Биологически активные вещества (ферменты, витамины, гормоны, лекарства.)

Введение

Биологически активные вещества (сокращено - БАВ) - это особые химические вещества, которые обладают при небольшой концентрации высокой активностью к определенным группам организмов (человек, растения, животные, грибы) или к определенным группам клеток. БАВ применяют в медицине и в качестве профилактики болезней, а также для поддержания полноценной жизнедеятельности.
Организм человека – это сложнейшая система, которая выполняет огромное количество операций. Немалую роль в правильной организации работы тела человека играют гормоны. Это катализаторы для биохимических процессов, которые вырабатываются железами внутренней секреции. Существуют разные виды гормонов, и каждый из них выполняет определенную функцию.
В настоящее время особую актуальность приобретает не столько исследование новых свойств и структуры витаминов, а проблема витаминной недостаточности в современных продуктах питания, несмотря на их разнообразие.
Эта проблема усугубляется еще и тем, что современный человек, особенно житель мегаполиса испытывает значительные психологические и физические нагрузки в связи со стрессами, хронической усталостью и отравлением организма вследствие загрязнения окружающей среды.


1. Витамины

Витамины представляют собой группу органических соединений, которые являются незаменимыми компонентами нормального функционирования организма человека и животных, поскольку обладают высокой биологической активностью и участвуют во множестве биохимических реакций, входя в состав ряда ферментов и гормонов.
В большинстве случаев витамины поступают в организм с пищей, однако небольшое их количество может синтезироваться полезной микрофлорой кишечника, но это количество недостаточно для полного обеспечения потребности организма в этих соединениях.
Витамины обеспечивают нормальную жизнедеятельность нервной системы, скелетной и гладкой мускулатуры и ряда других систем и органов. В частности, от того, достаточен ли уровень витаминов в рационе, зависит умственное и физическое состояние человека, его работоспособность и выносливость, а также устойчивость к неблагоприятным факторам внешней среды и стрессам.
В настоящее время известно примерно полтора десятка витаминов, которые в зависимости от свойств делятся на жиро- и водорастворимые. К жирорастворимым относятся витамины A, D, E, F, K, к водорастворимым – витамины группы В, витамин С.
В отличие от водорастворимых, жирорастворимые витамины способны накапливаться в организме, депонируясь в подкожной жировой клетчатке и тканях печени, поэтому гиповитаминозы водорастворимых витаминов встречаются чаще.
Рассмотрим основные виды водо- и жирорастворимых витаминов и их роль в организме человека.
1. Витамин А (ретинол) – витамин, отвечающий за функционирование иммунной системы, остроту зрения и выработку ряда гормонов. Данный витамин способствует концентрации внимания и ускорению скорости психических реакций. Также витамин А способствует более полному усвоению цинка.
2. Витамин С (аскорбиновая кислота) – природный антиоксидант, который участвует в процессах тканевого дыхания, стимуляции роста и усвоения углеводов. Витамин С обладает свойством повышения иммунитета и способствует высокой сопротивляемости организма воздействию стрессов и токсинов, в том числе при инфекционных заболеваниях. Данный витамин оказывает воздействие на повышение прочности и эластичности сосудистой стенки.
3. Витамин Е (токоферол) является антиоксидантом, способствующим борьбе со свободными радикалами в организме. Кроме того, витамин Е оказывает положительное воздействие на состояние волос и кожи, профилактирует катаракту и сердечно-сосудистые заболевания.
4. Витамин В 1 (тиамин). Оказывает воздействие на нормализацию работы головного мозга и центральной нервной системы, регулируя углеводный обмен в организме.
5. Витамин В 2 (рибофлавин). Участвует в синтезе ряда гормонов, а также регулирует процессы кроветворения. Рибофлавин участвует в реакциях активации действия ряда витаминов и обеспечении нормального зрения (как светового, так и цветового), уменьшая утомляемость глаз.
6. Витамин В 3 (пантенол) принимает участие в обменных процессах, в частности в преобразовании углеводов и жиров в энергию. Также пантенол принимает участие в процессах синтеза гормонов коры надпочечников, усвоении витамина D и выработке эритроцитов.
7. Витамин В 6 (пиридоксин). Важность для организма B6 заключается в том, что он принимает участие в обмене аминокислот, то есть является важным компонентом белкового обмена. Также пиридоксин участвует в синтезе гормонов, нейротрансмиттеров и гемоглобина.
8. Витамин В12 (цианокобаламин) является антианемическим витамином, который необходим для нормального протекания процессов кроветворения и профилактики развития анемии.
9. Витамин В 9 (фолиевая кислота). Принимает участие в процессах белкового обмена и синтеза белков, а также в процессах кроветворения. Фолиевая кислота является важным витамином, обеспечивающим репродуктивные функции организма.
10

. Витамин РР (витамин В3 или никотиновая кислота). Данное соединение принимает участие в клеточном дыхании, обмене белков и углеводов и деятельности нервной системы.
11. Витамин Р (рутин, биофлавоноиды). Снижает проницаемость стенки капилляров, уменьшая тем самым кровоточивость десен и других тканей организма.
12. Витамин Н (биотин). Участвует в работе почти десятка ферментных систем, в том числе в процессах белкового, жирового и углеводного обменов. Принимает активное участие в деятельности иммунной системы, а также обеспечивает нормальное состояние кожи и волос.
14. Витамин D (кальциферол) принимает активное участие в формировании костной ткани и зубов, регулируя обмен фосфора и кальция, которые и обеспечивают необходимую крепость костей и зубной ткани.
15. Витамин К отвечает за нормальное протекание в органиме процессов свертывания крови и входит в систему свертывания крови, наряду с другими компонентами, препятствуя возникновению внутренних кровотечений и кровоизлияний.

2. Ферменты

В клетке любого живого организма протекают миллионы химических реакций. Каждая из них имеет большое значение, поэтому важно поддерживать скорость биологических процессов на высоком уровне. Почти каждая реакция катализируется своим ферментом.
Термин "фермент" происходит от латинского fermentum – закваска. Также они могут называться энзимами от греческого en zyme – "в дрожжах". Ферменты – биологически активные вещества, поэтому любая реакция, протекающая в клетке, не обходится без их участия. Эти вещества выполняют роль катализаторов. Соответственно, любой фермент обладает двумя основными свойствами:
1) Энзим ускоряет биохимическую реакцию, но при этом не расходуется.
2) Величина константы равновесия не меняется, а лишь ускоряется достижение этого значения.
Ферменты ускоряют биохимические реакции в тысячу, а в некоторых случаях в миллион раз. Это значит, что при отсутствии ферментативного аппарата все внутриклеточные процессы практически остановятся, а сама клетка погибнет. Поэтому роль ферментов как биологически активных веществ велика.
Разнообразие энзимов позволяет разносторонне регулировать метаболизм клетки. В любом каскаде реакций принимает участие множество ферментов различных классов. Биологические катализаторы обладают большой избирательностью благодаря определенной конформации молекулы. Т. к. энзимы в большинстве случаев имеют белковую природу, они находятся в третичной или четвертичной структуре.
Главная задача фермента – ускорение соответствующей реакции. Любой каскад процессов, начиная с разложения пероксида водорода и заканчивая гликолизом, требует присутствия биологического катализатора.
Правильная работа ферментов достигается высокой специфичностью к определенному субстрату. Это значит, что катализатор может ускорять только определенную реакцию и никакую больше, даже очень похожую. По степени специфичности выделяют следующие группы энзимов:
1) Ферменты с абсолютной специфичностью, когда катализируется только одна-единственная реакция. Например, коллагеназа расщепляет коллаген, а мальтаза расщепляет мальтозу.
2) Ферменты с относительной специфичностью. Сюда входят такие вещества, которые могут катализировать определенный класс реакций, к примеру, гидролитическое расщепление.
Работа биокатализатора начинается с момента присоединения его активного центра к субстрату. При этом говорят о комплементарном взаимодействии наподобие замка и ключа. Здесь имеется в виду полное совпадение формы активного центра с субстратом, что дает возможность ускорять реакцию.
Следующий этап заключается в протекании самой реакции. Ее скорость возрастает благодаря действию ферментативного комплекса. В конечном итоге мы получаем энзим, который связан с продуктами реакции.
Заключительный этап – отсоединение продуктов реакции от фермента, после чего активный центр вновь становится свободным для очередной работы.
Все ферменты организма принято называть в зависимости от их принадлежности к какому-либо из классов, а также по субстрату, с которым они вступают в реакцию. Иногда по систематической номенклатуре используют в названии не один, а два субстрата. Примеры названия некоторых энзимов:
Ферменты печени: лактат-дегидроген-аза, глутамат-дегидроген-аза.
Полное систематическое название фермента: лактат-НАД+-оксидоредукт-аза.
Сохранились и тривиальные названия, которые не придерживаются правил номенклатуры. Примерами являются пищеварительные ферменты: трипсин, химотрипсин, пепсин.

3. Гормоны

В зависимости от химического строения, выделяют такие типы гормонов. Белково-пептидная группа объединяет секреты таких желез, как гипофиз, гипоталамус, гормоны поджелудочной и паращитовидной железы. К данному типу относят и кальцитонин, который продуцируется щитовидной железой.
Во вторую группу входят производные аминокислот (норадреналин и адреналин, тироксин и др.). Существуют и стероидные виды гормонов