Біосинтез вітамінів

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВА РОБОТА

БІОСИНТЕЗ ВІТАМІНІВ

Зміст

Вступ

1. Загальна характеристика, будова, властивості

2. Класифікація методів біосинтезу та основні технологічні стадії синтезу

2.1 Біосинтез вітаміну В12

2.2 Біосинтез рибофлавіну

2.3 Біосинтез каротиноїдів

2.4 Біосинтез вітаміну А (ретинолу)

2.5 Біосинтез вітаміну С

3. Функції вітамінів

Висновки

Список використаних джерел

Вступ

Вітаміни - низькомолекулярні органічні сполуки різної хімічної природи, які виконують важливі біохімічні і фізіологічні функції в живих організмах. Для організму потрібні в дуже невеликих кількостях (від декількох мікрограм до кількох міліграм на добу), тому що володіють високою біологічною активністю.

Потрібні вітаміни всім живим організмам. Є організми, які здатні виробляти вітаміни, а також такі, що не можуть їх синтезувати, або не можуть синтезувати окремі вітаміни. Це, в основному, деякі тварини. В їх числі людина, пацюки та інші. Вітаміни, звичайно, необхідні і рослинам. Вони є продуцентами цих речовин. Але Овчаров К.Є. встановив, що є можливість виникнення авітамінозного і гіповітамінозного стану у рослин. Ним встановлено, що ці аномальні стани у рослин супроводжуються серйозними біохімічними порушеннями: подавляється активність аскорбіноксидази, поліфенолоксидази і пероксидази, затримується біосинтез вітамінів понижується поступання фосфору і азоту з поживного середовища (Строганов, Генкель,1976).

Важливим є те, що в продуцентах вітаміни можуть бути в формі провітамінів. Коли тварини споживають рослини, то провітаміни в тваринному організмі перетворюються у вітаміни.

Особливо вітаміни необхідні для насіння, яке проростає, що з тих чи інших причин може витратити передчасно запас вітамінів, який у ньому відклався при формуванні. Також важливими продуцентами вітамінів (для людини) є мікроорганізми. По-перше деякі з них являються симбіотичними з нашим організмами, які живуть в кишечнику і постачають нас деякими вітамінами. По-друге, часто людина використовує мікроорганізми для синтезу цих біоактивних речовин в фармацевтиці, сільському господарстві (для тваринних кормів), у наукових дослідженнях (біотехнології) та з іншими цілями.

1. Загальна характеристика, будова, властивості

Вітаміни (лат. vitae -- життя і амін -- речовина, що містить аміногрупу (-NH2)) -- низькомолекулярні органічні сполуки різної хімічної природи, що необхідні для життєдіяльності живого організму в малих дозах, і не утворюються в самому цьому організмі в достатній кількості, через що повинні надходити із їжею. Таким чином визначення певної речовини як вітаміну залежить від того, про який вид йдеться. Наприклад, більшість тварин мають метаболічний шлях синтезу аскорбінової кислоти, проте деякі, такі як люди, мавпи, морські свинки, втратили його, тому аскорбінова кислота є для них вітаміном.

Організму людини необхідні принаймні 13 різних вітамінів, добові потреби яких коливаються від 0,01 до 100 мг. Вони не виконують в організмі ані енергетичної, ані структурної функції, але є необхідними для використання тих сполук, які ці функції виконують, зокрема білків, ліпідів і вуглеводів. Більшість з вітамінів є попередниками коферментів, що беруть участь у багатьох ферментативних реакціях, проте деякі, такі як A, C, D, E і K, мають інше біологічне значення. Порушення регуляції процесів обміну та розвиток патології часто пов'язані з недостатнім надходженням вітамінів у організм, повною їх відсутністю в їжі, порушеннями їх всмоктування, транспорту або порушенням синтезу коферментів за участю вітамінів. В результаті розвиваються авітамінози - хвороби, які виникають при повній відсутності в їжі або повному порушенні засвоїння якогось вітаміну; гіповітамінози, які зумовлені недостатнім надходженням вітамінів з їжею або їх неповним засвоїнням та гіпервітамінози - пов'язані з надходженням надмірно великих кількостей вітамінів у організм.

Сучасна класифікація вітамінів базується на фізико-хімічних властивостях. У залежності від розчиності в неполярних розчинниках або у водному середовищі розрізняють жиророзчинні (А, Д, К, Е) й водорозчинні вітаміни (вітаміни В, С, Н).

Вітамін А. В рослинних продуктах вітамін А у вигляді ретинолу не накопичується. Рослини синтезують лише каротиноїди - провітаміни А. Каротиноїди - це пігменти, що надають овочам і фруктам жовте забарвлення або червоне. Із всіх каротинів найбільшою активністю володіє в-каротин, що перевищує активність Ь- і г- каротинів рази. Каротин термостійкий тому добре зберігається при тепловій обробці продуктів. Але каротин в 3 рази слабкіший ніж ретинол. Добова потреба людини в вітаміні А - 1,5-2,5 мг. Забезпечується добова потреба на 2/3 овочами і фруктами. З фруктів і ягід на каротин багаті абрикос і обліпиха, а менш багаті - вишні, сливи, горобина чорноплідна, малина, червона смородина та інші.

Вітамін А

Вітамін D. Вітамін D (кальциферол) належить до групи стероїдів. Найважливішими формамикальциферола є вітамін D₂ (ергокальциферол) і вітамін D₃; обидві ці форми організм синтезує зпровитаминовергостерола і7-дегидрохолестерина під впливом ультрафіолетового проміння сонця. Вітамін D міститься у грибах, молочні продукти і яйцях. Кальциферол високої концентрації входить до складу печінки морських риб. Вітамін D регулює рівень кальцію в плазмі крові.

Дефіцит вітаміну D - явище досить рідкісне й викликається не недостатнім надходженням його з їжею, а результаті дефіциту сонячного світла, що призводить в дітей віком до рахіту, а й у дорослих - до розм'якшенню кісток. Передозування небезпечне вимиванням кальцію і фосфату з кісткових тканин. Виведенние з організму кальцій і фосфат відкладаються в нирках та кровоносних посудинах. Підвищена потреба у вітаміні D характерна лише дітей. Для дорослих достатніми вважаються загалом 0.5-10 мг вітаміну D щодня.

C₂₇H₄₄O - вітамін D

Вітамін Е. Вітамін Е належить до групи 7 вітамінів рослинного походження. Вони відрізняються сталістю до підвищеним температур, їх молекули складаються з хромового кільця і ланцюжка ненасичених вуглеводнів. Найбільше вітаміну Е в прорості пшениці і насінні бавовнику; він також в кукурудзяному, соняшниковій й у соєвому мастила. Вітамін Е стає особливо дієвим в жирною середовищі. У його засвоєнні обов'язково бере участь жовчний кислота. У людини вітамін Є не піддається ніяким змін. Функція токоферолу залежить від нейтралізації шкідливих і отруйних речовин, вступників з їжею.

Токоферол

Дія цієї групи вітамінів ще остаточно досліджувана, однак вважати доведеним, що деякий дефіцит вітаміну Е у немовлят є наслідком недостатнього харчування при штучному вигодовуванні. До наслідків дефіциту вітаміну Е можна віднестигиперкератоз (посилене ороговіння шкірних покровів), порушення зору координації рухів. Добова потреба у вітаміні Е становить 10-20 мгальфатокоферола.

Вітамін К. У людини вітамін К (филлохинон) також всмоктується у поєднанні з жирами (липидами) й за участі жовчної кислоти. Вітамін К₁ міститься переважають у всіх зелених рослинах, К₂ - в бактерії, вироблюваних печінкою. За нормального харчуванні дефіциту цього вітаміну немає, оскільки його у достатню кількість з нашого їжі. Причиною можливий дефіцитфиллохинона то, можливо порушення всмоктування жирів, внаслідок чого розвивається схильність до кровотеч, уповільнення згортання крові. Щоденна потреба у вітаміні К ще вивчена. У нормі власного резерву цього вітаміну в організмі вистачає на 2-6 тижнів.Предположительная доза становить 0.001-2.0 мг щодня.

Вітамін К

Вітамін В₁. Вітамін В₁ (тіамін) забезпечує засвоєння вуглеводів. Він стійкий до впливу високої температури, лугів і кисню.Тиамин міститься переважають у всіх рослинах і продуктах тваринного походження, і його, багато у дріжджах, пшеничних прорості, серце, печінці та нирках. Симптоми дефіциту тіаміну є втрата апетиту, втома, тахікардія і просунутої стадії - авітаміноз. Добова потреба становить - 0.10-0.12 мг.

Тіамін

Вітамін В₂. Вітамін В₂ (рибофлавін) всмоктується слизової кишечника, по закінченні реакції його з фосфором виводиться з організму нирками. Вітамін В₂ міститься переважають у всіх продуктах рослинного й тваринного походження, причому у підвищеному кількості в дріжджах, печінці та зернових прорості. У здорових людей немає дефіциту цього вітаміну, оскільки він у достатній кількості виробляється бактеріями, які населяють кишечник. Дефіцит рибофлавіну призводить до світлобоязні, в окремих випадках - запальним процесу шкіри слизових, і навіть порушень роботиЖКТ. Щоденна потреба урибофлавине становить 1.5-2.5 мг.

Рибофламін

Вітамін В₆. До складу вітаміну В₆ (піридоксину) входять такі діючі речовини як пиридоксол, пиридоксамин і пиридоксал. Вітамін В₆ є важливимкоензимом, бере участі у метаболізмі амінокислот, міститься практично переважають у всіх продуктах харчування, тому його дефіцит - явище досить рідкісне. Дефіцит вітаміну В₆ призводить до втрати апетиту, нудоти і часом до посиленої больовий чутливості. Вітамін В6 відіграє у процесі засвоєння амінокислот, тому потреба у ньому залежить, насамперед, кількості білків в їжі. На засвоєння 100 р протеїнів потрібно приблизно 1.5-2.0 мг вітаміну В₆ щодня.

Піридоксин

Вітамін В₁₂. Молекула вітаміну В₁₂ (кобаламин) складається з 4-х кілець пірола, яка групується навколо атома кобальту. Вітамін В₁₂ з'єднується в шлунку згликопротеинами, та був всмоктується в тонкому кишечнику. Один із функцій вітаміну В₁₂ полягає у участі синтезу дезоксирибонуклеїнової кислоти, що є носієм генетичної інформації. Вітамін В₁₂ міститься лише у продуктах тваринного походження, головним чином печінки, нирках та яєчних жовтках.Кобаламин також синтезується в кишечнику, проте виводиться з сечею, тому організм може ним скористатися.

Дефіцит вітаміну В₁₂ веде допернициозной анемії - одній з форм недокрів'я. До того ж, може порушуватися координація рухів, розвинутися пронос. Найчастіше дефіциткобаламина провокується зараженням гельмінтами, зокрема широкимлентецом. У нормі власний запас вітаміну В₁₂ витрачається організмом протягом 3-5 років, тому перший симптом дефіциту виявляються не відразу. Щоденна потреба укобаламине становить приблизно 5 мг.

Вітамін В₁₂

Вітамін С. Вітамін С (аскорбінова кислота) належить до найвідоміших і найчастіше придбаних в аптеці. Він підвищує імунітет і прискорює загоєння ран. У організмі не синтезується. Вітамін С всмоктується в шлунку, де піддаєтьсядегидрированию, і далі доставляється кров'ю до кожній клітці організму. Виводиться через нирки. Вітамін С бере участь у окисно-відновних процесах, в гідролізі амінокислот лізину і пролина і є важливий компонент процесу біосинтезу колагену.

Вітамін С міститься переважно у овочах і фруктах, що багато їх у солодкому перці, томатах, картоплі, кольорової капусту, шпинаті, квашеної капусту, петрушці, лимонах, грейпфрутах, ківі і бананах. У менших кількостях він є у молоці й цирози печінки. Неустойчив до впливу високих температур: у процесі кип'ятіння половина його кількості руйнується. Симптоми дефіциту аскорбінової кислоти - біль у кістковій тканині, порушення серцевого ритму, уповільнення загоєння ран, знижений тиск іскорбут.

Мінімальна щоденна потреба у вітаміні С становить 100 мг. Професійні спортсмени, курці і люди потребують більшій кількості аскорбінки.

Вітамін С

2. Класифікація методів біосинтезу та основні технологічні стадії синтезу

Мікроорганізми містять багато вітамінів, які найчастіше всього входять до складу ферментів. Склад і кількість вітамінів в біомасі залежать від біологічних властивостей даної культури мікроорганізмів та умов культивування. Деякі вітаміни мікроорганізми синтезують, а деякі навпаки засвоюють в готовому вигляді з навколишнього середовища. Культура, яка здатна синтезувати який-небудь вітамін, називається аутофобною по відношенню до нього, якщо культура не здатна синтезувати даний вітамін, вона являється аутогетерофобною. біосинтез вітамін кислота

Менахінони і кобаломіни синтезуються виключно мікроорганізмами. І хоча хімічний синтез у виробництві більшої частини вітамінів займає ведуче положення, мікробіологічні методи також мають велике практичне значення.

Мікробіологічним шляхом отримують ергостерин, вітамін В₁₂. Крім того, мікроорганізми використовуються як селективні окиснювачі сорбіту в сорбозу (при отриманні вітаміну С), а також для виробництва вітамінних концентратів (вітаміна В₂, каротиноїдів).

2.1 Біосинтез вітаміну В12

Кожна структура в молекулі вітаміну: корриноїдне кільце, нуклеотидне ядро і амінопропіленовий місток - мають своє походження. Механізм їх виникнення - предмет інтенсивних, але ще не завершених досліджень. Перші етапи біогенезу корриноїдів ті ж, що і перші етапи синтезу інших тетрапірольних сполук. Загальним інтермедіатом тетрапіролів є д-амінолевулінова кислота (д-АЛК), що утворюється у більшості організмів в результаті конденсації гліцину та сукциніл-КоА. Однак Е.limosum i C.tetanomorphum не включають 2-14 С-гліцин в коринове кільце, що слід було очікувати, якщо б гліцин був попередником д-АЛК. Отже, вже на цьому етапі шлях синтезу вітаміну у бактерій може відрізнятися.

Потім утворюється порфобіліноген, який виникає при конденсації двох молекул д-АЛК, а при конденсації чотирьох молекул порфобіліногену - уропорфіриноген ІІІ (УПГ ІІІ). Послідовність реакцій між між УПГ ІІІ і кобіриновою кислотою отримала експериментальне підтвердження лише останні роки. Показано, що при порушенні процесу амідування клітини Propionibacterium shermanii виділяють в середовище сполуки, які названі коррифіринами - метильовані відновлені похідні уропорфірину ІІІ. До теперішнього часу виділено і охарактеризовано три сполуки: коррифірин-1 (метилкоррифірин), коррифірин-2 або сірогідрохлорин (диметилкоррифірин) та коррифірин-3 або ізобактеріохлорин (триметилкоррифірин). Мічена д-АЛК і метіонін включаються в коррифірини, а останні - у вітамін В₁₂.

Метилювання УПГ ІІІ з одночасним декарбоксилуванням бокового ланцюга оцтової кислоти при С12 кільця С призводить до розходження шляхів біогенезу вітаміну В₁₂ та інших тетрапіролів. В результаті подальшого метилування та утворення С-С зв'язку між кільцями А і Д синтезується кобіринова кислота.

Донором семи метальних груп, які включаються в УПГ ІІІ, є S-аденозилметіонін. Характер включення Со і утворення безпосереднього зв'язку між кільцями А і Д невідомий. На наступному етапі біосинтетичного шляху кобіринова кислота перетворюється в кобінамід (фактор В), при цьому залишки карбонових кислот кобіринової кислоти амідуються, а до залишку пропіонової кислоти кільця Д приєднується амінопропанол. На цій же стадії відбувається приєднання до корзинового кільця 5-дезоксиаденозилкобінамідом (кофермент на форма фактора В). Амінопропанол, напевно, утворюється при декарбоксилуванні L-треоніну.

Далі кобаламід фосфорилюється з утворенням кобінамідфосфату і, реагуючи з гуанозинтрифосфатом (ГТФ), дає кобінамідгуанозиндифосфот. До коферментної форми кобінамідгуанозиндифосфоту включається нуклеотид і утворюється кобаломін-5'-фосфат.

Вітамін В₁₂, як уже відмічалось вище, містить специфічну азотисту основу - 5,6-ДМБ, яка в природі зустрічається лише в одній сполуці. Безпосереднім попередником 5,6-ДМБ служить рибофлавін. В молекулу вітаміну В₁₂ 5,6-ДМБ включається у вигляді б-рибазол-5'-фосфату. При ферментативному дефосфорилюванні кобаломін-5'-фосфату утворюється кобаломін. Послідовність реакцій при синтезі кобаломіну із кобаламіду така:

1) кобінамід + АТФ = кобінамід-Ф + АДФ;

2) кобінамід-Ф + ГТФ = ГДФ-кобінамід +ФФн;

3) ГДФ-кобінамід + б-рибазол-5'-фосфат = кобаломін-5'-фосфат + ГМФ;

4) кобаломін-5'-фосфат = кобаломін + Фн.

Відомі дві коферментні форми вітаміну В₁₂: аденозилкобаламін (І) і метилкобаламін (ІІ). Понад 80 % всіх синтезовани пропіоновокислими бактеріями корриноїдів знаходиться в коферментній формі І, яка в якості ліганда містить 5-дезоксиаденозил.

Джерелом аденозину служить АТФ. Коферментна форма містить Со-С-зв'язок і є першою кобальт органічною сполукою, що знайдена в живих системах. Метилкобаламін зазвичай міститься в клітинах у незначних кількостях, але у M.barkeri метил-фактор ІІІ, який містить в нуклеотидній частині 5-оксибензімідазол, складає 80 % від суми усіх корриноїдів.

Регуляція біосинтезу вітаміну В₁₂ здійснюється за принципом репресії. Вітамін В₁₂ пригнічує лише свій особистий синтез, не впливаючи на утворення іншиз тетрапіролів і діє на стадії метилування УПГ ІІІ. В якості регулятора виступає лише повна нуклеотидвмісна молекула вітаміну. Гем здійснює координовану репресію синтезу ферментів початкових стадій біогенезу тетрапіролів.

Функціональною формою вітаміну є аденозилкобаламін (б-(5,6-диметилбензімідазоліл)-Со-5-дезоксиаденозилкобамід) і метилкобаламін (б-(5,6-диметилбензімідазоліл)-Со-5-метилкобамід).

2.2 Біосинтез рибофлавіну

Шлях синтезу рибофлавіну встановлений в результаті досліджень, виконаних з грибом Eremothecium ashbyii, на мутантах Saccharomyces cerevisiae, Pichiaguillier mondii і мутантах бактерій Вас. subtilis. Розшифровці шляху сприяли дослідження з міченими сполуками і здійснення ранніх реакцій біосинтезу in vitro. Попередником РФ служить гуанозинтрифосфат (ГТФ). Пуриновое кільце ГТФ локалізується в гетероциклічному ядрі РФ, а рибозне ядро включається в рибітильний ланцюг РФ.

На 1-му ступені під дією ферменту ГТФ-циклогідролази ІІ з імідазольного кільця ГТФ видаляється С-8. Продуктами першого ступеню є форміат, пірофосфат і 2,5-диаміно-4-гідрокси-6-рибозиламінопіримідин-5'-фосфат. Рибозне ядро ГТФ відновлюється. На 2-му етапі біогенезу за участю відповідної редуктази відбувається відновлення рибози останньої сполуки (ІІ) з утворенням 2,5-диаміно-4-гідрокси-6-рибітиламінопіримідмн-5'-фосфату (ІІІ), яка при дезамінуванні дає 2,4-дигідрокси-5-аміно-6-рибітиламінопіримідин-5'-фосфат (ІV).

І - ГТФ; ІІ - 2,5-диаміно-4-гідрокси-6-рибозиламінопіримідин-5'-фосфат; ІІІ - 2,5-диаміно-4-гідрокси-6-рибітиламінопіримідмн-5'-фосфату; ІV - 2,4-дигідрокси-5-аміно-6-рибітиламінопіримідин-5'-фосфат; V - 6,7-диметил-8-рибітиллюмазину; VІ - рибофлавін; VІІ - 2,4-дигідрокси-5-аміно-6-рибітиламінопіримідин

На наступному ступені відбувається включення чотирьох вуглецевих атомів з утворенням птеридину - 6,7-диметил-8-рибітиллюмазину (V). Ця сполука виділена з E.ashbyii, A.gossypii, Cl.acetobutylicum, представників видів Candida. Показано, що донором чотирьох вуглецевих атомів може бути рибозо-5-фосфат або його метаболіт. Перед включенням в птеридин (V) піримідиновий інтермедіат (ІV) піддається дефосфорилюванню. На останньому етапі дві молекули 6,7-диметил-8-рибітиламінопіримідину (VІІ). Остання сполука (VІІ) знову включається у реакцію синтезу 6,7-диметил-8-рибітиллюмазину.

Згідно з ступенями біосинтезу РФ, що розглядалися, є 5 груп біохімічних мутантів. Перша група мутантів не накопичувала в середовищі піримідинів і птеридинів, внаслідок блокування 1-ї реакції флавіногенезу. Мутанти другої групи накопичували 2,5,6-триаміно-4-гідроксипіримідин або його рибозильоване похідне. Після взаємодії з диацетилом ці сполуки перетворюються в 6,7-диметилптерин.

Мутанти третьої групи акумулювали 2,5-диаміно-4-гідрокси-6-рибітиламінопіримідин, що дає в результаті взаємодії з диацетилом 6,7-диметил-8-рибітиллюмазин, що флюорисценціює зеленим кольором. Мутанти четвертої групи накопичували 2,4-дигідрокси-5-аміно-6-рибітиламінопіримідин, так як не синтезували люмазиновий інтермедіат (V), а мутанти п'ятої групи виділяли в середовище 6,7-диметил-8-рибітиллюмазин.

2.3 Біосинтез каротиноїдів

Дослідження, в яких застосовувалася радіоактивна мітка (14С), а також вивчалося утворення каротиноїдів в присутності специфічних інгібіторів і мутантами мікроорганізмів, дозволили встановити, що біосинтез цих пігментів проходить у декілька етапів.

1. Утворення первинного С5-попередника. Стартовою сполукою в біосинтезі каротиноїдів є ацетат. Дві молекули ацетил-КоА конденсуються з утворенням ацетоаце-тил-КоА, який в свою чергу конденсується ще з однією молекулою ацетил-КоА, утворюючи 3-гидрокси-3-метилглутарил- КоА. При відновленні цієї сполуки утворюється мевалонова кислота (МВК), остання в присутності АТФ фосфорилюється з утворенням пірофосфату МВК. У присутності АТФ шляхом декарбоксилювання і дегідрування пірофосфат МВК перетворюється в 5-вуглецеву изопренову одиницю - ізопен- тенілпірофосфат.

2. Біосинтез безбарвних С40-поліенів з С5-попередника. Ізопентенілпірофосфат (ІПФ) ізомеризується до стадії диметилалілпірофосфата (ДМАПФ). Потім відбувається конденсація ІПФ і ДМАПФ з утворенням геранілпірофосфата. Ці сполуки, що містять 10 атомів вуглецю, конденсуються з ІПФ і утворюють фарнезилпірофосфат, з якого шляхом подальшої конденсації виникає 20-вуглецева одиниця - геранілгеранілпірофосфат. Останній димеризуется, утворюючи фітоін - перший С40-попередник каротиноїдів.

Центральний хромофор фітоїну, що складається з трьох спряжених подвійних зв'язків, передбачає існування кількох стереохімічних ізомерів. В природних об'єктах фітоїн представлений двома ізомерами: 15-цис- і 15-транс-фітоїн. Як правило, перший ізомер переважаючий, другий - зустрічається у вигляді слідів. Однак у деяких мікроорганізмів весь фітоїн може бути представлений 15-транс-ізомером. Характер ізомеру фітоїну визначає конфігурацію наступних попередників біосинтезу каротиноїдів, зокрема фітофлуїну

3. Кінцеві стадії синтезу каротиноїдів (дегідрування, циклізація, введення кисневмісних груп і С5-одиниць). Утворення каротиноїдів з фітоїну відбувається при послідовному дугідруванні останнього. Першим продуктом цієї реакції є С40-поліен-фітофлуїн. При подальшому дегідруванні фітофлуїну утворюються вже забарвлені каротиноїди - нейроспорин і лікопін. Ці сполуки піддаються потім послідовній циклізації з утворенням поліенів, що містять б- або в-іононові кільця (наприклад, б- або в-каротинів). Використання нейроспорину або лікопіну як проміжного продукту при біосинтезі каротиноїдів залежить від умов вирощування та особливостей ферментної системи організму.

Встановлено, що б- і в-іононового кільця каротиноїдів утворюються із загального ациклічного попередника, механізм циклізації якого відрізняється в разі синтезу б- і в-іононового кілець. Із нейроспорину (або L-каротину) виникають б- і в-зеакаротини - попередники б- і в-каротинів відповідно. Введення кисневмісних груп в молекулу каротиноїдів відбувається зазвичай після закінчення процесу циклізації, тобто синтез ксантофілів здійснюється після утворення каротинів.

Утворення С50-каротиноїдів також відбувається після синтезу С40-каротиноїдів (каротинів). Встановлено, що С50-бактеріоруберін утворюється шляхом приєднання С5-ізопренових одиниць до кінцевих частин молекули лікопіну з наступним введенням гідроксильних груп після етапу циклізації. Вважвють, що в даному випадку додаткові С5-одиниці можуть ініціювати циклізацію каротиноїдів (етапи циклізації і приєднання С5-одиниць можуть відбуватися одночасно). Нециклічним попередником С50-каротиноїдів є лікопін. Отже, при циклізації цих поліенів не відбувається інтерконверсії в-, е- і -г-кілець. Для утворення деяких С50-каротиноїдів, наприклад дегідрогенанса-Р434 Flavobacterium denydrogenans, необхідною умовою є наявність світла.

2.4 Біосинтез вітаміну А (ретинолу)

Природний вітамін А₁-спирт (ретинол) включає в-іононове кільце і бічний ізопреноїдний ланцюг, що складається з двох залишків метилбутадієну. Попередником вітаміну А є в-каротин. Окислювання цього поліену при утворенні вітаміну А відбувається в організмі тварин двома шляхами.

1. в-каротин розщеплюється по центральному подвійного зв'язку та за участю каротиндиоксигенази утворюються дві молекули ретиналю (альдегідна форма вітаміну А). Останній відновлюється НАДН₂ в ретинол під дією алкогольдегідрогенази. Далі ретинол ферментативно етерифікується в ретинілпальмітат, що депонується в печінці.

2. У кишечнику в-каротин розщеплюється по центральному подвійному зв'язку за участю НАДФН2-залежної каротиноксигенази. При цьому утворюються апокаротиналі і низькомолекулярні продукти окислення. Апокаротиналі далі за участі ферменту, локалізованого в мітохондріях і мікросомах, перетворюються в апокаротинові кислоти, що володіють біологічною активністю вітаміну А в функції росту.

Засвоєння вітаміну А відбувається в кишечнику ссавців, де протікають процеси емульгування і міцелоутворення, а також ряд біохімічних реакцій (гідроліз, етерифікация, утворення білкових комплексів).

Субстратами при утворенні вітаміну А можуть бути також інші каротиноїди, наприклад в-каротин і ксантофіли. Однак при цьому вітаміну А утворюється значно менше порівняно з в-каротином.

Вітамін А в організмі людини і тварин виконує ряд дуже важливих функцій. Перш за все він бере участь в процесі зору. При нестачі в організмі вітаміну А не відбувається утворення світлочутливого пігменту родопсину в паличках сітківки ока. У сприйнятті світла беруть участь також такі пігменти, як йодопсин і порфіропсин, до складу яких входить ретинен1 і ретінен2 відповідно. Родопсин складається з ліпопротеїну опсину і ізомеру вітаміну А альдегіду 11-цис-ретиналю.

Крім участі в процесі сутінкового зору і адаптації ока в темряві, вітамін А необхідний для нормального росту, розвитку і диференціювання тканин, виконує роль радіопротектора при рентгенівському опроміненні, регулює процеси розмноження, володіє антиінфекційним властивостями, посилює антивірусну резистентність. Відсутність вітаміну А являєтся причиною керотинізації епітелію клітин слизових оболонок, залоз, шкіри. Одна з основних функцій вітаміну А - регуляція проходження метаболітів через мембрани.

2.5 Біосинтез вітаміну С

Аскорбінова кислота, або вітамін С - це протицинготний вітамін, наявний у всіх вищих рослин і тварин; тільки людина і мікроорганізми не синтезують її, але людям вона невідкладно необхідна, а мікроби не потребують її. І, тим не менше, певні види оцтовокислих бактерій причетні до біосинтезу напівпродукту цієї кислоти - L-сорбози. Таким чином, весь процес отримання аскорбінової кислоти є змішаним, тобто хіміко-ферментативним.

Біологічна стадія процесу каталізується мембранозв'язаною поліолдегідрогеназою, а остання (хімічна) включає послідовно наступні етапи: конденсація сорбози з діацетоном та отримання діацетон-L-сорбози, окислення діацетон-L-сорбози до діацетон-2-кето-L-гулонової кислоти, яку піддають потім гідролізу з отриманням 2??-кето-L-гулонової кислоти; останню піддають енолізації з подальшою трансформацією в L-аскорбінову кислоту. Ферментацію G.oxydans проводят на середовищах, що містять сорбіт (20%), кукурудзяний або дріжджовий екстракт, при інтенсивній аерації (8-10 г О2/л/год). Вихід L-сорбози може досягти 98% за одну-дві доби. При досягненні культурою log-фази можна додатково внести в середовище сорбіт, доводячи його концентрацію до 25%. Також встановлено, що G.oxydans може окисляти і більш високі концентрації поліспиртів (30-50%), що утворюються на останніх стадіях процесу. Це відбувається завдяки поліолдегідрогеназі, що міститься в клітинній біомасі. Ферментацію бактерій проводять в періодичному або безперервному режимі. Принципово доведена можливість отримання L-сорбози з сорбіту за допомогою іммобілізованих клітин в ПААГ. Аскорбінову кислоту використовують як антиоксидант в охороні здоров'я та харчовій промисловості.

3. Функції вітамінів

Біологічне значення вітамінів для організму людини дуже велике. Характер їх дії різнобічний і пов'язаний з роботою всіх систем організму. Вони активізують обмінні процеси, посилюють опір організму хворобам, підвищують працездатність людини.

Кожен з вітамінів виконує певну функцію. Відсутність в їжі будь-якого з вітамінів може викликати різні захворювання. Дійсно, молекули багатьох ферментів складаються з двох частин - чисто білкової частини (званої апоферментом) і небілкової частини - коферменту. Часто коферменти представляють собою молекулу вітаміну або близького до вітаміну речовини. При деяких спадкових хворобах відповідний фермент присутній, але має знижену активність. Якщо в організм ввести підвищену кількість коферменту, то створюється необхідна активність ферменту.

Це дозволяє боротися з деякими хворобами, включаючи в раціон харчування хворого великі дози вітаміну, службовця коферментом.

Спеціальні дослідження показують, що у зв'язку з підвищенням нервово-психічних напружень потреба людини у вітамінах, головним чином групи В і вітаміні С, зросла. Призначення вітамінів - покращувати ряд біохімічних і фізіологічних показників, особливо з боку центральної нервової системи, підвищувати працездатність.

Найкраще вводити речовини, відсутні організму для нормального існування, через їжу. Кожен з вітамінів виконує певну функцію в організмі людини.

Вітаміни виконують такі функції:

нормалізують процеси метаболізму; входять до складу коферментів, які забезпечують ферментативні реакції в тканинах; регулюють фізіологічні функції; впливають на енергозабезпечення імунних клітин; віт.С, група В беруть участь у синтезі гормонів; вітаміни групи В беруть участь у гемопоезі.

Висновки

Отже, вітаміни необхідні будь-якому організму: починаючи з мікроорганізмів і закінчуючи макроорганізмами. Вважається що для нормального функціонування людини достатньо тих вітамінів, які або синтезуються мікроорганізмами у нього в організмі, або надходять в організм з їжею. Може раніше цього й вистачало, але зараз з нашою екологією, неправильним харчуванням, з вживанням різних консервантів, з величезною кількістю шкідливих звичок і т.д. люди все частіше стали стикатися з проблемою браку в організмі вітамінів (гіпо-та авітаміноз). Доводиться вживати вітаміни у вигляді лікарських препаратів, що продаються в аптеці. І якщо раніше вітаміни виробляли хімічним шляхом (він і зараз превалює), то зараз більша перевага віддається вітамінам, виробленим мікробіологічним шляхом. По-перше це все-таки не хімічні реактив, а вітаміни, вироблені живими організмами і по-друге вони краще засвоюються в організмі і менше виводяться з нього не приносячи користі. Але все ж залишаються вітаміни, вироблені за змішаною технологією: вітамін С, і ще не багато виробляються мікробіологічними шляхом: B₂, B₁₂, D, в-каротин, налагоджується виробництво біотину.

Список використаних джерел

1. Буадзе О.А., Кахая М.Д., Кацитадзе К.П., Заалашвилли Г.В. Защитный эффэкт витаминов группы B при действии гербицида 2,4-Д на ультра структурную организацию клеток растительного организма //Физиология и биохимия культурных растений. -1987. - Т. 19, №3 - С. 602-606.

2. Гершенович З.С., Микитина А.И. Взаимодейсвие тиамина и аскорбиновой кислоты. // Витамины. Получение и очистка витаминов. Физиология и биохимия витаминов. - К.: Издательство АН УССР, 1956. - С. 158-173.

3. Дунаевский Г.А. Овощи и фрукты в питании здорового и больного человека / Г.А.Дунаевский, С.Я. Попик - К.: Здоровье, 1990. - 160 с.

4. Захарова М.П. Выяснение существования связанных с белком форм витамина Е // Витамины в теории и практике. / под ред. С.И. Королькова, - М.: Пищепромиздат, 1954. - Том 5. - С.155-159.

5. Колотилова А.И. Витамины: химия, биохимия и физиологическая роль А.И. Колотилова, Е.П. Глушанков. - Ленинград: Издательство Ленинградского университета, 1976. - 246с.

6. Кретович В.Л. Биохимия растений / В.Л. Кретович. - К.: Высшая школа, 1986. - 502с.

7. Кудряшов Б.А. Витамины, их физиологическое и биохимическое значение / Б.А. Кудряшов. - М.: Московское общество испытателей природы, 1953. - 175с.

8. Овчаров К.Є. Вітаміни в рослинах VIII серія / К.Є. Овчаров. - М.: Біологія і медицина, 1962. - 38 с.

9. Овчаров К.Е. Физиология формирования и проростания семян / К.Е. Овчаров. - М.: Колос, 1976. - 254с.

10. Пивоваренко В.Г. Основи біоорганічної хімії / В.Г. Пивоваренко. - К.: Освіта, 1995. - 143с.

11. Ремпе Е.Х. Значение для растений витаминов, синтезируемых корневой микрофлорой // Физиология растений. - 1972. - вып. 3. - С. 663-668.

12. Рубін Б.А. Курс физиологии растений / Б.А. Рубін. - М.: Высшая школа, 1976. - 156с.

23. Спиридонова Н.С. Аскорбиновая кислота в растениях / Н.С. Спиридонова. - Свердловск: Средне-Уральское книжное издательство, 1968. -80с.

14. Спиричев В. Б., Конь И. Я. Жирорастворимые витамины и мембраны // Журнал всесоюзного химического общества им. Д.И.Менделеева. - М.: Химия, 1978. - №4. - С. 425-434.

15. Труфанов А.В. Биохимия и физиология витаминов и антивитаминов / А.В. Труфанов. - М.: Государственное издательство сельскохозяйственной литературы, 1959. - 654с.

Размещено на Allbest.ru