Химическое строение, свойства и значение пантотеновой кислоты в организме человека

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Всем хорошо известно мудрое изречение: «Человек есть то, что он ест». В составе пищи, которую мы едим, содержаться различные вещества, необходимые для нормальной работы всех органов, способствующие укреплению организма, исцелению, а также наносящие вред здоровью. К незаменимым, жизненно важным компонентам питания наряду с белками, жирами и углеводами относятся витамины.

Все жизненные процессы протекают в организме при непосредственном участии витаминов. Витамины входят в состав более 100 ферментов, запускающих огромное число реакций, способствуют поддержанию защитных сил организма, повышают его устойчивость к действию различных факторов окружающей среды, помогают приспосабливаться к все ухудшающейся экологической обстановке. Витамины играют важнейшую роль в поддержании иммунитета, т.е. они делают наш организм более устойчивым к болезням.

Все, вероятно, знают, что витамины - это необходимая часть пищи. Часто говорят: «Эта пища полезная, в ней много витаминов». Но немногим точно известно, что такое витамины, откуда они берутся, в каких продуктах
содержатся, какое значение имеют для нашего здоровья, как и когда нужно
принимать витамины и в каком количестве.

Цель реферата - с использованием современной научной литературы описать химическое строение, свойства и значение пантотеновой кислоты в организме человека.

Задачи:

1. Охарактеризовать химическое строение витамина B3.

2. Рассмотреть механизм биологического действия витамина В3.

3. Описать признаки гиповитаминоза витамина В3.

1. История открытия.

Открытие пантотената кальция связано с детальным изучением веществ природного происхождения, которые стимулируют интенсивный рост дрожжей. В процессе разделения «биоса» на индивидуальные соединения с биотином, тиамином, инозитом, ученые выделили термолабильную субстанцию кислой природы, не адсорбируемую углем, которая необходима для развития группы одноклеточных грибов.

Изучая данное вещество, в 1933 году ученый Вильямс выявил, что оно распространено повсюду. В результате исследований, произведенных в период с 1933 по 1939 года, профессору и группе сотрудников удалось синтезировать соединение в высокоочищенном состоянии из экстрактов печени. Полученное вещество перебывало в форме кристаллической кальциевой соли. Спустя год, ученым удалось расшифровать химическое соединение, которое в последствие получило название пантотеновая кислота. Параллельно было засвидетельствовано, что освобожденный от тиамина, рибофлавина, пиридоксина экстракт печени, адсорбцией на угле, излечивает дерматические заболевания, развивающиеся у цыплят при кормлении птиц прогретым кормом. Установленный антидерматитный фактор получил наименование витамин G. При дальнейшем изучении соединения ученые обнаружили, что он идентичный строению и функциям пантотеновой кислоты.

Определить в полной мере значимость витамина В3 для живого организма, ученые смогли только после открытия жизненно важного кофермента ацетилирования (А), в состав которого он входит.

2. Пантотеновая кислота. Химическое строение

Витамин существует только в виде пантотеновой кислоты, в ее составе находится в-аланин и пантоевая кислота (2,4-дигидрокси-3,3-диметилмасляная).

Рис. 1. Строение пантотеновой кислоты

Его коферментными формами являются кофермент А (коэнзим А, HS-КоА) и 4-фосфопантетеин.

Рис. 2. Строение коферментной формы витамина В3 - коэнзима А

пантотенат химический коферментный коэнзим

Пантотеновая кислота состоит из пантоевой кислоты, связанной с в-аланином. В организме пантотеновая кислота фосфорилируется и соединяется с меркаптамином. превращаясь в 4'-фосфопантетеин, который входит в состав либо КоА, либо ацилпереносящего белка.

Пытаясь получить антагонисты пантотеновой кислоты, исследователи изучили многие ее аналоги. В результате были получены активные антагонисты (например, w-метилпантотенат) которые применяются в научных исследованиях, но не в практической медицине.

Химическая структура пантотеновой кислоты в настоящее время установлена и подтверждена синтезом. В ее состав входит в-аланин, соединенный через аминогруппу с диоксимонокарбоновой кислотой.

В чистом виде витамин был выделен в 1939 г. из печени млекопитающих. Как и другие витамины группы В, пантотеновая кислота является действующим веществом, необходимым для каждого живого организма. В 1940 г. удалось выяснить химическую структуру пантотеновой кислоты и осуществить ее синтез в виде кальциевой соли (пантотенат кальция). Формула пантотеновой кислоты C9H1705N.

Свободная пантотеновая кислота имеет вид вязкого, маслообразного вещества светло-желтого цвета. Хорошо растворяется в воде и уксусной кислоте, плохо растворяется в спирте и совсем не растворяется в жирах; натриевая и кальциевые соли ее хорошо кристаллизуются.

В медицине применяется пантотенат кальция в виде белого кристаллического порошка горького на вкус, не имеющего запаха, хорошо растворимого в воде и уксусной кислоте. Под воздействием высокой температуры, а также кислот и щелочей пантотенат кальция разрушается.

Пантотеновая кислота содержится во всех тканях животных и растений, преимущественно в связанной форме, но встречается также в свободной форме. Из связанной формы пантотеновая кислота освобождается при нагревании или под воздействием ферментов.

Пантотеновую кислоту синтезируют зеленые растения и некоторые микроорганизмы, находящиеся в кишечнике человека. При термической обработке во время варки, жарения, тушения и копчения пищевых продуктов пантотеновая кислота частично разрушается. Пантотеновая кислота широко распространена в естественных продуктах питания животного и растительного происхождения, и поэтому ее название происходит от греческого слова "пантос", что означает "вездесущий".

3. Механизм биологического действия

Коферментная форма витамина коэнзим А не связан с каким-либо ферментом прочно, он перемещается между разными ферментами, обеспечивая перенос ацильных (в том числе ацетильных) групп:

· в реакциях энергетического окисления глюкозы и радикалов аминокислот, например, в работе ферментов пируватдегидрогеназы, б-кетоглутаратдегидрогеназы в цикле трикарбоновых кислот),

· как переносчик ацильных групп при окислении жирных кислот и в реакциях синтеза жирных кислот,

· в реакциях синтеза ацетилхолина и гликозаминогликанов, образования гиппуровой кислоты и желчных кислот.

Пантотеновая кислота является составной частью многих коферментов, что имеет большое биологическое значение и определяет ее жизненную необходимость для человека, животных, растений. Участие пантотеновой кислоты в построении ферментов, особенно коэнзима А, обеспечивает ей значительную роль в межуточном обмене. Коэнзим А является коферментом ацетилирующей ферментной системы и главная составная часть его - пантотеновая кислота. Коэнзим А обеспечивает течение реакций трикарбонового цикла, синтез и распад жиров, синтез стероидов, гемоглобина, ацетилхолина. По мнению А. С. Браунштейна, коэнзим А участвует в синтезе пептидных связей. Так, при экспериментальной недостаточности пантотеновой кислоты интенсивность синтеза гиппуровой кислоты у крыс прогрессивно снижается (до 50% нормы и ниже). После одной или двух инъекций пантотеновой кислоты величина синтеза гиппуровой кислоты быстро нарастает до верхних пределов нормы. Эти данные подтверждают, что пантотеновая кислота (или коэнзим А) может принимать участие не только в реакциях энзиматического ацетилирования, но и в более широком круге процессов синтеза кислотно-амидных (пептидных) связей.

Коэнзим А катализирует процессы ацетилирования, с помощью которых осуществляется синтез лимонной кислоты, холестерина и другие жизненно важные для организма реакции. В ходе окислительного распада углеводов, жиров и аминокислот образуется ацетил КоА, посредством которого осуществляется связь этих процессов с циклом трикарбоновых кислот и который может быть использован для синтеза указанных веществ. Благодаря изучению биологических функций КоА выяснена не только роль пантотеновой кислоты в обмене веществ, но и взаимосвязь между отдельными процессами обмена веществ.

КоА участвует и в синтезе лимонной кислоты, и в ацетилировании аминов, в том числе и холина, с образованием ацетил-холина (Lipman и Kaplan).

Пантотеновая кислота участвует в регуляции обмена пировиноградной кислоты, улучшает усвоение глюкозы, принимает участие в качестве катализатора в синтезе полипептидов и белков. Таким образом, изложенные выше данные устанавливают роль пантотеновой кислоты в белковом, углеводном, жировом, а по некоторым данным, и в минеральном обмене.

Процессы фосфорилирования происходят в печени также при участии КоА, осуществляющего перенос фосфатной группы с аденозинтрифосфата на уксусную кислоту с образованием ацетилфосфата.

Важную роль играет пантотеновая кислота в функциональном состоянии желез внутренней секреции. Так, она необходима для поддерживания нормальной деятельности коры надпочечников и синтеза стероидов (Hechter и Pincus). Синтез пантотеновой кислоты (связанной формы) происходит при участии тироксина; в то же время пантотеновая кислота защищает организм от токсического действия тироксина.

При недостаточности пантотеновой кислоты в организме нарушается деятельность щитовидной железы, что проявляется иногда микседемой. Таким образом, тироксин и пантотеновая кислота находятся в организме в состоянии сложного взаимодействия.

Ряд изменений (функциональных и морфологических), наблюдаемых у животных при недостатке пантотеновой кислоты, позволяет сделать вывод о регулирующем действии пантотеновой кислоты на физиологические функции нервной системы.

4. Источники содержания, потребность, применение.

Точная суточная потребность человека в пантотеновой кислоте не установлена. Большинство специалистов рекомендует следующие суточные дозы витамина В3:

- для детей до 1 года 2 - 3 мг;

- для детей от 1 года до 13 лет, в зависимости от возраста и пола 3 - 7 мг;

- для подростков 7 - 9 мг;

- для взрослых 10 - 12 мг;

- для беременных 15 - 20 мг;

- для кормящих мам 15 - 20 мг.

Увеличенная суточная потребность в витамине В3 необходима для людей пожилого возраста, так как у них нарушается усвоение пантотеновой кислоты из пищи.

Для людей, занимающихся спортом, тяжелым физическим трудом, напряженной умственной работой, кто живет в неблагоприятных условиях, в районах Крайнего Севера, в жарком климате также необходима увеличенная суточная доза витамина В3.

Увеличенная суточная потребность в витамине В3 необходима при:

- приеме сульфаниламидных препаратов, снотворных таблеток, эстрогенов и кофеина;

- употреблении алкоголя и наркотиков;

- стрессе;

- покалывании в руках и ногах;

- потреблении малокалорийной или недостаточно богатой питательными веществами пищи;

- изнурительных хронических заболеваниях (спру, глютеновая болезнь, региональный энтерит);

- недавнем перенесении хирургической операции.

Запрещается прием доз, превышающих суточную потребность в витамине В3 более чем в 5 раз. Во время тяжелых физических и психологических нагрузок рекомендуется суточную дозу увеличивать до 60 мг в день.

При термической обработке продуктов значительное количество витамин В5 (до 50%) разрушается, а при замораживании продукты теряют около 30% пантотеновой кислоты. Поэтому при приготовлении блюд, богатых витамином В3, следует ограничить время воздействия высокой температуры, исключить заморозку и по возможности, стараться употреблять такие продукты в сыром виде.

Отдельные продукты питания, которые причисляют к фаст-фуду (чипсы, газированные напитки, консервы) оказывают негативное влияние на полезные бактерии нашего кишечника, что ведёт к уменьшению выработки ими пантотеновой кислоты.

Только при условии здорового образа жизни можно сохранить оптимальное количество витамина В3 в организме. Если человек относится к питанию небрежно, а на здоровый образ жизни не хватает времени, то он вообще не получает витамин В3: ни из пищи, ни от кишечной флоры.

5. Признаки гиповитаминоза

Разумеется, малейший недостаток пантотеновой кислоты моментально ударит практически по всем системам органов. Но во времени гиповитаминоз В3 будет проявляться примерно в таком порядке:

- усталость и повышенная утомляемость:

Первая проявляется раньше, практически сразу же, поскольку именно в мышцах витамин В3 и его производные расходуются с наибольшей скоростью. А уже на фоне усталости проявляется падение работоспособности и постоянное утомление.

- нервные расстройства:

На первых стадиях развития гиповитаминоза появляются расстройства сна. Затем из-за хронического недосыпания и ухудшения работы центральной нервной системы может развиваться депрессия. К этой же группе симптомов стоит отнести неприятное покалывание и жжение в пальцах ног. Отчасти эти признаки похожи на ощущения, которые возникают при затекании ног, отчасти - на те, которыми проявляет себя гиповитаминоз В12.

- головные и мышечные боли:

Эти симптомы появляются без каких-либо видимых причин. Особенно характерны боли в мышцах: из-за нарушений обменных процессов может не происходить полная утилизация молочной кислоты и больной ощущает себя так, словно на второй день после тяжёлого марафона.

- расстройства пищеварения:

На начальных стадиях это могут быть тошнота или отсутствие аппетита, которые в дальнейшем перерастают в постоянные диарею или запоры и хроническое неусвоение пищи.

- сильные боли в ногах, особенно во время сна:

Однако эти боли хорошо отличаются от судорог своим характером (они именно жгучие, но не тянущие) и от болей при подагре, поскольку проявляют себя чаще в области икр. Но при этом на самих стопах резко краснеет кожа.

- истощение, связанное с постоянной усталостью и нарушением пищеварения;

- различные нарушения обмена веществ.

Эти нарушения приводят к нарушению гормонального фона и работы центральной нервной системы. Особенно они опасны для женщин во время менопаузы, поскольку могут вызывать очень серьёзные последствия от резких перепадов давления до нарушений координации движений.

- ухудшение состояния внешних покровов тела:

На фоне нарушений обмена веществ развиваются различные дерматиты, себорея, иногда - экземы. Также характерным признаком гиповитаминоза В3 является выпадение волос и ухудшение состояния ногтей.

- замедление и иногда - остановка роста у детей:

Однако так чаще проявляется не гиповитаминоз, а авитаминоз В3 -острый недостаток пантотеновой кислоты в детском организме.

- развитие серьёзных заболеваний пищеварительной системы:

На фоне постоянных расстройств желудка и кишечника может развиваться язвенная болезнь, особенно - в области тонкого кишечника и двенадцатиперстной кишки, гастриты и холециститы.

- ослабление иммунной системы и снижение сопротивляемости организма различным заболеваниям:

Это обычно проявляется в постоянных заболеваниях острыми респираторными заболеваниями. Однако такие нарушения в иммунной системе проявляются обычно на самых поздних стадиях развития гиповитаминоза В3, поскольку смена антител, в синтезе которых участвует этот витамин, происходит в течение нескольких месяцев или даже лет.

- нарушения в работе почек:

Как правило, они проявляются редко из-за того, что связаны с нарушением синтеза различных гормонов. Но при запущенных формах гиповитаминоза они тоже дают о себе знать.

- болезни сердца и сердечно-сосудистой системы:

Хронический гиповитаминоз В3 является причиной нарушения синтеза глюкокортикоидов в организме и ускорения синтеза холестерина. Всё это ведёт к нарушению работы сердца и засорению артерий. Самым печальным следствием такого положения дел является развитие атеросклероза.

Сам же гиповитаминоз В3 может развиваться по разным причинам, хотя и является достаточно редким заболеванием. Дело в том, что витамин В5 встречается в огромном количестве продуктов животного и растительного происхождения, поэтому при нормальном обильном рационе организм должен получать его в достаточных количествах.

Но существуют случаи, когда даже столь широко распространенного вещества организму начинает не хватать. Как правило, это связано с:

- длительным употреблением антибиотиков и сульфаниламидов:

Эти препараты препятствуют синтезу из пантотеновой кислоты её активных производных, поэтому даже при обилии её в рационе организм может испытывать серьёзный недостаток витамина В3.

- недостатком белков и жиров в рационе:

Вместе с ними пантотеновая кислота всасывается в желудке и кишечнике быстрее и легче. Поэтому строгим вегетарианцам, а особенно - последователям популярного сегодня направления сыроедения, следует быть особенно осторожными при формировании своего рациона и внимательными к своему организму.

- одновременным недостатком других витаминов группы В и витамина С:

Синтез пантеина и коэнзима-А в организме происходит с участием витаминов В1, В2 и С, поэтому при их недостатке даже с обилием витамина В3 в рационе организму может не хватать его активных производных.

- нарушения в работе пищеварительного тракта, связанные с ухудшением всасывания пищи:

Такие нарушения называют ещё синдромом мальабсорбции, который проявляется в том, что пища просто проходит по кишечнику, практически не всасываясь.

Понятно, что даже большие количества пантотеновой кислоты в рационе при этом будут проходить через организм транзитом.

Заключение

Одним из самых важных свойств витамина В3 является то, что он стимулирует производство в организме специальных гормонов - глюкокортикоидов, вырабатываемых в коре надпочечников. Поэтому витамин В3 необходим людям, страдающим артритами, аллергией, колитами и сердечными заболеваниями.

Нормальная деятельность мозга напрямую зависит от витамина В3: он принимает активное участие в синтезе нейротрансмиттеров - веществ, отвечающих за своевременную передачу электрических импульсов от одного нейрона к другому. Можно сказать, что это основа деятельности «мозгового центра». С помощью нейротрансмиттеров головной мозг вовремя получает сигналы от органов чувств, поэтому недостаток витамина В5 может привести к снижению вкусового и обонятельного восприятия, рассеянности, забывчивости и депрессиям.

Также, если витамина В3 в организме не хватает, будет меньше и жирных кислот, что приведёт к ухудшению долгосрочной памяти, нарушениям сна и синдрому хронической усталости. Комплексная терапия тревожных и депрессивных состояний часто включает применение этого витамина.

Синтез антител - ещё одна важная функция витамина В3. Он помогает увеличению количества антител, защищающих мозг от действия никотина и алкоголя; следовательно, курильщикам и любителям спиртного необходимо больше витамина В3.

Благодаря витамину В3 образуются и растут новые клетки, синтезируются незаменимые аминокислоты, снижаются побочные эффекты лекарств.

Участие в метаболизме жирных кислот - следующая важная «работа» пантотеновой кислоты. Без неё невозможен нормальный липидный (жировой) обмен, а значит, очень многие жизненно важные процессы нашего организма. От липидов зависит водный баланс в организме, а значит, состояние нашей кожи и волос.

Стимулируя деятельность сердца, витамин В3 отодвигает старение и конечно, образование морщин. Быстрое заживление ран, особенно на коже и слизистых оболочках, тоже зависит от витамина В3 - ведь он помогает тканям обновляться, одновременно повышая их защитные свойства.

Список литературы

1. Биохимия витаминов: учебное пособие / С.Н. Афонина и др., 2015. - 130с.

2. Вершигора А.Е. «Витамины круглый год», - М 1998 год.

3. Витамины и микроэлементы в клинической фармакологии /под общей редакцией В.А. Тутельяна. - М.: Медицина, 2001. - 285с.

4. И.И. Матутис ”Витамины и антивитамины”, издательство ”Сов. Россия” 1975 год.

5. Карелин А.О. , Ерунова Н.В. «Витамины», -М.: серия советы доктора СПб. Пионер - АСТ-Астрель 2001 г. 160с.

6. Ленинджер А. Основы биохимии в 3 Т. М., Мир: 1985 год.

7. Николаев А.Я. Биологическая химия: учебник для студентов мед.вузов./ А.Я. Николаев.- 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Медицинское информ. Агенство, 2007. - 568с.

8. Учебное пособие. / Под ред. А.А. Никонорова. - Оренбург: ООО «Принт-Сервис». - 2011. - 116с.

Размещено на Allbest.ru