Інформація про новину
  • Переглядів: 190
  • Дата: 21-10-2020, 02:56
21-10-2020, 02:56

36. Биологически активные вещества

Категорія: Учебники » Химия





Попередня сторінка:  35. Взаимосвязи между органическими ве...
Наступна сторінка:   37. Роль органической химии в решении г...

Материал параграфа поможет вам:

  • узнать о том, какие вещества называют биологически активными;
  • получить информацию о видах витаминов и их источниках;
  • понять роль витаминов и ферментов в организме.

Наш организм испытывает потребность не только в белках, жирах, углеводах. Существуют другие органические вещества, необходимые организму; их называют биологически активными.

Биологически активные вещества — это вещества, активно влияющие на разнообразные процессы в живых организмах.

К важнейшим веществам этого типа относятся витамины, ферменты, антибиотики, алкалоиды, гормоны. Эти соединения вначале были обнаружены в природе (прежде всего, в растениях). Позже большинство таких веществ ученые стали получать в лабораториях.

Биологически активные вещества различаются по составу и строению молекул. Среди них много нитрогенсодержащих соединений. В их молекулах имеются циклы, в которые, кроме атомов Карбона, входят атомы Нитрогена, Оксигена.

Биологически активные вещества являются компонентами многих лекарственных препаратов.

Витамины. Человеку для обеспечения нормальной жизнедеятельности кроме воды, белков, жиров, углеводов, солей, необходимы витамины1.

1 Слово происходит от латинского vita — жизнь и названия класса органических соединений амины, к которому относится немало витаминов.

Витамины — органические вещества, необходимые живым организмам в незначительном количестве для осуществления важных биохимических и физиологических процессов.

Молекулы витаминов являются «поставщиками» групп атомов, из которых в организме образуются молекулы ферментов (с. 226).

Витамины содержатся в пищевых продуктах растительного (рис. 108) и животного происхождения. Некоторые из них образуются в организмах человека и животных, но в недостаточном количестве.

Рис. 108. Овощи и фрукты — источники витаминов

Суточная потребность человека в витаминах составляет от нескольких микрограммов до нескольких миллиграммов, а в витамине C — 50—60 мг.

Витамины имеют сложные формулы и названия. Их принято обозначать большими латинскими буквами (А, В, C и др.), иногда — с нижними числовыми индексами. Одну и ту же букву используют для обозначения витаминов, сходных по составу и функциям, которые они выполняют в организме.

Витамины делят на водорастворимые и жирорастворимые. Последние растворяются во многих органических растворителях, но не растворяются в воде. Потребность организма в жирорастворимых витаминах намного меньше (до 1 мг в сутки), чем в водорастворимых. От растворимости витаминов зависит процесс их усвоения организмом.

Водорастворимые витамины. Витамин C (аскорбиновая кислота) — один из важнейших витаминов. Его химическая формула — C6H8O6 (рис. 109). Это белое кристаллическое вещество, имеющее кислый вкус, растворимое в воде, спирте.

Рис. 109.

Модель

молекулы

аскорбиновой

кислоты

Аскорбиновая кислота увеличивает сопротивляемость организма различным инфекциям. Отсутствие витамина C в пище служит причиной болезни, называемой цингой; ее характерный признак — ослабевают и начинают кровоточить десны.

Витамин C содержится в шиповнике (приблизительно 1,5 г на 100 г сухих плодов), орехах (1,2 г), черной смородине (0,3 г), сладком перце (в красном — 0,25 г), хрене, цитрусовых и др.

Группа витаминов В насчитывает несколько соединений. Витамины B1, B2, B6 и Bl2 укрепляют нервную и сердечно-сосудистую системы, способствуют выделению энергии при переваривании пищи, активизируют работу мышц, регулируют окислительновосстановительные процессы в организме. Отсутствие этих витаминов вызывает остановку развития организма, а недостаток — нарушение зрения, заболевания кожи и слизистых оболочек.

Это интересно

Витамин B12 содержит металлический элемент Кобальт.

Витамин B5 (или РР) — общее обозначение двух похожих по составу соединений. Этот витамин укрепляет нервную систему, поддерживает деятельность щитовидной железы, улучшает память, играет важную роль в окислительно-восстановительных процессах в клетках.

Витамины группы В содержатся в отрубях, дрожжах, хлебе, крупах, орехах, бобах, молоке, яйцах, печени, некоторых овощах, фруктах,ягодах.

Жирорастворимые витамины. Витамин А (ретинол) имеет формулу С20Н29ОН и является ненасыщенным одноатомным спиртом. Он способствует нормальному развитию организма, особенно молодого, увеличивает его устойчивость к инфекционным болезням, поддерживает зрение. Недостаток этого витамина вызывает «куриную слепоту» — расстройство зрения при слабом освещении. Ретинол или его эстеры содержатся только в продуктах животного происхождения — рыбьем жире, печени (в частности тресковой), яичном желтке, молоке.

Витамин D существует в двух формах — Dи D3. Обе формы образуются под действием солнечного света: D2 — в растениях, D3 — в коже человека. Они регулируют усвоение организмом Кальция и Фосфора, способствуют образованию костей и предотвращают возникновение рахита. Эти витамины содержатся в яичном желтке, печени, молочных продуктах.

К жирорастворимым витаминам также относятся витамины групп Е, К, витамин F.

Известны вещества, которые в организмах животных и человека превращаются в витамины. Их называют провитаминами. Среди этих веществ — каротин; он содержится в моркови, тыкве, помидорах, некоторых фруктах, ягодах и обуславливает их оранжевую или красную окраску. В организме из каждой молекулы каротина образуются две молекулы витамина А.

Получение и применение витаминов. Витамины получают с помощью химических реакций, микробиологическим синтезом, а некоторые — из природного сырья.

Фармацевтические предприятия выпускают лекарственные препараты, общее название которых — поливитамины. Простейшие из них содержат витамины А, В и С, а также глюкозу, сахар, крахмал, пищевые красители. Одна или

несколько таблеток либо капсул удовлетворяют суточную потребность человека в соответствующих витаминах. Хорошо известны отечественные поливитаминные препараты «Ревит», «Гексавит», «Декамевит» (рис. 110).

Рис. 110.

Витаминные

препараты

Некоторые витамины, прежде всего аскорбиновую кислоту, используют в качестве добавок к напиткам, сладостям, пищевым продуктам для детей.

Витамины, как и другие органические вещества, разлагаются при нагревании. Поэтому, готовя пищу, необходимо соблюдать определенный температурный режим и оптимальную продолжительность процесса.

При существенном недостатке любого витамина (такое состояние организма называется авитаминозом1) возникают и развиваются многие болезни. Употребление витаминов в чрезмерных количествах приводит к гиперви-таминозу2, последствия которого также являются негативными.

Витамины необходимы не только человеку. В корм для сельскохозяйственных животных добавляют те из них, которые почти отсутствуют в растениях, — витамины A, B12, D, Е.

Ферменты — группа веществ преимущественно белковой природы, которые выполняют роль катализаторов биохимических реак-

ций в организмах. Эти вещества также называют энзимами. Энзимология — наука о ферментах, одна из областей биохимии.

Функцию фермента можно упрощенно объяснить так: сначала молекулы органического вещества соединяются с ним, затем продукт этой реакции взаимодействует с другим веществом, а фермент «высвобождается».

Известно свыше двух тысяч ферментов. Они образуются в растениях, организмах животных и человека. Одни ферменты ускоряют синтез белков из аминокислот, другие (протеазы1) обеспечивают противоположный процесс — расщепление белков на аминокислоты. Липазы являются катализаторами гидролиза жиров — превращения их в глицерол и жирные кислоты. Амилаза способствует расщеплению молекул крахмала на молекулы простых углеводов (моносахаридов). При недостатке ферментов в организме врачи рекомендуют принимать ферментные препараты.

Ферменты участвуют в процессах брожения, которые являются основой производства вина, пива, уксуса, кисломолочных продуктов, квашения овощей (рис. 111). Дрожжи, благодаря наличию в них ферментов, используют при выпечке хлеба (рис. 111), изготовлении различных мучных изделий.

Рис. 111.

Результаты

«работы»

ферментов

На свойства ферментов влияют внешние условия. При незначительном повышении

температуры ферменты разрушаются и теряют каталитическую активность.

Ферменты получают из животного и растительного сырья, микроорганизмов, биологических жидкостей (например, крови).

Антибиотики1 — вещества, вырабатываемые некоторыми микроорганизмами (плесенью, бактериями, грибками), растениями и обладающие антибактериальным и антивирусным действием. Для проявления этих свойств достаточно очень малой концентрации антибиотика, например, 1 мг на 100 кг массы среды, в которой он действует.

Первым антибиотиком, который начали использовать в медицине, был пенициллин — вещество, вырабатываемое некоторыми видами плесени. Начиная с 40-х гг. XX в., этот антибиотик применяли при лечении туберкулеза, пневмонии, других болезней. Позднее были найдены эффективные заменители пенициллина — тетрациклин, стрептомицин, левомицетин.

Бактерии под действием антибиотиков постепенно изменяются и становятся менее чувствительными к ним. Увеличение доз этих веществ отрицательно сказывается на организме человека; возникают аллергии, ослабевает иммунная система. Поэтому актуальным является поиск новых антибиотиков, изучение их влияния не только на вредные микроорганизмы, но и на человека.

Большинство антибиотиков получают с помощью химических реакций.

1 Термин происходит от греческих приставки anti- и слова bios — жизнь.

ВЫВОДЫ

Биологически активные вещества — вещества, влияющие на различные процессы в живых организмах. К ним относятся витамины,

ферменты, антибиотики, некоторые другие группы органических веществ.

Витамины необходимы организму в незначительном количестве для осуществления биохимических и физиологических процессов. Различают водорастворимые и жирорастворимые витамины. Большинство из них поступает в организм с пищей.

Ферменты являются катализаторами многих процессов, протекающих в организме.

261. Какие группы органических веществ называют биологически активными?

262. Какое значение имеют витамины для человека?

263. Назовите несколько водорастворимых и жирорастворимых витаминов.

264. Вычислите относительную молекулярную массу витамина B2, если его молекула содержит четыре атома Нитрогена, а массовая доля этого элемента в витамине равна 14,9 %.

265. Какую функцию выполняют ферменты в организме?

ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ

Алкалоиды

Каждый день мы пьем чай, а часто — и кофе. В этих популярных напитках содержится биологически активное вещество, название которого — кофеин. Массовая доля соединения в чайном листе может достигать 5 %, а в кофейных зернах — 1,5 % (рис. 112). Кофеин есть и в орехах кола; их используют в производстве напитка «кока-кола».

Кофеин — твердое вещество, растворимое в воде. После чашки кофе или крепкого чая человек ощущает прилив бодрости, повышение умственной и физической активности. Так действует небольшое количество кофеина на организм. Это соединение является компонентом некоторых лекарственных препаратов.

В шоколаде, чайном листе находится другое биологически активное вещество — теобромин. Как и кофеин, это соединение активизирует деятельность организма, обладает сосудорасширяющим, спазмолитическим действием. Массовая доля теобромина в бобах какао не превышает 2 %.

Рис. 112.

Источники

кофеина

Кофеин и теобромин входят в группу веществ с общим названием алкалоиды1. Это — нитрогенсодержащие органические соединения, активно влияющие на биологические процессы.

1 Термин происходит от арабского слова алъ-кали — щелочь и греческого eidos — вид. Алкалоиды, как и амины, проявляют основные свойства.

Известны несколько тысяч алкалоидов. Они содержатся в семенах, плодах, коре, листьях, корнях некоторых растений. В молекулах простейших алкалоидов есть циклические фрагменты, состоящие из атомов Карбона и Нитрогена.

К алкалоидам относится и ядовитое вещество — никотин. Небольшое количество этого соединения, попадая в легкие, вызывает у человека возбуждение. Курение наносит серьезный вред организму, приводит к различным заболеваниям, прежде всего, онкологическим, легочным, сердечно-сосудистым. 

 

Это материал учебника Химия 10 класс Попель, Крикля

 



Попередня сторінка:  35. Взаимосвязи между органическими ве...
Наступна сторінка:   37. Роль органической химии в решении г...



^