Витамины

Большинство кишечных бактерий осуществляет биосинтез витаминов  группы В, но также синтезируют и  другие витамины. Известен и хорошо изучен биосинтез витаминов: тиамина, рибофлавина, пиридоксина, никотиновой кислоты, пантотеновой кислоты, фолиевой кислоты, биотина, витамина К.

Однако неизвестно, сколько  именно синтезируют тех или иных витаминов кишечные бактерии, и как изменяется биосинтетический потенциал бактерий при изменении рациона питания и на фоне применения антибактериальных препаратов.  

 

Биосинтез витаминов  бактериями 

 

Бактерии	Витамин В1 (тиамин)	Витамин В2 (рибо-флавин)	Витамин В6 (пири-доксин)	Никоти-новая кислота	Биотин	Пантоте-новая кислота	Фолиевая кислота	Витамин К
Staphylococcus aureus	+	-	-	-	-	-	+	-
Bacillus sublilis	+	-	-	-	+	-	-	+
Bacillus vulgaris	+	+	-	+	+	-	-	-
Bacillus lactis aerogenes	+	+	-	+	+	-	-	-
Bacillus aerogenes	+	-	-	-	-	-	-	-
Bacillus bifidus	+	-	-	-	-	-	-	-
Escherichia coli	+	+	-	+	+	-	-	+
Lactobacillus arabinosus	-	+	+	-	-	-	-	-
Streptococcus lactis	-	+	-	-	-	-	-	-
Proteus vulgaris	+	+	+	+	+	+	+	-
Clostridium butylicum	+	+	+	+	+	+	+	-
Pseudomonas fluorescens	-	+	+	+	+	+	-	-
Azotobacter chroococcum	+	+	+	+	+	+	-	-

 

   
Также известно, что липоевая кислота (Витамин N) тоже синтезируется кишечной микрофлорой.

5. КЛАССИФИКАЦИЯ ВИТАМИНОВ

                    

По химическому строению и физико-химическим свойствам (в частности, по растворимости) витамины делят на 2 группы.

 

А. Водорастворимые

• Витамин В₁ (тиамин);
• Витамин В₂ (рибофлавин);
• Витамин РР (никотиновая кислота, никотинамид, витамин В₃);
• Пантотеновая кислота (витамин В₅);
• Витамин В₆ (пиридоксин);
• Биотин (витамин Н);
• Фолиевая кислота (витамин В_с, В₉);
• Витамин В₁₂ (кобаламин);
• Витамин С (аскорбиновая кислота);
• Витамин Р (биофлавоноиды).

Б. Жирорастворимые

• Витамин А (ретинол);
• Витамин D (холекальциферол);
• Витамин Е (токоферол);
• Витамин К (филлохинон).

 

Водорастворимые витамины при их избыточном поступлении в организм, будучи хорошо растворимыми в воде, быстро выводятся из организма.

Жирорастворимые витамины хорошо растворимы в жирах и легко накапливаются в организме при их избыточном поступлении с пищей. Их накопление в организме может вызвать расстройство обмена веществ, называемое гипервитаминозом, и даже гибель организма.

 

6. ВОДОРАСТВОРИМЫЕ ВИТАМИНЫ.

1.Витамин  B₁ (тиамин). Структура витамина включает пиримидиновое и тиазоловое кольца, соединённые метановым мостиком.

• Источники. Витамин В₁ - первый витамин, выделенный в кристаллическом виде К. Функом в 1912 г. Он широко распространён в продуктах растительного происхождения (оболочка семян хлебных злаков и риса, горох, фасоль, соя и др.). В организмах животных витамин В₁, содержится преимущественно в виде дифосфорного эфира тиамина (ТДФ); он образуется в печени, почках, мозге, сердечной мышце путём фосфорилирования тиамина при участии тиаминкиназы иАТФ.
• Суточная потребность взрослого человека в среднем составляет 2-3 мг витамина В₁. Но потребность в нём в очень большой степени зависит от состава и общей калорийности пищи, интенсивности обмена веществ и интенсивности работы. Преобладание углеводов в пище повышает потребность организма в витамине; жиры, наоборот, резко уменьшают эту потребность.
• Биологическая роль витамина В, определяется тем, что в виде ТДФ он входит в состав как минимум трёх ферментов и ферментных комплексов: в составе пируват- и осикетоглутаратдегидрогеназных комплексов он участвует в окислительном декарбоксилировании пирувата и осикетоглутарата; в составе транскетолазы ТДФ участвует в пентозофосфатном пути превращения углеводов.
• Основной, наиболее характерный и специфический признак недостаточности витамина В₁ - полиневрит, в основе которого лежат дегенеративные изменения нервов. Вначале развивается болезненность вдоль нервных стволов, затем - потеря кожной чувствительности и наступает паралич (бери-бери). Второй важнейший признак заболевания - нарушение сердечной деятельности, что выражается в нарушении сердечного ритма, увеличении размеров сердца и в появлении болей в области сердца. К характерным признакам заболевания, связанного с недостаточностью витамина В₁ относят также нарушения секреторной и моторной функций ЖКТ; наблюдают снижение кислотности желудочного сока, потерю аппетита, атонию кишечника.

 

                                                                     

2. Витамин  В₂ (рибофлавин). В основе структуры витамина В₂ лежит структура изоаллоксазина, соединённого со спиртом рибитолом.

Рибофлавин представляет собой кристаллы жёлтого цвета (от лат. flavos - жёлтый), слабо растворимые в воде.

• Главные источники витамина В₂ - печень, почки, яйца, молоко, дрожжи. Витамин содержится также в шпинате, пшенице, ржи. Частично человек получает витамин В₂ как продукт жизнедеятельности кишечной микрофлоры.
• Суточная потребность в витамине В₂ взрослого человека составляет 1,8-2,6 мг.
• Биологические функции. В слизистой оболочке кишечника после всасывания витамина происходит образование коферментов FMN и FAD по схеме:

• Коферменты FAD и FMN входят в состав флавиновых ферментов, принимающих участие в окислительно-восстановительных реакциях.
• Клинические проявления недостаточности рибофлавина выражаются в остановке роста у молодых организмов. Часто развиваются воспалительные процессы на слизистой оболочке ротовой полости, появляются длительно незаживающие трещины в углах рта, дерматит носогубной складки. Типично воспаление глаз: конъюнктивиты, васкуляризация роговицы, катаракта. Кроме того, при авитаминозе В₂ развиваются общая мышечная слабость и слабость сердечной мышцы.

 

 

3. Витамин  РР (никотиновая кислота, никотинамид,  витамин B₃)

• Источники. Витамин РР широко распространён в растительных продуктах, высоко его содержание в рисовых и пшеничных отрубях, дрожжах, много витамина в печени и почках крупного рогатого скота и свиней. Витамин РР может образовываться из триптофана (из 60 молекул триптофана может образоваться 1 молекула никотинамида), что снижает потребность в витамине РР при увеличении количества триптофана в пище.
• Суточная потребность в этом витамине доставляет для взрослых 15-25 мг, для детей - 15 мг.
• Биологические функции. Никотиновая кислота в организме входит в состав NAD и NADP, выполняющих функции коферментов различных дегидрогеназ. Синтез NAD в организме протекает в 2 этапа:

• NADP образуется из NAD путём фосфорилирования под действием цитоплазматической NAD-киназы.

NAD⁺ + АТФ → NADP⁺ + АДФ

• Недостаточность витамина РР приводит к заболеванию "пеллагра", для которого характерны 3 основных признака: дерматит, диарея, деменция ("три Д"). Пеллагра проявляется в виде симметричного дерматита на участках кожи, доступных действию солнечных лучей, расстройств ЖКТ (диарея) и воспалительных поражений слизистых оболочек рта и языка. В далеко зашедших случаях пеллагры наблюдают расстройства ЦНС (деменция): потеря памяти, галлюцинации и бред.

 

4. Пантотеновая  кислота (витамин B₅)

Пантотеновая кислота  состоит из остатков D-2,4-дигидрокси-3,3-диметилмасляной  кислоты и β-аланина, соединённых  между собой амидной связью:

Пантотеновая кислота - белый  мелкокристаллический порошок, хорошо растворимый в воде. Она синтезируется  растениями и микроорганизмами, содержится во многих продуктах животного и  растительного происхождения (яйцо, печень, мясо, рыба, молоко, дрожжи, картофель, морковь, пшеница, яблоки). В кишечнике  человека пантотеновая кислота в  небольших количествах продуцируется  кишечной палочкой. Пантотеновая кислота - универсальный витамин, в ней  или её производных нуждаются  человек, животные, растения и микроорганизмы.

• Суточная потребность человека в пантотеновой кислоте составляет 10-12 мг.
• Биологические функции. Пантотеновая кислота используется в клетках для синтеза коферментов: 4-фосфопантотеина и КоА. 4-фосфопантотеин - кофермент пальмитоилсинтазы. КоА участвует в переносе ацильных радикалов в реакциях общего пути катаболизма, активации жирных кислот, синтеза холестерина и кетонов, синтеза ацетилглюкозаминов, обезвреживания чужеродных веществ в печени.
• Клинические проявления недостаточности витамина. У человека и животных развиваются дерматиты, дистрофические изменения желёз внутренней секреции (например, надпочечников), нарушение деятельности нервной системы (невриты, параличи), дистрофические изменения в сердце, почках, депигментация и выпадение волос и шерсти у животных" потеря аппетита, истощение. Низкий уровень пантотената в крови у людей часто сочетается с другими гиповитаминозами (В1, В2) и проявляется как комбинированная форма гиповитаминоза.

5.Витамин В₆ (пиридоксин, пиридоксаль,пиридоксамин)

В основе структуры витамина В₆ лежит пиридиновое кольцо. Известны 3 формы витамина В₆, отличающиеся строением замещающей группы у атома углерода в положении к атому азота. Все они характеризуются одинаковой биологической активностью.

Строение КоА  и 4'-фосфопантотеина. 1 - тиоэтаноламин; 2 - аденозил-3'-фосфо-5'-дифосфат; 3 - пантотеновая кислота; 4 - 4'-фосфопантотеин (фосфорилированная пантотеновая кислота, соединённая с тиоэтаноламином).

Все 3 формы витамина - бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в  воде.

• Источники витамина В₆ для человека - такие продукты питания, как яйца, печень, молоко, зеленый перец, морковь, пшеница, дрожжи. Некоторое количество витамина синтезируется кишечной флорой.
• Суточная потребность составляет 2-3 мг.
• Биологические функции. Все формы витамина В6 используются в организме для синтеза коферментов: пиридоксальфосфата и пиридоксаминфосфата. Коферменты образуются путём фос-форилирования по гидроксиметильной группе в пятом положении пиримидинового кольца при участии фермента пиридоксалькиназы и АТФ как источника фосфата.

• Пиридоксалевые ферменты играют ключевую роль в обмене аминокислот: катализируют реакции трансаминирования и декарбоксилирования аминокислот, участвуют в специфических реакциях метаболизма отдельных аминокислот: серина, треонина, триптофана, серосодержащих аминокислот, а также в синтезе тема.
• Клинические проявления недостаточности витамина. Авитаминоз В₆ у детей проявляется повышенной возбудимостью ЦНС, периодическими судорогами, что связано, возможно, с недостаточным образованием тормозного медиатора ГАМК, специфическими дерматитами. У взрослых признаки гиповитаминоза В₆ наблюдают при длительном лечении туберкулёза изониазидом (антагонист витамина В₆). При этом возникают поражения нервной системы (полиневриты), дерматиты.

6. Биотип (витамин Н)

В основе строения биотина лежит тиофеновое кольцо, к которому присоединена молекула мочевины, а боковая цепь представлена валерьяновой кислотой.

• Источники. Биотин содержится почти во всех продуктах животного и растительного происхождения. Наиболее богаты этим витамином печень, почки, молоко, желток яйца. В обычных условиях человек получает достаточное количество биотина в результате бактериального синтеза в кишечнике.
• Суточная потребность биотина у человека не превышает 10 мкг.
• Биологическая роль. Биотин выполняет коферментную функцию в составе карбоксилаз: он участвует в образовании активной формы СО₂.