Давыдова. Экология, обмен веществ и здоровье

1.7. Обмен нуклеиновых кислот

Нуклеиновые кислоты: к ним относятся ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) и РНК (рибонуклеиновая кислота), были выделены впервые в 1868 году Ф. Мишером из ядер лейкоцитов.

ДНК – биополимер, мономерами которого являются нуклеотиды. Каждый нуклеотид состоит из трех компонентов: остаток фосфорной кислоты, углевод – дезоксирибоза и одного азотистого основания. Всего азотистых оснований четыре: аденин, гуанин, цитозин и тимин. Нуклеотиды соединены в цепь – это первичная структура ДНК. Далее две цепи соединяются между собой по принципу комплиментарности (дополнительности): аденин соединяется с тимином, гуанин с цитозином (рис. 3 А).

Цепи закручены одна относительно другой вправо – ДНК правозакручена, один виток спирали включает 10 пар нуклеотидов, длина одного витка 3,4 нм (рис. 3 Б). При этом одна цепь является смысловой, т.е. несет генетическую информацию, а другая – структурная – служит только для поддержания структуры – цепи ДНК антипараллельны: одна как позитив – смысловая цепочка, а вторая ее негатив, не несет наследственной информации. Такое строение ДНК предложили Дж. Уотсон и Ф. Крик в 1953 году.

ДНК входит в состав разных хромосом, располагается в ядре клетки. Основной функцией является хранение и реализация генетической информации в процессе жизнедеятельности (участие в синтезе белка), а также передача наследственной информации потомкам.

РНК – сосредоточена в основном в цитоплазме клеток, хотя ее синтез идет на ДНК в ядре клетки. Она меньше ДНК, проще устроена – состоит из одной цепи и имеет свободные радикалы, а поэтому химически активна. РНК одноцепочечная, состоит из нуклеотидов. В состав нуклеотида РНК входят остаток фосфорной кислоты, углевод – рибоза и одно азотистое основание, как и в ДНК. В РНК их также четыре: аденин, гуанин, цитозин и урацил (он заменяет тимин, которого в РНК нет). Основная функция – участие в биосинтезе белка в клетке.

Этапы и закономерности обмена нуклеиновых кислот:

нуклеиновые кислоты в организме постоянно обновляются, в норме синтез и распад находятся в состоянии динамического равновесия. Нуклеиновые кислоты, которые попадают в наш организм с пищей,

21

подвергаются разложению – денатурации под действием пищеварительных ферментов до простых соединений – азотистых оснований, углеводов и фосфорной кислоты. Начинается процесс в желудке под воздействием желудочного сока и, частично, соляной кислоты. Далее распад продолжается в тонком кишечнике под влиянием панкреатического сока, и завершается процесс в слизистой оболочке кишечника. Продукты распада всасываются в тонком кишечнике, и с кровотоком поступают в органы и ткани.

Рис. 3. Схема строенияДНК поДж. Уотсону иФ. Крику (1953) [22]:

А – первичная структура и комплиментарное соединение нуклеотидов разных цепей (вторичная структура);

Б – цепи ДНК соединены водородными связями и закручены спираль

Доказано, что нуклеиновые кислоты разрушаются на 95-98%, но некоторые клетки (эпителий тонкого кишечника, лимфоидная ткань, клетки печени, мышечные клетки) способны усваивать фрагменты чужой ДНК/РНК и встраивать в собственные нуклеиновые ки-

слоты – феномен гомологичной рекомбинации. Важно, что при стрессе, травме, усиленном росте кишечный барьер становится более

22

прозрачным для фрагментов чужих ДНК/РНК, и процент усвоения фрагментов нуклеиновых кислот может вырасти на порядок.

Вклетках тканей нуклеотиды синтезируются из поступивших

скровью простых соединений. А затем из нуклеотидов синтезируются собственные нуклеиновые кислоты клетки в соответствии с универсальным механизмом матричного синтеза. Синтез нуклеотидов и нуклеиновых кислот – один из наиболее активных процессов в клетке и уступает по активности лишь синтезу белка.

При недостаточном поступлении нуклеиновых кислот с пищей, клетки организма захватывают из межклеточного вещества фрагменты отживших и разрушенных ДНК погибших клеток.

Различные факторы могут нарушать последовательность нуклеотидов в ДНК и, следовательно, изменять генетическую информацию. Такие изменения первичной структуры ДНК называются точечными мутациями. Они ведут к синтезу измененного дефектного белка, а значит, к развитию заболеваний.

1.8. Обмен витаминов

Витамины – это незаменимые жизненно важные низкомолекулярные органические вещества, обладающие высокой биологической активностью и специфичностью действия.

Витамины являются компонентами ферментных систем и служат катализаторами различных обменных процессов. Только при достаточном количестве витаминов обмен веществ в организме человека протекает нормально. Синтез витаминов осуществляют преимущественно зеленые растения. Большинство витаминов человек получает с пищей растительного или животного происхождения.

При длительном отсутствии в пище витаминов развиваются заболевания – гиповитаминоз или даже авитаминоз. Авитаминоз – полное отсутствие какого-либо витамина в организме, или даже целого их комплекса. Такое встречается редко, чаще встречается гиповитаминоз – снижение содержания витаминов. Причины развития данных состояний представлены на рисунке 4.

Снижение витаминной обеспеченности может наступить при чрезмерном повышении потребности в них организма на фоне различных физиологических и патологических процессов, в том числе стрессовых ситуации, низкой и высокой температуры, кислородного голодания, алкоголизма.

23

Рис. 4. Причины развития гиповитаминоза у человека [23]

Вто же время дефицит некоторых витаминов (например, пантотеновой кислоты) у людей практически никогда не возникает. Для доказательства наличия у больного гипо- и авитаминоза применяются лабораторные (в частности, биохимические) методы исследования, однако их использование на практике весьма ограничено.

Установлению роли витаминного дефицита при многих патологических состояниях кожи препятствует широкое применение при их лечении неспецифической витаминотерапии. Поэтому при диагностике и дифференциальной диагностике любого кожного заболевания важно учитывать клинические проявления недостаточности витаминов. Косвенным подтверждением диагноза гипоили авитаминоза может служить ответная реакция на заместительную витаминотерапию. Однако при этом нельзя не учитывать, что нерационально длительный прием жирорастворимых (А, D, Е, К) или, что бывает значительно реже, водорастворимых (С, Р, группы В) витаминов, иногда приводит к развитию токсических реакций.

Взависимости от особенностей строения витаминов и от их физико-химических свойств витамины можно разделить на группы

(табл. 3).

24

Таблица 3

Классификация витаминов (по физико-химическим свойствам)

В таблице 4 представлены характеристика основных витаминов, необходимых человеку [24], их суточная норма, а также перечислены их природные источники и даны рекомендации по совместному употреблению продуктов.

Таблица 4

Характеристика витаминов, необходимых человеку

Жирорастворимые витамины

Витамин А (ретинол)

! не синтезируется в организме, должен поступать с пищей

Суточная потребность: 900-1500 мкг, потребность возрастает в жаркую погоду.

Природные источники: рыбий жир, морковь, желток яиц, сливочное масло, петрушка, шпинат, абрикосы, печень палтуса.

Рекомендации по употреблению продуктов: лучше употреблять вместе с витамином Е и продуктами, богатыми жирами и цинком. Поэтому, к примеру, морковь рекомендуется употреблять с молоком или маслами

Витамин D (кальциферол)

образуется в коже под действием ультрафиолетового излучения Солнца

Суточная потребность: 10-25 мкг.

Природные источники: рыбий жир, икра, печень, сливочное масло, яичный желток, сыр, молочные продукты, люцерна, хвощ, крапива, петрушка.

Рекомендации по употреблению продуктов: нужно принимать совмест-

но с источниками кальция и фосфора

Витамин Е (токоферол)

! не синтезируется в организме, должен поступать с пищей; накапливается в печени, жировых тканях, сердце, скелетных мышцах, яичках, матке, надпочечниках, гипофизе

Продолжение табл. 4

Суточная потребность: 10-15 мг.

Природные источники: растительные масла: из пшеничных зародышей, оливковое, подсолнечное, хлопковое, кукурузное, соевое; семечки яблок, миндаль, арахис, зеленые листовые овощи, злаковые, бобовые, яичный желток, печень, молоко, овсянка, соя, пшеница и ее проростки, одуванчик, люцерна, льняное семя, крапива, овес, лист малины, плоды шиповника

Витамин К (К1 (филлохинон), К2 (метахинон)

восновном поступает с пищей, частично синтезируется в кишечнике

внебольших количествах накапливается в печени

Суточная потребность: 100-150 мкг.

Природные источники: зеленые листовые овощи (капуста, шпинат, салат), травы (петрушка, люцерна, крапива), фрукты, злаки, молоко, свиная печень, яйца.

Рекомендации по употреблению продуктов: рекомендуется употреблять с жиросодержащими продуктами. Большой прием витамина Е (порядка 2200 МЕ в сутки) уменьшает усвоение витамина К. Избыточный прием кальция, достаточный для достижения соотношения между кальцием и фосфором, превышающий 2:1, влияет на синтез витамина К и на его усвояемость, может вызвать внутреннее кровотечение. Разрушается на свету, поэтому продукты, богатые витамином К, рекомендуется хранить в темноте

Водорастворимые витамины

Витамин В1 (тиамин)

! не синтезируется в организме, должен поступать с пищей

Продолжение табл. 4

Может развиться заболевание бери-

бери или полиневрит (воспаление нервной системы)

Суточная потребность: 1,4-2,4 мг.

Природные источники: мука грубого помола, содержащая отруби, дрожжи, печень, почки, куриный желток.

Рекомендации по употреблению продуктов: для перевода витамина В1 в

активную форму необходимы продукты, богатые магнием (зеленые листовые овощи, орехи, мед, овсяная и гречневая крупа)

Витамин В2 (рибофлавин)

! не синтезируется в организме, должен поступать с пищей

Суточная потребность: 2-3 мг.

Природные источники: пивные дрожжи, сырые яйца, молочные и кисломолочные продукты, печень, рыба, горох, шпинат, цветная капуста, зеленый лук, укроп, яйца, шампиньоны

Витамин В3 (PP, никотиновая кислота) синтезируется в организме микрофлорой толстого кишечника

Продолжение табл. 4

Суточная потребность: 15 мг, часть потребности удовлетворяется за счет синтеза микрофлорой толстого кишечника.

Природные источники: цельное зерно, пивные дрожжи, мясо, птица, арахис, молоко, яйца, сыры, рыба, соя, белые грибы.

Рекомендации по употреблению продуктов: чувствителен к нагреванию,

при термической обработке пищи теряется до 50% витамина

Витамин В5 (пантотеновая кислота) синтезируется в организме микрофлорой толстого кишечника

Суточная потребность: 5-15 мг, часть потребности удовлетворяется за счет синтеза микрофлорой толстого кишечника.

Природные источники: пекарские и пивные дрожжи, цельное зерно, проростки, печень, почки, яичныйжелток, арахис, куриноемясо, капустаброкколи.

Рекомендации по употреблению продуктов: чувствителен к нагреванию,

при термической обработке пищи теряется до 50% витамина. В5 стоит принимать совместно с пищей, богатой протеинами

Витамин В6 (пиридоксин)

синтезируется в организме микрофлорой толстого кишечника

Суточная потребность: 1,5-3,0 мг, часть потребности удовлетворяется за счет синтеза микрофлорой толстого кишечника.

Природные источники: неочищенные зерна злаковых, зеленые листовые овощи, дрожжи, яйца, морковь, авокадо, бананы, грецкие орехи, капуста, картофель, рыба, устрицы, молоко, печень трески и КРС, почки, сердце.

Рекомендации по употреблению продуктов: белокочанная капуста ус-

коряет усвоение витамина В6, быстро разрушается под действием света, но устойчив к действию высоких температур

29

Продолжение табл. 4

Витамин В7 (Н, биотин)

синтезируется в организме микрофлорой толстого кишечника; накапливается в печени, почках

Суточная потребность: 50 мкг.

Природные источники: дрожжи, томаты, шпинат, соя, яичный желток, грибы, печень.

Рекомендации по употреблению продуктов: сырой яичный белок пре-

пятствует усвоению биотина

Витамин В9 (фолиевая кислота)

! не синтезируется в организме, должен поступать с пищей

Суточная потребность: 400-600 мкг.

Природные источники: бобовые, зеленые листовые овощи, морковь, ячмень, отруби, гречневая и овсяная крупы, орехи, бананы, апельсины, дыня, абрикосы, тыква, финики, грибы, корнеплоды, печень, сыр, лосось, тунец.

Рекомендации по употреблению продуктов: фолиевую кислоту следует принимать совместно с витаминами В12 и С. При тепловой обработке разрушается до 90% фолиевой кислоты, содержащейся в сырой пище. Фолиевая кислота в организме истощается при регулярном употреблении алкоголя

30