Витамины

                                                Введение

   К биологически активным веществам относятся: ферменты, витамины и  гормоны. Это жизненно важные и необходимые соединения, каждое из которых выполняет незаменимую и очень важную роль в жизнедеятельности организма.

          Переваривание и усвоение пищевых продуктов происходит при участии ферментов. Синтез и распад белков, нуклеиновых кислот, липидов, гормонов и других веществ в тканях организма представляет собой также совокупность ферментативных реакций. Впрочем, и любое функциональное проявление живого организма – дыхание, мышечное сокращение, нервно-психическая деятельность, размножение и.т.д. Тоже непосредственно связаны с действием соответствующих ферментных систем. Иными словами, без ферментов нет жизни. Их значение для человеческого организма не ограничивается рамками нормальной физиологии. В основе многих заболеваний человека лежат нарушения ферментативных процессов

Витамины могут быть отнесены к группе биологически активных соединений, оказывающих своё действие на обмен веществ в ничтожных концентрациях. Это органические соединения различной химической структуры, которые необходимы для нормального функционирования практически всех процессов в организме. Они повышают устойчивость организма к различным экстремальным факторам и инфекционным заболеваниям, способствуют обезвреживанию и выведению токсических веществ и.т.д.

Гормоны – продукты внутренней секреции, которые вырабатываются специальными железами или отдельными клетками, выделяются в кровь и разносятся по всему организму в норме выделяя определенный биологический эффект.  

           Сами гормоны непосредственно не влияют на какие-либо реакции клетки. Только связавшись с определенным, свойственным только ему рецептором вызывается определенная реакция.

  Нередко гормонами называют и некоторые другие продукты обмена веществ, образующиеся во всех ( например углекислота) или лишь в некоторых ( например ацетилхолин) тканях, обладающие в большей или меньшей степени физиологической активностью и принимающие участие в регуляции функций организма животных. Однако, такое широкое толкование понятия «гормоны» лишает его всякой качественной специфичности, этот термин стоит использовать для активных продуктов обмена веществ, которые образуются в образованиях- железах внутренней секреции.

Цель: познакомиться с понятиями «ферменты», «витамины» и «гормоны», определить их роль в жизни человека и возможные нарушения при их недостатке и избытке.

 Задачи: 

1. Рассмотреть ферменты, гормоны, витамины с химической стороны; их классификацию и значение для организма человека;
2. Раскрыть сущность механизма действия ферментов; нарушения при их недостатке или избытке.

                                                         Глава 1. Ферменты

1. История открытия                                                                        

         В основе всех жизненных процессов лежат тысячи химических реакций. Они идут в организме без применения высокой температуры и давления, т.е. в мягких условиях. Вещества, которые окисляются в клетках человека и животных, сгорают быстро и эффективно, обогащая организм энергией и строительным материалом. Но те же вещества могут годами храниться как в консервированном (изолированном от воздуха) виде, так и на воздухе в присутствии кислорода. Возможность быстрого переваривания продуктов в живом организме осуществляется благодаря присутствию в клетках особых биологических катализаторов – ферментов. Термин «фермент» ( fermentum по-латыни означает «бродило», «закваска»)  был предложен голландским ученым        Ван - Гельмонтом в начале 17 века. Так он назвал неизвестный агент, принимающий активное участие в процессе спиртового брожения.

Экспериментальное изучение ферментативных процессов началось в 18 столетии, когда французский естествоиспытатель Р.Реомюр поставил опыты, чтобы выяснить механизм переваривания пищи в  желудке хищных птиц. Он давал  хищным птицам глотать кусочки мяса, заключенные в просверленную   металлическую трубочку, которая была прикреплена к тонкой цепочке. Через несколько часов трубочку вытягивали из желудка птицы и выяснилось, что мясо частично растворилось. Поскольку оно находилось в трубочке и не могло подвергаться механическому измельчению, естественно было предположить, что на него воздействовал желудочный сок. Это предположение подтвердил итальянский естествоиспытатель Л. Спалланцани. В металлическую трубочку, которую заглатывали хищные птицы  Л. Спалланцани помещал кусочек губки. После извлечения трубки из губки выжимали желудочный сок. Затем нагревали мясо в этом соке, и оно полностью в нем « растворялось ».

                 Значительно позже в (1836 году)  Т. Шванн открыл в желудочном соке фермент пепсин ( от греческого слова pepto – «варю») под влиянием которого и происходит переваривания мяса в желудке. Эти работы послужили началом изучения так называемых протеолитических ферментов.

2. Свойства ферментов

                      Будучи белками, ферменты обладают всеми их свойствами. Вместе с тем биокатализаторы характеризуются рядом специфических качеств, тоже вытекающих из их белковой природы. Эти качества отличают ферменты от катализаторов обычного типа. Сюда относятся термолабильность ферментов, зависимость их действии от значения pH среды, специфичность и, наконец,  подверженность влиянию активаторов и ингибиторов.

                     Термолабильность ферментов объясняется тем, что температура, с одной стороны, воздействует  на белковую часть фермента, приводя при слишком высоких значениях к денатурации белка и снижению каталитической функции, а с другой стороны, оказывает влияние на скорость реакции образования фермент-субстратного комплекса и на все последующие этапы преобразования субстрата, что ведет к усилению катализа.

                   Зависимость каталитической активности фермента от температуры выражается типичной кривой. До некоторого значения температуры ( в среднем до 50 градусов)  каталитическая активность растет, причем на каждые 10 градусов примерно в 2 раза повышается скорость преобразования субстрата. В тоже время постепенно возрастает  количество инактивированного фермента за счет денатурации его белковой части. При температуре выше 50 градусов денатурации ферментного белка резко усиливается и, хоть скорость реакций преобразования субстрата продолжает расти, активность фермента, выражающаяся количеством превращенного субстрата, падает.

        Глава 2. Витамины

1. Общая характеристика

                   Витамины (от латинского YITA – жизнь ) – группа органических соединений разнообразной химической природы, необходимых для питания человека и животных и имеющих огромное значение для нормального обмена веществ и жизнедеятельности организма. Витамины выполняют в организме те или иные каталитические функции и требуются в ничтожных количествах по сравнению с основными питательными веществами (белками, жирами, углеводами и минеральными солями).

                   Поступая с пищей, витамины усваиваются (ассимилируются) организмом, образуя различные производные соединения (эфирные, амидные, нуклеотидные, и другие.)   которые в свою очередь, могут соединяться с белками. Наряду с ассимиляцией, в организме  непрерывно идут процессы разложения (диссимиляции). Витамины, причем продукты распада ( а иногда и мало измененные молекулы витаминов ) выделяются во внешнюю среду.

                  Болезни, которые возникают вследствие отсутствия в пищи тех или иных витаминов, стали называться авитаминозами. Если болезнь возникает вследствие отсутствия нескольких витаминов, её называют поливитаминозом. Однако типичные по своей клинической картине авитаминозы в настоящее время встречаются довольно редко. Чаще приходится иметь дело с относительным недостатком какого-либо витамина; такое заболевание называется гиповитаминозом. Если правильно и своевременно поставлен диагноз, то авитаминозы и особенно гиповитаминозы легко излечить введением в организм соответствующих витаминов.

                  Чрезмерное введение в организм некоторых витаминов может вызвать заболевание, называемое гипервитаминозом.

                     В настоящее время многие изменения в обмене веществ при авитаминозе рассматривают как следствие нарушения ферментативных систем.

                                   2.2 Классификация витаминов

                         Витамины делят на две большие группы:  витамины растворимые в жирах, и витамины, растворимые в воде. Каждая  из этих групп содержит большое количество различных витаминов, которые обычно обозначают  буквами «латинского алфавита». Следует обратить внимание, что порядок этих букв не соответствует их обычному расположению в алфавите и не вполне отвечает исторической последовательности открытия витаминов.

                           В приводимой классификации витаминов в скобках указаны наиболее характерные биологические свойства данного витамина – его способность предотвращать развитие того или иного заболевания. Обычно названию заболевания предшествует приставка «анти», указывающая на то, что данные витамин предупреждает или устраняет это заболевание.

1. ВИТАМИНЫ, РАСТВОРИМЫЕ В ЖИРАХ. 

                   Витамин A (антиксерофталический).

                   Витамин D (антирахитический).

                   Витамин E (витамин размножения).

                 Витамин K  (антигеморрагический).

               2.ВИТАМИНЫ, РАСТВОРИМЫЕ В ВОДЕ.

              Витамин B1 (антиневритный).  

              Витамин B2 (рибофлавин).

  Витамин PP (антипеллагрический).

  Витамин B6 (антидермитный).

              Пантотен (антидерматитный факторф).

              Биотит (витамин H, фактор для роста грибков, дрожжей и бактерий,                                             антисеборейный).

Инозит. Парааминобензойная кислота.

(фактор роста бактерий и фактор пигментации).

Фолиевая кислота (антианемический витамин, витамин роста для цыплят и бактерий).

Витамин B 12 (антианемический витамин).

Витамин B 15 (пангамовая кислота).

Витамин C (антискорбутный).

Витамин P (витамин проницаемости).

                             Многие относятся также к числу витаминов холин и непредельные жирные кислоты с двумя и большим числом двойных связей. Все выше перечисленные растворимые в воде – витамины, за исключением инозита и витаминов C и  P, содержат азот в своей молекуле, и их часто объединяют в один комплекс витаминов групп. Физиологическое значение витамина C теснейшим образом связано с его оксислительно-восстановительными свойствами. Возможно, что этим следует объяснить и изменения в углеводном обмене при скорбуте, заключающиеся в постепенном  исчезновении кликогена из печени и вначале повышенном, а затем пониженном содержании сахара в крови.

                                                Глава 3.Гормоны.

                                        3.1. Общая характеристика

                 Гормоны – это специфические вещества, которые вырабатываются в организме и регулируют его развитие и функционирование. В переводе с греческого - гормоны – означают двигаю, возбуждаю. Гормоны образуются специальными органами- железами внутренней секреции ( или эндокринными железами). Эти органы названы так потому, что продукты их работы не выделяются во внешнюю среду ( как, например, у потовых и пищеварительных желез), а «подхватываются» током крови и разносятся по всему организму. «Истинные» гормоны ( в отличии от местных регуляторных веществ) выделяются в кровь и действуют практически на все органы, в том числе значительно удаленные от места образования гормона.

                  Биологически активные вещества, образующиеся в других, отличных от желез внутренней секреции, органах и тканях, принято называть «парагормонами», «гистогормонами», «биогенными стимуляторами». На участие этих веществ в регуляции функций организма впервые указал русский физиолог В.Я. Данилевский ( в 1899г. На 7-м съезде общества русских врачей в память Н.И.Пирогова). Термин «гормоны» впервые был применен У. Бейлиссом и Э.Старлингом  в 1902г. По отношению к специфическому продукту секреции слизистой оболочки верхней части кишечника- т.е секретину, стимулирующему отделение сока поджелудочной железы. Однако секретин следует отнести к гистогормонам.

                   Биологически активные продукты обмена веществ образуются и в растениях, но относить эти вещества к «гормонам» совершенно неправильно.

                 Беспозвоночные животные не имеют сформировавшейся эндокринной системы (т.е функционально взаимосвязанных желез внутренней секреции).Так, у насекомоядных обнаружены лишь отдельные железистые образования, в которых по-видимому , и происходит выработка гормональных веществ (например, вызывающие линьку, окукливание). У кольчатых червей существует только зачаток адреналовой системы в форме хромаффинных клеток, а у переходных форм от беспозвоночных к позвоночным - асцидий (оболочников)- имеются гомологи гипофиза и щитовидной железы. Эндокринная система со специфическими физиологическими функциями достигает полного развития лишь у позвоночных животных и человека.

                                                3.2 Варианты действия гормонов

                        В настоящее время различают следующие варианты действия гормонов:

1. Гормональное или гемокринное, т.е. действие на значительном удалении от места образования;
2. Изокринное или местное, когда химическое вещество, синтезированное в однйо клетке, оказывает действие на клетку, расположенную в тесном контакте с первой, и высвобождение этого вещества осуществляется в межтканевую жидкость и кровь;
3. Нейрокринное, или нейроэндокринное (синаптическое и несинаптическое), действие, когда гормон, высвобождаясь из нервных окончаний, выполняет функцию нейротрансмиттера или нейромодулятора, т.е. вещества, изменяющего (обычно усиливающего) действия нейротрансмиттера;
4. Паракринное – разновидность изокринного действия, но при этом гормон, образующийся в одной клетке, поступает в межклеточную жидкость и влияет на ряд клеток, расположенных в непосредственной близости;
5. Юкстакринное – разновидность паракринного действия, когда гормон не попадает в межклеточную жидкость, а сигнал передается через плазматическую мембрану рядом расположенной другой клетки;
6. Аутокринное действие, когда высвобождающийся из клетки гормон оказывает  влияние на ту же клетку, изменяя её функциональную активность;
7.  Солинокринное действие, когда гормон из одной клетки поступает в просвет протока и достигает таким образом другой клетки, оказывая на неё специфическое воздействие (например, некоторые желудочно-кишечные гормоны).

Синтез белковых гормонов, как и других белков, находится под генетическим контролем, и типичные клетки млекопитающих экспрессируют  гены, которые кодируют от 5000 до 10 000 различных белков, а некоторые высокодифференцированные клетки – 50 000 белков. Любой синтез белка начинается с транспозиции сегментов ДНК, затем транскрипции, посттранскрипционного процессинга, трансляции, посттрансляционного процессинга и модификации. Многие полипептидные гормоны синтезируются в форме больших предшественников-прогормонов (проинсулин, проглюкагон, проопиомеланокортин и другие). Конверсия прогормонов в гормоны осуществляется в аппарате Гольджи.

                                             3.3 Свойства гормонов

                 Особый интерес представляет способность организма сохранять гормоны в иноктивированном ( недеятельном) состоянии.

                 Гормоны, являясь специфическими продуктами желез внутренней секреции, не остаются стабильными, а изменяются структурно и функционально в процессе обмена веществ. Продукты превращения гормонов, могут обладать новыми биокаталитическими свойствами и играть определенную роль в процессе жизнедеятельности: например, продукты окисления адреналина – дегидроандреналин, адренохром, как это показал А.М. Утевский, являются своеобразными катализаторами внутреннего обмена.

                     Работа гормонов осуществляется под контролем и в теснейшей зависимости с нервной системой. Роль нервной системы в процессах гормонообразования впервые была доказана в начале 20 в. Русским ученым Н.А. Миславским, изучавшим нервную регуляцию деятельности желез внутренней секреции. Им был открыт нерв, усиливающий секрецию гормона щитовидной железы; его ученику М.Н. Чебоксарову принадлежит (1910 г.) аналогичное открытие в отношении гормона надпочечника. И.П. Павлов и его ученики показали громадное регулирующее значение коры больших полушарий головного мозга в гормонообразовании.

                       Специфичность физиологического действия гормонов является относительной и зависит от состояния организма как целого. Большое значение имеет изменение состава среды, в которой действует гормон, в частности , увеличение или уменьшение концентрации водородных ионов, сульфгидрильных групп, солей калия и кальция, содержание аминокислот и прочих продуктов обмена веществ, влияющих на реактивность нервных окончаний и взаимоотношения гормонов с ферментными системами. Так, действие гормона коры надпочечника на почки и сердечно-сосудистую систему в значительной степени определяется содержанием хлористого натрия в крови. Соотношение между количеством активной и неактивной формы адреналина определяется содержанием аскорбиновой кислоты в тканях.

                         Доказано, что гормоны находятся в тесной в тесной зависимости от условий внешней среды, влияние которой опосредуется рецепторами нервной системы. Раздражение болевых, температурных, зрительных и других рецепторов оказывает влияние на выделение гормона гипофиза, щитовидной железы, надпочечника и других желез. Составные части пищи могут служить, с одной стороны источником структурного материала для построения гормонов (йод,аминокислоты, стерины), а с другой стороны – путем изменения внутренней среды и влияние на интерорецепторы, воздействовать на функцию желез, образующих гормоны. Так, установлено, что углеводы, преимущественно влияют на выделение инулина; белки – на образования гормона гипофиза, половых гормонов, гормона коры надпочечника, гормона щитовидной железы, витамин C – на функцию щитовидной железы и надпочечника и т.д. Некоторые химические вещества, вводимые в организм, могут специфически  нарушать гормонообразование

                                                    3.4 Использование гормонов.

                   В медицинской практике гормональные препараты, используют для лечения заболеваний желез внутренней секреции, при которых функция последних понижена. Так, например, инсулин применяют для лечения сахарной болезни (диабет).

                   Помимо лечения заболеваний желез внутренней секреции гормоны и гормональные препараты применяются также при других болезнях: инсулин – при патологическом истощении, заболеваниях печени, шизофрении;  тиреоидин – при некоторых  формах ожирения; мужской половой гормон (тестостерон) – при раке молочной железы у женщин, женский половой гормон (или синэстрол и стильбестрол) – при гипертрофии и раке предстательной железы у мужчин и другие.

                                                        ЗАКЛЮЧЕНИЕ

                       Биологически активные вещества: ферменты, витамины и гормоны – жизненно важные и необходимые компоненты человеческого организма. Находясь в малых количествах, они обеспечивают полноценную работу органов и систем. Ни один процесс в организме не обходится без участия тех или иных ферментов. Эти белковые катализаторы способны не только осуществлять самые удивительные превращения веществ, но и делает это исключительно быстро и легко, при обычных температурах и давлении.

                       Трудно представить, что такое широко известное слово, как, «витамин» вошло в наш лексикон только в начале 20 века. Теперь известно, что в основе жизненно важных процессов обмена веществ в организме человека принимают участие витамины. Витамины – жизненно важные органические соединения, необходимые для человека и животных в ничтожных количествах, но имеющие огромное значение для нормального роста, развития и самой жизни.

                        Большинство витаминов являются предшественниками ферментов, а некоторые соединения выполняют сигнальные функции.

                          В последнее время представления о роли витаминов в организме обогатились новыми данными. Считается, что витамины могут улучшать внутреннюю среду, повышать функциональные возможности основных систем, устойчивость организма к неблагоприятным факторам.

                        Следовательно, витамины, ферменты, и гормоны рассматриваются современной наукой, как важное средство общей первичной профилактики болезней, повышения работоспособности, замедления процессов старения.

                                                                 ВЫВОДЫ

1. Биологически активные вещества: ферменты, витамины и гормоны – жизненно важные и необходимые компоненты человеческого организма.
2. Ни один процесс в организме не обходится без участия тех или иных ферментов, гормонов и витаминов. Эти белковые катализаторы способны не только осуществлять самые удивительные превращения веществ, но и делает это исключительно быстро и легко, при обычных температурах и давлении.
3. Эффективность ферментов, значительно выше эффективности небелковых катализаторов – ферменты ускоряют реакцию в миллионы и миллиарды раз, небелковые катализаторы – в сотни и тысячи раз.
4. Ферменты обладают высокой специфичностью действия. Каждый данный фермент катализирует лишь определенную химическую реакцию, т.е. действует на вполне определенное вещество или на вполне определенный тип химической связи, обеспечивая строгую согласованность работы аппарата живой клетки.
5. Витамины не обладают калорийностью.
6. Ферменты, гормоны и витамины – очень нужные соединения, каждое из которых имеет важное значение в жизнедеятельности организма.

                          СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Общая биология. (Учебник для ссузов) Под редакцией Константинова В.М. (2008, 256 с.)
2. Общая биология. Конспект лекций. Козлова Е.А. Курбатова Н.С. (2007, 160 с.)
3. Wikipedia.ru
4. http://yandsearch?text=%D1%80%D0%B5%D1%r=213

Размещено на Allbest.ru