Ce sunt substanțele biologic active. Chimia compușilor biologic activi

Biologic substanțe active

Substanțele biologic active includ enzime, hormoni, antibiotice, vitamine.

Enzime(enzime) - proteine ​​specifice care îndeplinesc funcțiile catalizatorilor biologici din organism. Se știe că aproximativ 1000 de enzime catalizează numărul corespunzător de reacții individuale. Enzimele au o specificitate mare de acțiune, intensitate, acționează în condiții „ușoare” (temperatura 30-35ºС, presiune normală, pH~7). Procesul de cataliză este strict limitat în spațiu și timp. Adesea, substanțele formate prin acțiunea unei enzime sunt substratul unei alte enzime. Enzimele au toate nivelurile de structură proteică (primar, secundar, terțiar; cuaternar - în special pentru enzimele reglatoare). Partea structurală a moleculei, care este direct implicată în cataliza Naz. situs catalitic. Un tampon de contact este un loc de pe suprafața unei enzime de care se atașează o substanță. Centrul catalitic și tamponul de contact formează un centru activ (de obicei sunt mai multe într-o moleculă). Grupuri de enzime:

1. Neavând componente non-proteice;

2. Avand o componenta proteica - o apoenzima si necesita anumite substante organice - coenzime pentru manifestarea activitatii.

Uneori, compoziția enzimei include diverși ioni, inclusiv ioni metalici. Componenta ionică se numește cofactor ionic. Inhibitori - substanțe care inhibă activitatea enzimelor, formează cu ei compuși inerți. Astfel de substanțe sunt uneori substraturile în sine sau produșii de reacție (în funcție de concentrație). Izoenzimele sunt forme determinate genetic ale unei enzime în același organism, caracterizate prin specificitate similară de substrat.

Clasificarea enzimelor

Enzimele sunt clasificate în funcție de tipul de reacție pe care o catalizează. Clase:

1. Oxidoredutaze - catalizează reacţiile de oxidare.

2. Transferaze - transfer de grupe funcționale.

3. Hidrolaze - descompunere hidrolitică.

4. Liazele - scindare nehidrolitică a anumitor grupe de atomi cu formarea unei duble legături.

5. Izomeraze - rearanjare spațială în cadrul unei molecule.

6. Ligaze - reacții de sinteză asociate cu dezintegrarea legăturilor pline de energie.

Hormonii- substanțele chimice cu activitate biologică extrem de mare sunt formate dintr-un țesut specific (glande endocrine). Hormonii controlează metabolismul, activitatea celulară, permeabilitatea membranei celulare, asigură homeostazia și alte funcții specifice. Au un efect la distanta (transportate de sange in toate tesuturile). Formarea hormonilor este controlată de principiul feedback-ului: nu numai regulatorul afectează procesul, ci și starea procesului afectează intensitatea formării regulatorului.

Clasificarea hormonilor

Există mai multe clasificări ale hormonilor: legate de originea hormonului, cu ea compoziție chimică etc. După natura chimică, hormonii se împart în (clasificare chimică):

1. Steroizi - derivați ai sterolilor cu lanțuri laterale scurtate.

Estronă, estradiol, estriol - ovare; provoacă formarea caracteristicilor sexuale secundare feminine.

Cetone și oxicetone:

Testosteron (XVI) - testicule; determină formarea caracteristicilor sexuale secundare masculine.

Cortizon, cortizol, corticosteron (XVII), 11-dehidrocorticosteron, 17-oxicorticosteron - cortex suprarenal; reglează metabolismul carbohidraților și proteinelor.

11-deoxicorticosteron, aldosteron - cortex suprarenal; reglează schimbul de electroliți în apă.

2. Peptidă.

Octapeptide ciclice.

Oxitocina și vasopresina sunt hormoni ai glandei pituitare posterioare.

Polipeptide.

Intermedin, cromatotropină - hormoni ai lobului intermediar al glandei pituitare; determină extinderea melanoforilor în cromatoforii pielii.

Hormonul adrenocorticotrop - un hormon al glandei pituitare anterioare; stimulează funcția cortexului suprarenal.

Insulina este un hormon pancreatic; reglează metabolismul carbohidraților.

Secretina - un hormon al glandelor mucoase ale intestinului; stimulează secreția de suc pancreatic.

Glucagonul este un hormon din insulele Langerhans din pancreas. crește concentrația de zahăr din sânge.

Substante proteice

Luteotropina - hipofiza anterioară; functie de suport corpus luteumși lactația.

Paratireocrină - glanda paratiroidă; menține concentrația de calciu și fosfor din sânge.

Somatotropina - hipofiza anterioară; stimulează creșterea, reglează anabolismul proteic.

vagotonina - pancreas; stimulează sistemul nervos parasimpatic.

Centropneina - pancreas; stimulează respirația.

Glicoproteine

Hormon foliculostimulant (gonadotrop) - hipofiza anterioară; stimulează creșterea foliculilor, ovarelor și spermatogeneza.

Hormon luteinizant - hipofiza anterioară; stimulează formarea de estrogeni și androgeni.

Tirotropina - hipofiza anterioară; stimulează activitatea glandei tiroide.

3. Legat de tirozină.

Fenilalchilamine

Adrenalina (XVIII), norepinefrina (mediator al excitației nervoase) - hormoni ai medulei suprarenale; crește tensiune arteriala provoacă glicogenoliza și hiperglicemie.

tironine iodate.

Tiroxina, 3,5,3-triiodotironina - hormoni tiroidieni; stimulează metabolismul bazal.

Antibiotice- substante formate din microorganisme sau obtinute din alte surse care au efecte antibacteriene, antivirale, antitumorale. Selectat și descris de St. 400 de antibiotice care aparțin diferitelor clase de compuși chimici. Printre acestea se numără peptide, compuși polienici, substanțe policiclice.

Ele se caracterizează printr-un efect selectiv asupra anumitor tipuri de microorganisme; caracterizat printr-un spectru specific de acțiune antimicrobiană. Ele suprimă unii agenți patogeni fără a deteriora țesuturile vegetale și animale. Antibioticele actioneaza prin integrarea in metabolism.

Clasificarea antibioticelor

Există mai multe clasificări ale antibioticelor. Origine:

1. Origine fungică

2. Originea bacteriană

3. Originea animală

În funcție de spectrul de acțiune:

1. Cu un spectru îngust de acțiune - acționând asupra microbilor gram-pozitivi (diferiți coci). Acestea sunt penicilina, streptomicina.

2. Cu un spectru larg de acțiune - acționând atât asupra microorganismelor gram-pozitive, cât și asupra gram-negative (diverse tije). Acestea sunt: ​​tetracicline, neomicina.

(Antibioticele gram-pozitive și gram-negative diferă în raport cu anumiți coloranți. Cele gram-pozitive formează cu colorantul un complex colorat care nu se decolorează cu alcool; cele gram-negative nu se colorează).

3. Acționând asupra ciupercilor - un grup de antibiotice poliene. Acestea sunt: ​​nistatina, candicidina

4. Acționând atât asupra microorganismelor, cât și asupra celulelor tumorale ale animalelor. Acestea sunt: ​​actinomicine, mitomicina...

După tipul de activitate antimicrobiană:

1. Bactericid.

2. Bacteriostatic.

vitamine- un grup de substanțe alimentare suplimentare care nu sunt sintetizate în corpul uman. Vitaminele sunt catalizatori biologici pentru reacții chimice sau reactivi pentru procesele fotochimice din organism. Participa la metabolism ca parte a sistemelor enzimatice. Ele pătrund în organismele umane și animale din mediul extern. Unii derivați ai vitaminelor cu grupe funcționale substituite au efectul opus față de vitamine și se numesc antivitamine. devin vitamine. Provitaminele sunt substante care, dupa o serie de transformari in organism

Clasificarea vitaminelor

Clasificare în raport cu corpul uman:

1. Creșterea activității generale a organismului - reglați starea funcțională a centralului sistem nervos(B1, B2, PP, A, C).

2. Antihemoragic – asigurand permeabilitatea si elasticitatea normala a vaselor de sange (C, P, K).

3. Antianemic - reglează hematopoieza (B12, Bc, C).

4. Antiinfectios – cresterea rezistentei organismului la infectii (C, A).

5. Reglarea vederii - sporirea acuitatii vizuale (A, B2, C).

De asemenea, distingeți:

1. Solubil în apă (vitamine C, B1, B2, B6, B12, PP, acid pantotenic, biotină, mezoinozitol, colină, acid p-aminobenzoic, acid folic).

2. Liposolubile (vitaminele A, A2, D2, D3, E, K1, K2).

Vitamina A (retinol) - afectează vederea, creșterea (V).

Vitamina B1 (tiamina) – este implicata in metabolismul carbohidratilor (VI).

Vitamina B2 (riboflavina) – este implicată în metabolismul carbohidraților, grăsimilor, proteinelor; afectează creșterea, vederea, sistemul nervos central (VII).

Vitamina PP (acid nicotinic) - participă la respirația celulară (VIII).

Vitamina B6 (piridoxina) – este implicată în absorbția proteinelor, grăsimilor; metabolismul azotului (IX).

Vitamina B9 (acid folic) – este implicată în metabolism, sinteza acidului nucleic, hematopoieza (X).

Vitamina B12 (cianocobalamina) – este implicată în hematopoieza (XI).

Vitamina C (acid ascorbic) – este implicată în absorbția proteinelor, repararea țesuturilor (XII).

Vitamina D (calciferol) – este implicată în metabolismul mineralelor (XIII).

Vitamina E (tocoferol) - mușchi (XIV).

Vitamina K (filochinone) – afectează coagularea sângelui (XV).

Pentru ca organismul unui sportiv să își mențină capacitatea de muncă și viața normală după antrenamente și competiții intense, acesta are nevoie de o alimentație echilibrată în funcție de nevoile individuale ale corpului, care trebuie să corespundă vârstei sportivului, sexului și sportului acestuia. Pentru a restabili funcționarea normală a sistemelor corpului, împreună cu alimentele, un atlet trebuie să primească o cantitate suficientă de proteine, grăsimi și carbohidrați, precum și substanțe biologic active - vitamine și saruri minerale.

După cum știți, nevoile fiziologice ale organismului depind de condițiile de viață în continuă schimbare ale sportivului, ceea ce nu permite o dietă echilibrată calitativ.

Cu toate acestea, corpul uman are proprietăți de reglare și poate absorbi nutrienții necesari din alimente în cantitatea de care are nevoie în acest moment. Cu toate acestea, aceste moduri de adaptare a organismului au anumite limite.

Cert este că organismul nu poate sintetiza unele vitamine valoroase și aminoacizi esențiali în procesul de metabolism și pot proveni doar din alimente. Dacă organismul nu le primește, nutriția va fi dezechilibrată, în urma căreia capacitatea de lucru scade, există amenințarea diferitelor boli.

Veverițe

Aceste substanțe sunt pur și simplu necesare pentru halterofili, deoarece ajută la creșterea masei musculare. Proteinele se formează în organism prin absorbția lor din alimente. De valoare nutritionala nu pot fi înlocuite cu carbohidrați și grăsimi. Sursele de proteine ​​sunt produse de origine animală și origine vegetală.

Proteine, care sunt împărțite în înlocuibile (aproximativ 80%) și de neînlocuit (20%). Aminoacizii neesențiali sunt sintetizați în organism, dar organismul nu poate sintetiza aminoacizi esențiali, așa că trebuie să vină cu alimente sau cu ajutorul alimentației sportive.

Proteina este principalul material plastic. Mușchiul scheletic conține aproximativ 20% proteine. Proteina face parte din enzimele care accelerează diverse reacții și asigură intensitatea metabolismului. Proteina se găsește și în hormonii care sunt implicați în reglarea proceselor fiziologice. Proteinele sunt implicate în activitatea contractilă a mușchilor.

În plus, proteina este o parte integrantă a hemoglobinei și asigură transportul oxigenului. Proteina din sânge (fibrinogen) este implicată în procesul de coagulare a acestuia. Proteinele complexe (nucleoproteine) contribuie la moștenirea calităților organismului. Proteinele sunt si o sursa de energie necesara pentru exercitii fizice: 1 g de proteine ​​contine 4,1 kcal.

Țesutul muscular este alcătuit din proteine, așa că culturiștii pentru a maximiza dimensiunea mușchilor introduc multe proteine ​​în alimentație, de 2-3 ori cantitatea recomandată. Trebuie remarcat faptul că este eronată ideea că aportul ridicat de proteine ​​crește forța și rezistența. Singura modalitate de a crește dimensiunea mușchilor fără a dăuna sănătății este exercițiile regulate.

Dacă un sportiv folosește un numar mare de alimente proteice, aceasta duce la o creștere a greutății corporale. Deoarece antrenamentul regulat crește necesarul de proteine ​​al organismului, majoritatea sportivilor mănâncă alimente bogate în proteine, ținând cont de norma calculată de nutriționiști.

Alimentele fortificate cu proteine ​​includ carnea, produsele din carne, peștele, laptele și ouăle.

Carnea este o sursă completă de proteine, grăsimi, vitamine (B1, B2, B6) și minerale (potasiu, sodiu, fosfor, fier, magneziu, zinc, iod). De asemenea, inclus în produse din carne conţine substanţe azotate care stimulează excreţia suc gastric, și extractive fără azot extrase în timpul gătirii.

Rinichii, ficatul, creierul, plămânii conțin și ele proteine ​​și au o valoare biologică ridicată. Pe lângă proteine, ficatul conține o mulțime de vitamina A și compuși solubili în grăsimi de fier, cupru și fosfor. Este util în special pentru sportivii care au suferit o accidentare gravă sau o intervenție chirurgicală.

O sursă valoroasă de proteine ​​este marina și Pește de râu. Prin prezența nutrienților, nu este inferior cărnii. În comparație cu carnea, compoziția chimică a peștelui este ceva mai diversă. Conține până la 20% proteine, 20-30% grăsimi, 1,2% săruri minerale (săruri de potasiu, fosfor și fier). Peștele de mare conține mult fluor și iod.

În alimentația sportivilor, avantajul este dat de ouă de pui și de prepeliță. Utilizarea ouălor de păsări de apă este nedorită, deoarece acestea pot fi contaminate cu agenți patogeni intestinali.

Pe lângă proteinele animale, există proteine ​​vegetale care se găsesc în principal în nuci și leguminoase, precum și în soia.

Leguminoase

Leguminoasele sunt o sursă hrănitoare și satisfăcătoare de proteine ​​degresate, conțin fibre insolubile, carbohidrați complecși, fier, vitaminele C și grupa B. Leguminoasele sunt cel mai bun înlocuitor pentru proteinele animale, scad colesterolul, stabilizează zahărul din sânge.

Includerea lor în dieta sportivilor este necesară nu numai pentru că leguminoasele conțin o cantitate mare de proteine. O astfel de mâncare vă permite să controlați greutatea corporală. Leguminoasele sunt cel mai bine să nu se consume în perioada competiției, deoarece alimentele sunt destul de greu de digerat.

Soia conține proteine ​​de înaltă calitate, fibre solubile, inhibitori de protează. Produsele din soia sunt substitute bune pentru carne, lapte și sunt indispensabile în dieta halterofililor și culturistilor.

nuci, pe lângă proteine ​​vegetale, conțin vitamine B, vitamina E, potasiu, seleniu. În dieta sportivilor sunt incluse diferite tipuri de nuci ca produs nutritiv, dintre care o cantitate mică poate înlocui o cantitate mare de alimente. Nucile îmbogățesc organismul cu vitamine, proteine ​​și grăsimi, reduc riscul de cancer și previn multe boli de inimă.

Grăsimi (lipide)

Grăsimile joacă un rol important în reglarea metabolismului și contribuie la funcționarea normală a organismului. Lipsa grăsimilor din dietă duce la boli de piele, beriberi și alte boli. Excesul de grăsime din organism duce la obezitate și la unele alte boli, ceea ce nu este acceptabil pentru persoanele implicate în sport.

Când grăsimile intră în intestine, începe procesul de împărțire a acestora în glicerol și acizi grași. Apoi aceste substanțe pătrund în peretele intestinal și sunt din nou transformate în grăsimi, care sunt absorbite în sânge. Transportă grăsimile către țesuturi și acolo sunt folosite ca energie și material de construcție.

Lipidele fac parte din structurile celulare, deci sunt necesare pentru formarea de noi celule. Excesul de grăsime este stocat ca depozite de țesut adipos. Trebuie remarcat faptul că cantitatea normală de grăsime la un atlet este în medie de 10-12% din greutatea corporală. În procesul de oxidare, din 1 g de grăsime se eliberează 9,3 kcal de energie.

Cele mai utile sunt grăsimile din lapte, care se găsesc în unt și ghee, lapte, smântână și smântână. Conțin multă vitamina A și alte substanțe utile organismului: colină, tocoferol, fosfatide.

Grăsimi vegetale (floarea soarelui, porumb, bumbac și ulei de masline) sunt o sursă de vitamine și contribuie la dezvoltarea și creșterea normală a unui organism tânăr.

Uleiul vegetal contine acizi grasi polinesaturati si vitamina E. Uleiul vegetal destinat tratamentului termic trebuie rafinat. Dacă se folosește ulei vegetal în proaspăt ca sos pentru alimente și mâncăruri, este mai bine să folosiți nerafinat, bogat în vitamine și nutrienți.

Grăsimile sunt bogate în substanțe care conțin fosfor și vitamine și sunt o sursă valoroasă de energie.
Acizii grași polinesaturați ajută la creșterea imunității, la întărirea pereților vaselor de sânge și la activarea metabolismului.

Într-una dintre emisiunile recente de televiziune s-a dat informații că rușii sunt unul dintre ultimele locuri în ceea ce privește conștientizarea compoziției produselor alimentare. Se pare că doar 5% dintre cumpărătorii ruși sunt interesați de compoziția chimică a produselor, care este indicată pe etichetă. Mai mult, sunt interesați de cantitatea de calorii, proteine, grăsimi și carbohidrați, dar nu am auzit de niciun acid gras (omega).

Carbohidrați

În dietologie, carbohidrații sunt împărțiți în simpli (zahăr) și complecși, mai importanți din punct de vedere al alimentației raționale. Carbohidrații simpli se numesc monozaharide (acestea sunt fructoză și glucoză). Monozaharidele se dizolvă rapid în apă, ceea ce facilitează intrarea lor din intestine în sânge.

Carbohidrații complecși sunt formați din mai multe molecule de monozaharide și se numesc polizaharide. Polizaharidele includ toate tipurile de zaharuri: lapte, sfeclă, malț și altele, precum și fibre, amidon și glicogen.

Glicogenul este un element esențial pentru dezvoltarea rezistenței la sportivi, aparține polizaharidelor și este produs în organism de animale. Este stocat în ficat și țesutul muscular, glicogenul nu este aproape conținut în carne, deoarece după moartea organismelor vii se descompune.

Organismul metabolizează suficient carbohidrații un timp scurt. Glucoza, care pătrunde în sânge, devine imediat o sursă de energie, percepută de toate țesuturile corpului. Glucoza este esențială pentru funcționarea normală a creierului și a sistemului nervos.

Unii carbohidrați se găsesc în organism sub formă de glicogen, care în cantități mari este capabil să se transforme în grăsime. Pentru a evita acest lucru, ar trebui să calculați conținutul caloric al alimentelor consumate și să mențineți un echilibru al caloriilor consumate și primite.

Carbohidrații sunt bogați în pâine de secară și grâu, biscuiți, cereale (grâu, hrișcă, orz perlat, gris, fulgi de ovăz, orz, porumb, orez), tărâțe și miere.

Greuș de porumb- o sursă valoroasă de carbohidrați complecși, fibre și tiamină. Acesta este un produs bogat în calorii, dar nu gras. Sportivii ar trebui să-l folosească pentru prevenire boala coronariană boli de inimă, anumite tipuri de cancer și obezitate.

Carbohidrații de înaltă calitate găsiți în cereale sunt cel mai bun înlocuitor pentru carbohidrații găsiți în paste și produse de patiserie. Se recomandă introducerea cerealelor nemăcinate ale unor tipuri de cereale în alimentația sportivilor.

• Orzul este folosit pe scară largă la prepararea sosurilor, condimentelor, primelor feluri;
• Meiul este servit ca garnitură pentru preparatele din carne și pește. Boabele plantei sunt bogate în fosfor și vitamine B;
• Orezul salbatic contine carbohidrati de calitate superioara, cantitati semnificative de proteine ​​si vitamine B;
• Quinoa este o cereală sud-americană folosită în budinci, supe și feluri principale. Conține nu numai carbohidrați, ci și o cantitate mare de calciu, proteine ​​și fier;
• Grâul este adesea folosit în alimentația sportivă ca înlocuitor al orezului.

Cerealele nemăcinate sau grosiere sunt mai sănătoase decât boabele măcinate sau procesate în fulgi. Cerealele care nu au suferit procesări tehnologice speciale sunt bogate în fibre, vitamine și microelemente. Cerealele închise la culoare (cum ar fi orezul brun) nu provoacă osteoporoză, dar boabele procesate precum grisul sau orezul alb o fac.

Citeste si:

Minerale

Aceste substanțe fac parte din țesuturi și participă la funcționarea lor normală, mențin presiunea osmotică necesară în fluidele biologice și constanta echilibrului acido-bazic în organism. Luați în considerare principalele minerale.

Potasiu face parte din celule, iar sodiul este conținut în lichidul interstițial. Pentru funcționarea normală a organismului, este necesar un raport strict definit de sodiu și potasiu. Oferă o excitabilitate normală a țesuturilor musculare și nervoase. Sodiul este implicat în menținerea unei presiuni osmotice constante, iar potasiul afectează funcția contractilă a inimii.

Atât excesul, cât și lipsa de potasiu în organism pot duce la tulburări în funcționarea sistemului cardiovascular.

Potasiul este prezent în concentrații variate în toate fluidele corpului și ajută la menținerea echilibrului apă-sare. Sursele naturale bogate de potasiu sunt bananele, caisele, avocado, cartofii, produsele lactate, citricele.

Calciu incluse în oase. Ionii săi sunt implicați în activitatea normală a mușchilor scheletici și a creierului. Prezența calciului în organism favorizează coagularea sângelui. Cantitățile excesive de calciu cresc frecvența contracțiilor mușchiului inimii, iar în concentrații foarte mari pot provoca stop cardiac. Produsele lactate sunt cea mai bună sursă de calciu; broccoli și peștele somon sunt, de asemenea, bogate în calciu.

Fosfor face parte din celule și țesuturi intercelulare. Este implicat în metabolismul grăsimilor, proteinelor, carbohidraților și vitaminelor. Sărurile de fosfor joacă un rol important în menținerea echilibrului acido-bazic al sângelui, întărind mușchii, oasele și dinții. Fosforul este bogat în leguminoase, migdale, păsări de curte și în special pește.

Clor face parte din acidul clorhidric al sucului gastric și se află în organism în combinație cu sodiul. Clorul este esențial pentru viața tuturor celulelor din organism.

Fier este parte integrantă a unor enzime și a hemoglobinei. Participă la distribuția oxigenului și promovează procesele oxidative. O cantitate suficientă de fier în organism previne dezvoltarea anemiei și scăderea imunității, o deteriorare a performanței creierului. Sursele naturale de fier sunt merele verzi, peștele gras, caisele, mazărea, lintea, smochinele, fructele de mare, carnea și păsările de curte.

Brom găsite în sânge și în alte fluide corporale. Îmbunătățește procesele de inhibiție în cortexul cerebral și astfel contribuie la relația normală dintre procesele inhibitorii și excitatorii.

Iod parte din hormonii produși glanda tiroida. Lipsa iodului poate provoca perturbarea multor funcții ale corpului. Sursa de iod este sarea iodata, pestele de mare, algele si alte fructe de mare.

Sulf incluse în proteine. Se găsește în hormoni, enzime, vitamine și alți compuși care sunt implicați în procesele metabolice. Acidul sulfuric neutralizează substanțele nocive din ficat. Prezența suficientă a sulfului în organism scade nivelul colesterolului, împiedică dezvoltarea celulelor tumorale. Culturile de ceapă, ceaiul verde, rodiile, merele, diverse tipuri de fructe de pădure sunt bogate în sulf.

Zincul, magneziul, aluminiul, cobaltul și manganul sunt importante pentru funcționarea normală a organismului. Ele fac parte din celule în cantități mici, așa că sunt numite oligoelemente.

Magneziu- un metal implicat în reacții biochimice. Este esențială pentru contracția musculară și activitatea enzimatică. Acest oligoelement întărește țesutul osos, reglează bătăile inimii. Sursele de magneziu sunt avocado, orez brun, germeni de grâu, semințele de floarea soarelui și amarant.

Mangan- un oligoelement necesar pentru formarea țesuturilor osoase și conjunctive, munca enzimelor implicate în metabolismul carbohidraților. Manganul este bogat în ananas, mure, zmeură.

vitamine

Vitaminele sunt substanțe organice biologic active care joacă un rol important în metabolism. Unele vitamine sunt conținute în compoziția enzimelor care asigură fluxul reacțiilor biologice, altele sunt în strânsă legătură cu glandele endocrine.

Vitaminele susțin sistemul imunitar și asigură o performanță ridicată a organismului. Lipsa vitaminelor provoacă tulburări în funcționarea normală a organismului, care se numesc beriberi. Nevoia de vitamine a organismului crește semnificativ odată cu creșterea presiunii atmosferice și a temperaturii. mediu inconjurator, precum și în timpul efortului fizic și a unor boli.

În prezent, sunt cunoscute aproximativ 30 de soiuri de vitamine. Vitaminele se împart în două categorii: solubil în grăsimeși solubil în apă. Vitaminele liposolubile sunt vitaminele A, D, E, K. Se găsesc în grăsimea corporală și nu necesită întotdeauna un aport regulat din exterior, în caz de deficiență, organismul le preia din resursele proprii. Prea multe dintre aceste vitamine pot fi toxice pentru organism.

Vitaminele solubile în apă sunt vitaminele B, acidul folic, biotina, acidul pantotenic. Datorită solubilității scăzute în grăsimi, aceste vitamine pătrund cu greu în țesuturile adipoase și nu se acumulează în organism, cu excepția vitaminei B12, care se acumulează în ficat. Excesul de vitamine solubile în apă se excretă prin urină, deci au toxicitate scăzută și pot fi luate în cantități destul de mari. O supradoză duce uneori la reactii alergice.

Pentru sportivi, vitaminele sunt deosebit de importante din mai multe motive.

• În primul rând, vitaminele sunt direct implicate în dezvoltarea, funcționarea și creșterea țesutului muscular, sinteza proteinelor și integritatea celulelor.
• În al doilea rând, în timpul activității fizice active, multe material util sunt cheltuite în cantități mari, astfel încât există o nevoie crescută de vitamine în timpul antrenamentului și competiției.
• În al treilea rând, suplimentele speciale de vitamine și vitaminele naturale îmbunătățesc creșterea și cresc performanța musculară.

Cele mai importante vitamine pentru sport

Vitamina E(tocoferol). Contribuie la activitatea normală de reproducere a organismului. Lipsa vitaminei E poate duce la modificări ireversibile ale mușchilor, ceea ce este inacceptabil pentru sportivi. Această vitamină este un antioxidant care protejează membranele celulare deteriorate și reduce cantitatea de radicali liberi din organism, a căror acumulare duce la modificări ale compoziției celulare.

Vitamina E este bogata in uleiuri vegetale, germeni de cereale (secara, grau), legume verzi. Trebuie remarcat faptul că vitamina E crește absorbția și stabilitatea vitaminei A. Toxicitatea vitaminei E este destul de scăzută, dar supradozajul poate provoca efecte secundare – boli de piele, modificări adverse în sfera sexuală. Vitamina E trebuie luată cu o cantitate mică de alimente grase.

Vitamina H(biotina). Participă la procesele de reproducere ale corpului și afectează metabolismul grăsimilor și funcționarea normală a pielii. Biotina joacă un rol important în sinteza aminoacizilor. Trebuie să știți că biotina este neutralizată de avidina conținută în albușul crud. Cu un consum excesiv de ouă crude sau insuficient fierte, sportivii pot avea probleme cu creșterea țesutului osos și muscular. Sursa de biotină este drojdia, gălbenușul de ou, ficatul, cerealele și leguminoasele.

Vitamina C(vitamina C). Conținut în enzime, catalizatori. Participă la reacțiile redox, procesele metabolice ale carbohidraților și proteinelor. Cu o lipsă de vitamina C în alimente, o persoană poate face scorbut. Trebuie remarcat faptul că, în majoritatea cazurilor, această boală îi duce pe sportivi la inadecvare. A lui simptome caracteristice- oboseală, sângerare și slăbire a gingiilor, pierderea dinților, hemoragii la nivelul mușchilor, articulațiilor și pielii.

Vitamina C întărește imunitatea. Este un excelent antioxidant care protejează celulele de radicalii liberi, accelerează procesul de regenerare celulară. În plus, acidul ascorbic participă la formarea colagenului, care este principalul material al țesuturilor conjunctive, prin urmare, un conținut suficient de această vitamină în organism reduce leziunile în timpul sarcinilor de putere crescute.

Vitamina C promovează o mai bună absorbție a fierului, care este necesar pentru sinteza hemoglobinei și, de asemenea, participă la procesul de sinteza a testosteronului. Vitamina C are cea mai mare solubilitate în apă, prin urmare este rapid distribuită prin fluidele din organism, drept urmare concentrația sa scade. Cu cât greutatea corporală este mai mare, cu atât conținutul de vitamine din organism este mai mic la aceeași rată de aport.

La sportivii care dezvoltă sau participă la sporturi de forță, nevoia de acid ascorbic este crescută și crește odată cu antrenamentul intens. Organismul nu este capabil să sintetizeze această vitamină și o obține din alimente vegetale.

Aportul zilnic de acid ascorbic este necesar pentru a menține echilibrul natural al substanțelor din organism, în timp ce în situații stresante, rata vitaminei C crește de 2, iar în timpul sarcinii - de 3 ori.

Acidul ascorbic este bogat în coacăze negre și fructe de pădure de măceș, citrice, ardei gras, broccoli, pepeni, rosii si multe alte legume si fructe.

O supradoză de vitamina C poate duce la reacții alergice, mâncărime și iritații ale pielii, iar dozele mari pot stimula dezvoltarea tumorilor.

Vitamina A. Asigură starea normală a tegumentului epitelial al corpului și este necesar pentru creșterea și reproducerea celulelor. Această vitamină este sintetizată din caroten. Cu o lipsă de vitamina A în organism, imunitatea scade brusc, membranele mucoase și pielea devin uscate. Vitamina A are mare importanță pentru vedere și funcție sexuală normală.

În absența acestei vitamine, dezvoltarea sexuală este întârziată la fete, iar producția de semințe la bărbați se oprește. Pentru sportivi, este de o importanță deosebită faptul că vitamina A este implicată activ în sinteza proteinelor, care este fundamentală pentru creșterea musculară. În plus, această vitamină este implicată în acumularea de glicogen în organism - principalul depozit de energie.

Pentru sportivi, de obicei este inclusă o cantitate destul de mică de vitamina A. Cu toate acestea, activitatea fizică ridicată nu contribuie la acumularea vitaminei A. Prin urmare, mai multe alimente care conțin această vitamină ar trebui consumate înainte de competiții importante.

Sursa sa principală sunt legumele și unele fructe vopsite în roșu și portocaliu: morcovi, caise, dovleci, precum și cartofi dulci, produse lactate, ficat, grăsime de pește, galbenusuri de ou.

Trebuie avută mare grijă atunci când creșteți dozele de vitamina A, deoarece excesul lor este periculos și duce la boli grave - icter, slăbiciune generală, exfoliere a pielii. Această vitamină este solubilă în grăsimi și, prin urmare, este absorbită de organism doar odată cu aportul. alimente grase. Când mănânci morcovi cruzi, se recomandă să-l umpleți cu ulei vegetal.

vitaminele B. Acestea includ vitaminele B1 (tiamină), B2 (riboflavină), B6, B12, V3 (acid nicotinic), acid pantotenic și altele.

Vitamina B1(tiamina) este implicată în metabolismul proteinelor, grăsimilor și carbohidraților. Țesutul nervos este cel mai sensibil la deficitul de tiamină. Cu lipsa acestuia, procesele metabolice sunt brusc perturbate. În absența tiaminei în dietă, se poate dezvolta boala beriberi severă. Se manifestă prin tulburări metabolice și perturbări ale normalului
functionarea organismului.

Lipsa vitaminei B1 cauzează slăbiciune, indigestie și tulburări ale sistemului nervos și ale activității cardiace. Tiamina este implicată în procesul de sinteză a proteinelor și de creștere a celulelor. Eficient în construirea mușchilor.

Vitamina B1 este implicată în formarea hemoglobinei, care este importantă pentru îmbogățirea mușchilor cu oxigen în timpul antrenamentului activ. În plus, această vitamină îmbunătățește în general performanța, reglează costurile energetice. Cu cât antrenamentul este mai intens, cu atât este nevoie de mai multă tiamină.

Tiamina nu este sintetizată în organism, ci provine din alimente vegetale. Sunt bogate în special în drojdie și tărâțe, organe, leguminoase și cereale.

Vitamina B2(riboflavină). Se găsește în toate celulele corpului și este un catalizator al reacțiilor redox. Cu o lipsă de riboflavină, se observă o scădere a temperaturii, slăbiciune, disfuncție a tractului gastrointestinal și leziuni ale membranelor mucoase. Riboflavina este implicată în procese critice eliberare de energie: metabolismul glucozei, oxidarea acizilor grași, absorbția hidrogenului, metabolismul proteinelor.

Între greutatea corporală fără grăsimi și cantitatea de riboflavină din alimente există o relație directă. Pentru femei, necesarul de vitamina B2 este mai mare decât pentru bărbați. Această vitamină crește excitabilitatea țesutului muscular. Sursele naturale de riboflavină sunt ficatul, drojdia, cerealele, carnea și produsele lactate.

O deficiență de acid pantotenic poate provoca disfuncție hepatică, iar o cantitate insuficientă de acid folic poate provoca anemie.

Vitamina B3(un acid nicotinic). Joacă un rol important în sinteza grăsimilor și proteinelor și afectează creșterea organismului, starea pielii și funcționarea sistemului nervos. Conținut în enzime care catalizează procesele redox în țesuturi. Furnizarea organismului cu cantități suficiente din această vitamină îmbunătățește nutriția musculară în timpul antrenamentului.

Acidul nicotinic provoacă vasoconstricție, care îi ajută pe culturisti să pară mai musculoși în competiție, dar fiți conștienți de faptul că doze mari din acest acid reduc performanța și încetinesc arderea grăsimilor.

Vitamina VZ intră în organism cu alimente. Este solicitat în special de organism în boli ale ficatului, inimii, formelor ușoare de diabet și ulcer peptic. Deficitul de vitamine poate duce la boala pelagra, care se caracterizează prin afectarea pielii și tulburări ale tractului gastrointestinal.

Un numar mare de Acid nicotinic conțin drojdie și tărâțe, carne de ton, ficat, lapte, ouă, ciuperci.

Vitamina B4(colina). Face parte din lecitină, care este implicată în construcția membranelor celulare și în formarea plasmei sanguine. Are efect lipotrop. Sursele de vitamina B4 sunt carnea, peștele, soia, gălbenușurile de ou.

Vitamina B6(piridoxină). Conținut în enzimele implicate în descompunerea aminoacizilor. Această vitamină este implicată în metabolismul proteinelor și afectează nivelul hemoglobinei din sânge. Piridoxina este necesară sportivilor în doze mari, deoarece favorizează creșterea țesutului muscular și crește eficiența. Sursa de vitamina B6 este carnea tanara de pasare, pestele, organele, carnea de porc, ouale, orezul nezdrobit.

Vitamina B9(acid folic). Stimulează și reglează procesul de hematopoieză, previne anemia. Participă la sinteza compoziției genetice a celulelor, sinteza aminoacizilor, hematopoieza. Vitamina ar trebui să fie prezentă în dietă în timpul sarcinii și al activității fizice intense. Sursele naturale de acid folic sunt legume cu frunze(sapata verde, spanac, varza chinezeasca), fructe, leguminoase.

Vitamina B12. Crește pofta de mâncare și elimină tulburările gastro-intestinale. Odată cu deficiența sa, nivelul hemoglobinei din sânge scade. Vitamina B12 este implicată în metabolism, hematopoieza și funcționarea normală a sistemului nervos. Nu se sintetizează, intră în organism cu alimente.

Vitamina B12 este bogată în ficat și rinichi. Se găsește numai în alimente de origine animală, așa că sportivii care urmează o dietă fără grăsimi sau vegetarieni ar trebui să consulte un medic cu privire la includerea acestei vitamine în dietă sub formă de diferite preparate. Lipsa vitaminei B12 duce la anemie pernicioasă, însoțită de afectarea hematopoiezei.

Vitamina B13(acid orotic). Are proprietăți anabolice crescute, stimulează metabolismul proteinelor. Participă la sinteza acizilor nucleici. Inclusă în preparatele multivitamine, drojdia este o sursă naturală.

Vitamina D Este foarte important pentru absorbția calciului și a fosforului de către organism. Această vitamină conține o cantitate mare de grăsime, așa că mulți sportivi evită utilizarea ei, ceea ce duce la tulburări osoase. Vitamina D este bogată în produse lactate, unt, ouă, se formează în piele când este iradiată lumina soarelui. Această substanță stimulează creșterea organismului, este implicată în metabolismul carbohidraților.

Lipsa vitaminei D duce la disfuncția aparatului locomotor, la deformarea oaselor și la funcționarea sistemului respirator. Includerea regulată în alimentație a alimentelor și a preparatelor care conțin această vitamină contribuie la recuperarea rapidă a organismului după competiții de mai multe zile și a crescut activitate fizica, vindecare mai bună a rănilor, rezistență crescută, precum și bunăstarea sportivilor. Odată cu o supradoză de vitamina D, are loc o reacție toxică, iar probabilitatea de a dezvolta tumori crește, de asemenea.

Fructele și legumele nu conțin această vitamină, dar conțin steroli de provitamina D, care sunt transformați în vitamina D de lumina soarelui.

Vitamina K. Reglează coagularea sângelui. Se recomandă să o luați sub sarcini grele, pericol de microtraumă. Reduce pierderea de sânge în timpul menstruației, hemoragie, traumatisme. Vitamina K este sintetizată în țesuturi și în exces poate provoca cheaguri de sânge. Sursa acestei vitamine sunt culturile verzi.

Vitamina B15. Stimulează procesele oxidative din celule.

Vitamina P. Cu lipsa acesteia, puterea capilarelor este afectată, permeabilitatea acestora crește. Acest lucru duce la creșterea sângerării.

Acid pantotenic. Contribuie la cursul normal al multor reacții chimice din organism. Odată cu deficiența sa, greutatea scade, se dezvoltă anemia, funcțiile unor glande sunt perturbate și apare întârzierea creșterii.

Deoarece nevoile de vitamine ale sportivilor sunt foarte diferite și, în forma lor naturală, consumul lor nu este întotdeauna posibil, ieșire bună este utilizarea medicamentelor, care într-o formă de dozare include o cantitate mare de vitamine, micro și macroelemente.

Distrugerea substanțelor biologic active

Toate substanțele biologic active sunt capabile să fie distruse. Distrugerea contribuie nu numai procese naturale dar și utilizarea, depozitarea și utilizarea necorespunzătoare a produselor care conțin substanțe biologic active.

Știința este angajată în acumularea de cunoștințe, analiza fenomenelor și faptelor. Dacă în perioada de început știința era una, indivizibilă, iar această trăsătură frumoasă, caracteristică organic a ei s-a manifestat în mod deosebit în mod clar în lucrările enciclopedice ale marilor gânditori ai antichității, atunci mai târziu a venit timpul. diferențierea științei.

Din unitar sistem armonios de științe naturale a apărut ca un întreg matematică, fizică, chimie, biologie și medicină, iar în științele sociale a luat contur istorie, filozofie, drept...

Această fragmentare inevitabilă a științei, reflectând procesele obiective în dezvoltarea lumii, continuă și astăzi - a apărut cibernetica, fizica nucleara, chimia polimerilor, oceanologie, ecologie, oncologieși zeci de alte științe.

Spiritul vremurilor a devenit specializarea îngustă a oamenilor de știință, echipe întregi. Desigur, acest lucru nu exclude în niciun caz formarea și educarea unor oameni de știință bine educați, cu o erudiție strălucită, iar știința mondială cunoaște multe exemple în acest sens.

Și totuși, întrebarea este firească - nu se pierde posibilitatea de a înțelege o imagine holistică a lumii înconjurătoare în acest caz, enunțarea problemelor este uneori mai mică, căutarea modalităților de rezolvare a acestora este limitată artificial? Mai ales pentru cei care abia încep drumul spre cunoaștere...

O reflectare a acestei contradicții și o consecință directă a funcționării legilor dialecticii a fost contra mișcării științelor pe drumul către îmbogățirea reciprocă, interacțiune și integrare.

A apărut lingvistică matematică, fizica chimica, chimie biologică...

Care va fi rezultatul concret și final al acestei căutări continue, schimbarea constantă a scopurilor și obiectelor cercetării, este încă greu de prezis, dar un lucru este evident - în cele din urmă, o persoană va realiza progrese în acele domenii de cunoaștere care de curând părea învăluit într-un văl de mister profund...

Unul dintre cele mai clare exemple este domeniul științei care se află la granița dintre biologie și chimie.

Ce unește aceste discipline științifice, care este sensul interacțiunii lor?

La urma urmei, biologia a fost și, probabil, va fi pentru o lungă perioadă de timp una dintre cele mai misterioase domenii ale cunoașterii și există multe puncte goale în ea.

Chimia, dimpotrivă, aparține categoriei celor mai consacrate științe exacte, în care principalele legi au fost clarificate și testate de timp.

Cu toate acestea, rămâne faptul că chimia și biologia se îndreaptă una spre alta de mult timp.

Când a început acest lucru, este greu de stabilit acum... Găsim încercări de a explica fenomenele vieții din punctul de vedere al științelor exacte chiar și printre gânditorii civilizației antice grecești și romane, astfel de idei au fost mai clar formulate în lucrări. a reprezentanţilor de seamă ai gândirii ştiinţifice din Evul Mediu şi Renaştere.

Până la sfârșitul secolului al XVIII-lea, s-a stabilit în mod fiabil că manifestarea vieții se bazează pe transformări chimice ale substanțelor, uneori simple și adesea surprinzător de complexe. Și tocmai din această perioadă începe adevărata cronică a unirii celor două științe, o cronică bogată în cele mai strălucitoare fapte și descoperiri de epocă, ale căror artificii nu se opresc astăzi...

În primele etape, a fost dominat de vederi vitaliste care a susținut că compușii chimici izolați din organismele vii, nu poate fi obținută artificial, fără participarea forței magice de viață≫.

O lovitură zdrobitoare susținătorilor vitalismului a fost dată de lucrările lui F. Wöhler, care a primit o substanță tipică de origine animală - uree din cianat de amoniu. Pozițiile de cercetare ulterioare ale vitalismului au fost în cele din urmă subminate.

La mijlocul secolului al XIX-lea. chimia organică este deja definită ca fiind chimia compușilor de carbon în general - indiferent dacă sunt substanțe de origine naturală sau polimeri sintetici, coloranți sau medicamentele.

Una câte una, chimia organică a depășit barierele care stăteau în calea cunoașterii materiei vii.

În 1842, N. N. Zinin a efectuat sinteză anilină,în 1854 M. Berthelot a primit sinteză o serie de substanţe organice complexe, inclusiv grăsimi.

În 1861, A. M. Butlerov a fost primul care a sintetizat o substanță zaharoasă - metilenitan, până la sfârșitul secolului, sintezele au fost realizate cu succes un număr de aminoacizi și grăsimi , iar începutul secolului nostru a fost marcat de primele sinteze polipeptide asemănătoare proteinelor.

Această direcție, care s-a dezvoltat rapid și fructuos, a luat contur până la începutul secolului al XX-lea. într-un independent chimia compuşilor naturali.

Printre victoriile sale strălucitoare se numără descifrarea structurii și sintezei alcaloizilor, terpenoizilor, vitaminelor și steroizilor importanți biologic, iar vârfurile realizărilor ei de la mijlocul secolului nostru ar trebui considerate sinteza chimică completă a chininei, stricninei, rezerpinei, penicilinei. și prostaglandine.

Zeci de științe se ocupă astăzi de problemele biologice, în care ideile și metodele de biologie, chimie, fizică, matematică și alte domenii de cunoaștere sunt strâns împletite.

Arsenalul de mijloace folosite de biologie este imens. Aceasta este una dintre sursele progresului său rapid, baza fiabilității concluziilor și judecăților sale.

Căile biologiei și chimiei în cunoașterea mecanismelor vieții se află una lângă alta, iar acest lucru este firesc, deoarece o celulă vie este un adevărat regn al moleculelor mari și mici, care interacționează continuu, apar și dispar...

Aici găsește o sferă de aplicare și una dintre noile științe- chimie bioorganică.

Chimia bioorganică este o știință care studiază relația dintre structura substanțelor organice și funcțiile lor biologice.

Obiectele de studiu sunt, precum: biopolimeri, vitamine, hormoni, antibiotice, feromoni, substanțe semnalizatoare, substanțe biologic active de origine vegetală, precum și regulatori sintetici ai proceselor biologice (medicamente, pesticide etc.), bioregulatori și metaboliți individuali. .

Fiind o secțiune (parte) a chimiei organice, această știință studiază și compușii carbonului.

În prezent, există 16 milioane de substanțe organice.

Motive pentru diversitatea substanțelor organice:

1) Compușii atomilor de carbon (C) pot interacționa între ei și cu alte elemente ale sistemului periodic al lui D. I. Mendeleev. În acest caz, se formează lanțuri și cicluri.

2) Un atom de carbon poate fi în trei stări hibride diferite. Configurația tetraedrică a atomului de C → configurația plană a atomului de C.

3) Omologia este existența unor substanțe cu proprietăți similare, unde fiecare membru al seriei omoloage diferă de cel precedent printr-o grupă - CH 2 -.

4) Izomeria este existența unor substanțe care au aceeași compoziție calitativă și cantitativă, dar o structură diferită.

A) M. Butlerov (1861) a creat o teorie a structurii compușilor organici, care până astăzi servește drept bază științifică a chimiei organice.

B) Principalele prevederi ale teoriei structurii compușilor organici:

1) atomii din molecule sunt legați între ei prin legături chimice în conformitate cu valența lor;

2) atomii din moleculele compușilor organici sunt interconectați într-o anumită secvență, ceea ce determină structura chimică a moleculei;

3) proprietățile compușilor organici depind nu numai de numărul și natura atomilor lor constitutivi, ci și de structura chimică a moleculelor;

4) în molecule există o influență reciprocă atât a atomilor conectați, cât și a atomilor neînrudiți direct între ei;

5) structura chimică a unei substanțe poate fi determinată ca urmare a studierii transformărilor sale chimice și, invers, proprietățile acesteia pot fi caracterizate prin structura unei substanțe.

Deci, obiectele de studiu ale chimiei bioorganice sunt:

1) compuși naturali și sintetici importanți biologic: proteine ​​și peptide, acizi nucleici, carbohidrați, lipide,

2) biopolimeri tip mixt- glicoproteine, nucleoproteine, lipoproteine, glicolipide etc.; alcaloizi, terpenoizi, vitamine, antibiotice, hormoni, prostaglandine, substanțe de creștere, feromoni, toxine,

3) precum și medicamentele sintetice, pesticidele etc.

Biopolimerii sunt compuși naturali cu molecul mare care stau la baza tuturor organismelor. Acestea sunt proteine, peptide, polizaharide, acizi nucleici (NA), lipide.

Bioregulatorii sunt compuși care reglează chimic metabolismul. Acestea sunt vitamine, hormoni, antibiotice, alcaloizi, medicamente etc.

Cunoașterea structurii și proprietăților biopolimerilor și bioregulatorilor face posibilă înțelegerea esenței proceselor biologice. Astfel, stabilirea structurii proteinelor și NA a făcut posibilă dezvoltarea ideilor despre biosinteza proteinelor matriceale și rolul NA în conservarea și transmiterea informațiilor genetice.

Sarcina principală a chimiei bioorganice este de a elucida relația dintre structura și mecanismul de acțiune al compușilor.

Deci, din ceea ce s-a spus, este clar că chimia bioorganică este o direcție științifică care s-a dezvoltat la joncțiunea unui număr de ramuri ale chimiei și biologiei.

În prezent, a devenit o știință fundamentală. În esență, este fundamentul chimic al biologiei moderne.

Prin dezvoltarea problemelor fundamentale ale chimiei lumii vii, chimia bioorganică contribuie la rezolvarea problemelor de obținere practic medicamente importante pentru medicină, agricultură, o serie de industrii.

Scopuri principale:

- izolarea în stare individuală a compuşilor studiaţi prin cristalizare, distilare, diferite feluri cromatografie, electroforeză, ultrafiltrare, ultracentrifugare, distribuție în contracurent etc. P.;

- stabilirea unei structuri, inclusiv structura spațială, bazată pe abordările chimiei organice și fizico-organice cu utilizarea spectrometriei de masă, diverse tipuri de spectroscopie optică (IR, UV, laser etc.), analize de difracție de raze X, rezonanță magnetică nucleară, electroni rezonanță paramagnetică, dispersie de rotație optică și dicroism circular, metode de cinetică rapidă etc., combinate cu calcule computerizate;

- sinteza chimicași modificare chimică compuși studiati, inclusiv sinteza completă, sinteza analogilor și derivaților, pentru a confirma structura, a clarifica relația dintre structură și funcția biologică și pentru a obține medicamente practic valoroase;

- teste biologice compuși obținuți in vitro și in vivo.

Rezolvarea principalelor probleme ale lui B. x. important pentru continuarea progresului biologiei. Fără a clarifica structura și proprietățile celor mai importanți biopolimeri și bioregulatori, este imposibil să cunoaștem esența proceselor vieții și cu atât mai mult să găsim modalități de a controla fenomene atât de complexe precum:

Reproducerea și transmiterea trăsăturilor ereditare,

Creșterea normală și malignă a celulelor, -

Imunitatea, memoria, transmiterea impulsului nervos și multe altele.

În același timp, studiul substanțelor biologic active de înaltă specialitate și al proceselor care au loc cu participarea acestora poate deschide noi oportunități fundamentale pentru dezvoltarea chimiei, tehnologiei chimice și tehnologiei.

Problemele, a căror soluție este asociată cu cercetarea în domeniul B. x., includ:

Crearea de catalizatori foarte activi strict specifici (pe baza studiului structurii și mecanismului de acțiune al enzimelor),

Conversia directă a energiei chimice în energie mecanică (pe baza studiului contracției musculare),

Utilizarea în tehnologie a principiilor chimice de stocare și transmitere a informațiilor efectuată în sisteme biologice, principiile de autoreglare a sistemelor celulare multicomponente, în primul rând permeabilitatea selectivă a membranelor biologice și multe altele.

Problemele enumerate se află cu mult dincolo de B. x.; cu toate acestea, creează premisele de bază pentru dezvoltarea acestor probleme, oferind principalele bastionuri pentru dezvoltare cercetare biochimică legate de domeniul biologiei moleculare. Amploarea și importanța problemelor în curs de rezolvare, varietatea metodelor și relația strânsă cu alte discipline științifice au asigurat dezvoltarea rapidă a lui B. x.

Chimia bioorganică s-a format într-un domeniu independent în anii 1950. Secolului 20

În aceeași perioadă, această direcție a început să facă primii pași în Uniunea Sovietică.

Meritul pentru aceasta a aparținut academicianului Mihail Mihailovici Shemyakin.

Apoi a fost susținut puternic de liderii Academiei de Științe A.N. Nesmeyanov și N.N. Semenov, iar deja în 1959, Institutul de bază de chimie a compușilor naturali al Academiei de Științe a URSS a fost creat în sistemul Academiei de Științe a URSS. URSS, pe care a condus-o din momentul creării ei (1959) până în 1970. Din 1970 până în 1988, după moartea lui Mihail Mihailovici Shemyakin, institutul a fost condus de studentul și adeptul său academician Yu. A. Ovchinnikov. „Dezvoltându-se în profunzimile chimiei organice încă de la începutul ei ca știință, ea nu numai că s-a hrănit și este hrănit de toate ideile chimiei organice, dar ea însăși o îmbogățește continuu pe aceasta din urmă cu idei noi, material factual de importanță fundamentală. , metode noi”, a spus academicianul, un om de știință proeminent în domeniul chimiei organice Mihail Mihailovici Shemyakin (1908-1970)”

În 1963, a fost organizat Departamentul de Biochimie, Biofizică și Chimia Compușilor Fiziologic Active al Academiei de Științe a URSS. Asociații lui M. M. Shemyakin în această activitate și uneori în luptă au fost academicienii A. N. Belozersky și V. A. Engelgardt; Deja în 1965, academicianul A.N. Belozersky a fondat Laboratorul Interdepartamental de Chimie Bioorganică al Universității de Stat din Moscova, care acum îi poartă numele.

Metode de cercetare: principalul arsenal este metode de chimie organică, cu toate acestea, în rezolvarea problemelor structurale și funcționale sunt implicate și diverse metode fizice, fizico-chimice, matematice și biologice.

Aminoacizi ( acizi aminocarboxilici) - sunt compuși bifuncționali care conțin două grupe reactive în moleculă: carbonil (–COOH), grupare amino (–NH 2), atom de carbon α (în centru) și un radical (diferit pentru toți α-aminoacizii).

Aminoacizii pot fi considerați ca derivați ai acizilor carboxilici în care unul sau mai mulți atomi de hidrogen sunt înlocuiți cu grupări amine.

Aminoacizii (cu excepția glicinei) există în două forme stereoizomerice - L și D, care rotesc planul de polarizare a luminii spre stânga și, respectiv, spre dreapta.

Toate organismele vii sintetizează și asimilează numai L-aminoacizi, iar D-aminoacizii sunt fie indiferenți, fie dăunători. În proteinele naturale se găsesc predominant α-aminoacizi, în molecula cărora gruparea amino este atașată de primul atom (α-atom) de carbon; în β-aminoacizi, gruparea amino este situată la al doilea atom de carbon.

Aminoacizii sunt monomerii din care sunt construite moleculele de polimer - proteine ​​sau proteine.

După cum sa menționat mai devreme, aproape toți α-aminoacizii naturali sunt activi optic (cu excepția glicinei) și aparțin seriei L. Aceasta înseamnă că în proiecție Fisher, dacă este mai jos plasați substituentul și gruparea carboxil în partea de sus, apoi gruparea amino va fi în stânga.

Acest lucru, desigur, nu înseamnă că toți aminoacizii naturali rotesc planul luminii polarizate în aceeași direcție, deoarece direcția de rotație este determinată de proprietățile întregii molecule și nu de configurația atomului său de carbon asimetric. Majoritatea aminoacizilor naturali au o configurație S (în cazul în care conține un atom de carbon asimetric).

Unele microorganisme sintetizează aminoacizi din seria D. Astfel de aminoacizi sunt numiți „nenaturali”.

Configurația aminoacizilor proteinogeni este corelată cu D-glucoza; o astfel de abordare a fost propusă de E. Fischer în 1891. În formulele spațiale ale lui Fischer, substituenții la atomul chiral C-2 ocupă o poziție care corespunde configurației lor absolute (acest lucru a fost dovedit 60 de ani mai târziu).

Figura prezintă formulele spațiale ale D- și L-alaninei.

Toți aminoacizii, cu excepția glicinei, sunt optic activi datorită structurii lor chirale.

Formele enantiomerice, sau antipozii optici, au diferiți indici de refracție (birefringență circulară) și diferiți coeficienți de extincție molară (dicroism circular) pentru componentele polarizate circular stânga și dreapta ale luminii polarizate liniar. Ele rotesc planul de oscilație al luminii polarizate liniare în unghiuri egale, dar în direcții opuse. Rotația are loc în așa fel încât ambele componente luminoase trec prin mediul optic activ la viteze diferite și sunt deplasate în fază.

Prin unghi de rotație A, determinată pe un polarimetru, puteți determina rotația specifică [anunț.

Izomeria aminoacizilor

1) Izomeria scheletului de carbon

Toate substanțele biologic active sau elementele individuale care provoacă otrăvirea animalelor sau funcționarea normală a sistemelor individuale ale corpului, în funcție de scopul propus, sunt împărțite într-un număr de grupuri.

Pesticide(pestis - nociv, caedere - a ucide). Pesticidele sunt mijloace de combatere a dăunătorilor plantelor și animalelor. Pentru toxicologia veterinară, acestea au o importanță mai mare decât substanțele toxice din toate celelalte grupe. Printre pesticide se numără cel mai mare număr de compuși chimici cu activitate biologică ridicată. Cu toate acestea, desfășurarea agriculturii moderne extrem de productive este imposibilă fără utilizarea lor. Prin urmare, există o creștere atât a intervalului, cât și a volumului de utilizare a pesticidelor. Pesticidele au semnificație nu numai toxicologică, ci și veterinară și sanitară, deoarece unele dintre ele poluează obiectele de mediu și se acumulează în țesuturile animale, sunt excretate cu lapte și ouă, ceea ce duce la contaminarea cu reziduuri alimentare de origine animală.

Micotoxine. Micotoxinele includ substanțe toxice (metaboliți) formate de ciuperci microscopice (mucegai). Printre aceștia se numără compuși cu activitate biologică excepțional de mare, care acționează extrogen, cancerigen, embriotoxic, gonadotoxic și teratogen. Astfel, LDQ-ul unuia dintre metaboliții genului Fusarium, T-2-toxina, pentru șoarecii albi este de 3,8 mg/kg, aflatoxina B are aproximativ aceeași toxicitate.animale cu o toxicitate atât de mare. LDzo de carbofuran (furadan), unul dintre cele mai toxice pesticide utilizate pentru tratarea semințelor de sfeclă și neaprobat pentru utilizare pe animale, este de 15 mg/kg, adică este de 4 ori mai puțin toxic decât toxinele T-2.

În multe țări ale lumii, se desfășoară cercetări ample pentru a izola micotoxinele, a studia structura chimică a acestora, a determina activitatea biologică și a dezvolta metode pentru determinarea factorilor care influențează procesul de formare a toxinelor în hrana animalelor și țesuturi.

Metale toxice și compușii acestora. Dintre compușii metalici, substanțele care conțin mercur, plumb, cadmiu și, într-o măsură mai mică, compușii care conțin crom, molibden, zinc au cea mai mare semnificație sanitară și toxicologică.

Până nu demult, s-a remarcat adesea otrăvirea animalelor agricole și sălbatice cu compuși de mercur, care erau utilizați pentru ameliorarea semințelor. La noi, în aceste scopuri, s-a folosit în principal clorură de etil mercur (C 2 H 5 HgCl), care aparține grupului de substanțe toxice puternice (SDN) și este ingredientul activ al dezinfectantului granosan. Din 1997, granosanul a fost eliminat de pe lista pesticidelor. Otrăvirea cu alți compuși ai metalelor grele este mai puțin frecventă, dar aceștia reprezintă un pericol ca contaminanți ai alimentelor, inclusiv cei de origine animală - lapte, carne, ouă, pește. Principala sursă de poluare cu metale grele și compușii acestora sunt întreprinderile industriale care utilizează aceste elemente în procesul tehnologic. Odată cu dezvoltarea industriei care utilizează metale grele și compușii acestora, eliberarea acestora în mediu crește, crește conținutul de compuși ai metalelor grele în sol, apă, plante, animale și, în consecință, în produsele alimentare. În acest sens, există o nevoie din ce în ce mai mare de a controla acumularea acestora în obiectele de mediu, furaje și produse alimentare pentru a preveni consumul de produse alimentare care conțin elemente toxice peste nivelul maxim admisibil.

Metaloizi toxici. Grupul de metaloizi toxici include compuși ai arsenului, fluorului, seleniului, antimoniului, sulfului etc. Cu toate acestea, aceste elemente și compușii lor pot fi clasificate doar condiționat ca otrăvuri. Toxicitatea metaloizilor este determinată de doza și tipul de compus, deci variază într-un interval foarte larg. Deci, de exemplu, DL50 de arsenit de sodiu pentru șobolani este de 8-15 mg/kg din greutatea lor, în timp ce erbicidul metil arseniat monocalcic este de 4000 mg/kg (N.N. Melnikov, 1975). Mai recent, compușii de arsenic au fost utilizați în doze mici ca promotori de creștere. Sunt folosite ca medicamente (novarsenol, osarsol etc.), pentru distrugerea rozătoarelor dăunătoare (arsenitul de calciu). Substanțele care conțin fluor și seleniu în doze mici sunt folosite pentru a trata o serie de boli, în timp ce dozele mari provoacă otrăvire la animale.

Elementele acestui grup fac posibilă demonstrarea cât mai clară a efectului dublu al otrăvurilor asupra organismului, în funcție de doză. De exemplu, seleniul poate otrăvi animalele de fermă, în timp ce cantități mici din acest element furnizate cu furaje previn dezvoltarea unui număr de boli în ele (boala mușchilor albi, distrofia hepatică toxică). De asemenea, se știe că acest element este necesar pentru organismul animalelor (VV Ermakov, VV Kovalsky, 1974). Fosfații slab defluorurați utilizați ca aditivi pentru hrana animalelor pot fi cauza otrăvirii animalelor. În același timp, în apa de băut se adaugă concentrații mici de fluor pentru a preveni cariile dentare.

Bifenili policlorurați și polibromurați (PCB, PBB). Substanțele toxice din acest grup sunt similare ca structură chimică cu DDT-ul și metaboliții săi. PCB-urile și PBB-urile sunt compuși organoclorați și brom persistenti utilizați pe scară largă în industrie în producția de cauciuc, materiale plastice și ca plastifianți. Toxicitatea acestor substanțe este relativ scăzută (LD 5 o azrol - cel mai comun compus din această grupă - este de 1200 mg/kg greutate animală). Cu toate acestea, unele dintre ele sunt cancerigene în experimentele pe animale de laborator. Pe baza acestui fapt, s-au stabilit niveluri admisibile foarte scăzute ale conținutului lor în produsele alimentare. PCB-urile și PBB-urile sunt foarte lent degradate în mediu și se acumulează în organele și țesuturile animalelor. Au existat cazuri de otrăvire a oamenilor și animalelor cu PCB, precum și un nivel ridicat de contaminare a acestora cu resturi de furaje și alimente de origine animală. O atenție deosebită este acordată studiului activității biologice a PCB-urilor și PBB-urilor, a consecințelor pe termen lung ale acțiunii lor, precum și migrației în obiecte și animale din mediu.

Compuși ai azotului. Dintre compușii acestei grupe, nitrații (NO 3 ), nitriții (NO 2 ), nitrozaminele și, într-o anumită măsură, ureea - carbamidă etc. au semnificație sanitară și toxicologică.Ureea este utilizată ca aditiv pentru hrana animalelor. În legătură cu chimiizarea pe scară largă a agriculturii și utilizarea pe scară largă a îngrășămintelor azotate, crește semnificativ semnificația sanitară și toxicologică a nitraților și nitriților, care se pot acumula în cantități semnificative în culturile furajere, în special în culturile rădăcinoase, datorită adsorbției din sol.

Clorura de sodiu (sare comună). Aproape toate tipurile de animale de fermă sunt la fel de sensibile la clorura de sodiu. Cu toate acestea, mai des decât alții, porcii și păsările sunt otrăviți. Acest lucru se datorează faptului că hrana pentru cereale folosită pentru a le hrăni,

Otrăvuri de origine vegetală. În legătură cu cultivarea pășunilor, dezvoltarea zootehniei industriale și transferul animalelor la găzduirea pe tot parcursul anului, valoarea otrăvurilor vegetale în otrăvirea animalelor de fermă este redusă, deși nu se pierde complet. În plus, unele otrăvuri produse de plante în cantități relativ mici nu provoacă otrăvire acută, ci acționează ca embriotoxice și teratogene. Acestea includ, de exemplu, alcaloizii lupin. În cantități care nu provoacă otrăvire acută la vaci, au efect teratogen și, prin urmare, 50% dintre vacile experimentale s-au născut cu viței cu deformări.

Otrăvurile plantelor pot fi alcaloizi, tio- și cianoglicozide, aminoacizi toxici și compuși fenolici din plante.

Dintre alcaloizi, alcaloizii plantelor din genul lupin (sporteină și lupinină), aconitul (lipoctonină, aparținând clasei diterpenelor policiclice), larkspur, Trichodesma gri și unele altele au cea mai mare semnificație veterinară și toxicologică.

Tioglicozidele se găsesc în principal în plantele crucifere. Ele pot provoca intoxicații acute și cronice la animale. În plus, aportul unui număr mare de plante din această familie cu alimente poate duce la scăderea productivității acestora. Tioglicozidele interacționează cu iodul din organism, rezultând deficiența de iod și dezvoltarea unui proces patologic.

Dintre compușii fenolici din plante, dicumarina și gosipolul au cea mai mare semnificație veterinară și sanitară.

Medicamente și premixuri. Multe medicamente în doze terapeutice au efect secundar- provoacă reacții alergice, afectează organele individuale. În doze excesive, provoacă intoxicație și moartea animalelor. Unele medicamente pot fi păstrate în țesuturile animale pentru o perioadă lungă de timp, excretate în lapte sau ouă. De exemplu, hexaclorparaxilolul antihelmintic se găsește în grăsimea animalelor tratate la 60 de zile după administrarea sa unică. În cantități semnificative, este excretat în laptele de vacă. În ouăle de găină, se găsește adesea fenotiazina antihelmintică, utilizată pentru tratarea păsărilor. Prin urmare, problemele evaluării toxicologice și veterinare-sanitare a medicamentelor sunt de o importanță deosebită. Rezolvarea acestor probleme este una dintre sarcinile toxicologiei veterinare. Evaluările toxicologice și cele veterinar-sanitare ale premixurilor sunt de aceeași importanță.

Materiale polimerice și plastice. Până nu demult, materialele polimerice și plastice au făcut obiectul cercetărilor de toxicologie medicală datorită faptului că au fost utilizate în principal în spații rezidențiale și industriale, produse de uz casnic și alte articole care au fost în principal în contact cu oamenii. Cu toate acestea, recent, diverse deșeuri de materiale polimerice și materiale plastice au fost utilizate pe scară largă în creșterea animalelor. Unele materiale polimerice pentru construcțiile zootehnice sunt produse direct pe șantier, fără controlul tehnologic necesar. Au existat cazuri de otrăvire a animalelor la utilizarea materialelor polimerice în clădirile de animale care nu au trecut evaluarea toxicologică. Prin urmare, toate materialele polimerice noi destinate clădirilor de animale trebuie să fie supuse unei evaluări toxicologice. Ele fac obiectul cercetării și controlului laboratoarelor toxicologice veterinare.

Hrana speciilor noi. LA Recent, a existat o căutare activă pentru noi substraturi biologice care ar putea fi folosite pentru hrănirea animalelor. Se încearcă folosirea gunoiului de pui și de porc în acest scop, deoarece păsările și porcii digeră nu mai mult de 50% din nutrienții conținuti în furaje. Mai mult de 50% din proteina deficitară este excretată în fecale. Perspectiva folosirii unei astfel de proteine ​​pentru hrănirea animalelor este destul de reală. Cu toate acestea, două circumstanțe împiedică acest lucru: factorul psihologic și posibila prezență în gunoi de grajd a unor substanțe toxice secretate de organism. Dificultăți similare apar atunci când se introduc alte tipuri de furaje, de exemplu, concentratul de proteine ​​​​-vitamine, care este drojdie sau bacterii cultivate pe ulei uzat sau metanol și alte produse. Toate furajele acestor specii trebuie să fie supuse evaluării toxicologice și veterinar-sanitare și fac obiectul studiului toxicologilor veterinari.

Introducere

Orice organism viu este un sistem fizico-chimic deschis care poate exista în mod activ numai în condițiile unui flux suficient de intens de substanțe chimice necesare dezvoltării și menținerii structurii și funcției. Pentru organismele heterotrofe (animale, ciuperci, bacterii, protozoare, plante fără clorofilă), compușii chimici furnizează toată sau cea mai mare parte a energiei necesare activității lor vitale. Pe lângă faptul că furnizează organismelor vii materiale de construcție și energie, ele îndeplinesc cele mai diverse funcții de purtători de informații pentru un singur organism, asigură comunicare intra și interspecifică.

Astfel, activitatea biologică a unui compus chimic trebuie înțeleasă ca fiind capacitatea sa de a modifica capacitățile funcționale ale organismului ( in vitro sau in vivo) sau comunități de organisme. Această definiție largă a activității biologice înseamnă că aproape orice compus chimic sau compoziție de compuși are o anumită formă de activitate biologică.

Chiar și substanțele foarte inerte din punct de vedere chimic pot avea un efect biologic vizibil atunci când sunt introduse corect în organism.

Astfel, probabilitatea de a găsi un compus biologic activ printre toți compușii chimici este aproape de unu, dar găsirea unui compus chimic cu un anumit tip de activitate biologică este o sarcină destul de dificilă.

Substanțe biologic active- substanțe chimice necesare menținerii activității vitale a organismelor vii, care au activitate fiziologică ridicată la concentrații scăzute în raport cu anumite grupe de organisme vii sau cu celulele acestora.

Pe unitatea de activitate biologică substanțele chimice iau cantitatea minimă din această substanță care poate inhiba dezvoltarea sau întârzia creșterea unui anumit număr de celule, țesuturi ale unei tulpini standard (bioteste) într-o unitate de mediu nutritiv.

Activitatea biologică este un concept relativ. Una și aceeași substanță poate avea activitate biologică diferită în raport cu același tip de organism viu, țesut sau celulă, în funcție de valoarea pH-ului, temperatură și prezența altor substanțe biologic active. Inutil să spunem, dacă vorbim despre specii biologice diferite, atunci efectul unei substanțe poate fi același, exprimat în grade diferite, direct opus, sau poate avea un efect vizibil asupra unui organism și poate fi inert pentru altul.

Fiecare tip de BAS are propriile sale metode de determinare a activității biologice. Deci, pentru enzime, metoda de determinare a activității este înregistrarea ratei de consum a substratului (S) sau a vitezei de formare a produselor de reacție (P).

Fiecare vitamina are propria sa metoda de determinare a activitatii (cantitatea de vitamina dintr-o proba de testare (de exemplu, tablete) in unitati de UI).

Adesea, în practica medicală și farmacologică este utilizat un astfel de concept precum LD 50 - i.e. concentrația unei substanțe la introducerea căreia jumătate din animalele de testat mor. Aceasta este o măsură a toxicității BAS.

Clasificare

Cea mai simplă clasificare - Generală - împarte toate substanțele biologic active în două clase:

• endogene
• exogene

Substantele endogene sunt