхождения

Металлы, содержащиеся в ферментах

Классификация коферментов По химическому строению

Алифатические (липоевая кислота);
Ароматические (коэнзим Q);
Гетероциклические (ТПФ, ПФ);
Нуклеотиды

Липоевая кислота

COOH

(СН2)4

CH2
СН2 СН
S S

КоQ (коэнзим Q,

убихинон)

O

O

(СН2 СН

С

СН2)n Н

CH3

CH3

Н3СО

Н3СО

Тиаминпирофосфат (ТПФ)

+

N

N

H3C

NH2

S

CH2 N

CH3

O CH2 CH2 O P
OH

O
O P OH OH

Флавинмононуклеотид (ФМН)

OH OH OH CH CH CH

N

N

NH

N

H C

3

H3C

O

O

CH2

O CH2 O P OH

OH

По выполняемым функциям
Переносчики протонов и электронов (НАД, ФАД, Ко Q);
Переносчики групп

По механизму действия

Коферменты с высоким потенциалом переноса энергии (переносчики энергии);
Коферменты, участвующие

Классификация ферментов
1. Оксидоредуктазы

2. Трансферазы

А Н2 + В

А + В Н2

3. Гидролазы

А Х

+ В

А + В Х

А В + Н2О

А Н + В ОН

4. Лиазы

А В
в

А В + а-в

6. Лигазы (синтетазы)

а
5. Изомеразы
цис транс, D L

А + В + АТФ

А В + НР + АДФ

класс

под- класс

катализируемая реакция

1.оксидоредуктазы

Гидрогенизация и дегидрогенизация

1.1

1.2

СН OH

H
С O

1.3

1.4

1.5

1.6

НАДН, НАДФН

СН СН

СН NH2
H

СН NН
H

Шифр ферментов

O

СН2ОН

HO

OH

OH

OH

+ АТФ

гексокиназа

HO

OH

OH

OH

+ АДФ

O СН2О P OH
OO

глюкоза

глюкозо-6-фосфат

ЕС 2. 7. 1. 1

класс 2 – трансфераза

подподкласс 1 – акцептором

Изоферменты ЛДГ

Сердце Почки Печень

Мышцы

ЛДГ5

ЛДГ4

3

ЛДГ ЛДГ

2

ЛДГ1

Изоферменты креатинкиназы

в в

МОЗГ

КК1

в м
м м

СЕРДЦЕ

МЫШЦЫ

КК2 КК3

Единицы измерения количества и активности фермента

1 мкмоль превращенного S

1 мин

1МЕ =

nМЕ – количество

единиц активности

Кол-во превращенного S (мкмоль)
nМЕ =
Время (мин)

Катал

моль превращенного
1 катал =
1 секунда