Общая характеристика водорастворимых витаминов. Особенности их метаболизма у животных разного вида

Общая характеристика водорастворимых витаминов. Особенности их метаболизма у животных разного вида.

 

Введение.

 

Витамины (от лат. vita - жизнь) - группа низкомолекулярных органических веществ разнообразной химической природы, необходимых для существования живого организма в ничтожно малых количествах по сравнению с основными продуктами питания. Первоисточником витаминов являются главным образом растения. Человек и животные получают витамины с растительной пищей или через продукты животного происхождения: молоко, мясо, яйца. Частично потребность животных в витаминах, особенно у жвачных, удовлетворяется за счет их синтеза микроорганизмами в пищевом канале.

Отсутствие витаминов в кормах или нарушение процессов их усвоения приводит к авитаминозам, недостаточное поступление в организм - к гиповитаминозам, избыток в кормах - к гипервитаминозам. Это отрицательно сказывается на многих реакциях обмена веществ, приводит к замедлению процессов роста и развития животных, снижению уровня продуктивности и уменьшению сопротивляемости организма заболеваниям.

Витамины являются регуляторами обмена веществ. Из многих витаминов в организме образуются ферменты - биокатализаторы, с помощью которых осуществляются реакции обмена веществ.

Явления гипо- и авитаминозов могут быть вызваны присутствием в кормах антивитаминов - структурных аналогов витаминов: они вытесняют витамины из соответствующих реакций обмена веществ и не способны выполнять их функции. Кроме того, роль антивитаминов могут выполнять соединения, которые инактивируют витамины, расщепляя их на простые вещества, или образуют с витаминами химически неактивные комплексы.

В настоящее время науке известно свыше 30 витаминов. По мере открытия их обозначали буквами латинского алфавита и называли по биологической роли: витамин А - аксерофтол, витамин E - токоферол и т. д. В дальнейшем буквенные обозначения пришлось расширить, так как выявлялись новые индивидуальные вещества близкого, аналогичного

или нового биологического значения. К буквенным обозначениям стали присоединять цифровые. Так, вместо одного наименования "витамин В" возникла целая группа - от витамина B1 до витамина B15. По мере расшифровки структуры молекул витаминов им стали давать химические названия: никотинамид, пиридоксаль, тиамин, рибофлавин и т. д. Таким образом, в настоящее время используются буквенные, тривиальные (названные по специфическому действию на организм) и химические наименования IUPAC отдельных витаминов.

Согласно физической классификации все витамины по признаку растворимости в жирах или воде делят на две группы: жиро- и водорастворимые. Эта классификация является общепризнанной.

Водорастворимые витамины

Водорастворимые витамины не растворяются в жирах и многих органических растворителях, но хорошо растворяются в воде, термолабильны, неустойчивы к изменениям рН, не могут депонироваться в тканях. Многие из них являются составными частями ферментов и непосредственными участниками большинства реакций обмена веществ во всех живых организмах.

К водорастворимым витаминам относятся витамины группы В, витамин С, Н и Р.

Витамин В1

 

Химическое строение и свойства:

 

Витамин В1 (тиамин, аневрин), выделенный впервые К. Функом в 1911 г., в своей структуре содержит пиримидиновый и тиазоловый гетероциклины, соединенные метиленовым мостиком, и остаток этанола:

 

Тиамин нестоек к нагреванию в щелочной среде, при рН = 9 его молекула полностью разрушается за 15 минут. В кислой среде витамин В1 устойчив при кипячении.

Гипо- и авитаминозы. При недостатке или отсутствии в рационе витамина В1 развиваются гипо- и авитаминозы. Иногда их причиной может быть наличие в кормах папоротника орляка, содержащего фермент тиаминазу, которая гидролитически расщепляет витамин.

К недостатку в рационе витамина В1 наиболее чувствительны птица, телята, ягнята, лошади, свиньи, собаки и пушные звери. Наступают нарушения деятельности нервной (парез и паралич), сердечнососудистой систем (стенокардия), пищевого канала (уменьшается секреция пищеварительных желез, атония, отсутствие аппетита) , резко падает уровень продуктивности. У птицы на ранних стадиях авитаминоза возникают судороги мышц шеи (рис. 30), у свиней нарушается ритм работы сердечной мышцы. Развиваются гипергликемия, ацидоз, в крови накапливается много пировиноградной кислоты, в поджелудочной железе дегенерируют островки Лангерганса, в надпочечниках - хромафинная ткань, в различных участках нервной системы - нейроны. Развиваются кровоизлияния, парез, паралич, резкое истощение, и наступает смерть.

Судороги у голубя при В1 авитаминозе.

Так как тиамин весьма термолабилен, а также разрушается тиаминазами, то его прибавляют в больших количествах при составлении рациона. Это не приносит животным вреда, так как тиамин - водорастворимый витамин и, как все подобные витамины, малотоксичный.

Природные источники и потребность животных. Витамин B1 синтезируется тканями растений и микробами. В 1 кг корма содержится витамина B1 (мг):

Пивные дрожжи	68,6
Пекарские дрожжи	30,0
Трава (разнотравье, клевер, люцерна)	10,0
Зерно ячменя	3,1
Картофель	1,0

 

Потребность в витамине организм удовлетворяет за счет тиамина кормов и бактериального синтеза в пищевом канале. Тиамин в преджелудках жвачных (в основном в рубце) синтезируется бактериями вида Flavobacterium vitarumen. Содержание витамина уменьшается по мере перехода от рубца к сычугу. Суточная потребность для свиней составляет 1-1,8 мг на 1 кг сухого вещества корма, для телят - 8-15 мг на голову, для ягнят - 2-4 мг на голову.

Обмен в организме. Организм получает витамин с кормом и за счет синтеза микробами пищевого канала. Тиамин корма поступает в свободном, этерифицированном и частично в связанном виде. Две последние формы расщепляются в кишках под влиянием гидролаз с образованием свободного тиамина. С током крови после всасывания он поступает во все органы и ткани. Часть тиамина в печени фосфорилируется. Наибольшие концентрации витамина выявляются в миокарде, печени, мозгу, легких, почках и надпочечниках. Избыток тиамина и продукты его распада выделяются с мочой и частично с калом.

Значение для обмена веществ. Биологическое значение тиамина прежде всего обусловлено его коферментными функциями. Тиамин, который поступает в ткани с током крови, фосфорилируется под влиянием фермента тиаминпирофосфокиназы:

Тиаминпирофосфат составляет 70-90% всех фосфорных эфиров тиамина тканей, остальное количество составляют тиаминмонофосфат и тиаминтрифосфат. Тиаминпирофосфат - кофермент пируватдекарбоксилазы, катализирующей окислительное декарбоксилирование пировиноградной и других α-кетокислот.

Одна из основных химических реакций, в которых участвует тиаминпирофосфат, - декарбоксилирование пировиноградной кислоты с образованием ацетил-КоА. Если в кормах и организме нет тиамина, то фермент не синтезируется, в тканях накапливается пировиноградная кислота, возникает явление ацидоза, при котором разрушаются клетки, прежде всего нервной системы. Это приводит к ряду патологических нарушений, характерных для гипо- и авитаминозов В1 Кроме того, тиаминпирофосфат входит в состав свыше 30 ферментов, принадлежащих к различным классам. В частности, он входит в состав молекулы 2-оксоглутаратдегидрогеназы, катализирующей декарбоксилирование α-кетоглутаровой кислоты до янтарной. Является составной частью транскетолазы, осуществляющей перенос двууглеродного остатка (активного гликолевого альдегида) от ксилулозо-5-фосфата на рибозо-5-фосфат. Тиамин ускоряет реакцию дегидрирования янтарной кислоты, предохраняет витамин С от окисления, обеспечивает стабильность концентрации витамина B6 в тканях, способствует биосинтезу нуклеиновых кислот, белков, глюкозы, гликогена и жиров в тканях животного.

Антивитамины. Антивитамины делятся на две группы - структурные аналоги тиамина и тиаминазы. Структурные аналоги могут входить в состав молекул карбоксилаз, вытеснять из них тиамин, вызывая ингибирование их действия. К ним относятся окситиамин и пиритиамин (формулу первого см. ниже).

Применение. Препараты витамина и корма, богатые тиамином, применяют при лечении полиневритов и невритов, неврозов, стенокардии, нефритов, ожогов, ахилии и др.

 

 

 

 

 

Витамин В2

Витамин В2 (рибофлавин) впервые был выделен из сыворотки молока и назван лактофлавином. Он входит в состав "желтого дыхательного фермента".

Гипо- и авитаминозы. Первый признак гиповитаминоза у молодняка - задержка роста, уменьшение привеса, избыточный расход кормов, высокая смертность. В2 Авитаминоз чаще всего бывает у поросят, телят, ягнят, птицы. У млекопитающих на спине выпадает шерсть, возникают себорейные дерматиты (особенно в области глазницы, ушей и груди), изъязвляются слизистые оболочки пищевого канала, васкуляризуется роговица (рис. 31), в ней развивается помутнение, возникают конъюнктивиты и кератиты, анемия, появляется светобоязнь, мышечная слабость, понижается температура тела, падает пульс. У птицы резко выражены слабость ног, опухание пяточного сустава, искривление и скручивание пальцев по типу "кулака". При авитаминозе наблюдается высокая смертность эмбрионов.

Недостаточность витамина можно частично компенсировать применением рацаона с высоким содержанием углеводов и низкимсодержанием жиров. За счет поддержания бактериального синтеза в кишечнике. Однако такого эндогенного витамина В2 для собак и кошек недостаточно и его обязательно вводят в корм в виде: молока, печени, яйца, мяса и желтых овощей.

Химическое строение и свойства. Витамин В2 - производное гетероцикла изоаллоксазина и спирта рибитола.

Витамин В2 - кристаллическое вещество желто-оранжевого цвета со специфическим запахом, горького вкуса, растворяется в воде, не растворяется в органических растворителях, водные растворы флюоресцируют, устойчиво к нагреванию (до 120° С) и разлагается при ультрафиолетовом облучении.

Природные источники и потребность животных. Витамин содержится в кормах животного, растительного и бактериального происхождения. Некоторое количество рибофлавина организм (например, лошади, рогатый скот) получает в результате его синтеза микроорганизмами пищевого канала. Рибофлавином богаты сыворотка молока (30 мг/кг сухой массы), кормовые дрожжи, люцерновая и рыбная мука. Суточная потребность в витамине В2 для телят составляет 4-8 мг, ягнят - 1,5, свиней - 2-4, цыплят - 2,5-3 мг/кг корма.

Обмен в организме. Рибофлавин в организм поступает с кормами в свободном и связанном состоянии. До 50% рибофлавина связано с белками. Под влиянием ферментов и соляной кислоты связанная форма витамина расщепляется до белка и рибофлавина. Рибофлавин всасывается в тонкой кишке. Он фосфорилируется в слизистой оболочке кишок, тканях печени, почек и других органов. Фосфорилирование рибофлавина происходит в одну и две стадии. При этом образуются два кофермента: флавинмононуклеотид (ФМН) и флавинадениндинуклеотид (ФАД):

В молек уле многих флавиновых ферментов содержатся металлы, выполняющие функции фиксатора семихиноновых форм рибофлавина, участвующего в переносе электронов и протонов в дыхательной цепи. Избыток витамина и продукты его распада выделяются с мочой, калом и потом.

Значение для обмена веществ. Рибофлавин - составная часть более чем 60 флавиновых ферментов, участвующих в клеточном дыхании и других реакциях обмена веществ.

Способность флавиновых ферментов быть переносчиком водорода объясняется наличием в ядре изоаллоксазина в 1-м и 10-м положениях двойных связей, по месту разрыва которых и присоединяется водород.

Антивитамины. Антагонистами рибофлавина являются дихлорриботилизоаллоксазин, динитрофеназин, изорибофлавин и др.

Применение. Рибофлавин и корма, богатые им, показаны при лечении многих болезней (лучевой болезни, гепатитов, дерматитов, иритов, кератитов) и авитаминозов.

Витамин В3

Витамин В3 (пантотеновую кислоту) иногда называют антидерматическим витамином. Открыт в рисовых отрубях и тканях печени.

Гипо- и авитаминозы. При недостатке или отсутствии витамина в кормах у животных наблюдается потеря шерсти (у птицы - перьев), появляются струпья у глазниц, в углах рта и вокруг ануса, возникают поносы, нарушается координация движений, понижается кровяное давление, задерживается и останавливается рост, уменьшаются продуктивность и сопротивляемость к болезням (тормозится выработка антител), наступает смерть. Авитаминоз характерен для свиней, собак и птицы. Его причиной бывают однообразный безвитаминный корм, чрезмерное использование антибиотиков и др.

Химическое строение и свойства. В образовании принимают участие α,γ-диокси-β-диметилмасляная кислота и β-аланин.

Витамин - маслянистая жидкость светло-желтого цвета, хорошо растворимая в воде, оптически активная, неустойчивая к действию кислот или щелочей (гидролизуется), а также к воздействию высоких температур.

Природные источники и потребность животных. Витамин синтезируется растениями, дрожжевыми клетками, микробами, в том числе обитающими в преджелудках и кишках. Богаты витамином кормовые дрожжи (0,02%), рисовые отруби, картофель, морковь. Ягнятам и телятам в сутки требуется 6-20 мг витамина на голову, свиньям - 12-15 мг/кг корма, птице - 2-8 мг/кг корма.

Обмен в организме. Витамин, содержащийся в кормах и синтезированный микрофлорой (главным образом кишечной палочкой), поступает после всасывания в кровеносное русло и разносится по всем органам и тканям, депонируется в печени, частично - в почках, миокарде и скелетных мышцах. Так, печень содержит 5,1 мг% кислоты. В организме витамин в основном связан с белками и входит в состав KoA. Пантотеновая кислота и продукты ее распада выводятся из организма с калом и мочой. В результате бактериального синтеза витамина количество выделенной из организма пантотеновой кислоты всегда больше поступившей с кормами.