Животные не способны синтезировать витамин рр но его синтезируют растения

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. Например, 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.

Нуклеозидфосфорные 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: АТФ → АДФ + Ф + Е

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. Помимо АТФ, функцию аккумуляции энергии выполняют трифосфатные формы и других нуклеотидов, но они не столь универсальны.

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 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 летучих гормонов, которые играют роль сигналов, сообщающих о нахождении пищи, об опасности, при­влекающих самок к самцам (и наоборот).

У растений имеются свои фитогормоны – факторы роста. Под действием некоторых из них значительно ускоряется созревание растений, увеличивается их урожайность.

Растения производят сотни разнообразных фитонцидов – 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.

Примечание

(для желающих «бежать впереди паровоза»)

1) витаминам далее уделена отдельная тема «09 Витамины»

2) Более подробно строение и функции биологически-значимых соединений

рассматриваются в 10 классе: см. темы раздела «01 Химические компоненты живого»

00 Неорганические вещества клетки

01 Белки – строение и функции

02 Углеводы и липиды

03 НК – структура и функции

Рекомендуемые страницы:

СодержаниеАскорбиновая кислотаЭволюция, стресс и витамин СГены и витамины

Витамин С — один из жизненно необходимых для нас нутриентов. В буквальном смысле этого слова. При дефиците витамина С у человека развивается тяжелое заболевание цинга, которое может привести к его смерти. И ничто, кроме продуктов, содержащих драгоценное соединение, не способно его спасти. А все потому, что в отличие от многих других витаминов, именно этот в нашем организме не вырабатывается.

При этом какой-нибудь горный козел совершенно спокойно производит ежедневно 1300 мг витамина С — это в 15 раз больше, чем нужно человеку. Даже котики умеют вырабатывать витамин С из глюкозы в собственной печени! Но как же тогда постулат о «вершине эволюции»? Почему мы, другие высшие приматы, некоторые рыбы, несколько видов птиц и морские свинки оказались лишены такого жизненно важного умения, которое есть у козлов, котиков и подавляющего большинства представителей животного мира?

MedAboutMe разбирался, где на пути эволюции человек потерял способность вырабатывать аскорбиновую кислоту?

Аскорбиновая кислота

Витамин С первым выделил бывший дезертир и будущий нобелевский лауреат, венгерский биохимик Альберт Сент-Дьёрдьи. В начале 1930-х годов ученый обнаружил, что полученная им «гексуроновая кислота» излечивает морских свинок от цинги. Он доказал, что это вещество — витамин, и назвал его «витамин С», по первой букве названия болезни «цинга». Позднее, когда была определена структура нового вещества, Дьёрдьи переименовал его в аскорбиновую кислоту — опять же по названию цинги, но уже на латыни «scorbutus».

Цинга как авитаминоз

Цинга — один из самых страшных авитаминозов (болезней, вызванных отсутствием витаминов). Когда-то с ней были хорошо знакомы моряки, месяцами не видевшие свежих фруктов и овощей. Из-за отсутствия в рационе витамина С происходило нарушение синтеза коллагена в их организмах, сосуды становились ломкими, что приводило к геморрагическим кровотечениям, кровоточивости десен, выпадению зубов, развитию болей в конечностях, гипохромной анемии, хрупкости костей и хрящей.

Сегодня известно, что витамин С задействован в большом количестве разнообразных процессов, протекающих в организме. При этом человеку нужно всего 90 мг аскорбиновой кислоты в сутки, а 1 г — предельная доза. При ее превышении витамин С просто перестает усваиваться организмом. Но если съесть слишком много аскорбинки — 2 г и более — организм среагирует на это раздражением желудочно-кишечного тракта и диареей.

Витамин С также задействован в производстве гормонов щитовидной железы, нейромедиатора серотонина и участвует в процессах, обеспечивающих поступление глюкозы внутрь клеток.

Запасать витамин С мы не умеем, поэтому за солнечное фруктовое лето никак нельзя обеспечить себя аскорбиновой кислотой на всю зиму. А это значит, что фрукты и овощи должны в обязательном порядке входить в ежедневный рацион. В принципе достаточно одного крупного апельсина в день — если человек ведет малоактивный «офисный» образ жизни. Если же в его жизни присутствует спорт — необходимая доза витамина С будет выше. При нехватке аскорбиновой кислоты в рационе следует принимать витаминные комплексы.

Эволюция, стресс и витамин С
По мнению ученых, способность синтезировать витамин С — результат жесткого эволюционного отбора. И появилась эта способность после выхода живых существ на сушу.

Известно, что в стрессовой ситуации те животные, которые могут вырабатывать витамин С, производят его в существенно больших количествах. У того же горного козла объем производства аскорбинки в состоянии стресса увеличивается в 13 раз. Ученые считают, это защитная реакция организма.

Более того, по мнению экспертов, именно эта способность вырабатывать огромные дозы витамина С в сложных ситуациях позволяет диким животным на протяжении долгого времени оставаться здоровыми, пока старость окончательно не настигнет их. Это также подтверждается благотворным влиянием витамина С на человека в стрессовом состоянии. Такой эффект объясняется тем, что аскорбиновая кислота — один из самых сильных природных антиоксидантов, эффективно «гасящих» активные формы кислорода (АФК).

Самый большой миф Лайнуса Полинга

В 1970-м году химик из США Лайнус Полинг заявил, что большие дозы витамина С (1,5-2 г ежесуточно) лечат грипп, простуду, рак и вообще продлевают жизнь человека. Увы, многочисленные исследования слова Полинга не подтвердили. Даже прием 1-2 г аскорбиновой кислоты на начальном этапе простуды или гриппа не останавливает болезнь. Но способствует выздоровлению, потому что повышает иммунитет. То есть, в разумных дозах витамин С можно принимать, как дополнительное средство, укрепляющее защитные силы организма.

Гены и витамины

Куда же делась способность производить витамин С у человека? Этот нутриент синтезируется в живых организмах в ходе цепочки из нескольких реакций. Вообще-то наши клетки могут реализовать всю эту цепочку — за исключением последней реакции, в результате которой и должен получаться витамин С. Но для нее нужен фермент L-гулонолактоноксидаза (GULO). Этого фермента у нас и не хватает. Точнее, у человека даже есть ген GULO, который кодирует его, но он неактивен из-за нескольких мутаций и, по сути, является пседовгеном.

По оценкам ученых, мутация, которая лишила приматов фермента GULO, произошла примерно 60 млн лет назад. У морской свинки и у некоторых других организмов утрата способности синтезировать аскорбиновую кислоту произошла другим путем.

Почему наши предки не вымерли, утратив столь ценную биохимическую реакцию, в принципе понятно: фрукты, которые составляют существенную часть рациона приматов, содержат достаточно количество данного нутриента. Но что ценного дала мутация, лишившая человечество автономности в вопросах выработки столь важного соединения?

Существует несколько теорий на этот счет.

Согласно одной из них, в ходе той самой реакции получения аскорбиновой кислоты в качестве побочного эффекта синтезировался еще и пероксид водорода — крайне агрессивная АФК. Ценность получения одной молекулы витамина С в этом случае сильно уменьшалась. Согласно другой теории, отсутствие собственного витамина С позволило нам получить защиту от нехватки кислорода (гипоксии) в виде гипоксия-индуцированного фактора-1 альфа (HIF-1 альфа) — это соединение активирует ответ организма на дефицит кислорода, но только в отсутствие аскорбиновой кислоты. Особенно важна роль HIF-1 альфа в нейронах. То есть, с утратой способности синтезировать витамин С мы получили умение до определенной степени адаптироваться к изменению уровня кислорода в тканях — а это очень важный фактор для выживания нас как вида. Наконец, есть третья гипотеза, которая предполагает, что мутация гена, кодирующего фермент GULO, открывает для нас новые возможности в управлении генами, а точнее — в эпигенетическом контроле экспрессии генов. Если вкратце, это тоже повышает наши адаптационные способности и дает эволюционные преимущества. Эта теория пока не доказана. Выводы История с витамином С наглядно демонстрирует логику эволюционного процесса. Наши предки, перейдя на фруктовую диету, утратили весьма полезный ген, приобретя взамен ряд не менее ценных для выживания вида способностей. А нам остается слегка завидовать котикам и прочим С-синтезирующим животным и строго соблюдать правила здорового питания, согласно которым в нашем меню, как и в рационе наших предков, должны обязательно присутствовать продукты, содержащие витамин С. В перечень фруктов и овощей, лидирующих по его содержанию входят: свежий шиповник, болгарский красный и зеленый сладкий перец, петрушка и укроп, черная смородина, брюссельская капуста, облепиха и др. Пройдите тестНужно ли вам принимать витамины?Ответьте на вопросы теста и узнайте, нужно ли вам принимать поливитамины.

Использованы фотоматериалы Shutterstock