Полисахариды - высокомолекулярные углеводы, состоящие из большого числа моносахаридов (до 6-10 тысяч остатков моноз).
Подразделяются на гомо- и гетерополисахариды.
Гомополисахариды
Гомополисахариды содержат моносахаридные остатки одного вида. К ним относятся крахмал, гликоген, клетчатка.
Крахмал (С6Н10О5)n – резервный полисахарид растений. Крахмал – смесь полимеров двух типов, построенных из остатков глюкопиранозы: амилозы и амилопектина.
Амилоза – линейный полимер, содержит от 1 тыс. до 6 тыс. остатков глюкозы, молярная масса 16000-1000000. При добавлении йода дают синюю окраску. Содержание амилозы в крахмале 18-25 %.
Амилопектин – полимер, содержащии от 5 тыс. до 6 тыс. остатков глюкозы, молекула амилопектина имеет сферическую форму. Содержание амилопектина в крахмале 75-82 %. Амилопектин образует с йодом фиолетовую окраску с красноватым оттенком.
Гликоген (животный крахмал) - запасной углевод животного организма - состоит из 30 000 остатков глюкозы. Накапливается в печени, мышцах, сердце. Восполняет недостаток глюкозы. По своему строению напоминает амилопектин, но более разветвлен и его молекула имеет более компактную упаковку. Гликоген хорошо растворяется в горячей воде, но его растворы при охлаждении не образуют клейстер. Гидролизуется с образованием в качестве конечного продукта глюкозы.
Клетчатка – основной компонент и опорный материал клеточных стенок растений. Содержание клетчатки в волосках семян хлопчатника 98 %, древесине – 40-50 %, зернах пшеницы – 3 %, ржи и кукурузе – 2,2 %. Молекула клетчатки имеет линейное строение и состоит из 2000-3000 остатков b-D-глюкопиранозы, которые соединены между собой 1-м и 4-м углеродными атомами остатков моноз. Молекулы клетчатки с помощью водородных связей объеденены в мицеллы (пучки), состоящие из параллельных цепей. Клетчатка нерастворима в воде и при обычных условиях не гидролизуется кислотами.
Гетерополисахариды Это комплексы различных видов моносахаридов.К гетеросахаридам относятся гликозамингликаны (мукополисахариды).
Мукополисахариды содержат различные виды моносахаридов и их производные, азотистые основания, органические кислоты, образуют комплексы с белками и жирами. К ним относятся:
1. Гиалуроновая кислота, представляющая собой часть межклеточного вещества, обеспечивает скрепление клеток.
2. Хондроитинсерные кислоты - структурные компоненты хрящей, связок, клапанов сердца, антикоагулянтов крови.
3. Гепарин - антикоагулянт, противовоспалительное средство.
Сиаловые кислоты (соединения нейраминовой и уксусной кислот), участвующие в построении клеточных оболочек. Повышенный уровень сиаловых кислот в крови используется для диагностики воспалительных заболеваний.
42.Вода
Вода – самый значительный в количественном огтношении и наиболее подвижный компонент в живом организме. Она составляет 40-75 % массы организма.
Биологическая роль воды
1. Вода – основа биологических жидкостей: тканевая жидкость, лимфа, кровь.
В организме человека содержится 5-6 литров крови.
2. Все обменные процессы протекают в водной среде
3. Вода – незаменимая среда обитания гидробионотов.
4. Участвует в терморегуляции организма. Потеря 9-10 % воды вызывает тяжелые патологические изменения, потеря 15-20 % приводит к гибели организма.Выполняет транспортную функцию. Расход воды в организме пополняется экзогенно и эндогенно.
Экзогенная вода – вода, поступающая с пищей.
Эндогенная вода – вода, образующаяся в организме при окислении биоорганических соединений.
В организме человека при окислении 1 г жира образуется 1,07 г воды, 1 г углеводов – 0,55 г, 1 г белка – 0,41 г воды.
Общее количество эндогенной воды, образующейся за сутки, 350-400 г.
Всю жидкость организма подразделяют на внутри- и внеклеточную. Внутриклеточная жидкость составляет 2/3 всей воды, внеклеточная – 1/3.
В биологических объектах воду подразделяют на связанную и свободную.
Связанная вода – это вода, удерживаемая тканями за счет различных форм связи.
По классификации П.А.Ребиндера, формы связи влаги с материалом в порядке убывающей энергии делятся на три группы: химически связанная вода, физико-химически связанная вода и физико-механически связанная вода.
Химически связанная вода может быть связана в виде гидроксильных ионов или заключена в кристаллогидраты.
Такая связь является самой прочной, и вода может быть удалена из продукта только путем химического взаимодействия или при прокаливании.
Физико-химически связанная вода делится на адсорбционно-связанную и осмотически поглощенную.
Адсорбционно-связанная вода удерживается силовым полем на внешней и внутренней поверхностях мицелл коллоидного тела. К данной воде относится вода, образующая гидратные оболочки на поверхности белковых молекул.
Осмотически поглощенная вода связывается коллоидами пищевых продуктов с высокополимерным строением и также прочно ими удерживается.
Физико-механически связанная вода удерживается в неопределенных соотношениях и обычно свободно выделяется из продуктов высушиванием или прессованием. Физико-механически связанную воду делят на связанную макрокапиллярами и микрокапиллярами. Капилляры, средний радиус которых больше 10-5 см, называют макрокапиллярами, а меньше 10-5 см – микрокапиллярами. Капиллярную влагу можно рассматривать иногда как свободную, она перемещается в капиллярах продукта в виде жидкости и пара.
Иммобильная вода – вода, находящаяся в свободном пространстве между мицеллами белков и лишенная подвижности. В мышечной ткани эта вода заключена между молекулами волокнистой структуры, микроскопическими волокнами и мембранами. Иммобильная вода замерзает при температуре ниже нуля, растворяет соли.
Свободная вода – вода, обладающая теми же свойствами, что и чистая вода. Свободная вода - вода плазмы крови, лимфы, спинно-мозговой жидкости, пищеварительных соков молока, мочи. Свободная вода имеется и в межклеточных пространствах, где способствует поступлению питательных веществ в клетки и ткани, а также удалению из них продуктов метаболизма.
- 41. НАД, ФАД, коф. ацетилир., строение, биол.роль
Коферменты – небелковые компоненты ферментов.Рассмотрим наиболее важные в биологическом аспекте коферменты.Никотиноамидные коферменты (НАД, НАДФ).НАД (NAD) и НАДФ (NADP) по химической природе динуклеотидные коферменты, то есть состоящие из двух мононуклеотидов (АМФ и нуклеотида, содержащего амид никотиновой кислоты). Никотинамид – это водорастворимый витамин РР. Биологическая роль НАД и НАДФ.Входят в состав оксидоредуктаз – анаэробных дегидрогеназ, принимают участие в окислительно-восстановительных процессах поэтапного переноса водорода (цикл Кребса, дыхательная цепь). Витамин РР служит составной частью 150 анаэробных дегидрогеназ.Коферменты ФМН (FMN) и ФАД (FAD).Флавиномононуклеотид (ФМН) – по химической природе мононуклеотид.Флавинадениндинуклеотид (ФАД) – по химической природе – динуклеотид, состоит из АМФ + ФМН. ФАД ФМН содержит витамин В2 (рибофлавин). Рибофлавин = рибитол + изоллоксазинФерменты, содержащие в своем составе ФАД, называют флавиновыми или флавопротеидными. В клетках находится около 60 флавопротеидов. Флавиновые ферменты – аэробные дегидрогеназы, относятся к оксидоредуктазам. Биологическая роль флавиновых ферментов – катализируют аэробные окислительно-восстановительные реакции в живой системе, например, окисляют восстановительные коферменты – НАД Н2, НАДФ Н2, несущие Н2 в дыхательной цепи. Тиоловые коферменты К тиоловым коферментам относится кофермент ацилирования (КоА, CoA, HSCoA), биологическая роль которого заключается в переносе ацильных группировок. Если КоА переносит ацетил СН3СО-, то он называется коферментом ацетилирования (СН3СО – ацетил). В состав КоА входит витамин В3 (пантотеновая кислота).
CH3
|
НО – СН2 – С – СН – С – NH – CH2 – CH2 – COOH
| | ||
CH3 OH O
Пантотеновая кислота (a, g-диокси-b, b¢-диметилбутирил-b-алинан)
Пантотеновая кислота
Ацильные группы переносятся КоА за счет сложноэфирной связи с тиоловой группой – SН кофермента А.
Биологическая роль кофермента ацилирования:
1. КоА является ключевым веществом промежуточного метаболизма, переносчиком СН3СО-, которые вступают в цикл Кребса для окисления до Н2О и СО2 и генерации энергии.
Является коферментом активирования кислот – жирных кислот до аминокислот.
Фолиевая кислота, биотин
Фолиевая кислота (витамин В9, В10, Вс, фолацин)
1. Химическое строение и свойства
Фолиевая кислота (лат. Folium - лист) впервые была выделена из листьев шпината в 1941 году, в 1945 году была получена синтетически.
Витамин В9 мелкокристаллический порошок, плохо растворим в воде, под влиянием света инактивируется, устойчив в кормовых смесях.
2. Симптомы недостаточности фолиевой кислоты
При недостатке фолиевой кислоты развивается малокровие, резко меняется состав крови, нарушается образование эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. Витамин В9 используется для лечения анемии, лейкозов.
3. Биологическая роль
Фолиевая кислота участвует в метаболизме CH3- (метилов), -CH2OH (оксиметилов) и других функциональных остатков. Она входит в состав ферментов, участвующих в метилировании урацила и превращения его в тимин, в синтезе пуриновых оснований, холина, креатина, аминокислот (метионина, серина, гистидина).
4. Содержание в пищевых продуктах
Содержится в листовых овощах, в зеленых частях растений (в шпинате - 80 мкг/100 г, салате - 40 мкг/100 г, петрушка - 115 мкг/100 г), в пивных дрожжах 1470 мкг/100 г, печени - 240 мкг/100 г.
Суточная потребность - 0,2-0,4 мг. Синтезируется в тонком отделе кишечника в соответствии с потребностями организма.
Биотин (витамин Н, В7)
1. Химическое строение и свойства
В основе строения биотина лежит тиофеновое кольцо, к которому присоединена мочевина, боковой цепью является валериановая кислота:
Биотин - кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде и спирте. Устойчивое соединение, биологическая активность не меняется после кипячения растворов и при доступе кислорода.
2. Симптомы недостаточности биотина
Витамин Н - антидерматитный фактор. Недостаток биотина у животных характеризуется прекращением роста, падением массы тела, покраснением и шелушением кожи, выпадением шерсти и перьев, образованием красного отечного ободка вокруг глаз в виде «очков», атактической походкой, отеком лап и типичной позой животного с согнутой спиной.
3. Биологическая роль
Биотин - кофермент различных ферментов, например транскарбоксилаз. С участием биотина протекают реакции активирования и переноса CO2. При карбоксилировании органического соединения образуется макроэргическое соединение: CO2 – биотин – фермент, из которого CO2 переносится на субстраты. Биотин участвует в синтезе жирных кислот, пуриновых оснований.
Суточная потребность человека в биотине 100-2—мг.
4. Содержание в пищевых продуктах
Биотин содержится в пивных и кормовых дрожжах, люцерновой муке, сухом молоке, зернах злаковых культур
35. Витаминоподобные вещества предст, биол. роль, антивитамины, биол.роль.
Витаминоподобные вещества - химические соединения, обладающие свойствами витаминов и частично синтезирующиеся в организме.
Они являются пластическим материалом для построения тканей или соединений, обладающих терапевтическим действием.
К ним относятся:
1) пангамовая кислота (В15);
2) оротовая кислота (В13);
3) парааминобензойная кислота (Н1);
4) S-метилметионин (U);
5) инозит (В8);
6) холин (В4);
7) карнитин (Bt);
8) липоевая кислота (N).
Оротовая кислота (витамин В13)
Оротовая кислота - единственное циклическое соединение, включающееся в пиримидиновые нуклеотиды после введения извне, т.е. соединения, участвующие в синтезе нуклеиновых кислот.
Биологическая роль - стимуляция анаболических процессов. Оротат калия применяется при вскармливании недоношенных детей, стимуляции продукции эритроцитов при анемии. Содержится в молоке, печени, дрожжах.
Пангамовая кислота (витамин В15)
Эфир глюконовой кислоты и диметилглицина.
Является липотропным фактором, улучшает липидный обмен. Способствует синтезу креатинфосфата. Оказывает детоксирующее действие при остром и хроническом отравлении антибиотиками тетрациклинового ряда, наркотиками.
Суточное потребление - 2 мг.
Парааминобензойная кислота (ПАБК, витамин Н1)
Кислота NH2C6H4COOH входит в состав фолиевой кислоты, активирует синтез синтез пиримидинов и пуринов, является фактором роста.
Производные ПАБК обладают местным анестезирующим действием.
Липоевая кислота (N)
Кофермент в реакциях окислительного декарбоксилирования кетокислот при переносе ацильных групп. Липоевая кислота содержится в растениях.
S-метилметионин (витамин U): CH2 – CH2 - CH - COOH
| |
S – CH3 NH2
Активный донор CH3-групп. Содержится в соке сырых овощей. Кристаллический препарат из спарки и томатов в 1000 раз активнее, чем капустный сок. Принимает участие в становлении поврежденных оболочек желудочно-кишечного тракта, используется для лечения язвенных заболеваний.
Инозит (витамин В8)
Инозит - шестиатомный спирт ряда циклогексана.При недостатке инозита тормозится рост, возникают расстройства желудочно-кишечного тракта, ослабление зрения. Биологическое действие мало изучено. Инозит используется для синтеза фосфолипидов (инозитфосфатидов).
Холин (витамин В4)
Холин - гидроксид триметил-b-оксиэтиламмония
CH3
HO – CH2 – CH2 – N – CH3
CH3
Его можно отнести к витаминам группы В.
Холин в организме необходим для жирового обмена и передачи нервного возбуждения. Холин может синтезироваться в организме из серина и метионина при достаточном содержании фолиевой кислоты и витамина В12.При недостатке холина происходит задержка роста, нарушается координация движений, усиливается отложение жира. Холин необходим для синтеза фосфолипидов. Он оказывает липотропное действие и предохраняет печень от ожирения. В молекуле холина содержатся «лабильные» метильные группы, которые используются для тканевых синтезов. Холин, реагируя с СН3СООН, образует ацетилхолин - медиатор нервной системы. Суточная потребность организма человека в холине - 0,5 мг.
В растениях холин содержится в виде фосфолипидов.
В мясе рыбы концентрация холина до 0,5 мкг/100 г. У безупречно свежих костистых морских рыб содержится холина (м мг%): в светлых мышцах - 2,5--7,3; в бурых мышцах - 3,5-22,0; в печени - 11-53; в тканях желудка - 22,0- 70,5; в пилорических придатках - 39-97. У рыб содержание холина в тканях возрастает с увеличением продолжительности хранения.
Антивитамины
Антивитамины - вещества, способные снижать биологическое действие витаминов.
По механизму действия антивитамины делятся на две группы.
Группа 1. Вещества, вступающие в прямое взаимодействие с витамином, в результате которого последний утрачивает активность.
Витамин Антивитамин
Биотин Овидин – белок сырых яиц (связывается с биотином, образуя комплекс, не всасывающийся в кишечнике)
Тиамин Тиаминаза, окситиамин (ферменты)
Аскорбиновая кислота Аскорбатоксидаза
Группа 2. Структурные аналоги витаминов. Механизм действия данных антивитаминов заключается в том, что они соединяясь с белками, образуют биологически неактивные комплексы, а не ферменты; витамины вытесняются из ферментных систем, обмен веществ нарушается, появляются признаки авитаминоза.
Витамин Антивитамин
Параминобензойная Сульфаниламид
Кислота
ВитаминК Дикумарин
Жирараств вит Е и F.
Витамин Е (антистерильный, токоферолы)
1. Структура и свойства
Витамин Е - группа производных хромана; иначе называются токоферолами (от греч. tocos – потомство, fero – несу). Известны семь токоферолов, наиболее распространены a, b и g-токоферолы (a-токоферол - С29Н50О2, b-токоферол - С28Н48О2, g-токоферол - С28Н48О2).
Они различаются числом и положением метильных групп в кольце хромана, имеют одинаковую боковую цепь - спирт фитол. Наибольшей активностью обладает a-токоферол - светло-желтое маслянистое вещество, легко окисляется, быстро утрачивает биологическую активность, разрушается под воздействием ультрафиолетовых лучей, относительно устойчив к нагреванию.
2. Симптомы недостаточности витамина Е
Для недостаточности витамина Е характерно следующее:
- резорбции (рассасывание) плода и плаценты при беременности;
- дегенерация семенников: снижение подвижности сперматозоидов и прогессирующая дегенерация зародышевого эпителия с атрофией и уменьшением массы семенников;
- мышечная дистрофия с коагулирующим некрозом мышечных клеток, атаксией, параличами;
- макроцитарная (крупноклеточная) анемия у обезьян и человека со снижением продолжительности жизни эритроцитов и нарушением эритропоэза (разрушение эритроцитов) в костном мозгу;
- повышенная чувствительность эритроцитов к перекисному гемолизу.
3. Биологическая роль
Конкретный механизм действия витамина Е на молекулярном уровне окончательно не расшифрован. Одной из наиболее разработанной гипотез является антиоксидантная гипотеза.
Токоферолы – биологические антиоксиданты, инактивирующие свободные радикалы, препятствующие развитию нерегулируемых неферментативных цепных свободнорадикальных процессов пероксидного окисления ненасыщенных тканевых липидов молекулярным О2. Так как ненасыщенные липиды являются компонентами липопротеинов мембран клеток и субклеточных органелл, то усиление их пероксидного окисления при снижении концентрации токоферола приводит к повреждению структуры, нарушению проницаемости и функциональной активности клеточных и субклеточных мембран. Этот дефект и лежит в основе биохимических, морфологических и клинических проявлений недостаточности витамина Е.
4. Содержание в пищевых продуктах
Токоферолы распространены в растительных объектах, особенно в семенах злаков и растительных маслах: в соевом - 115 мг/100 г, хлопковом - 99 мг/100 г, подсолнечном - 42 мг/100 г, крупах - 2-15 мг/100 г.
Суточная потребность в витамине Е 15-30 МЕ (1 МЕ = 1 мг витамина Е).
Витамин F
1. Структура и свойства.
Витамин F (от англ. fat - жир) - набор незаменимых полиненасыщенных жирных кислот: линолевая С182, линоленовая С183, арахидоновая С204.
2. Симптомы недостаточности
Недостаток витамина F приводит к склерозу сосудов, снижению устойчивости к инфекционным заболеваниям, нарушению обмена холина, холестерола, фосфора.
3. Биологическая роль.
Обладает высокой биологической активностью, источник для синтеза простагландинов. Стимулирует метаболизм холестерина.
4.Содержание в пищевых продуктах.
Содержатся в растительных маслах: кукурузном, льняном, подсолнечном.
Суточная потребность 1 г ненасыщенных жирных кислот или 20-25 мл растительного масла.
Жирораств. вит К и Q
Витамин К (филлохинон, менахинон, антигеморрагический фактор)
2. Структура и свойства
Витамины группы К представлены двумя рядами хинонов: филлохинонами (витаминами К1-ряда) и менахинонами (витаминами К2-ряда). Основой молекул является 1,4-нафтохинон.
Филлохиноны (К1) обнаружены в растениях, имеет в положении 3 остаток фитола из 20 С-атомов, называется a-филлохиноном. Витамин К2 синтезируется микроорганизмами, боковая цепь витамина К2 представлена остатками сквалена. В животных тканях нафтохиноны представлены филлохинонами и менахинонами алиментарного происхождения (поступают с пищей), а также менахинонами, которые образуются в организме из филлохинона. Имеется несколько синтетических производных нафтохинона с К-витаминной активностью - витамин К3 (викасол), метинон, фтиокол, в организме превращается в менахинон-4.
Наибольшей биологической активностью обладает витамин К1. Витамин К1 устойчив к действию О2, температуре. Под влиянием щелочи и света витамин К разрушается и теряет биологическую активность.
2. Симптомы недостаточности витамина К
При авитаминозе К появляются подкожные и внутримышечные кровоизлияния (геморрагии), снижается скорость свертывания крови. Первичная недостаточность витамина К у взрослых людей наблюдается редко. Объясняется это тем, что потребность в нем обычно обеспечивается поступлением с пищевыми продуктами, где он широко распространен, и за счет его синтеза кишечными бактериями. Дефицит витамина К нередко наблюдается у новорожденных детей из-за низкого его содержания в молоке и отсутствия в кишечнике синтезирующей его микрофлоры.
Вторичная недостаточность витамина К возникает вследствие болезней печени, особенно обтурационной желтухи, хронических заболеваний кишечника, при лечении сульфаниламидами и антибиотиками, угнетающими кишечную микрофлору, а также под влиянием лечения препаратами, являющимися антагонистами витамина К.
3. Биологическая роль
Участие витамина К в окислительном фосфорилировании. Из митохондрий микробных и растительных клеток, а также из хлоропластов были выделены филлохинонредуктаза, менадионредуктаза, в которых витамин К выполняет коэнзимную функцию. Нафтохиноны наряду с бензохинонами присутствуют в составе фотосинтетической системы и участвуют в переносе световой энергии к хлорофиллу.
Действие витамина К на генетическом уровне. Витамин К вовлекается в биосинтез факторов свертывания крови, стимулируя ДНК-зависимый синтез соответствующей мРНК
4. Содержание в пищевых продуктах
Содержится в зеленых кормах и травяной муке, в листьях каштана, ягодах рябины.
Суточная потребность - 1-1,5 мг.
