Витамины как другие органические соединения

 «Введение в общую биологию и экологию. 9 класс». А.А. Каменский (гдз)

Вопрос 1. Какое строение имеет молекула АТФ?
АТФ — это аденозинтрифосфат, нуклеотид, относящийся к группе нуклеиновых кислот. Концентрация АТФ в клетке мала (0,04 %; в скелетных мышцах 0,5 %). Молекула аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) по своей структуре напоминает один из нуклеотидов молекулы РНК. АТФ включает три компонента: аденин, пятиуглеродный сахар рибозу и три остатка фосфорной кислоты, соединенных между собой особыми макроэргическими связями.

Вопрос 2. Какую функцию выполняет АТФ?
АТФ является универсальным источником энергии для всех реакций, протекающих в клетке. Энергия выделяется в случае отделения от молекулы АТФ остатков фосфорной кислоты при разрыве макроэргических связей. Связь между остатками фосфорной кислоты является макроэргической, при ее расщеплении выделяется примерно в 4 раза больше энергии, чем при расщеплении других связей. Если отделяется один остаток фосфорной кислоты, то АТФ переходит в АДФ (аденозиндифосфорную кислоту). При этом выделяется 40 кДж энергии. При отделении второго остатка фосфорной кислоты выделяется еще 40 кДж энергии, а АДФ переходит в АМФ (аденозинмонофосфат). Выделившаяся энергия используется клеткой. Энергию АТФ клетка использует в процессах биосинтеза, при движении, при производстве тепла, при проведении нервных импульсов, в процессе фотосинтеза и т.д. АТФ является универсальным аккумулятором энергии в живых организмах.
При гидролизе остатка фосфорной кислоты выделяется энергия:
АТФ + Н2О = АДФ + Н3РО4 + 40 кДж/моль

Вопрос 3. Какие связи называются макроэргическими?
Макроэргическими называются связи между остатками фосфорной кислоты, так как при их разрыве выделяется большое количество энергии (в четыре раза больше, чем при расщеплении других химических связей).

Вопрос 4. Какую роль выполняют в организме витамины?
Обмен веществ невозможен без участия витаминов. Витамины — низкомолекулярные органические вещества, жизненно необходимые для существования организма человека. Витамины или совсем не вырабатываются в человеческом организме, или вырабатываются в недостаточных количествах. Так как чаще всего витамины являются небелковой частью молекул ферментов (коферментами) и определяют интенсивность множества физиологических процессов в организме человека, то необходимо их постоянное поступление в организм. Исключения до некоторой степени составляют витамины группы В и А, способные в небольших количествах накапливаться в печени. Кроме того, некоторые витамины (В1 В2, К, Е) синтезируются бактериями, обитающими в толстом кишечнике, откуда и всасываются в кровь человека. При недостатке витаминов в пище или заболеваниях желудочно-кишечного тракта поступление витаминов в кровь уменьшается, и возникают заболевания, имеющие общее название гиповитаминозов. При полном отсутствии какоголибо витамина возникает более тяжелое расстройство, получившее название авитаминоза. Например, витамин D регулирует обмен кальция и фосфора в организме человека, витамин К участвует в синтезе протромбина и способствует нормальной свертываемости крови.
Витамины подразделяются на водорастворимые (С, РР, витамины группы В) и жирорастворимые (А, D, E и др.). Водорастворимые витамины усваиваются в водном растворе, а при их избытке в организме легко выводятся с мочой. Жирорастворимые витамины усваиваются вместе с жирами, поэтому нарушение переваривания и всасывания жиров сопровождается нехваткой рада витаминов (А, О, К). Значительное увеличение содержания жирорастворимых витаминов в пище может вызвать ряд нарушений обмена веществ, так как эти витамины плохо выводятся из организма. В настоящее время насчитывается не менее двух десятков веществ, относящихся к витаминам.

Естествознание, 11 класс

Урок 35. «Витамины как биологически активные вещества»

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: Каков смысл понятий «витамины», «антивитамины»?По каким признакам классифицируют витамины?Каково значение терминов «авитаминоз», «гиповитаминоз», гипервитаминоз»?Какие можно выделить этапы открытия витаминов?Каковы свойства и механизмы биологической активности витаминов?Каковы принципы использование витаминов?

Глоссарий по теме:

Витамины – это органические вещества, необходимые для жизнедеятельности живых организмов, которым свойственна интенсивная биологическая активность, благодаря которой они выполняют функции регулирования обмена веществ.

Гиповитаминоз – недостаток витаминов, вызывающий обратимые негативные изменения в организме.

Гипервитаминоз – переизбыток витаминов, вызывающий обратимые негативные изменения в организме.

Авитаминоз – заболевание, являющееся следствием длительного неполноценного питания, в котором отсутствуют какие-либо витамины.

Антивитамины– близкие по структуре к витаминам вещества, которые за счет схожести химического строения замещают витамины в реакциях обмена веществ, но не выполняют их функций.

Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц):

1. Естествознание. 11 класс: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд., испр. – М.: Просвещение, 2017. – С. 167-1173.

2. Овчинников Ю. А. Витамины // Биоорганическая химия. – Москва: Просвещение, 1987. – С. 67-79.

Открытые электронные ресурсы по теме урока (при наличии);

Информационный портал – медпортал / Раздел: Витамины. URL: https://xn--80ahc0abogjs.com/vnutrennie-bolezni_718/vitaminyi30557.html

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Современный человек, согласно международным нормам права, а также и российскому законодательству, несет ответственность за свое здоровье. Это обуславливает необходимость знать средства и способы профилактики заболеваний и укрепления здоровья. Одним из таких средств является прием витаминов.

Витамины – это органические вещества, необходимые для жизнедеятельности живых организмов, которым свойственна интенсивная биологическая активность, благодаря которой они выполняют функции регулирования обмена веществ.

Витамины, с точки зрения химического состава – это особая группа низкомолекулярных органических соединений. Все витамины имеют сравнительно простое строение, но разнообразную химическую природу. То есть витамины – сборная группа по своей химической природе, но эти вещества объединены по признаку необходимости их, как части пищи, для любого гетеротрофного организма. Автотрофные организмы – растения, тоже нуждаются в витаминах, но могут как получить их из окружающей среды, так и синтезировать самостоятельно.

Витамины присутствуют в пище либо окружающей среде в крайне малых количествах, ввиду чего их относят к микронутриентам. Сегодня выделяется отдельная область знаний, изучающая витамины – витаминология. Это наука на стыке биохимии, медицины и фармакологии.

Витамины в организме животного или человека выполняют функцию катализатора в составе активных центров различных ферментов. Витамины участвуют в нервно-гуморальной регуляции как экзогенные прогормоны, которые активизируют выработку необходимых гормонов либо входят в их состав.

Несмотря на то, что витамины жизненно необходимы для функционирования живого организма, они не имеют пищевой ценности (калорийности), то есть не являются источниками энергии, как, например, жиры и углеводы, и не являются структурными элементами живых тканей, как, например, белки.

Суточная потребность в витаминах, как и их концентрация в организме малы, но при недостатке витаминов в организме наступят патологические и порой, необратимые изменения.

В частности, на протяжении нескольких веков морские путешественники в длительных плаваниях погибали от цинги – болезни, возникающей при недостатке витамина С. Только в 18 веке была показана необходимость включения в запас пищевых продуктов мореплавателей лимонов – как профилактического средства от цинги.

В 1747 году врач Джеймс Линд, в длительном плавании, провел эксперимент на матросах – введя в их рацион кислые продукты, он методом подбора открыл свойство цитрусовых предотвращать цингу. В 1753 году Дж. Линд опубликовал «Трактат о цинге», где предложил использовать лимоны и лаймы для профилактики этого заболевания.

Мореплаватель Джеймс Кук на практике доказал важную роль растительной пищи в профилактике цинги, введя в рацион своих матросов кислую капусту, солод и цитрусовый сироп (засахаренные лимоны). В 1795 году лимоны и другие цитрусовые стали обычной добавкой к рациону английских моряков.

Хотя долгое время люди еще не знали, за счет чего лимон позволяет предотвратить цингу.

Этот вопрос оставался без ответа до 1880 года, когда биохимик Николай Лунин, изучавший роль различных веществ в питании животных и людей, заметил, что мыши, которые ели искусственное молоко, полученное из молочного белка казеина, жира и сахара, заболевали и умирали. При этом, мыши, которым давали натуральное молоко и другую натуральную пищу – оказывались здоровыми. Это позволило прийти к выводу о том, что в искусственном питании не хватает важных веществ.

Через 16 лет при изучении болезни «бери-бери», распространенной в Индонезии и Японии, выяснилось, что ее причиной стало употребление жителями в пищу очищенного риса. Это выяснилось случайно – по тому факту, что куры, которых кормили неочищенным рисом, не демонстрировали признаков болезни. Позднее было выявлено, что «бери-бери» вызывает недостаток витамина В1 – тиамина.

Однако витамин в кристаллическом виде был впервые выделен только в 1911 году польским ученым Казимиром Функом, который и придумал наименование этой группе веществ, оттолкнувшись от латинского слова «vita» – «жизнь».

Витамины обозначаются буквами латинского алфавита: A, B, C, D, E, H, K и т. д. Большинство витаминов организм животного и человека не может синтезировать – они должны поступать извне с пищей, или, как на современном этапе – с различными витаминными добавками и препаратами. Исключение – это витамин D, который образуется под действием ультрафиолета, витамин A, синтезирующийся из веществ группы каротиноидов. Также витамины K и В3 синтезируются бактериальной микрофлорой в толстом кишечнике.

Исходя из взаимодействия с водой, витамины подразделяют на две большие группы – жирорастворимые – A, D, E, K, и водорастворимые – C и витамины группы B. Жирорастворимые витамины необходимо принимать совместно с приемом различных масел и жиров, в противном случае их усвоение организмом замедляется.

Жирорастворимые витамины накапливаются в жировой ткани и печени организма. Водорастворимые витамины не запасаются надолго и легко выводятся с водой при переизбытке. Это объясняет распространённость гиповитаминозов (недостаток витаминов) водорастворимых витаминов и гипервитаминозов (переизбытка) жирорастворимых витаминов.

Под воздействием факторов внешней среды (высокой температуры, кислорода, кислот, солнечного света, щелочей) витамины разрушаются, утрачивая биологическую активность. Такая неустойчивость витаминов связана с тем, что витамины, по своему химическому строению, являются высокоактивными веществами, легко вступающими в разные химические реакции или выступающими катализаторами в этих реакциях. Этим обусловлен и тот факт, что переработанные – приготовленные при высокой температуре овощи и фрукты уже не являются источниками витаминов.

Существует близкая по химическому строению и составу к витаминам группа веществ, называемая антивитаминами.

Антивитамины – это группа органических соединений, которые подавляют активность витаминов. Антивитамины обладают противоположным витаминам биологическим действием. При попадании в организм животного или человека антивитамины вместо витаминов включается в химические реакции обмена веществ и тормозят либо нарушают их протекание. Попадание антивитаминов может привести к витаминной недостаточности даже при условии достаточно количества поступающих витаминов. Например, антивитамином витамина B1 является пиритиамин, который вызывает явления полиневрита даже при присутствии в организме витамина В1.

Антивитамины известны для большинства витаминов. Антивитамины разделяют на две основные группы:

1. Химические вещества, инактивирующие витамин через его расщепление, связывание молекул в неактивные формы.

2. Химические вещества, подобные или родственные по структуре и составу витаминам. Эти вещества вытесняют из химических реакций в организме витамины.

Профилактикой гиповитаминозов и авитаминозов – недостатка витаминов в организме является прием различных поливитаминных комплексов — препаратов.

Поливитаминные препараты – это фармакологические препараты, которые содержат в составе основные витамины в различных сочетаниях и минеральные соединения.

В то же время, существуют витамины, которые плохо усваиваются из витаминных препаратов. Например, витамин В12 практически не усваивается из витаминных комплексов. Он поступает в организм только из мяса животных. А при недостатке витамина В12 вводится внутримышечно.

Наиболее известным пищевым поливитамином естественного происхождения для человека является грудное молоко, где содержится весь необходимый набор из эссенциальных витаминов и микроэлементов.

В детском возрасте, а также при повышенных физических и умственных нагрузках прием витаминов особенно актуален. В то же время, принимать витамины следует дозировано, так как есть сведения, что гипервитаминозы (переизбыток витаминов, главным образом, жирорастворимых, накапливаемых организмом в тканях) может приводить к различным заболеваниями и сокращении продолжительности жизни.

Выводы:

Витамины – это органические вещества, необходимые для жизнедеятельности живых организмов, которым свойственна интенсивная биологическая активность, благодаря которой они выполняют функции регулирования обмена веществ.

Витамины присутствуют в пище либо окружающей среде в крайне малых количествах, ввиду чего их относят к микронутриентам. Сегодня выделяется отдельная область знаний, изучающая витамины – витаминология. Это наука на стыке биохимии, медицины и фармакологии.

Витамины в организме животного или человека выполняют функцию катализатора в составе активных центров различных ферментов. Витамины участвуют в нервно-гуморальной регуляции как экзогенные прогормоны, которые активизируют выработку необходимых гормонов либо входят в их состав.

Несмотря на то, что витамины жизненно необходимы для функционирования живого организма, они не имеют пищевой ценности (калорийности), то есть не являются источниками энергии, как, например, жиры и углеводы, и не являются структурными элементами живых тканей, как, например, белки.

Суточная потребность в витаминах, как и их концентрация в организме малы, но при недостатке витаминов в организме наступят патологические и, порой, необратимые изменения.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

1. Органические вещества, необходимые для жизнедеятельности живых организмов, которым свойственна интенсивная биологическая активность, это:

1. ГМО.

2. Витамины.

3. Молекулы.

Правильный ответ: 2. Витамины.

2. Вставьте пропущенные слова в текст:

«___________ – заболевание, являющееся следствием длительного неполноценного питания, в котором отсутствуют какие-либо витамины. ____________ – близкие по структуре к витаминам вещества, которые могут заменять в организме витамины, но не могут выполнять функции витаминов».

Правильный ответ: авитаминоз; антивитамины.