Ряд хемиотерапевтических агентов (например, метотрексат, триметоприм, пириметамин) ингибируют фермент дигидрофолат редуктазу, которая необходима для метаболизма фолатов.
Многие лекарства могут влиять на абсорбцию, утилизацию и сохранность фолатов. Среди этих лекарств находятся пероральные контрацептивы, алкоголь, холестирамин (лекарство, применяемое для понижения уровня холестерина в крови) , такие антиэпилептические агенты как барбитураты и дифенилгидантоин, а также сульфазалазин, который является одним из сульфонамидов, используемых для лечения неспецифического язвенного колита. Кроме того, лекарства, снижающие кислотность в кишечнике, такие как антациды и современные противоязвенные лекарства, как было показано, влияют на абсорбцию фолиевой кислоты.
Витамин К
Синонимы
Витамин К известен во многих формах. Витамин К1 (филлохинон, фитонадион) обычно содержится в растениях. Витамин К2 (менахинон) , обладающий примерно 75 % активности витамина К1, синтезируется бактериями в кишечнике человека и различных животных. Витамин К3 (менадион) является синтетическим веществом, которое может быть преобразовано в К2 в кишечнике.
Основные природные источники
Наилучшими пищевыми источниками витамина К являются зеленые листовые овощи такие, как зеленая ботва репы, шпинат, брокколи, капуста и латук. К числу других источников с высоким содержанием витамина К относятся соевые бобы, говяжья печень и зеленый чай. Хорошими источниками являются яичный желток, овес, цельная пшеница, картофель, помидоры, аспарагус, сливочное масло и сыр. Более низкое содержание витамина К обнаруживается в говядине, свинине, ветчине, молоке, моркови, кукурузе, у большинства фруктов и многих других овощей.
Важным источником витамина К2 является бактериальная флора в тощей кишке и подвздошной кишке. Однако степень использования менахинона, синтезированного микроорганизмами кишечника, до сих пор не ясна.
Основной антагонист
Антикоагулянты такие, как дикумароль, 4-гидроксикумароль (производное дикумароля) и инданедионы снижают использование зависимых от витамина К факторов свертываемости.
Антибиотики, болезни кишечника, минеральное масло и радиация подавляют всасывание витамина К. Большое количество витамина Е может усилить антикоагулянтное действие антагонистов витамина К таких, как варфарин. У пациентов с синдромом пониженного всасывания жиров или заболеваниями печени также есть риск развития недостаточности витамина К.
Основные антагонисты
Дефицит микроэлемента меди в организме может тормозить процесс преобразования триптофана в ниацин. Лекарственный препарат "пеницилламин" также вызывает торможение преобразования триптофана в ниацин в биохимических процессах у человека, возможно, благодаря, в какой-то части, хелатирующему действию меди, входящей в состав пеницилламина.
Лекарственные препараты "рифампин" и "изониазид" (противотуберкулёзные) тормозят усвоение ниацина.
Биохимический путь от триптофана к ниацину сильно зависит от изменений в составе питания. Из них наибольшее значение имеет дефицит витамина В6, снижающий уровень синтеза ниацина из триптофана.
Ниацин
Синонимы
Термин "ниацин" относится как к никотиновой кислоте, так и к её аминопроизводному, никотинамиду (ниацинамиду). Устаревшими названиями для никотиновой кислоты являются витамин В3, витамин В4 и Р-Р фактор (Pellagra-Preventative factor, т. е. фактор профилактики пеллагры).
"Насыщенность ниацинами" пищевых продуктов определяется как концентрация в них никотиновой кислоты, образованной в результате превращения находящегося в пище триптофана в ниацин. Ниацин является членом семейства витаминов В.
Основные природные источники
Никотинамид и никотиновая кислота широко распространены в природе. В растениях чаще содержится никотиновая кислота, в то время как в животных организмах чаще содержится никотинамид.
Дрожжи, печень, мясо птицы, орехи и бобовые растения - основной источник ниацина среди пищевых продуктов. В меньшем количестве они содержатся в молоке и листьях овощей.
В зерновых продуктах (пшеница, кукуруза) никотиновая кислота связана с некоторыми компонентами, содержащимися в крупе, и поэтому не обладает биологической активностью. Особые методы обработки, как например, обработка зерна водным раствором щёлочи или извести повышают биологическую активность никотиновой кислоты, содержащейся в этих продуктах.
Триптофан, как аминокислота, являющаяся предшественником (или провитамином) ниацина, ответственна за две трети общей биологической активности необходимой для нормального пищевого рациона взрослых. Важными источниками триптофана являются мясо, молоко и яйца.
Пантотеновая кислота
Синонимы
Пантотеновая кислота относится к группе витаминов В. Ее название в переводе с греческого означает "повсюду". Прежние названия-синонимы: витамин В5, антидерматитный фактор цыплят, антипеллагрический фактор цыплят. В природе встречается в форме D-пантотеновой кислоты.
Основные природные источники
Пантотеновая кислота широко представлена в продуктах питания, главным образом в составе кофермента А (кофермент ацетилирования). Его особенно много в дрожжах и в органах животных (печень, почки, сердце, мозг) , но, по-видимому, обычным источником его поступления в организм являются яйца, молоко, овощи, бобовые и цельные зерновые продукты. В пище, подвергнутой обработке, количество пантотеновой кислоты будет снижено, если конечно эта потеря не возмещается впоследствии. Пантотеновая кислота синтезируется микроорганизмами кишечника, но количество вырабатываемой ими пантотеновой кислоты и его роль в питании человека до конца не выяснены.
Основные антагонисты
Этанол вызывает снижение количества пантотеновой кислоты в тканях при сопутствующем увеличении ее уровня в сыворотке. Эти данные дают основание предполагать, что утилизация пантотеновой кислоты у страдающих алкоголизмом нарушена.
Наиболее известным антагонистом пантотеновой кислоты, который используется в эксперименте для ускорения проявления признаков дефицита витамина, является омега-метил пантотеновая кислота. Кроме того, в экспериментах на животных было показано, что L-пантотеновая кислота также вызывает антагонистическое действие.
Метил-бромид, фумигант, используемый для борьбы с паразитами в местах хранения продуктов питания, вызывает разрушение пантотеновой кислоты в пище, которая подвергается воздействию этого фумиганта.
Помимо этих двух главных групп витаминов, выделяют группу разнообразных химических веществ, из которых часть синтезируется в организме, но обладает витаминными свойствами. Для человека и ряда животных эти вещества принято объединять в группу витаминоподобных. К ним относят холин, липоевую кислоту, витамин В15 (пангамовая кислота) , оротовую кислоту, инозит, убихинон, парааминобензойную кислоту, кар-нитин, линолевую и линоленовую кислоты, витамин U (противоязвенный фактор) и ряд факторов роста птиц, крыс, цыплят, тканевых культур. Недавно открыт еще один фактор, названный пирролохинолинохиноном. Известны его коферментные и кофакторные свойства, однако пока не раскрыты витаминные свойства.
2. Липиды
Группа разнородных по химическому строению органических веществ, которые характеризуются следующими признаками:
-нерастворимость в воде
-растворимость в неполярных растворителях (эфир, хлороформ, бензол)
-содержание высших алкильных радикалов
-распространенность в живых организмах
А. Простые - состоят из 2 компонентов (сложные эфиры жирных кислот с различными спиртами)
1. жиры (глицериды) -сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот
2. воска-эфиры жирных кислот и одноатомные или двухатомные спирты с С12-С22
Жирные кислоты-монокарбоновые кислоты с одной алифатической цепью. ЖК природных липидов содержат четкое число атомов С, не растворимы в воде, температура плавления понижается с увеличением числа двойных связей и укорочением цепи.
Жиры могут быть простыми (одинаковые остатки ЖК) и смешанными (остатки разных ЖК)
Физико-химические свойства определяются свойствами входящих ЖК.
Состав и количество жира характеризуется:
-йодное число-количество групп ЙОД2, которые связываются 100гр жира (характеризует степень ненасыщенности жира)
-кислотное число-количество мг КОН, необходимое для нейтирализации 1г жира (указывает на количество свободных ЖК в жире)
-число омыления-количество мг КОН, необходимое для нейтрализации всех ЖК, входящих в состав жира.
Б. Сложные - сложные эфиры ЖК со спиртами, дополнительно содержащие и другие группы.
1. Фосфолипиды -содержат остаток Н3РО4
-глицерофосфолипиды-в роли спирта-глицерол, обладающий амфипатичностью (гидрофобные ЖК+гидрофильный остаток Н3РО4 и др). Плазмалогены-в мозге, мышцах, эритроцитах. Кардиолипин-в сердце.
-сфинголипиды-содержат сфингозин
2. Гликолипиды (гликосфинголипиды) -широко представлены в тканях, особенно нервной. Цереброзиды и глобозиды.
3. Стероиды - не гидролизуются
Холестерин-источник образования в организме млекопитающих желчных кислот и стероидных гормонов. Эргостерин-предшественник витамина Д.
4. Другие сложные липиды: сульфолипиды, аминолипиды, липопротеины.
Функции:
-энергетическая-запасание и хранение энергии (нейтрализация жира). При расщеплении 1г жира выделяется 9ккал или 38кДж.
-защитная-липидный слой кожи живых существ, защищает от механических и температурных воздействий.
-структурная - является строительным компонентом клеточных мембран
-регуляторная-некоторые гормоны имитируют липидную природу (половые)
3. Процесс брожения и его типы
Брожение (тж. сбрамживание, ферментамция) -- это, анаэробный метаболический распад молекул питательных веществ, например глюкозы, без окисления в чистом виде. Брожение не высвобождает всю имеющуюся в молекуле энергию; оно просто позволяет продолжаться гликолизу (процесс, выходом которого на одну молекулу глюкозы являются две молекулы АТФ) , восполняя восстановленные коферменты.
Брожение -- это процесс, важный в анаэробных условиях, в отсутствие окислительного фосфорилирования, способного поддерживать генерацию АТФ в процессе гликолиза. Стандартные примеры продуктов брожения: этанол (питьевой спирт) , молочная кислота и водород, такие как масляная кислота и ацетон этанол, углекислый газ, другие продукты, а далее - молочная кислота, уксусная кислота, этилен и другие восстановленные метаболиты. Хотя на последнем этапе брожения (превращения пирувата в конечные продукты брожения) не освобождается энергия, он крайне важен для анаэробной клетки, поскольку на этом этапе регенерируется никотинамид аденин динуклеотид (NAD+) , который требуется для гликолиза. Это важно для нормальной клеточной деятельности, поскольку гликолиз -- единственный источник АТФ в анаэробных условиях.
Получение АТФ брожением менее эффективно, чем путём окислительного фосфорилирования, когда пуриват полносью окисляется до двуокиси углерода. Однако, даже у позвоночных ферментация используется как эффективный способ получения энергии во время коротких периодов интенсивного напряжения, когда перенос кислорода к мышцам недостаточен для поддержания аэробного метаболизма. Тогда как ферментация помогает во время коротких периодов интенсивного напряжения, она не предназначена для длительного использования. Например, у людей ферментация молочной кислоты дает энергию на период от 30 секунд до 2 минут. Скорость генерации АТФ примерно в 100 раз больше, чем при окислительном фосфорилировании. Уровень pH в цитоплазме быстро падает, когда в мышце накапливается молочная кислота, в конечном итоге сдерживая ферменты, вовлеченные в процесс гликолиза
Спиртовое брожение -- это процесс окисления углеводов, в результате которого образуются этиловый спирт, углекислота и выделяется энергия.
Брожение производят главным образом дрожжи, а также некоторые бактерии и грибы. Сбраживаться могут лишь углеводы, и притом весьма избирательно. Дрожжи сбраживают только некоторые 6-углеродные сахара (глюкозу, фруктозу, маннозу).
Схематично спиртовое брожение может быть изображено уравнением
С6Н12О6 -> 2С2Н5ОН + 2С02 + 23, 5 * 104 дж
глюкоза- этиловый спирт+углекислота+энергия. Процесс спиртового брожения -- многоступенчатый, состоящий из цепи химических реакций. Превращения глюкозы до образования пировиноградной кислоты происходят так же, как и при дыхании. Эти реакции происходят без участия кислорода (анаэробно). Далее пути дыхания и брожения расходятся.
При спиртовом брожении пировиноградная кислота превращается в спирт и углекислоту. Эти реакции протекают в две стадии. Сначала от пирувата отщепляется С02 и образуется уксусный альдегид; затем уксусный альдегид присоединяет водород, восстанавливаясь в этиловый спирт. Все реакции катализируются ферментами. В восстановлении альдегида участвует НАД-H2. Обычно при спиртовом брожении, кроме главных продуктов, образуются побочные. Они довольно разнообразны, но присутствуют в небольшом количестве: амиловый, бутиловый и другие спирты, смесь которых называется сивушным маслом -- соединение, от которого зависит специфический аромат вина. Образование побочных веществ связано с тем, что превращение глюкозы частично идет другими путями. Биологический смысл спиртового брожения заключается в том, что образуется определенное количество энергии, которая запасается в форме АТФ, а затем расходуется на все жизненно необходимые процессы клетки.
Молочнокислое брожение
При молочнокислом брожении конечным продуктом является молочная кислота. Этот вид брожения осуществляется с помощью молочнокислых бактерий, которые подразделяются на две большие группы (в зависимости от характера брожения) : гомоферментативные, образующие из сахара только молочную кислоту, и гетероферментативные, образующие, кроме молочной кислоты, спирт, уксусную кислоту, углекислый газ. Гомоферментативное молочнокислое брожение вызывают бактерии рода Lactobacillus и стрептококки. Они могут сбраживать различные сахара с 6-ю (гексозы) или 5-ю (пентозы) углеродными атомами, некоторые кислоты. Однако круг сбраживаемых ими продуктов ограничен. У молочнокислых бактерий нет ферментативного аппарата для использования кислорода воздуха. Кислород для них или безразличен, или угнетает развитие.
Молочнокислое брожение может бытьописаноуравнением
С6Н12О6 -> 2СН3*CНОН*СООН+21, 8-104 дж
глюкоза молочная кислота энергии. Глюкоза также расщепляется до пировиноградной кислоты. Но затем ее декарбоксилирование (отщепление С02) , как при спиртовом брожении, не происходит, так как молочнокислые бактерии лишены соответствующих ферментов. У них активны дегидрогеназы (НАД). Поэтому пировиноградная кислота сама (а не уксусный альдегид, как при спиртовом брожении) принимает водород от восстановленной формы НАД и превращается в молочную кислоту. В процессе молочнокислого брожения бактерии получают энергию, необходимую им для развития в анаэробных условиях, где использование других источников энергии затруднено. Гетероферментативное молочнокислое брожение -- процесс более сложный, чем гомоферментативное: сбраживание углеводов приводит к образованию ряда соединений, накапливающихся в зависимости от условий процесса брожения. Одни бактерии образуют, помимо молочной кислоты, этиловый спирт и углекислоту, другие -- уксусную кислоту; некоторые гетероферментативные молочнокислые бактерии могут образовывать различные спирты, глицерин, маннит.
Гетероферментативное молочнокислое брожение вызывают бактерии рода Lactobacterium и рода Streptococcus. Гетероферментативные бактерии образуют молочную кислоту иным путем. Последняя стадия -- восстановление пировиноградной кислоты до молочной -- та же самая, что и в случае гомоферментативного брожения. Но сама пировиноградная кислота образуется при ином расщеплении глюкозы -- гексозомонофосфатном. Выход энергии гораздо меньше, чем при спиртовом брожении.
Гетероферментативные бактерии сбраживают ограниченное число веществ: некоторые гексозы (причем определенного строения) , пентозы, сахароспирты и кислоты.
Молочнокислое брожение широко используется при выработке молочных продуктов: простокваши, ацидофилина, творога, сметаны. При производстве кефира, кумыса наряду с молочнокислым брожением, вызываемым бактериями, имеет место и спиртовое брожение, вызываемое дрожжами. Молочнокислое брожение происходит на первом этапе изготовления сыра, затем молочнокислые бактерии сменяются пропионовокислыми.
Молочнокислые бактерии нашли широкое применение при консервировании плодов и овощей, в силосовании кормов. Чистое молочнокислое брожение применяется для получения молочной кислоты в промышленных масштабах. Молочная кислота находит широкое применение в производстве кож, красильном деле, при выработке стиральных порошков, изготовлении пластмасс, в фармацевтической промышленности и во многих других отраслях. Молочная кислота также нужна в кондитерской промышленности и для приготовления безалкогольных напитков.
Маслянокислое брожение
Превращение углеводов с образованием масляной кислоты было известно давно. Природа маслянокислого брожения как результат жизнедеятельности микроорганизмов была установлена Луи Пастером в 60-х годах прошлого века. Возбудителями брожения являются маслянокислые бактерии, получающие энергию для жизнедеятельности путем сбраживания углеводов. Они могут сбраживать разнообразные вещества -- углеводы, спирты и кислоты, способны разлагать и сбраживать даже высокомолекулярные углеводы -- крахмал, гликоген, декстрины.
Маслянокислое брожение в общем виде описывается уравнением
C6H12О6->СН3*CН2*СООН+2С02+2Н2
глюкоза масляная кислота. При этом брожении накапливаются различные побочные продукты. Наряду с масляной кислотой, углекислым газом и водородом образуются этиловый спирт, молочная и уксусная кислоты. Некоторые маслянокислые бактерии, кроме того, образуют ацетон, бутанол и изопропиловый спирт.
Брожение начинается с процесса фосфорилирования глюкозы и далее идет по гликолитическому пути до стадии образования пировиноградной кислоты. Затем образуется уксусная кислота, которая активируется ферментом. После чего при конденсации (соединении) из двууглеродного соединения получается четырехуглеродная масляная кислота. Таким образом, при маслянокислом брожении происходит не только разложение веществ, но и синтез. По данным В. Н. Шапошникова, в маслянокислом брожении различаются две фазы. В первой параллельно с увеличением биомассы накапливается уксусная кислота, а масляная кислота образуется преимущественно во второй фазе, когда синтез веществ тела замедляется.
