Витамин тәріздес заттар

ОҢТҮСТІК ҚАЗАҚСТАН МЕМЛЕКЕТТІК  ФАРМАЦЕВТИКА АКАДЕМИЯСЫ

 

 

Микробиология, биология және биохимия кафедрасы

 

СӨЖ

Витамин тәріздес заттар.

 

 

 

 

Орындаған:Жақыпбек Г.

Қабылдаған:

 

 

 

 

 

 

 

ШЫМКЕНТ  2013жыл.

Витаминдерге  жалпы сипаттама

Витаминдер химиялық табиғаты әр түрлі, организмдерде аз мөлшерде кездесетін, өмір сүруге өте қажетті, жеке, немесе құрылымы күрделі заттардың құрамына еніп, каталитикалық және реттеушілік қызмет атқаратын төменгі молекулалы органикалық қосылыстар.

Витаминдерді 1880 жылы орыс ғалымы Н.И. Лунин ашты. Ол тышқандарға тәжірибе жүргізу арқылы тағамның құрамында  белоктар, майлар, көмірсулар және тұздар мен судан басқа, тағы бір қосылыстардың бар екендігін анықтады.

1912 жылы поляк ғалымы  К. Функ күріш кебегінен сондай заттардың бірін кристалды түрде бөліп алып, оның құрамында азот бар екендігін анықтаған соң, оны витамин (лат. vіta – тіршілік, amіn – амин) деп атауды ұсынады.

Кейінгі ашылған витаминдердің  көпшілігінің құрамында азот болмаса  да, бұл термин қазіргі кезге дейін биология мен медицинада қолданылады.

Витаминдерді зерттейтін ілім витаминология XІІІ ғасырдың 80 жылдарында қалыптасты. Витаминология – витаминдердің ашылу тарихын, құрылымын, құрамы мен қасиеттерін, олардың алу жолдарын және организмге керекті мөлшерін анықтайтын ғылым.

Витаминдер өсімдіктерде, бактерияларда, балдырларда синтезделеді, ал адамдар мен жануарларда өте  аз мөлшерде, ал кейбіреуі мүлдем синтезделмейді. Адам мен жануарлар организміне витаминдер тағам арқылы түседі, кейбір витаминдер ішек микроорганизмдері әрекеті арқылы түзіледі. Астың құрамында витаминдер жеткілікті болған кезде ғана тағам құрамы құнарлы, толық деп есептеледі. Ересек адамның тәулігіне пайдаланатын әр түрлі тағамдағы витаминдердің орташа мөлшері микрограммен есептеледі. Олар тек белгілі бір мөлшерде ғана зат алмасу процесін реттейді: аурудан қорғайды, терінің, органдардың қалыпты жағдайда қызмет істеуіне әсер етеді. Сондықтан, витаминдердің ас физиологиясында атқаратын маңызы өте жоғары. Егер организмге витаминнің қалыпты түсуі бұзылса, онда зат алмасу процесінде авитаминоз, гиповитаминоз, гипервитаминоз, поливитаминоз сияқты әр түрлі өзгерістер пайда болып, адам ауруға шалдығады.

Авитаминоз дегеніміз  белгілі бір витаминнің организмде өте аз мөлшерде, немесе жоқ болуынан туатын зат алмасу процесінің қалыптан тыс өзгерістері. Мұндай өзгерістер денсаулыққа өте зиянды, кейде өлімге әкеліп соғуы ықтимал.

Гиповитаминоз – кейбір витаминдердің организмде көп мөлшерде жетіспеуінен болатын зат алмасудағы өзгерістер.

Поливитаминоз – организмде көптеген витаминдердің аз мөлшерде болуының нәтижесіндегі метаболизмдік өзгерістер.

Гипервитаминоз деп кейбір витаминдердің организмде шектен тыс көп болуының әсерінен туатын зат алмасудағы, немесе физиологиялық функция процестеріндегі өзгерістерді айтады.

Витаминдердің аталуы мен жіктелуі

Алғашында витаминдерді тану барысында белгілі бір витамин организмде жетіспеген жағдайда пайда болатын аурудың атымен аталып, қай аурудан сақтаса, соның алдына «анти» қосымшасы тіркелген. Мысалы: рахит – антирахиттік, скорбут – антискорбуттық, дерматит - антидерматиттік, т.б.

1913 ж. Мак-Коллумның ұсынысымен  витаминдерді латын алфавитінің  үлкен әріптерімен белгілей бастады А, В, С, Д, т.б.

Витаминологияның даму барысында  әріптік белгілер кеңейтіліп, сандық белгілер қосылады: В1, В2, В3, т.б. Кейіннен витаминдердің химиялық құрылымының анықталуына байланысты химиялық атаулар енгізіледі: тиамин, цианкобаламин, т.б. Химиялық аталым 1956 жылдан бастап халықаралық болып есептеледі.

Майда еритін витаминдер

Бұл топқа жататын витаминдер суда ерімейді, органикалық еріткіштерде: спирт, бензин, хлороформ, ацетон, т.б. жақсы ериді.

А витамині (ретинол, антиксерофтальмиялық витамин)

Ретинолды зерттеу 1909 жылы басталып, 1933 жылы синтезделген. А витаминінің  бірнеше витамерлері бар –  А1, А2, А3; ішінде ең көп тарағаны – А1 (теңіз балықтарының бауырында көп болады).

Бұлардың бір-бірінен айырмашылығы формулада көрсетілген, яғни А2 витаминінің β-ионон сақинасында екінші қос байланысы бар:

Химиялық құрылымы жағынан  А витаминдері құрамында β-ионон сақинасы, оның бүйірінде изопреннің екі қалдығы және гидроксил тобы бар спирттер. А витаминдері сары түсті, 59-64°-та балқиды, оттексіз 100°-қа дейін қыздыруға төзімді, жылдам тотығатын кристалды заттар. Организмде ферменттердің қатысуымен ретинол (спирт) тотығып, витаминдік қасиеті бар ретинальға (альдегид) айналады:

Ұлпаларда, бауырда А витамині әр түрлі қышқылдармен (сірке, пальмитин, янтар) қосылып, күрделі эфир түрінде болады.

А витамині тек жануардан  алынған азықтарда болады: балық  майында, бауырда, етте, жұмыртқада, сары майда, т.б. Ал өсімдіктерде А витаминінің  провитаминдері – каротиндер түзіледі. Каротиндер (лат. carota – морковь) –  ең алғаш сәбізден бөлінген, сары түсті пигменттер.

Каротинге сәбіз, асқабақ, қымыздық, қара қарақат, қара жидек, қарлыған, қызыл бұрыш, қызанақ, т.б. өсімдіктер бай. Осы кезде зерттелгендері – α-, β-, γ-каротиндер. Бауырда және ішекте каротиназа ферментінің әсерімен β-каротиннен А витаминінің 2 молекуласы түзіледі.

А авитаминозының белгілері

 

А витамині организмде жетіспесе  адам мен малдың өсуі баяулайды, салмағы  азаяды. Тері мен ішкі органдардың  кілегей қабаты кеуіп, мүйізденеді, көру процесі нашарлайды. Көз торының таяқша клеткаларында родопсин пигменті бар. Ол опсин белогы – мен А витаминінің альдегидтік түрі ретинальдың қосылысы. Жарықта родопсин опсин және ретинальға бөлініп, көздің көру қабілеті жоғарылайды:

 

 

Қараңғыда, керісінше екі  зат бірігіп, родопсин түзілген кезде ғана көздің көру қабілеті жоғарлайды. Егер А витамині организмде жеткіліксіз болса, родопсиннің концентрациясы төмендеп, іңірде көздің көру қабілеті нашарлайды, «ақшам соқырлығы» немесе «тауық соқырлығы» деген ауру пайда болады. Сондықтан, бұл витаминді «көру витамині» деп те атайды.

Авитаминоз кезінде көздің мүйіз қабаты құрғап, кеуіп, жас бөлінуі азаяды. Көздің мөлдір қабатына микробтар еніп, қабынып, жұмсарып жара пайда болады, көздің көру қабілеті төмендеп за­қымданады, ксерофтальмия (грек. xeros – кебу, ophtalamus – көз) деген ауруға шалдығады. Бұл жағдайда микробтарды жоятын лизоцим ферменті түзілмейді, сондықтан организмнің жұқпалы ауруларға төтеп беру қабілеті нашарлайды. Осыған орай, А витаминін «денсаулық витамині» деп те атайды.

А витамині организмге шамадан  тыс көп түскен кезде гипервитаминоз ауруы пайда болады, егер ол бір рет өте көп мөлшерде организмге түссе – уланады.

Д витамині (кальциферолдар, антирахитті)

Д витаминінің бірнеше витамерлері бар. Олардың ішінде ең көп тарағандары – Д2 (эргокальциферол), Д3 (холекальциферол) витаминдері. Химиялық құрылымы жағынан бұл витаминдер, жоғары молекулалы циклді спирттер – стеролдардың туындылары:

Д2 мен Д3 витаминдері ультракүлгін күн сәулесінің әсерінен эргостерол мен холестерол провитаминдерінің  В сақинасындағы 9-шы және 10-шы көміртек атомдары арасындағы байланыстың үзілуі арқылы активтеліп, синтезделеді.

Д2 витамині ультракүлгін сәулесінің әсерімен эргостеролдан бірнеше аралық заттар (люмистерин, тахистерин) түзілу арқылы пайда болады.

Қазіргі кезде бұл реакцияның барлық өнімдері таза күйінде бөлініп алынған.

Д2 және Д3 витаминдері дәмсіз, түссіз, иіссіз кристалдар, 115-117°-та балқиды. Органикалық еріткіштерде: хлороформда, бензолда, эфирде, ацетонда, спиртте жақсы ериді де, су мен глице­ринде ерімейді.

Бұл витаминдер тотықтырғыштардың  әсерінен В сақинасындағы 7-ші және 8-ші көміртек атомдары арасындағы қос  байланыстары үзіліп, өте тез бұзылады.

Д3 витамині ас арқылы түспесе  де, организмде тиісті провитаминнен синтезделе береді. Д - авитаминозы көбінесе солтүстік жақта, қыста кездеседі.

Биомедициналық қызметі

Д витамині организмде фосфор мен кальцийдың ащы ішектің сілемей  қабатының клеткаларында сорылуына  әсер етеді. Қанда кальцийдың фосфорға қатынасы 2:1 (Ca/P=2/1) болатындықтан, осы  тепе-теңдікті сақтайды, сүйектің беріктігін қамтамасыз ететін фосфор-қальций тұздарының түзілуіне қатысады, қалқанша безінің функциясына әсер етеді. Кальциферол қанның белоктарымен кешен түзе отырып тасымалданады. Бұл кешен Д витаминін биологиялық тотығудан сақтайды.

Д витамині тағамда жетіспегенде балалар – мешел (рахит; грек. zhachіs – арқа қыры, омыртқа бағанасы), ересектер – остеомаляция (ostean – сүйек, malatіa – жұмсару), немесе остеодистрофия, ал бөгде адамдар остеопороз (грек. poros – саңылау, тесік) ауруларына шалдығады.

Аурудың себептері: азықта Д витаминінің жетіспеуі, қарбалас қалқанша бездері қызметінің бұзылуы, азық пен суда кальций мен фосфор тұздарының аздығы, күн сәулесінің жетіспеуі.

Д витаминдері балық майында, сары майда, жұмыртқа сарысында, бауырда, сүтте көп болады.

Организмге Д витамині көп түскен кезде гипервитаминоз орын алады. Бұл жағдайда ішкі органдарда кальций тұздары көбейеді, сүйек ерте минералданады, балалардың өсуі тежеледі.

 

 

1936 жылы Брокман Д3 витаминін  балық майынан бөліп оны холестерин туындысы екендігін анықтайды. Ғалым Виндаус 1937 жылы шошқа терісінің үстіңгі қабатынан 7-дегидрохолестеринді бөліп, оның ультракүлгін күн сәулесінің әсерінен активті Д3 витаминіне айналатындығын анықтайды

Е витамині (токоферол, антистерильдік)

1920 жылы Маттилл мен  Конклин аралас азықтың құрамында  жануарлардың қалыпты ұрықтануына  өте қажет бір заттың бар екендігін көрсетеді. Олар ашытқы қосылған жасанды азық берілген жануарлардың бедеулікке ұшырағанын байқаған. 1936 жылы Иванс бидай тұқымы ұрығынан, кейіннен мақта майынан бензопиранның үш туындысын – α-, β-, γ-токоферолдарды (грек. tokos – ұрықтану, phero – әкелемін) бөліп алады. 1938 жылы α-токоферол синтездік жолмен алынады. Қазіргі кезде Е витаминінің 7 витамері белгілі. Жеке токоферолдардың бір-бірінен басты айырмашылығы – витаминдік әрекетшілдігі және циклді компонентіндегі метилдік топтың орналасуы мен саны бойынша.

α-, β-, γ-токоферолдар бір-біріне ауыспайды, олар ақырғы өнімдеріне дейін ыдырайды. Осы токоферолдардың ішіндегі ең әрекетшілі – α-токоферол, оның активтілігі β-токоферолмен салыстырғанда 2 есе артық. Бидай дәнінің ұрығындағы токоферолдың жалпы мөлшерінің 58% астамы α-токоферолдың үлесіне келеді

Токоферолдар түссіз, май  тәріздес қоймалжың, бензолда, спиртте, хлороформда, ацетонда және басқа да май еріткіштерінде еритін, 170°-қа дейін қыздыруға төзімді, оптикалық активті, ультракүлгін күн сәулесі әсерінен тез бұзылатын зат.

Е витамині табиғатта өте  кең тараған, әр түрлі астық дәндестерде, өсімдік майларында, күнбағыста, жүгеріде, қытай бұршағында, қырыққабатта, салатта, етте, сары майда, жұмыртқа сарысында, т.б. көптеп кездеседі.

Е авитаминозы мен гипервитаминозы  организмде сирек кездеседі, себебі, Е витамині әр түрлі ұлпаларда әсіресе, май ұлпаларында жиналып, қор жасайды. Бұл витаминнің авитаминозы көбінесе көмірсулармен қоректенетін тропикалық елдерде ғана кездеседі. Токоферолдардың құрылымдық формулалары:

 

Биомедициналық қызметі

Е витаминінің организмде атқаратын қызметі екі орай. Біріншіден, токоферолдар биомембраналардың құрамындағы фосфолипидтердің қанықпаған жоғары май қышқылдарымен кешен түзіп, мембраналарды тотығудан сақтайтын антиоксидант. Екіншіден, сутегіні протон мен электрон түрінде тасымалдап, биологиялық тотығу процесіне қатысады:

 

 

Организмде токоферол  жетіспесе, ет ұлпаларының қызметі  бұзылады, еттердің жиырылуын қамтамасыз ететін миозин белогының орнына, оған керісінше әсер ететін коллаген белогі жиналады. Е авитаминозы бұлшық ет талшықтарының жиырылуына әсер ететін негізгі қосылыстар креатин мен фосфокреатиннің түзілу реакцияларына қатысады және ацетилхолиннің түзілуін нашарлатады.

Токоферолдар организмде жетіспегенде, немесе жоқ болғанда жатырдағы ұрықтың өсуі, жыныс  органдарының қалыпты жұмыс істеуі нашарлайды, бұлшық еттерде миозиннің, гликогеннің, калийдің, магнийдің, фосфор мен креатиннің саны азайып, майлар мен натрий хлориды көбейеді. Қол-аяқ  қозғалмай сал ауруына ұшырайды, бұлшық еттер кеміп, жұлын зақымданады.

К витамині (филлохинон, антигеморрагиялық)

Қанның ұю процесіне әсер ететін ерекше витаминнің бар екендігі алғаш рет 1929 жылы белгілі болды. Кейінгі еңбектердің нәтижесінде  табиғи К1 және К2 витаминдері анықталып, олардың 1,4-нафтохинон туындылары екендігі дәлелденді.

 

К1 (филлохинон) мен К2 (менахинон) витаминдері бір-бірінен бүйіріндегі изопрендік тізбегі бойынша айырмашылықтары бар. К1 витаминінде фитол спиртінің (C20) қалдығы болса, ал К2 витаминінде дифарнезилдің (С30) қалдығы бар. К1 мен К2 витаминдерінің құрылымдық формулалары төмендегідей:

К1 витамині 1939 жылы синтетикалық жолмен алынды. Нафтохинонның басқа туындылары да К витаминіне тән физиологиялық қасиеттерге ие. Солардың ішінде кең қолдану тапқаны 1942 жылы А.П. Палладин синтездеген метилнафтохинонның суда еритін бисульфидтік туындысы – викасол.

Филлохинонның жасанды түрде  синтезделінген аналогтарына викасолдан басқа метинон мен фтиокол да жатады. Бұл заттар жоғарғы биологиялық активті заттар болып есептеледі. Фтиокол алғаш рет пигмент түрінде бактериядан бөлініп алынып, 1933 жылы жасанды түрде синтезделеді.

К1 сарылау түсті қоймалжың, май тәріздес, 115-145°С қайнайтын, суда ерімейтін, қыздыруға, сілтілік ортаға, күн сәулесіне төзімсіз зат.

К2 витамині сары түсті, 540°С балқиды. К1 витаминіненде төзімсіз кристалды зат.

К3 витамині сары түсті 106°С балқитын, суда ерімейтін, эфир мен спиртте еритін ұнтақ.

Биомедициналық қызметі

К витамині химиялық құрылысы жағынан хинондар тобына жатады, организмде хиноидты құрылым гидрохинонға айнала алады, сутегіні тасымалдап, биологиялық тотығу процесіне қатысады: