§ 6. АТФ и другие органические соединения клетки
В любой клетке, кроме белков, жиров, полисахаридов и нуклеиновых кислот, насчитывается несколько тысяч других органических соединений. Их можно условно разделить на конечные и промежуточные продукты биосинтеза и распада.
Конечными продуктами биосинтеза называют органические соединения, которые играют самостоятельную роль в организме или служат мономерами для синтеза биополимеров. К числу конечных продуктов биосинтеза относятся аминокислоты, из которых в клетках синтезируются белки; нуклеотиды — мономеры, из которых синтезируются нуклеиновые кислоты (РНК и ДНК); глюкоза, которая служит мономером для синтеза гликогена, крахмала, целлюлозы.
Путь к синтезу каждого из конечных продуктов лежит через ряд промежуточных соединений. Многие вещества подвергаются в клетках ферментативному расщеплению, распаду.
Рассмотрим некоторые конечные органические соединения.
Аденозинфосфорные кислоты. Особо важную роль в биоэнергетике клетки играет адениловый нуклеотид, к которому присоединены еще два остатка фосфорной кислоты. Такое вещество называют аденозинтрифосфорной кислотой (АТФ). В химических связях между остатками фосфорной кислоты молекулы АТФ запасена энергия (Е), которая освобождается при отщеплении фосфата:
В этой реакции образуется аденозиндифосфорная кислота (АДФ) и фосфорная кислота (фосфат, Ф).
Энергию АТФ все клетки используют для процессов биосинтеза, движения, производства тепла, передачи нервных импульсов, свечений (например, у люминесцентных бактерий), т. е. для всех процессов жизнедеятельности.
АТФ — универсальный биологический аккумулятор энергии. Световая энергия Солнца и энергия, заключенная в потребляемой пище, запасаются в молекулах АТФ.
Регуляторные и сигнальные вещества. Конечными продуктами биосинтеза являются вещества, играющие важную роль в регуляции физиологических процессов и развитии организма. К числу их относятся многие гормоны животных. Наряду с белковыми гормонами, о которых сказано в § 4, известны гормоны небелковой природы. Некоторые из них регулируют содержание ионов натрия и воды в организме животных, другие обеспечивают половое созревание и играют важную роль в воспроизведении животных. Гормоны тревоги или стресса (например, адреналин) в условиях напряжения усиливают выход глюкозы в кровь, что в конечном счете приводит к увеличению синтеза АТФ и активному использованию энергии, запасенной организмом.
Насекомые производят ряд особых пахучих веществ, которые играют роль сигналов, сообщающих о нахождении пищи, об опасности, привлекающих самок к самцам (и наоборот).
У растений имеются свои гормоны. Под действием некоторых гормонов значительно ускоряется созревание растений, увеличивается их урожайность.
Растения производят сотни разнообразных летучих и нелетучих соединений, которые привлекают насекомых, переносящих пыльцу; отпугивают или отравляют насекомых, питающихся растениями; подавляют иногда развитие растений других видов, растущих рядом и конкурирующих за минеральные вещества в почве.
Витамины. К конечным продуктам биосинтеза принадлежат витамины. К ним относят жизненно важные соединения, которые организмы данного вида не способны синтезировать сами, а должны получать в готовом виде извне. Например, витамин С (аскорбиновая кислота) синтезируется в клетках большинства животных, а также в клетках растений и микроорганизмов. Клетки человека, человекообразных обезьян, морских свинок, некоторых видов летучих мышей утратили способность синтезировать аскорбиновую кислоту. Поэтому она является витамином только для человека и перечисленных животных. Витамин РР (никотиновую кислоту) животные не способны синтезировать, но его синтезируют все растения и многие бактерии.
Большинство известных витаминов в клетке становятся составными частями ферментов и участвуют в биохимических реакциях.
Суточная потребность человека в каждом витамине составляет несколько микрограммов. Только витамин С нужен в количестве около 100 мг в сутки.
Недостаток ряда витаминов в организме человека и животных ведет к нарушению работы ферментов и является причиной тяжелых заболеваний — авитаминозов. Например, недостаток витамина С является причиной тяжелого заболевания — цинги, при недостатке витамина D развивается рахит у детей.
- Каково значение АТФ в клетке?
- Что является конечными продуктами биосинтеза в клетке? Каково их биологическое значение?
- Какую биологическую роль в организме выполняют витамины?
СИНТЕЗ ВИТАМИНОВ
СИНТЕЗ ВИТАМИНОВ МИКРООРГАНИЗМАМИ-ПРОБИОТИКАМИ
КОРОТКО О ВИТАМИНАХ
Витамины — это группа низкомолекулярных органических соединений относительно простого строения и разнообразной химической природы, объединённая по признаку абсолютной необходимости данных веществ для гетеротрофного (неспособного к их синтезу, но в них нуждающегося) организма в качестве составной части пищи. Витамины (от латинского vita — «жизнь»), в отличие от аминокислот, белков или липидов, сложно назвать даже классом органических веществ, т.к. у соединений этой группы практически невозможно найти общие химические свойства. Витамины содержатся в пище (или в окружающей среде) в очень малых количествах, и поэтому относятся к микронутриентам .
Витамины — «амины жизни»: это название придумал польский биохимик Казимир Функ, выделив вещество, предотвращающее болезнь бери-бери, и выяснив, что оно обладает свойствами амина ( АМИНЫ – это органические соединения , являющиеся производными аммиака , в молекуле которого (NH3) один, два или три атома водорода замещены на углеводородные радикалы . Являясь производными аммиака, амины имеют сходное с ним строение и проявляют подобные свойства). Однако позже выяснилось, что аминогруппа есть не у всех (!) витаминов. Витамины – это такие органические вещества, которые, во-первых, не являются источниками энергии или строительного материала, во-вторых, тем не менее необходимы для нормальной работы организма и, в-третьих, в организме не синтезируются совсем или синтезируются в недостаточном количестве. А необходимы они потому, что входят в состав ферментов или коферментов (молекул-помощников).
Витамины входят в пятерку обязательных групп факторов клеточного питания. Они являются слабым местом огромной сети реакций метаболизма (обмена веществ) в организме человека. Отсутствие какого либо витамина разрывает всего несколько ниточек, но, как известно, маленькие прорехи имеют тенденцию расползаться в огромные дыры. В общем, подобная ситуация описана в старой английской песенке: «Не было гвоздя — подкова пропала, не было подковы — лошадь захромала, лошадь захромала — командир убит…». Остановилась реакция — начал накапливаться субстрат, в определенных дозах, как правило, вредный для клетки организма; возникла нехватка продукта, а также продуктов всех последующих реакций ветвящейся сети.
Отметим, что «продукт» многих витамин-зависимых реакций — это энергия, полученная окислением жиров и углеводов и запасённая в виде АТФ (прим.: Аденозинтрифосфат — это нуклеотид , играющий наиважнейшую роль в обмене энергии и веществ в организмах; в первую очередь соединение известно как универсальный источник энергии для всех биохимических процессов, протекающих в живых системах). Значит, не будет витаминов — пища не будет питать клетки. И всё это происходит не в единственной (!) клетке, а во всём организме, и каждый орган, каждая ткань реагирует на неполадку по-своему…
ОБЯЗАТЕЛЬНЫЕ ФАКТОРЫ КЛЕТОЧНОГО ПИТАНИЯ ОРГАНИЗМА
На рисунке обозначены пятерка групп обязательных факторов питания клеток человеческого организма: 20 аминокислот, 15 минералов, 12 витаминов, 7 ферментов и 3 вида незаменимых жирных кислот:
Хочется спросить: как же эволюция допустила такую ошибку? Почему, коль скоро витамины так важны, они не синтезируются в организме в достаточном количестве? Обзавёлся бы человек ещё десятком ферментов — мог бы питаться одной кашей, одной картошкой, одним мясом без овощей или питательным коктейлем простого состава… Но в том-то и дело, что почти на всём протяжении истории вида наша всеядность исправно обеспечивала приток этих веществ. Их синтезировали другие организмы, располагавшие нужными ферментами, — растения и животные, которые затем попадали в желудки к нашим предкам. Потому-то, наверное, ферменты и приспособились использовать молекулы, поступающие с пищей, для того, чтобы эффективней проводить реакции. И только когда в рационе начинает чего-то не хватать, выясняется, как сильно это что-то нам нужно…
В настоящее время известно 13 витаминов — 9 водорастворимых и 4 жирорастворимых
Жирорастворимые витамины (A, D, Е, К) имеют особенность давать серьёзные осложнения, если их принимать в больших дозах.
Водорастворимые витамины (витамины С, Р и витамины группы В) выводятся из организма с мочой, если их доза избыточна, а с жирорастворимыми этот фокус не проходит. Известны случаи, когда полярники умирали от гипервитаминоза А, съев печень белого медведя. Дело в том, что печёнки позвоночных животных в холодных арктических районах накапливают особенно много этого витамина.
СИНТЕЗ ВИТАМИНОВ БАКТЕРИЯМИ ПРОБИОТИКАМИ
Витамины в народном хозяйстве синтезируют в основном химическим путем или получают из естественных источников. Однако эргостерин, рибофлавин (В2), витамин В12 и аскорбиновую кислоту (используются как селективные окислители сорбита в сорбозу) получают микробиологическим путем. Следует подчеркнуть, что ферментирование молока или иной пищевой среды пробиотическими культурами позволяет качественно обогатить продукты витаминами, по отношению к которым их бактерии-продуценты являются автотрофными микроорганизмами.
См. подробнее:
Микроорганизмы (бактерии) содержат достаточно много витаминов, которые чаще всего входят в состав их ферментов. Состав и количество витаминов в микробной биомассе зависят от биологических свойств культуры микроорганизмов и условий культивирования (изменяя условия питательной среды, содержание отдельных витаминов можно увеличить). Некоторые витамины микроорганизмы могут синтезировать, другие напротив могут только усваивать в готовом виде из окружающей среды. Культура, способная синтезировать какой-либо витамин, называется автотрофной по отношению к нему, если культура не способна синтезировать витамин, обязательно необходимый для свей жизнедеятельности (роста клеток), то она является гетеротрофной (или авто-гетеротрофной), а соответствующий витамин относится к группе ростовых веществ, т.е. является обязательным фактором роста для данных микроорганизмов (Прим.: именно эти свойства микроорганизмов были учтены при создании инновационных бактериальных пробиотических заквасок для производства максимально витаминизированных кисломолочных биопродуктов).
Бифидобактерии и Пропионовокислые бактерии способны синтезировать достаточное количество важных для организма человека витаминов, т.е. эти микроорганизмы по отношению к указанным витаминам являются автотрофными бактериями. Новые пробиотические закваски рассматриваются как самые эффективные обогатители пищевой продукции витаминами группы В, т.к. п оследние исследования врачей и микробиологов подтвердили, что наиболее эффективно использование витаминов в коферментной (связанной с белком микробной клетки) легкоусвояемой форме. Поэтому важную роль в профилактике и лечении вышеперечисленных заболеваний могут играть кисломолочные продукты, содержащие бифидо- и пропионовокислые бактерии — продуценты витаминов группы В.
КАКИЕ ВИТАМИНЫ СИНТЕЗИРУЮТ ПРОБИОТИЧЕСКИЕ МИКРООРГАНИЗМЫ
Пропионовокислые бактерии
Отталкиваясь от данных, полученных из многочисленных исследований рассматриваемые культуры являются продуцентами витаминов группы B. Причем пропионовокислые бактерии (ПКБ) синтезируют витамины В1 (тиамин), В2 (рибофлавин) , никотиновую кислоту (витамин РР, ниацин, витамин В3) , В6 (пиридоксин), фолиевую кислоту (витамин В9), а также выделяются большим (!) синтезом витамина В12 (цианокобаламина).
Бифидобактерии
Бифидобактерии синтезируют витамин К , способствуют усвоению витамина D, д остаточно активно продуцируют витамины В1, В2, В6, в т.ч. пантотеновую кислоту (витамин В5), никотиновую кислоту (витамин РР, ниацин, витамин В3), биотин ( витамин Н, кофермент R, витамин В7 ), а также фолиевую кислоту (витамин В9).
Подчеркнем, что ПКБ используются в промышленном синтезе витамина В12 для фармацевтической отрасли. Уникальная способность указанных бактерий к витаминному синтезу, позволила рассматривать пробиотические продукты на основе бифидо- и пропионовокислых бактерий, как эффективные средства для профилактики гиповитаминозов, являющихся одними из самых распространенных видов алиментарных заболеваний .
В связи с тем, что о витаминах в интернете имеется достаточно много информации, приведем только общую характеристику и краткое описание свойств витаминов группы B, и опишем отдельно свойства некоторых из них: цианокобаламина (В12) , фолиевой кислоты (В9) , тиамина (В1) .
ВИТАМИНЫ ГРУППЫ В
Все витамины группы В обеспечивают нормальное функционирование нервной системы и отвечают за энергетический обмен. Деятельность иммунной системы, эффективность роста и размножения клеток тоже во многом зависят от этого комплекса. Современным людям, имеющим дело с умственными и эмоциональными нагрузками, стрессами, хроническими болезнями, витамины группы В нужны в больших количествах.
Витамины группы В были поэтапно открыты на протяжении первой половины прошлого века. При этом часто их «открывали» несколько раз под разными названиями, поэтому до сих пор существует некоторая путаница в их названиях. Со временем ученые установили точное строение каждого витамина из группы В и в результате стало ясно, что некоторые из веществ, названных витаминами, таковыми не являются. Например, витамин В11 полностью совпадает по формуле с аминокислотой L-карнитииом.
Сегодня официально признается наличие семи (!) витаминов группы В:
Это витамин В1 (тиамин), витамин В2 (рибофлавин), витамин В3 (РР или никотиновая кислота), витамин В5 (пантотенова кислота), витамин В6 (пиридоксин), витамин В9 (фолиевая кислота), витамин В12.
Все витамины группы В активно участвуют в качестве коферментов в клеточном обмене веществ. Они способствуют активизации работы клеток головного мозга (нейронов), улучшению передачи нервных импульсов как внутри головного мозга, так и по периферической нервной системе. Каждый из витаминов группы В имеет свою «специализацию» и поэтому является жизненно необходимым витамином для организма человека.
! Витамин В1 (тиамин) влияет на нервную систему и умственные способности. Поэтому при его нехватке резко ухудшается память, путаются мысли (тиамин участвует в снабжении мозга глюкозой). Мы не должны испытывать недостатка в этом витамине, поскольку он легко усваивается и быстро попадает в кровь. Плюс, он есть во многих продуктах: злаках, рисе, бобовых. Однако надо учесть, что тиамин находится в основном в шелухе зерновых, поэтому в обработанной крупе его намного меньше. Кстати, по некоторым данным витамин В1 уменьшает зубную боль после стоматологических операций.
! Витамин В2 (рибофлавин) участвует в работе любой клетки организма, во всех обменных процессах. Важен для зрения, нормального состояния кожи и слизистых оболочек, для синтеза гемоглобина. При его нехватке занятия спортом принесут скорее усталость, чем бодрость, поскольку усилия не будут «превращаться в мышцы». Витамин В2 чувствителен к воздействию света. Чрез 3 часа на свету в продукте разрушится 70% рибофлавина. Поэтому, например, молочные продукты выпускают в непрозрачных пакетах. Зато витамин В2 хорошо переносит высокие температуры. Основные его источники: мясо, молоко, печень и орехи. Витамин В2 имеет желтый цвет и используется в пищевой промышленности (краситель Е101).
! Витамин ВЗ (витамин РР, ниацин ) участвует в биосинтезе гормонов (эстрогенов, прогестерона, кортизона, тестостерона, инсулина и других). Плюс витамин ВЗ участвует в синтезе белков и жиров.
Ниацин очень важен не только для физического, но и для нервного здоровья, а если вспомнить, что изначально витамин ВЗ считали лекарством от пеллагры, признаками которой являются гнойники, то становится понятно, что он необходим и для здоровой кожи.
Витамин В4 ( холин) улучшает память, способствует транспорту и обмену жиров в печени. Под его воздействием улучшается обмен веществ в нервной ткани, предотвращается образование желчных камней, нормализуется обмен жиров. В большом количестве содержится в яйцах и субпродуктах.
! Витамин В5 (пантотеновая кислота) хоть и содержится почти во всех продуктах, однако дефицит его все же возможен: в замороженных продуктах витамина В5 меньше уже на треть, половина ниацина теряется при термической обработке. Заметить его нехватку просто: если часто затекают руки и ноги, в пальцах возникает ощущение покалывания, необходимо принимать витамин дополнительно. Большое количество пантотеновой кислоты требуется мозгу, поскольку без этого витамина до него не будут доходить сигналы от органов чувств. В5 также учасвует в синтезе кофермента А, который снабжает клетки организма энергией, помогает «сжигать жир» и снижает уровень холестерина.
Витамин В5 защищает слизистые оболочки от инфекций, помогает при регенерации слизистых, отвечает за расщепление жиров, поэтому его нехватка приводит к увеличению массы тела. Провитамин В5, пантенол — единственный из витаминов хорошо всасывается при нанесении на кожу. Поэтому он используется в лекарствах от ожогов и в косметике.
! Витамин В6 (пиридоксин) — группа родственных веществ: пиридоксаль, пиридоксамин. Они содержатся во всех белковых продуктах. Участвуют в синтезе нейромедиаторов, к которым относится и «гормон счастья» серотонии — вещество, отвечающее за хорошее настроение, аппетит и крепкий сон.
Также В6 способствует образованию красных кровяных телец и гликогена. Вытяните руку ладонью вверх, затем постарайтесь согнуть два концевых сустава на четырех пальцах (ладонь не следует сжимать в кулак) до тех пор, пока кончики пальцев не коснутся ладони. Если это удастся с трудом, то у вас недостаток В6.
Витамин В7 (биотин, витамин Н) — «витамин красоты», как и другие витамины группы В, биотин активно участвует в важнейшем для поддержания жизни процессе превращения углеводов в глюкозу, которую организм в дальнейшем использует в качестве источника энергии. Также биотин необходим для нормального метаболизма жирных кислот, поддержания здоровья кожи, волос и ногтей, с его участием протекают некоторые процессы, важные для работы органов зрения, печени и поче к.
Витамин В8 (инозитол) уменьшает накопление жира в печени, восстанавливает структуру нервной ткани, работает как антиоксидант и антидепрессант, нормализует сон, оздоравливает кожу. Вырабатывается самим организмом, в продуктах питания не содержится.
! Витамин В9 (фолиевая кислота, фолиацин, витамин М) способствует образованию нуклеиновых кислот и клеточному делению, образованию эритроцитов, развитию плода. Без фолиевой кислоты не будут нормально производиться аминокислоты, из которых затем синтезируются белки, ДНК. Поэтому в первую очередь фолиевая кислота нужна беременным и плоду для правильного развития ребенка и восстановления организма матери. Многие лекарства (например, аспирин) — враги В9, около 50% фолиевой кислоты теряется при длительном хранении и при кулинарной обработке. При нехватке витамина В9 развивается анемия и серьезный упадок сил. У детей замедляются рост и развитие. Кроме того, фолиевая кислота необходима кишечнику для защиты от пищевых отравлений и паразитов. А в комплексе с витамином В5 она замедляет появление седины.
Витамин В10 ( парааминобензойная кислота ) активизирует кишечную флору, участвует в процессе усвоения белка и в производстве красных кровяных телец. Важна для здоровья кожи. Содержится в пивных дрожжах, молоке, яйцах, картофеле.
Витамин В11 ( левокарнитин ) стимулирует энергетический обмен, повышает защитные силы организма, необходим при больших физических нагрузках. Улучшает деятельность наиболее энергозатратных систем — мозга, сердца, мышц, почек. Содержится в пророщенной пшенице, дрожжах, молочных продуктах, мясе, рыбе.
! Витамин В12 (кобаламин, цианокобаламин) нельзя обнаружить ни в одном продукте растительного происхождения: ни растения, ни животные его не синтезируют. Витамин В12 вырабатывается микроорганизмами, в основном бактериями, сине-зелеными водорослями, актиномицетами и накапливается в основном в печени и почках животных. Поэтому у вегетарианцев всегда наблюдается дефицит этого витамина. В12 защищает от разрушения нервные волокна. Его нехватка вызывает депрессию, спутанность сознания, склероз. Без витамина В12 нарушается кроветворение, это приводит к внезапным кровотечениям из носа, тошноте, анемии. Дефицит витамина В12 проявляется в мышечной усталости и очень быстрой утомляемости.
Как определить дефицит витаминов группы В
Чтобы определить дефицит витаминов группы В, стоит в первую очередь обратить внимание на состояние нервной системы.
Несмотря на то, что витамины группы В принимают участие во всех процессах метаболизма, именно нервная система страдает первой. Проявления гиповитаминоза могут быть разными. Как правило, первые симтомы размыты и могут долго оставаться незамеченными человеком.
Это и повышенная утомляемость, слабость, хроническая усталость, снижение памяти и работоспособности. Но если на них не обратить внимания, то возникают и серьезные неврологические нарушения: покалывание и онемение пальцев рук и ног, страхи, нервозность, депрессия, нарушения сна.
В высоких дозах витамины группы В нужны женщинам в период беременности и лактации, при использовании гормональных контрацептивов, при острых соматических и инфекционных заболеваниях. А также людям с патологией желудочно-кишечного тракта, особенно при синдроме мальабсорбции, когда нарушено всасывание питательных веществ и витаминов.
Заболевания органов пищеварения влекут нарушение микрофлоры кишечника, что сказывается на синтезе и усвоении витаминов группы В.
Однако помните, что эти витамины плохо усваиваются при одновременном употреблении не только алкоголя, сахара, но и любых витаминов другой группы, антибиотиков, противотуберкулезного препарата изониазида, противосудорожных препаратов, а также сорбентов.
Гиповитаминоз В1
При незначительном недостатке витамина, замечаются функциональные нарушения центральной нервной системы — раздражительность, бессонница, нервная истощаемость, утомляемость, проявления невроза. Авитаминоз В5 имеет те же симптомы, как и при болезни бери-бери.
Бери-Бери (авитаминоз В1, алиментарный полиневрит) — болезнь связанное с недостатком в организме витаминов группы В, в частности В1 (тиамина). Главные расстройства при этом авитаминозе: полиневрит, отеки, нарушения сердечно-сосудистой системы.
В1-авитаминоз (бери-бери) формируется при длительном употреблении пищи с недостатком витаминов В. В прошлом, из-за питания исключительно полированным рисом, в страны Южной и Восточной Азии, очень часто встречалось недостаточность витаминов В. При алкоголизме, беременности, хронических и острых заболеваний тонкой кишки, возможны нарушения усваивания витаминов В.
Клиническая картина складывается из симптомов нарушения нервной системы (расстройства чувствительности, параличи стоп и кистей) и симптомов миокардиодистрофии, задержка натрия в организме и развитие отёков. Бери-Бери бывает двух форм: сердечная и полиневритическая формы. Болезнь по типу течения может быть острой и хронической, а по тяжести — легкой и злокачественной.
Лечение проводится в стационаре с помощью постельного режима и больших доз витамина В1 и других витаминов группы В. Положительный эффект имеет пища с большим количеством протеинов.
Своевременно начатое лечение ведёт, в основном, к благоприятному прогнозу. А если не лечить вовремя болезнь, прогноз может быть очень плохой, даже может возникнуть смерть от сердечной недостаточности.
Для избежания гиповитаминоза, рекомендуется сбалансированное питание, пища с высоким содержанием витаминов В, в частности В1 (хлеб, бобы, крупы), и витаминные препараты. Рекомендуются уколы растворов витамина В1 при нарушении поглощения витамина В1 в желудочно-кишечном тракте.
Гиповитаминоз В2
Начальными симптомами считаются трещины в углах рта, глоссит, хейлит, себорейный дерматит (на шее, лице, ушах). При тяжелых формах, заметно проявляются выпадение волос, мышечная слабость, поражения роговицы.
Гиповитаминоз В6
Хронические интоксикации, туберкулёз (из-за того что при лечении используется изониазид — антагонист витамина В6), а также неправильное питание могут послужить причинами гиповитаминоза В6. Длительная форма болезни встречается редко и проявляется дерматитом и акродинемией. Грудные дети при В6 недостаточности страдают поражениями нервной системы (чаще всего эпилептиформными припадками).
Гиповитаминоз В12
Из-за нехватки витамина В12 развиваются злокачественная макроцитарная мегалобластическая анемия, нарушения кроветворная функции, неврит, глоссит, гастрит. При характерной анемии гиповитаминоза В12 обязательно надо исключить инвазии гельминтами (они потребляют большое количество витамина В12). Похожая анемия обнаруживается при нехватки фолиевой кислоты.
Будьте здоровы!
ССЫЛКИ К РАЗДЕЛУ О ПРЕПАРАТАХ ПРОБИОТИКАХ
Мир Знаний .
Мы в соцсетях
Популярное
Русский генерал спасает Грузию от персов. В «благодарность» грузинская царица втыкает ему кинжал в живот…
Фаустпатрон — легендарный гранатомет был безвредной «хлопушкой»?
Освобождение Эстонии. Попытка № 1
Адская бойня в соборе Святой Недели
Как устранили хозяина оккупированной Белоруссии
Биосинтез витаминов
Способность к синтезу и накоплению витаминов в растениях связана с наследственными особенностями видов, физиологического состояния растений, фазы развития и условий в месте произрастания. Механизмы синтеза многих витаминов в растениях до конца не изучены (за исключением аскорбиновой кислоты). Условия внешней среды часто способны индуцировать биосинтез витаминов и биологически активных веществ как элементов адаптации. Таким образом, климат, местообитание и зональность, имеют значение в накоплении витаминов.
Растения, произрастающие в северных районах, содержат больше витамина С, нежели идентичные виды, встречающиеся на юге. Так, образцы крапивы двудомной, встречающиеся в Якутии, содержат 240 мг% аскорбиновой кислоты, а на юге Сибири, в лесостепной зоне содержание витамина С в сырье крапивы составляет всего 20,2 мг%. Подобное отмечалось для смородины, шиповника, брусники, черники, малины, вишни, выращенных в северных районах (Ленинградская обл.). Лук репчатый, выращенный в Свердловской области, содержит аскорбиновой кислоты от 40 до 200 мг%, а культивируемый на Кавказе (район Майкопа) — не более 50 мг%. Капуста белокочанная, культивируемая в различных зонах, почти не отличается по содержанию аскорбиновой кислоты. В целом же повышенное содержание аскорбиновой кислоты отмечено в растениях, произрастающих в условиях гипотермии. Указанное имеет огромное биологическое значение, так как позволяет растениям противостоять вредному воздействию низких температур. Для синтеза каротина, наоборот, требуются повышенные температуры, содержание каротина увеличивается при достаточном поливе растений.
К сожалению, аскорбиновая кислота высокочувствительна к воздействию высоких температур и особенно быстро распадается во влажной среде при участии ферментов. Поэтому хранение собранных ягод в закрытой таре противопоказано- приводит к быстрой порче продукции.
Биосинтез аскорбиновой кислоты связан с другими витаминами (Р, РР, К, Е). Так, растения с Р-витаминной активностью стабилизируют содержание аскорбиновой кислоты и способствуют накоплению дегидроаскорбиновой кислоты, которая легко восстанавливается в аскорбиновую кислоту.
Существует параллелизм между содержанием в растениях хлорофилла и аскорбиновой кислоты. Эффективное действие света на биосинтез витамина С заключается в том, что освещенность усиливает активность ферментов, принимающих участие в образовании этого витамина. Поэтому освещенность по сравнению с другими факторами внешней среды, видимо, выполняет первостепенную роль в накоплении аскорбиновой кислоты.
На синтез и накопление витамина С в тканях растений существенное влияние оказывает доступ влаги. В условиях достаточного увлажнения содержание аскорбиновой кислоты, витаминов группы В и каротина увеличивается, а при засухе снижается. Общее уменьшение содержания витаминов при засухе объясняется подавлением трансляционных процентов в клетках растений и, как следствие, обеднением клеток ферментами, необходимыми для процессов анаболизма. Кроме того, при водном дефиците увеличивается тканевое дыхание, что приводит к расходу витаминов, необходимых для образования ферментов биологического окисления.
Сохранность витамина Е и каротина в растительном сырье зависит от режима его сушки. При сушке растительного сырья на солнце через 6 часов теряется до 45 % каротина, а при сушке в тени количество каротина сохраняется. Подобное наблюдается при сушке растительного сырья, содержащего витамин Е, что влияет на качество продукции.
Витамин С защищает хлорофилл от окисления в присутствии гликолевой кислоты в темноте, окисляясь кислородом перекисей. Однако хлорофилл окисляется только в случае накопления продуктов перекисного окисления в тканях растений. Значение аскорбиновой кислоты и полифенолов состоит в том, что в результате их антиоксидантного действия замедляется накопление свободных радикалов и тем самым хлорофилл предохраняется от окисления, что стабилизирует фотосинтез.
Способностью синтезировать витамины обладают не только растения, но и микроорганизмы — бактерии и грибы. Поэтому благодаря симбиотическим микроорганизмам, живущим в пищеварительном тракте животных и человека, организм получает многие важные витамины.
В настоящее время грибы и бактерии широко используются для производства в промышленном масштабе витаминов (А, С, D, В2, В12 и др.). Среди грибов продуцентами витаминов являются дрожжи и мицелиевые грибы (аспергиллы и пенициллы), а среди бактерий — молочнокислые, пропионовокислые, водородоокисляющиеся. кишечная и сенная палочка.
Многие годы в РФ витамины получали из лекарственного растительного сырья. При этом использовали плоды и травы многих растений. Среди них: шиповник майский, рябина обыкновенная, смородина черная, малина обыкновенная, яблоня домашняя, калина обыкновенная, груша обыкновенная, щавель кислый, табак-махорка и некоторые другие растения.
В современном мире, в век химических технологий, многие витамины получают путем синтеза, не уступающие по фармакологическому действию природным аналогам.
Конечный продукт биосинтеза витамины
Ввиду особой значимости биосинтеза белков и нуклеиновых кислот для роста и развития организма остановимся на 
участии витаминов в этих важнейших реакциях анаболизма.
Исключительная роль биосинтеза белков в жизнедеятельности организма определяется прежде всего особенностью их обмена — способностью белков к непрерывному самообновлению. Исследования показали, что в организме человека в состоянии покоя ежесуточно обновляется около 30 г белка. Особенно интенсивно идут процессы обновления белков тканей печени, где в течение пяти-шести дней заменяется половина белков, некоторые из них имеют период полураспада, измеряемый часами. Велико также самообновление белков клеток крови: в течение 1 с погибает 300 тыс. клеток красной крови эритроцитов и распадается около 1 млрд молекул гемоглобина. Такое же количество эритроцитов и гемоглобина за это время вновь синтезируется. Более интенсивно эти процессы протекают в детском возрасте и, естественно, постепенно замедляются по мере старения организма.
Давно известно, что недостаточность ряда витаминов приводит к нарушению белкового синтеза. Это проявляется в замедлении процессов роста, развития, кроветворения, формирования защитных реакций организма. Для ряда витаминов (В6, В12, Вс) специфическими проявлениями недостаточности являются нарушения синтеза гемоглобина.
В процессах биосинтеза белков и нуклеиновых кислот принимает участие ДНК, локализованная в хромосомном аппарате ядра и являющаяся носителем информации о структуре синтезируемого белка. От ДНК информация передается посредством транскрипции и трансляции на матричную РНК (мРНК). Заключительным этапом является «сборка» белка на рибосомах. Роль витаминов в этих процессах разнообразна. Во-первых, они обеспечивают биосинтез нуклеотидов, составляющих ДНК и РНК. При этом в образовании пуриновых нуклеотидов (адениновых и гуаниновых) принимают участие витамины В1, РР, фолевая кислота и В12. Для синтеза пиримидиновых нуклеотидов (уридиновых, цитозиновых и тиминовых) предшественником служит витаминоподобное вещество — оротовая кислота.
Жирорастворимые витамины А, В, Е, К регулируют работу генов, ответственных за синтез определенных белков, стимулируя на этом уровне синтез белков, участвующих в процессах транспорта, свертываемости крови, мышечного сокращения и т. д.
Мононуклеотидтрифосфаты (АТФ, ГТФ, УТФ, ЦТФ и ТТФ) — исходный материал биосинтеза ДНК и различных форм РНК. В процессах модификации молекулы мРНК используется реакция метилирования с участием коферментных витаминов В12, фолиевой кислоты, В15 и аденозилметионина. В образовании дезоксирибонуклеотидов — превращении рибозы в дезоксирибозу — используются коферментные формы витаминов РР и В2, а на заключительном этапе «сборки» молекулы белка на рибосоме принимают участие аминокислоты, мРНК тРНК, АТФ (ГТФ), ферменты синтеза, их белковые активаторы.
В формировании необходимого для окончательного построения молекулы белка пула аминокислот большое значение имеют витамины, в частности В6, катализирующий реакции синтеза заменимых аминокислот из продуктов углеводного и липидного обмена, аскорбиновая кислота, способствующая превращению аминокислот пролина и лизина в их гидроксипроизводные, которые необходимы для синтеза эластина и коллагена. Наконец, многие процессы биосинтеза энерго-зависимы. Доказано, что на образование одной пептидной связи необходимо четыре молекулы АТФ (или ГТФ). Таким образом, витамины — участники процессов катаболизма, энергообразования, также связаны с анаболическими процессами биосинтеза белка, обеспечивая их энергией.
Итак, мы смогли убедиться в том, что витамины жизненно необходимы для человека. Казалось бы, легко решить проблему обеспечения ими населения, ведь промышленный выпуск различных витаминных препаратов осуществляется во всех развитых странах мира. Но и сейчас в мире есть регионы, где болеют бери-бери, пеллагрой, спорадически встречаются, по данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), случаи цинги, другие проявления глубокой витаминной недостаточности. В нашей стране в основном ликвидированы авитаминозы, однако довольно часто встречаются проявления витаминной недостаточности.