Витамины - кофакторы ферментов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Оренбургский государственный педагогический университет»

Институт естествознания и экономики

Кафедра химии и методики преподавания химии

КУРСОВАЯ РАБОТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ БИОХИМИЯ

ВИТАМИНЫ - КОФАКТОРЫ ФЕРМЕНТОВ

Выполнила обучающаяся

Яроменко Ксения Михайловна

Научный руководитель: Ширяева Ольга Юрьевна

Доцент, кандидат биологических наук

Оренбург 2019 г.



Содержание

Введение

1. Общая характеристика водорастворимых витаминов

1.1 Водорастворимых витамины

1.2 Связь витаминов с ферментами

2. Исследование тиамина и рибофлавина

2.1 Источники витаминов В₁ (тиамина) и В₂ (рибофлавина)

2.2 Качественные реакции на тиамин и рибофлавин

2.2.1 Материалы и методы исследования

2.2.2 Результаты исследования

Заключение

Список используемой литературы



Введение

Актуальность темы. Витамины являются одними из важнейших биологически активных веществ. Они поступают с пищей и являются незаменимыми веществами. Физиологическая роль витаминов разнообразна. Большинство витаминов в организме человека переходят в форму коферментов - составных частей ферментов, участвующих в различных биохимических реакциях организма человека.

Уже в конце XIX в. сформировалось представление о том, что для полноценного питания человеку необходимы не только белки, жиры и углеводы, но и какие-то дополнительные факторы питания, содержание которых в пищевых продуктах весьма незначительно, но обязательно. Было установлено, что при отсутствии этих веществ развиваются тяжёлые заболевания, порой оканчивающиеся смертельным исходом. Одна из таких болезней - бери-бери. В 1911 г. К. Функ выделил из рисовой шелухи в кристаллическом виде вещество, излечивающее болезнь бери-бери, и назвал его витамином. Слово «витамин» происходит от латинского слова «vita» - жизнь. К. Функ ввел также понятия «гиповитаминоз» и «авитаминоз» и развил теорию этих состояний организма.

Так, уже в 1929 г. вопрос о витаминах предстал в новом свете, выяснилось, что витамины связаны с ферментами, являясь для них коферментами или предшественниками коферментов. Как показали многочисленные исследования, витамины в организме человека и животных не образуются, поэтому для нормальной жизнедеятельности необходимо поступление их в организм извне.

К числу самых известных исследователей витаминов относится швейцарский химик-органик П. Каррер, который занялся витаминами сразу после того, как в 1929 г. биохимик Ханс фон Эйлер-Хельпин показал, что пигмент каротин оказывает то же воздействие на организм, что и витамин А. Он установил структуру в-каротина и показал, как из него образуется витамин А. Это позволило разработать методы получения витамина А.П. Каррер исследовал также строение витаминов Е и К.

Последним из известных в настоящее время витаминов был открыт витамин В₁₂ (цианокобаламин) в 1948 г. Было установлено, что этот витамин синтезируется различными микроорганизмами, прежде всего обитающими в кишечнике животных, в том числе и человека.

Практически все витамины, известные в настоящее время, были открыты в течение 30 лет, предшествовавших второй мировой войне. Это указывает на большую научную и практическую значимость этого вопроса. За этот же период было определено строение большинства витаминов, разработаны методы органического синтеза и налажено промышленное производство витаминов.

Так же следует указать на особую связь витаминов с ферментами. Отсутствие витаминов в пище приводит к различным патологическим состояниям. Витамины входят в качестве неотъемлемой составной части (кофермента) в молекулу самого фермента.

В связи с этим целью данной работы является изучение водорастворимых витаминов, выполняющих роль кофакторов ферментов.

Задачи работы: тиамин рибофлавин водорастворимый витамин

· Дать общую характеристику водорастворимым витаминам.

· Рассмотреть связь витаминов с ферментами.

· Провести качественный анализ минерально-витаминного препарат на содержание тиамина и рибофлавина.

Объектом исследования является препарат железа с комплексом витаминов Фенюльс. Производитель:«РанбаксиЛабораторизЛимитед», Индия.

Предмет исследования: витамины тиамин и рибофлавин.



1. Общая характеристика водорастворимых витаминов

1.1 Водорастворимые витамины

Витамины - низкомолекулярные органические соединения различной химической природы, необходимые для осуществления жизненно важных биохимических и физиологических процессов в живых организмах. Витамины обладают высокой биологической активностью и требуются организму в очень небольших количествах - от нескольких мкг до нескольких мг в день.

Витамины не являются структурными компонентами живой материи, не используются в качестве источников энергии и не выполняют пластических функций. Большинство витаминов не синтезируется в организме человека и животных, но некоторые синтезируются микрофлорой кишечника и тканями в минимальных количествах, поэтому основным источником этих весьма важных для процессов жизнедеятельности веществ является пища. Несмотря на то, что они находятся в пищевых продуктах в незначительных количествах, витамины оказывают выраженное влияние на физиологическое состояние организма, часто являясь компонентом молекулы фермента. Потребность человека и животных в витаминах неодинакова и зависит от таких факторов, как пол, возраст, влияние среды обитания.

При отсутствии какого-либо витамина или его предшественника возникает патологическое состояние, получившее название авитаминоз, в менее выраженной форме оно имеет место при недостатке витамина - гиповитаминозе.

При избытке жирорастворимых витаминов наблюдается гипервитаминоз. Отсутствие или недостаток каждого отдельного витамина приводит к неспецифическим изменениям (снижение умственной и физической работоспособности), так и к специфическим изменениям в организме, характерным для гипо- и авитаминоза конкретного витамина и может вызывать свойственное лишь для него заболевание. Для удовлетворения потребностей организма в витаминах имеет значение не только достаточное содержание в пищевом рационе богатых витаминами продуктов растительного и животного происхождения, но и нормальное осуществление процессов пищеварения и всасывания веществ в желудочно-кишечном тракте. Так при нарушениях пищеварения в тонком кишечнике, связанных с недостаточным поступлением в 12-перстную кишку желчи или панкреатической липазы, может наблюдаться недостаточное всасывание из ЖКТ витаминов при их нормальном содержании в пище.

Витамины делят на две большие группы:

· Липофильные витамины, растворимые в жирах(Витамин A, Витамин D, Витамин E, Витамин K) Эти витамины могут накапливаться в жировой ткани и печени и при необходимости извлекаться оттуда организмом.

· Гидрофильные витамины, растворимые в воде(Витамин С, Витамин В₁, Витамин В₂, Витамин В₆, Витамин В₁₂, Витамин PP, Витамин Р) не накапливаются в организме и выводятся в течение 1 - 4 дней.

Витамины, полностью растворяющиеся в воде, называются водорастворимыми или гидрофильные. Благодаря этой особенности водорастворимые витамины быстро проходят сквозь стенку кишечника, не происходит их накопления в клетках различных тканей, за исключением кобаламина. Основными источниками водорастворимых витаминов являются, как правило, продукты питания растительного происхождения и в меньшей мере продукты питания животного происхождения. Эти витамины легко всасываются из желудочно-кишечного тракта в кровь и лимфу. Представители данного вида - вся группа витаминов В, а также витамин С.

У представителей данной группы есть общие свойства, позволяющие охарактеризовать эту группу в целом.

· водорастворимые витамины очень быстро проходят через стенки кишечника;

· продукты, имеющие растительное происхождение, являются основными источниками для организма, но некоторые водорастворимые витамины поступают в большом объеме в составе животной пищи;

· они не накапливаются, из организма выводятся спустя несколько дней после поступления или синтезирования, позволяя не вызывать нарушений в работе всего организма;

· для усвоения достаточно запить водой;

· уровень этих витаминов должен регулярно пополняться;

· выводятся из организма с мочой;

· являются антиоксидантами;

· переизбыток не оказывает серьезного негативного влияния на здоровье из-за низкого уровня токсичности, а также быстрого выведения. Однако, установлено, что потребление больших количеств витамина В6 может сопровождаться нарушением функции периферической нервной системы.

· активность этих соединений наступает после реакции фосфорилирования, в результате которой присоединяется фосфатный остаток к молекуле витамина.

Еще одним важным свойством водорастворимых витаминов считается их способность активизировать действие в организме жирорастворимых. Дефицит гидрофильных витаминов приводит к биологической пассивности липофильных.

Некоторые водорастворимые витамины являются гетероциклическми соединениями, в составе которых имеются циклы из углерода и других элементов. Каждый водорастворимый витамин играет свою особую биологическую роль в организме. Рассмотрим несколько примеров водорастворимых витаминов.

Витамин В₁ (тиамин) - антиневритный, состоит из пиримидинового и тиазольного кольца, между которыми имеется метиленовый мостик(рис. 1).

Рис. 1 Формула витамина В₁

Этот витамин участвует в углеводном обмене, а также нормализует работу нервной системы. Регулирует функции нервной системы, сердечную деятельность. Всасываемость витамина происходит в кишечнике, а в клетках тканей он превращается в кокарбоксилазу. Тиамин необходим для нормальной передачи электрических нервных сигналов.

Биологическая роль тиамина связана с его участием в построении коферментов ряда ферментов: пируватдегидрогеназы, которая катализирует окисление пировиноградной кислоты до ацетил-Ко-А; б-кетоглутаратдегидрогеназы, которая участвует в цикле Кребса, превращая б-кетоглутаровую кислоту в сукцинил-Ко-А; транскетолазы, которая участвует в пентозофосфатном цикле.

Перечисленные три фермента обеспечивают метаболизм различных нутриентов, но прежде всего углеводов, а, следовательно, энергетический обмен (углеводы - основной поставщик энергии). При избытке углеводов в рационе увеличивается потребность в тиамине, и может развиться относительная недостаточность витамина В_1.Суточная потребность витамина В₁ в среднем 1,7 мг в день.

Недостаточное количество тиамина приводит к нарушению углеводного обмена, накопление пировиноградной и молочной кислоты; нарушение деятельности сердечно-сосудистой системы (сердечная недостаточность с отеками, нарушением ритма); нарушение функционирования желудочно-кишечного тракта.

Длительный дефицит витамина B₁ приводит к заболеванию под названием бери-бери. У взрослых симптомы этой болезни включают в себя нарушения работы центральной нервной системы и сердца. К ранним признакам, указывающим на авитаминоз данного типа, относят анорексию, потерю веса, психические изменения и снижение мышечного тонуса. У детей симптомы проявляются быстрее, как правило, тяжелее и могут привести к сердечной недостаточности.

Витамин В₂ (рибофлавин) - участвует в окислительно-восстановительных процессах,в основе рибофлавина имеются изоаллоксазин и рибитоловый спирт (рис. 2).

Рис. 2 Формула рибофлавина

Рибофлавин участвует в метаболизме в качестве кофермента в реакциях окисления и восстановления. Он необходим для нормального превращения триптофана в никотиновую кислоту, а также для трансформации и активации ряда других витаминов, в частности пиридоксина, фолиевой кислоты и витамина К. Рибофлавин необходим для метаболизма жира и для синтеза кортикостероидов, красных кровяных клеток и гликогена.

Биологическая роль рибофлавина определяется его участием в построении двух важнейших коферментов: флавинмононуклеотида (ФМН) и флавинадениндинуклеотида (ФАД).

Так же он необходим для построения зрительного пурпура, защищающего сетчатку от избыточного воздействия ультрафиолетового облучения. Витамин В₂ нужен для эритроцитарнойглутатионредуктазы, предохраняющей эритроциты от аутоокисления. Суточная потребность в среднем 2,0 мг в день.

Гипо- или арибофлавиноз возникает при недостатке витамина В₂ в пище, нарушении его всасывания в кишечнике или при повышенном разрушении его в организме.При недостатке этого витамина возникают похудание, слабость, слезотечение, падает острота зрения, нарушается целостность слизистых оболочек полости рта.

При длительном дефиците снижается секреции пищеварительных ферментов; дисфункция капилляров, глоссит; светобоязнь, слезотечение.У детей задержка физического развития, поражение ЦНС.

Витамин В₆ (пиридоксин, пиридоксаль, пиридоксамин) - регулирует белковый и жировой обмен. В составе В₆витамина имеетсяцикл в виде пиридинового кольца(рис. 3).

Рис. 3 ФормулывитаминаВ₆

Витамин В₆ играет важную роль в обмене веществ, необходим для нормального функционирования центральной и периферической нервной системы, участвует в синтезе нейромедиаторов. В фосфорилированной форме обеспечивает в процессы декарбоксилирования, переаминирования, дезаминирования аминокислот, участвует в синтезе белка, ферментов, гемоглобина, простагландинов, обмене серотонина, катехоламинов, глутаминовой кислоты, ГАМК, гистамина. Улучшает использование ненасыщеных жирных кислот; снижает уровень холестерина и липидов в крови; улучшает сократимость миокарда; способствует превращению фолиевой кислоты в ее активную форму; стимулирует гемопоэз.

Витамин В₆ нужен для нормального метаболизма белков и необходимых жирных кислот, для использования животного крахмала (гликогена), для синтеза химических интермедиатов мозга и гемоглобина красных кровяных клеток.

Богатыми источниками пиридоксина являютсядрожжи, яичный желток, бобовые и кукуруза. Суточная потребность - 2,0 мг.

Авитаминоз - анемия, периферическая невропатия. Гипервитаминоз - нарушения проприоцепции, повреждение нервов.Недостаток витамина В₆ приводит к нарушению обмена железа, развитию анемии, возникновению дистрофических изменений в клетках различных органов, выраженных нарушениями со стороны ЦНС (раздражительностью, сонливостью). Недостаток витамина В₆ у детей может вызывать развитие гипохромной анемии.

Поскольку пиридоксин широко распространен в продуктах питания, то чисто диетический дефицит его практически невозможен.Гиповитаминоз может развиться вследствие ряда причин: при стрессе, лихорадке, гипертиреозе и других состояниях, протекающих с ускорением катаболизма белка.

Витамин РР (ниацин) -антидерматитный, представлен кислотой никотиновой и ее амидом(рис. 4).

Рис. 4 Формулы никотиновой кислоты и никотинамида

Ниоцин улучшает углеводный обмен, участвует в тканевом дыхании, оказывает сосудорасширяющее действие. Витамин РР участвует в белковом и углеводном обмене. Активизирует сокоотделение в желудке; предупреждает кожное заболевание пеллагру (шершавая кожа).

Никотиновая кислота действует как необходимый кофермент в метаболизме белка, при синтезе генетического материала, жирных кислот и холестерина, при продуцировании энергии и необходима для нормального функционирования центральной нервной системы (мозга).

Основные пищевые источники ниацина: арахис, дрожжи, печень, семечки подсолнуха, свежие грибы. Витамин РР содержится также в пшеничных отрубях, овощах, фруктах и кукурузе. Суточная потребность - 15-20 мг.

При авитаминозе развивается пеллагра заболевание, протекающее с поражением желудочно-кишечного тракта, кожи, ЦНС.

Основные клинические проявления дефицита ниацина: сухость и бледность губ, стоматит, нарушение работы желудочно-кишечного тракта. Дерматит с шелушением и вторичной инфекцией. Отмечается неврастенический синдром, психозы, в тяжелых случаях - деменция. Постепенно развивается кровяной недостаточности(анимия).

Витамин Н (биотин) - один из самых биохимически активных витаминов, состоит из цикла, в виде тиофенового кольца, соединенный с мочевиной и пентановой кислотой(рис. 5).

Рис. 5 Формула витамина Н

Биотин необходим для нормального протекания энергетических процессов, для роста, для синтеза жирных кислот, антител, пищеварительных ферментов и метаболизма никотиновой кислоты. Он является коферментом карбоксилаз, в том числе пируваткарбоксилазы, ацетил-КоА-карбоксилазы, пропионил-КоА-карбоксилазы. Он необходим для синтеза жирных кислот и стеринов, а также для образования оксалоацетата, способствующего включению в цикл Кребса одноуглеродных фрагментов. Таким образом, биотин участвует в обмене жиров, белков и углеводов.Витамин также обладает инсулиноподобной активностью в понижении сахара в крови.

Биотин широко распространен в природе и содержится как в продуктах растительного, так и животного происхождения.Основные пищевые источники биотина: почки, печень, соя, желтки яиц, рис, арахис. Суточная потребность 100-200 мкг в день.

Недостаток витамина приводит к потере аппетита, усталости, депрессии. Длительный дефицит приводит к дерматиту, выпадение волос, конъюнктивиту и анимии.

Витамин В₁₂ (циано-кобаламин) - выполняет биосинтез нуклеиновых кислот и имеет сложное строение. В его составе ион кобальта, который является комплексообразователем для четырех пиррольных колец. (рис. 7)



Рис. 7 Формула витамина В₁₂

Из витамина В₁₂ образуются коферменты, которые входят в состав ферментов, участвующих в переносе метальных групп, атомов водорода, превращении рибонуклеотидов до дезокисирибонуклеотидов, изомерном превращении метилмалонил-КоА в сукцинил-КоА.

Авитаминоз - пернициозная анемия. Гипервитаминоз - акне, сыпь.Наблюдаются нарушение обмена нечетных высших жирных кислот и разветвленных аминокислот, задержка роста, поражение нервной системы. Авитаминоз может быть вызван не отсутствием витамина В₁₂ в рационе, а развиться при нарушении секреции желудка.

При наличии в пище кобальта симбиотическая микрофлора кишечника человека также способна синтезировать небольшие количества этого витамина.

Источниками витамина служат только продукты животного происхождения -- печень, мясо, рыба, молоко, яйца. Суточная потребность - 2-5 мкг в день.

Таким образом, водорастворимые витамины выполняют важную функцию в живом организме. Так витамины группы В способны формировать кофактор ферментов и участвовать в биохимических реакциях.

1.2 Связь витаминов с ферментами

Ферменты - органические вещества белковой природы, которые являются биологическими катализаторами. Почти все ферменты являются белками. От обычных катализаторов ферменты отличает несколько особенностей.

Во-первых, ферменты обладают очень высокой специфичностью. Во-вторых, ферменты обладают чрезвычайно высокой эффективностью, значительно превосходящей эффективность обычных катализаторов. В-третьих, ферменты теряют свою активность при повышении температуры. При высоких температурах белки подвергаются денатурации: они теряют свою природную конформацию и уже не могут выполнять биологические функции. Многие ферменты подвергаются регуляции - в зависимости от нужд клетки и организма их активность может возрастать, а может и уменьшаться.

Ферменты содержат небелковую часть, названной кофактором. Если кофактор легко отделяется от белка, а при катализе вновь присоединяется, его называют коферментом. Если кофактор неотделим от белка, его называют простетической группой. Соединение белка с кофактором осуществляется ионными, водородными связями, за счет гидрофобных взаимодействий, реже - ковалентными связями.

Функции кофакторов: l) обеспечивают контакт между ферментом и субстратом, 2) стабилизируют фермент, 3) участвуют в катализе.

В качестве кофакторов ферментов могут выступать витамины. Витамины группы В участвуют в формировании активного центра фермента. Отсутствие витаминов в пище вызывает нарушение образования в организме ферментов, которое приводит к различным патологическим состояниям, характерным для многих авитаминозов. Витамины входят в качестве неотъемлемой составной части (кофермента) в молекулу самого фермента.

Необходимость во многих витаминах обусловлена их участием в формировании циклически работающих сложных органических молекул, в первую очередь кофакторов и коферментов. Ниже приведены краткие сведения о кофакторах витаминов, необходимых для обеспечения работы основных групп ферментов.

Основной коферментной формой тиамина(витамин В₁), является ТПФ(тиаминпирофосфат) (рис. 9).

Рис. 9 Формула тиаминпирофосфата

При нарушении его образования развивается некротизирующая энцефалопатия. После распада коферментов свободный тиамин выделяется с мочой и определяется в виде тиохрома. Витамин В₁, в форме ТПФ является составной частью ферментов, катализирующих реакции прямого и окислительного декарбоксилирования кетокислот(рис. 10).

Рис. 10 Реакция окислительного декарбоксилирования пирувата.

Участие ТПФ в реакциях декарбоксилирования кетокислот объясняется необходимостью усиления отрицательного заряда углеродного атома карбонила кетокислоты в переходном, нестабильном, состоянии. Тиамин превращается в тиаминпирофосфат с помощью фермента тиаминпирофосфат киназы, катализирующей перенос пирофосфатного фрагмента АТФ на ОН-группу тиамина. Для заверщающей стадии окислительного декарбоксилирования б-кетокислот необходима липоевая кислота, которую иногда называют витамином N.

Рибофлавин(витамина В₂) является центральным компонентом кофакторов ФАД (флавинадениндинуклеотид) и ФМН (флавинмононуклеотид), и поэтому необходим для всех флавопротеидов (рис. 11).

Рис. 11 Формулы ФМН и ФАД

Флавиновые нуклеотиды - кофакторы целого ряда оксидоредуктаз. Фосфорилирование 5-гидроксигруппы с помощью фермента рибофлавин киназы приводит к флавинмононуклеотиду, его реакция с АТФ приводит к флавинадениндинуклеотиду.

ФАД принимает участие во многих окислительно-восстановительных биохимических процессах. Например, превращение янтарной кислоты в фумаровую кислоту(рис. 12).

Рис. 12 Реакция окисления янтарной кислоты

Коферментными формами пантотеновой кислоты(витамина В₃) являются кофермент А (коэнзим А, HS-КоА) и 4-фосфопантетеин (рис. 13).Коферментная форма витамина, коэнзим А, не связана с каким-либо ферментом прочно.

Рис. 13 Формула коэнзим А

С КоА связан ряд биохимических реакций, лежащих в основе окисления и синтеза жирных кислот, биосинтеза жиров, окислительных превращений продуктов распада углеводов. Во всех случаях КоA действует в качестве промежуточного звена, связывающего и переносящего кислотные остатки на другие вещества. При этом кислотные остатки в составе соединения с КоAподвергаются тем или иным превращениям, либо передаются без изменений на определённые метаболиты.Он перемещается между разными ферментами, обеспечивая перенос жирных кислот.

Этот кофермент выступает ка переносчик ацильных групп (в виде ацил-SKoA) при окислении жирных кислот и в реакциях синтеза жирных кислот, при синтезе триацилглицеролов и фосфолипидов (рис. 14).

Рис. 14 Реакция образования фрсфатидной кислоты

Витамин РР существует в виде никотиновой кислоты или никотинамида.Его коферментными формами являются никотинамидадениндинуклеотид (НАД) и фосфорилированная по рибозе форма -никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФ)(рис. 15).

Рис. 15 Формула НАД и НАДФ

НАД и НАДФ участвуют в реакциях цикле трикарбоновых кислот (рис. 16).

Рис. 16 Окислительное декарбоксилирование б-кетоглутаровой кислоты

А так же в обменеглутаминовой кислоты, окислительного декарбоксилирования пировиноградной кислоты и при синтезе холестерола.

Витамин В₆ существует в виде пиридоксина.Его коферментными формами являются пиридоксальфосфат и пиридоксаминфосфат (рис. 17).

Рис. 17 Формулы ПАЛФ и ПАМФ

Большая группа аминотрансфераз и декарбоксилаз аминокислот содержит в качестве кофакторапиридоксальфосфат. Пиридоксин превращается в пиридоксальфосфат путем окисления НАДФ⁺ и фосфорилирования с участием пироксидалькиназы. Является коферментом фосфорилазы гликогена (50% всего витамина находится в мышцах), участвует в синтезе гема, сфинголипидов. Наиболее известная функция пиридоксиновых коферментов - перенос аминогрупп и карбоксильных групп в реакциях метаболизма аминокислот:

1. Кофермент аминотрансфераз, переносящих аминогруппы между аминокислотами и кетокислотами (рис. 18).

Рис. 18 Реакции переаминирования

2. Кофермент декарбоксилаз, участвующих в синтезе биогенных аминов из аминокислот - серотонина, гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК), гистамина(рис. 19).

Рис. 19Декарбоксилированиеглутаминовой кислоты

Витамин В₁₂ превращается в кофакторкобамамид (рис. 20).Кобамамид входит в состав различных восстанавливающих ферментов (редуктаз). Редуктазы восстанавливают фолиевую кислоту до тетрагидрофолиевой, которая активирует деление клеток. Кобамамид необходим для образования дезоксирибозы, следовательно, и ДНК и нуклеопротеидов. Также он необходим для превращения метилмалоновой кислоты в янтарную.



Рис. 20 Формула кобамамида

Витамин В₉ превращается в биологически активную тетрагидрофолиевую кислоту, которая в качестве кофермента участвует в обмене веществ(рис. 21).

Рис.21 Формула тетрагидрофолиевой кислоты

Тетрагидрофолиевая кислота играет важнейшую роль в обмене ряда аминокислот. Она участвует в обмене таких аминокислот, как серин, глицин, гистидин, а также в синтезе аминокислоты метионина. Кроме того, тетрагидрофолиевая кислота участвует в обмене пуриновых и пиримидиновых оснований - веществ, которые в определенной последовательности входят в состав нуклеиновых кислот, определяя генетическую информацию ДНК и РНК.

Непосредственная функция тетрагидрофолиевой кислоты - перенос одноуглеродных фрагментов, которые присоединяются к атомам N⁵ или N¹⁰. (рис. 22)

Рис. 22 Строение и взаимопревращение активных форм
тетрагидрофолиевой кислоты

Таким образом, витаминные кофакторы участвуют в различных биохимических реакциях в составе ферментов, ускоряют обменные процессы, что способствует сохранению и поддержанию жизненных функций организма.



2. Исследование тиамина и рибофлавина

2.1 Источники тиамина и рибофлавина

Тиамин (витамин В₁) содержится в продуктах растительного и животного происхождения. А также в печени, почках, сердце животных и птиц, хлебе из муки грубого помола и во многих овощах в средних количествах.Количественное содержание тиамина представлено в таблице 1.

Таблица 1

Содержание тиамина в продуктах питания

Продукты	Содержание витамина в 100 г продукта
кедровые орехи	33,8 мг
бурый рис	2,3 мг
свиное мясо	1,45 мг
овсяная крупа	0,49 мг
яйцо куриное	0,12 мг
гречневая крупа	0,43 мг
пшенная крупа	0,42 мг

Среди продуктов, богатых рибофлавином, первое место занимают дрожжи.Второе место по содержанию витамина В₂ занимает печень. В 100 г говяжьей печени содержится 3,96 мг рибофлавина. Овечья, телячья и куриная печень содержат меньшее его количество, но и оно превосходит минимальную дневную потребность (в каждых 100 г). 120 г почек и сердца покрывают ежедневную потребность взрослого человека в рибофлавине. Куриное сердце богаче витамином В₂, чем печень.

Остальные продукты также содержат рибофлавин в необходимом количестве для обеспечения потребности в нем. Содержание рибофлавина в продуктах представлено в таблице 2.



Таблица 2

Содержание рибофлавина в продуктах питания

Продукты	Содержание рибофлавина на мг/100 г
Арахис	0,13 мг
Баранина	0,26 мг
Бобы (соевые)	0,31 мг
Виноград	0,08 мг
Говядина	0,29 мг
Говядина консервированная	0,22 мг
Горошек зеленый свежий	0,16 мг
Горох сушеный	0,28 мг
Инжир	0,12 мг
Капуста цветная вареная	0,23 мг
Кукуруза	0,10 мг
Кресс-салат	0,17 мг
Миндаль	0,67 мг
Мука ржаная	0,22 мг
Одуванчик	0,14 мг
Орехи кешью	0,13 мг
Отруби	0,39 мг
Отруби-выжимки	0,23 мг
Персики сушеные	0,20 мг
Петрушка свежая	0,28 мг
Побеги пшеницы	0,80 мг
Репа	0,41 - 0,46 мг
Сельдь	0,15 - 0,28 мг
Сыр жирный, соленый	0,40 - 0,75 мг
Творог обезжиренный	0,31 мг
Шоколад горький	0,24 мг

Хранить такие продукты надо в темном месте и никогда не оставлять на свету. Их можно варить и содержание витамина не особо уменьшиться, хотя содержание других витаминов при этом может уменьшаться, поэтому все, что можно употреблять в естественном виде, не подвергайте тепловой обработке, а все, что приходится варить, варите быстро и под крышкой.

Взаимоотношения между витаминами могут идти в направлении синергизма или антагонизма. Введение одного витамина зачастую вызывает усиление обмена и экскреции с мочой другого витамина или ряда других.

Установлено, что чем выше содержание витамина С в пищевом рационе, тем больше выводится витамина В₂ с мочой; возможно, что потребность организма в рибофлавине снижается при увеличении дозы вводимого витамина С. Известно также, что недостаток в пище рибофлавина нарушает обмен витамина С. При В₂-гиповитаминозе снижается уровень витаминов С и В₁ в тканях.Таким образом, устанавливается определенное взаимодействие между витаминами С, В₁ и В₂.Недостаток витамина В₂ в сочетании с недостатком витамина В₁ вызывает пеллагру. Без этих витаминов, особенно без витамина В₂, в организме не усваиваются продукты питания. Надо заботиться о том, чтобы продукты, богатые этими витаминами, всегда присутствовали на нашем столе.

Также возможно восполнения недостаточного поступления витаминов с пищей путемвключения в рацион питания обогащенных пищевых продуктов массового потребления промышленного производства, а также прием витаминно-минеральных комплексов в форме таблеток, капсул и других форм. Витаминно-минеральные комплексы применяют как специфические средства для предупреждения и лечения гипо- и авитаминозов, вызванных их дефицитом в пище. Прием витаминов может скорректировать только те нарушения обмена веществ, которые вызваны недостатком именно этих пищевых веществ. Витаминно-минеральные комплексы, готовые к употреблению, представляют собой смеси витаминов и/или минеральных веществ, изготовленные на основе вещества-носителя, предназначенные для непосредственного употребления или добавления в готовые блюда.



2.2 Качественные реакции на тиамин и рибофлавин

2.2.1 Материалы и методыисследования

Экспериментальная часть работы проводилась на базе биохимической лаборатории ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный педагогический университет».

Предмет исследования: витамины тиамин и рибофлавин

Цель исследования: провести качественное определение тиамина и рибофлавина в минерально-витаминном комплексе.

Задачи:

* проделать предложенные химические реакции;

* проанализировать полученные результаты и сделать вывод.

Объектом исследования является препарат железа с комплексом витаминов Фенюльс. Производитель:«РанбаксиЛабораторизЛимитед», Индия. Описание: капсулы с крышечкой зеленого цвета и прозрачным корпусом, содержащие белые, красные и оранжевые пеллеты.

1. Качественная реакция на витамин В₁ (тиамин)

Диазореакция на тиамин

При добавлении к тиамину в щелочной среде диазореактива образуется сложное соединение этого витамина с диазо-бензолсульфокислотой, окрашенное в оранжевый или красный цвет. Диазобензолсульфокислота образуется в результате реакции диазотирования при взаимодействии сульфаниловой кислоты с нитритом натрия:

Затем диазобензолсульфокислота реагирует в щелочной среде с тиамином с образованием окрашенного азосоединения:

К диазореактиву, состоящему из 5 капель 1%-го раствора сульфаниловой кислоты и 5 капель 1%-го раствора нитрита натрия, прибавляем перетертую таблетку витаминного комплекса и затем по стенке, наклонив пробирку, осторожно добавляем 2-3 мл 10%-го раствора карбоната натрия.

2. Качественная реакция восстановления витамина В₂ (рибофлавина)

Окисленная форма рибофлавина вещество желтого цвета, флуоресцирующее в ультрафиолетовых лучах. Витамин В₂ легко восстанавливается через промежуточные соединения красного цвета (родофлавин) в бесцветный лейкофлавин. Реакция обусловлена восстановлением рибофлавина водородом, образующимся при добавлении металлического цинка к соляной кислоте. При этом желтая окраска раствора переходит в розовую, затем раствор обесцвечивается. При взбалтывании обесцвеченного раствора лейкосоединение вновь окисляется кислородом воздуха в рибофлавин.



Ход работы. В пробирку помещаем перетертую таблетку витаминного комплекса, растворяют ее в 0,5-1,0 мл дистиллированной воды, добавляют 10капель концентрированной соляной кислоты и небольшой кусочек металлического цинка.

2.2.2 Результаты исследования

Во время постепенного добавлении карбоната натрия сначала появилось оранжевое окрашивание, которое через минуту постепенно перешло в розовое, а через пять минут в красное. Выделялся газ, что свидетельствует о наличии тиамина в витаминно-минеральном комплексе.

При добавлении металлического цинка к исследуемому образцу произошла бурная реакция с выделение водорода. Сначала появился темно-желтый цвет, который через несколько минут перешел в темно-оранжевый. Темный цвет обусловлен тем, что рибофлавин в препарате не был в чистом виде.

После проведения качественных реакций можно сделать вывод, что в исследуемом препарате Фенюльс содержаться витамины тиамин и рибофлавин.

Таким образом, в исследуемом образце минерально-витаминного комплекса Фенюльс с помощью качественных реакций обнаружены водорастворимые витамины тиамин и рибофлавин.



Заключение

На основании анализа научной литературы и выполнения химического эксперимента можно сделать выводы, что водорастворимые витамины необходимы для синтеза ряда ферментов, которые являются мощными ускорителями биохимических реакций.

В работе раскрыты понятия об авитаминозе, гипо­ игипервитаминозе, рассмотрено многообразие водорастворимых витаминов и их значение ворганизме человека.

Также изученатесная связь водорастворимых витаминов с ферментами. Описаны витаминные кофакторы, необходимые для обеспечения работы основных групп ферментов.

Проведен качественный анализ минерально-витаминного комплекса «Фенюльс» на содержание витаминов тиамина и рибофлавина.



Список литературы

1. Александрова Е. В., Шкода А. С., Юрченко Д. Н., Левіч С. В.Биохимические основы витаминологии. Учебное пособие - Запорожье, 2015. 129 с.

2. Андреев С. В. Витаминные ресурсы и их использование. М., 1961, сб. 5, 168. Изд. АН СССР

3. Афонина С.Н.; Лебедева Е.Н.; Голинская Л.В.; Никоноров А.А.Биохимия витаминов (учебное пособие)2011. 312 с.

4. Ахметзянов Ф. Х. Биохимия пищи и полноценное сбалансированное питание / Ф. Х. Ахметзянов. Казань : Новое знание, 2015. 211 с.

5. Баев А. А. Биохимия, 1960, 2-е изд., 328.

6. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия 3е изд.

7. Березовский В. М. Химия витаминов. М., 1959.

8. Докучаева Е. А., Сяхович В. Э., Богданова Н. В. Общая биохимия: Витамины: практикум. Минск :ИВЦ Минфина, 2017. 52 c.

9. Давидек И. Биохимия, 1960.

10. Зезеров Е.Г.Биохимия (общая, медицинская и фармакологическая): Курс лекций,2019. 456 с.

11. Забелина Т. Н. В кн.: Витамины. Труды Ленинградского санитарно-гигиенического института. Л., 1958.

12. Иваненко Е.Ф.Биохимия витаминов(учебное пособие): Вища школа, 1970. 212 с.

13. Кадыков Б. И. В кн.: Витамины. Физиология, биохимия, клиника. Труды II научной конференции Института витаминологии Министерства здравоохранения СССР, 1962

14. Кнорре Д.Г., Мызина С.Д. Биологическая химия3-е изд., испр. М: Высшая школа, 2000. 479 с.

15. Леннинджер А. Общая биохимия - В 3-х т. Т. 1. Пер. с англ. М.: Мир, 1985. 367 с.

16. Маев И. В. Витамины - Москва : МЕДпресс- информ, 2011. 544 с.

17. Никитина Л.П., Соловьева Н. В.. Клиническая витаминология. Чита, 2002.

18. Никоноров А.А. Биохимия витаминов. Учебное пособие. Оренбург: ООО «Принт-Сервис».2005. 119 с.

19. Петров В. А. Витаминные ресурсы. Сб. 5. Витамин В12, его биосинтез, функции, применение. Изд. АН СССР. М., 1961.

20. Северина Е.С. / Биохимия: Учебник. 2-е изд., 2004. 784 с.

Размещено на Allbest.ru

...