Биологические активные вещества это кратко

Обновлено: 30.06.2024

Биологически активные вещества играют важную роль в профилактике основных хронических заболеваний и поддержании здоровья, хотя и не являются эссенциальными пищевыми веществами.

Биологически активные компоненты пищи включают широкий круг химических соединений различной структуры, физико-химических и биологических свойств. В настоящее время известно около 120 видов природной пищи, в которых идентифицированы биологически активные соединения. Наибольшее количество биологически активных соединений найдено в растительной пище. Соединения из растительных источников называют фитосоединениями. Вместе с тем продукты животного происхождения также содержат биологически активные неалиментарные вещества.

До настоящего времени среди этих соединений не выявлено незаменимых пищевых веществ, не описаны симптомы или явления недостаточности этих веществ у человека и животных, поэтому до сих пор эти соединения называют неалиментарными (непищевыми) компонентами пищи. Фитосоединения - это биологически активные природные органические соединения, встречающиеся в растительных продуктах. В растениях эти вещества выполняют защитные функции от инфекционных агентов, придают цвет, аромат, вкус. Около 2000 растительных фитосоединений, таких как изофлавоны, каротиноиды и антоцианы, являются пигментами. Пищевые источники фитосоединений - овощи, фрукты, бобовые, зерновые продукты, орехи, семена, грибы, приправы и специи.

Фитосоединения стали предметом тщательного изучения как факторы, играющие роль в профилактике основных хронических заболеваний человека. Их изучение находится в русле основных находок эпидемиологии питания о роли овощей и фруктов в профилактике сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний. Фитосоединения оказывают влияние на процессы метаболизма и обезвреживания чужеродных веществ, являющихся канцерогенами и мутагенами. Они обладают способностью связывать свободные радикалы и реакционноспособные метаболиты чужеродных веществ, ингибируют ферменты, активирующие ксенобиотики и активируют ферменты детоксикации.

Фитосоединения действуют как блокаторы канцерогенеза путем комбинации ряда механизмов:

Кроме того, Фитосоединения способны угнетать малигнизацию клеток, подвергающихся воздействию канцерогенов. Фитосоединения снижают риск сердечно-сосудистых заболеваний благодаря их свойствам предупреждать окисление холестерина ЛПНП, снижать биосинтез и всасывание холестерина и влиять на артериальное давление и свертывание крови.

Существует несколько классификаций биологически активных фитосоединений. По химической природе выделяют терпены, фенолы, тиолы, лигнаны.

Терпены - распространенный в растительной пище класс фитосоединений, действующих как антиоксиданты. В группу терпенов входят каротиноиды. Известно более 600 природных каротиноидов, которые обладают свойствами желтых, оранжевых и красных пигментов, придающих овощам и фруктам соответствующий цвет. Высоко содержание каротиноидов в томатах, моркови, петрушке, шпинате, сладком перце, апельсинах, грейпфрутах и др. В томатах присутствует каротиноид ликопин, обладающий способностью улавливать и нейтрализовать реакционноспособные кислородные радикалы. Антиоксидантная и антирадикальная активность ликопина в 2 раза выше, чем ß-каротина. Потребление ликопина ассоциируется со снижением риска рака предстательной железы.

Классификация биологически активных неалиментарных компонентов пищи и их пищевые источники

Химические группы веществ

Соединения или группы соединений

Морковь, сладкий картофель

Морковь, брокколи, брюссельская капуста, томаты, грейпфрут, апельсины, мандарины, персики, абрикосы, мускусная дыня и другие желто-оранжевые овощи и фрукты

Яблоки, абрикосы, карамболь, авокадо, грейпфрут, мускусная дыня, киви, манго, оливы, апельсины, персики, слива, арбуз, брокколи, кукуруза, тыква, томаты, кабачки

Гуава, грейпфрут, арбуз, морковь, томаты

Киви, арбуз, брокколи, морковь, кукуруза, капуста, леттук, тыква, шпинат, томаты, зелень, пшеничная мука

Кукуруза, капуста, красный перец, зелень

Флавоноиды (около 4000 соединений)

Яблоки, черника, черная смородина, голубика, брусника, вишня, черемуха, клюква, бузина, нектарин, персик, малина, красный виноград, груша, земляника, клубника, морковь, краснокочанная капуста, красный лук, красные бобы, красное вино, какао-бобы

Яблоки, абрикос, нектарин, персик, красный виноград, клубника, земляника, красные бобы, красное вино, чай

Грейпфрут, лимон, апельсин, томаты, мед

Грейпфрут, лимон, апельсин, морковь, сельдерей, петрушка, красный сладкий перец

Апельсин, брокколи, брюссельская капуста, цветная капуста, лук, зеленая репа, красное вино, чай

Биологически активные вещества (сокращено - БАВ) - это особые химические вещества, которые обладают при небольшой концентрации высокой активностью к определенным группам организмов (человек, растения, животные, грибы) или к определенным группам клеток. БАВ применяют в медицине и в качестве профилактики болезней, а также для поддержания полноценной жизнедеятельности.

Биологически активные вещества бывают:

1. Алкалоиды - азотсодержащие соединения органической природы. Как правило, растительного происхождения. Обладают основными свойствами. Нерастворимы в воде, с кислотами образуют различные соли. Обладают хорошей физиологической активностью. В больших дозах - это сильнейшие яды, в малых - лекарства (медикаменты "Атропин", "Папаверин", "Эфедрин").

2. Витамины - особенная группа органических соединений, которые жизненно необходимы животным и человеку для хорошего метаболизма и полноценной жизнедеятельности. Многие из витаминов принимают участие в образовании нужных ферментов, тормозят или ускоряют активность определенных ферментных систем. Также витамины используются как биологически активные добавки к пище (входят в их состав). Некоторые витамины поступают в организм с пищей, другие образуются микробами в кишечнике, третьи - появляются в результате синтеза из жироподобных веществ под воздействием ультрафиолета. Недостаток витаминов может привести к различным нарушениям в обмене веществ. Болезнь, которая возникла в результате малого поступления витаминов в организм, называют авитаминозом. Недостаток - это гиповитаминоз, а чрезмерное количество - гипервитаминоз.

3. Гликозиды - соединения органической природы. Обладают самым разнообразным воздействием. Молекулы гликозидов состоят из двух важных частей: несахаристой (агликона или генина) и сахаристой (гликон). В медицине используют для лечения заболеваний сердца и сосудов, как противомикробное и отхаркивающее средство. Также гликозиды снимают усталость умственную и физическую, дезинфицируют мочевые пути, успокаивают ЦНС, улучшают пищеварение и повышают аппетит.

4. Гликолалкалоиды - биологически активные вещества, родственные гликозидам. Из них можно получить следующие лекарственные препараты: "Кортизон", "Гидрокортизон" и другие.

5. Дубильные вещества (другое название - таниды) способны осаждать белки, слизи, клеевые вещества, алкалоиды. По этой причины они несовместимы с этими веществами в лекарствах. С белками они образуют альбуминаты (противовоспалительное средство).

6. Масла жирные - это сложные эфиры жирных кислот или спирта трехатомного. Некоторые жирные кислоты участвуют в обмене веществ, ускоряют выведение из организма холестерина.

7. Кумарины - это биологически активные вещества, в основе которых лежит изокумарин или кумарин. В эту же группу относят пиранокумарины и фурокумарины. Некоторые кумарины обладают спазмолитическим действием, другие проявляют капилляроукрепляющую активность. Также существуют кумарины противоглистного, мочегонного, курареподобного, противомикробного, обезболивающего и иного действия.

8. Микроэлементы, как и витамины, тоже добавляются в биологически активные пищевые добавки. Они входят в состав витаминов, гормонов, пигментов, ферментов, образуют химические соединения с белками, накапливаются в тканях и органах, в железах эндокринных. Для человека важны следующие микроэлементы: бор, никель, цинк, кобальт, молибден, свинец, фтор, селен, медь, марганец.

Существуют и другие биологически активные вещества: кислоты органические (бывают летучие и нелетучие), пектиновые вещества, пигменты (другое название - красящие вещества), стероиды, каротиноиды, флавоноиды, фитонциды, экдизоны, эфирные масла.

§ 9. Биологически активные вещества: гормоны, феромоны

Биологически активные вещества (БАВ) — соединения, способные при небольших концентрациях оказывать выраженное воздействие на процессы жизнедеятельности. Одни БАВ выполняют свои функции внутри организма, участвуя в регуляции роста, развития, обмена веществ и т. д. Другие выделяются из организма в окружающую среду, влияя на особей того же вида или других видов.

Выделяют несколько групп биологически активных веществ: гормоны, феромоны, витамины, алкалоиды, антибиотики и др. Вещества, входящие в состав той или иной группы, могут иметь разное химическое строение, однако выполняют сходные функции. Именно поэтому в основе классификации БАВ лежит их биологическая роль, а не химическая природа.

Гормоны — биологически активные вещества, которые вырабатываются специализированными клетками, тканями и органами (прежде всего — железами внутренней и смешанной секреции) и оказывают воздействие на другие клетки, ткани и органы (мишени). Гормоны обнаружены у большинства многоклеточных организмов: животных, растений, грибов и др. Они участвуют в регуляции практически всех процессов жизнедеятельности, в том числе роста и индивидуального развития.

По химическому строению гормоны разнородны. Одни из них имеют белковую природу (гормон роста соматотропин, гормоны поджелудочной железы инсулин и глюкагон), другие являются производными аминокислот (гормоны щитовидной железы тироксин и трийодтиронин, мозгового вещества надпочечников адреналин и норадреналин). Гормоны половых желез и коры надпочечников представляют собой стероиды.

Как и другие БАВ, гормоны обладают высокой активностью — даже в очень малых концентрациях они оказывают сильное воздействие на процессы, протекающие в организме. Специфичность гормонов выражается в том, что они действуют только на определенные мишени (например, гормон роста влияет преимущественно на клетки костной и хрящевой тканей). Это объясняется тем, что связывать молекулы того или иного гормона способны лишь те клетки, которые имеют специальные рецепторы для этого гормона.

*Связывание гормонов с соответствующими рецепторами клеток-мишеней приводит к изменению протекания определенных клеточных процессов. Так реализуется ответ клеток на гормональное воздействие.

Под влиянием одних гормонов изменяются свойства цитоплазматической мембраны клеток. Так, связывание инсулина с рецепторами мембраны приводит к повышению ее проницаемости для глюкозы. В результате этого глюкоза начинает активно поступать в клетку.

Другие гормоны, не проникая в клетки, влияют на внутриклеточный метаболизм с помощью посредников — так называемых вторичных мессенджеров (первичным является сам гормон). В роли вторичных мессенджеров часто выступают цАМФ, цГМФ, ионы Са 2+ и др. Например, адреналин, связавшись с рецептором на поверхности клетки, запускает процессы, приводящие к синтезу цАМФ. Этот вторичный мессенджер активирует особые ферменты, которые, в свою очередь, изменяют протекание биохимических реакций внутри клетки. Таким образом, адреналин оказывает воздействие на обмен веществ в клетке через своего посредника — цАМФ.

Как вам известно из курса биологии 9-го класса, в здоровом организме выработка гормонов четко регулируется нервной системой и гуморальными механизмами. Сниженная либо, наоборот, повышенная секреция гормонов приводит к нарушению процессов обмена веществ и развитию определенных заболеваний (вспомните каких). *Информация об основных гормонах, вырабатывающихся в организме человека, о последствиях избытка и недостатка некоторых из них приведена в таблице 9.1.*

*Таблица 9.1. Характеристика важнейших гормонов человека

Железа(-ы)

Гормон(-ы)

Функции в организме, последствия недостатка и избытка

Гипофиз
(передняя доля)

Активизирует синтез белков, стимулирует рост костей, хрящей и мышц.

У детей недостаток ведет к карликовости, избыток — к гигантизму. У взрослых избыток приводит к акромегалии — разрастанию кистей, стоп, костей черепа

Стимулирует рост, развитие и работу щитовидной железы

Адренокортикотропный гормон
(кортикотропин)

Стимулирует рост, развитие и работу коркового вещества (коры) надпочечников

Стимулирует рост и развитие молочных желез, образование молока

Стимулируют рост, развитие и работу половых желез (гонад)

Гипофиз
(средняя доля)

Стимулирует синтез пигмента меланина клетками кожи и сетчатки глаз

Вазопрессин
(антидиуретический гормон)

Сужает кровеносные сосуды. Усиливает реабсорбцию в почках, тем самым уменьшая диурез 2 .

При недостатке суточный диурез может возрастать до 6–15 л (так называемый несахарный диабет), а при избытке снижаться до 200—300 мл

Стимулирует сокращение гладких мышц матки (во время родов) и выделение молока из молочных желез

Трийодтиронин и тироксин

Усиливают обмен веществ, стимулируют умственное и физическое развитие.

Недостаток вызывает у детей развитие кретинизма (задержка роста, умственного и физического развития), у взрослых — микседему (снижение уровня метаболизма, отечность лица и конечностей, выпадение волос, сухость и бледность кожи). Избыток приводит к базедовой болезни (разрастание щитовидной железы, пучеглазие, учащенное сердцебиение, повышенная температура тела и др.)

Стимулирует образование костной ткани, снижает уровень Са 2+ в плазме крови

Угнетает развитие костной ткани, повышает уровень Са 2+ в плазме крови

Надпочечники
(корковое вещество)

Минералокортикоиды (например, альдостерон) регулируют водно-солевой обмен, глюкокортикоиды (например, кортизол) — обмен органических веществ.

Гипофункция коры надпочечников приводит к развитию бронзовой болезни (бронзовая окраска кожи, потеря аппетита, снижение массы тела, мышечная слабость, повышенная утомляемость и т. п.). Гиперфункция вызывает прекращение роста детей и раннее половое созревание

Надпочечники
(мозговое вещество)

Адреналин и норадреналин

Мобилизуют ресурсы организма при физической или психоэмоциональной нагрузке: усиливают работу сердца, повышают кровяное давление и уровень глюкозы в крови, учащают дыхание, сужают кровеносные сосуды кожи и многих внутренних органов, но расширяют сосуды сердца, головного мозга и скелетных мышц

Повышает проницаемость клеточных мембран для глюкозы, способствуя ее переходу в клетки. При этом содержание глюкозы в крови уменьшается.

Недостаток ведет к развитию сахарного диабета 1-го типа, при котором наблюдаются увеличение концентрации глюкозы в крови, повышенный диурез, жажда, нарушения метаболизма, приводящие к образованию веществ, отравляющих организм

Стимулирует расщепление гликогена, что приводит к повышению количества глюкозы в крови

Андрогены (например, тестостерон)

Стимулируют развитие мужских вторичных половых признаков, обеспечивают нормальное функционирование органов мужской репродуктивной системы (в частности, формирование сперматозоидов)

Эстрогены (например, эстрадиол)

Стимулируют развитие женских вторичных половых признаков, обеспечивают нормальное функционирование органов женской репродуктивной системы (в частности, формирование яйцеклеток)

Яичники
(желтое тело)

Угнетает развитие яйцеклеток в фолликулах яичников, обеспечивает подготовку слизистой оболочки матки к имплантации зародыша, поддерживает нормальное протекание беременности

1 Задняя доля гипофиза не вырабатывает собственные гормоны, а накапливает и секретирует в кровоток гормоны, поступающие из гипоталамуса.

2 Диурез — объем мочи, образовавшейся за определенный промежуток времени (например, суточный диурез у человека в норме составляет 1,5—2 л).

3 Кора надпочечников также вырабатывает мужские и женские половые гормоны (в незначительном количестве).*

Для дальнейшего рассмотрения ИК-спектров биологически активных соединений рассмотрим, что представляет класс этих сложных органических соединений.

Биологически активные вещества – это очень важный класс органических соединений, отвечающий за правильное регулирование жизнедеятельности всех систем организма. Биохимия изучает свойства веществ и механизмы функциональных групп, входящих в их состав, а также какое действие оказывают биологически активные вещества на синтез ДНК, строение клеток и органов.

Живой организм постоянно обменивается энергией с окружающей средой и при этом должен сохранять постоянство химического состава. Эти процессы регулируются разными параметрами, однако главную роль занимают биологически активные компоненты. Часть из них поступает с пищей – витамины, другая синтезируется железами внутренней и внешней секреции – гормоны.

К биологически активным веществам относятся: витамины, ферменты, гормоны, лекарства.

Витамины

Витамины – низкомолекулярные органические соединения различной химической природы, необходимые для осуществления важнейших процессов, протекающих в живом организме. [15] При этом витамины не участвуют в пластическом и энергетическом обмене.

Ещё с древних времён людям было известно, что отсутствие определённых продуктов вызывает заболевания. Однако до 1880 г. никто не предполагал, что в пищевых продуктах содержатся маленькие компоненты, оказывающие большое влияние на организм. Своё название витамины получили от латинского слова vita – жизнь. В настоящее время известно более 30 таких соединений. [16]

Для нормального развития человеку необходимо ежедневное поступление 100-120 мг витаминов.

На сегодняшний день принято обозначать витамины латинскими буквами: A, B, C, D и т.д.. Классифицируются они на растворимые в воде (B₁, B₂, B₃, B₆, B₁₂, H, C, P), растворимые в жирах (A, D, E, K), витаминоподобные вещества (B₁₅, U, ПАБК). [17]

Необходимость изучения витаминов вызвана тем, что они влияют практически на все сферы жизни:

· Улучшают сопротивляемость заболеваниям

· Поддерживают развитие (особенно подрастающего организма)

· Способствует усвоению микро- и макроэлементов

· Регулируют обмен веществ

Ферменты

Ферменты – это органические катализаторы белковой природы, которые ускоряют реакции, необходимые для функционирования живых организмов. [18] Благодаря их действию скорости многих реакций проходят в миллион раз быстрее, чем в отсутствие ферментов. Действуя, как катализаторы, они уменьшают энергию активации (энергия необходимая для протекания реакции между веществами), тем самым позволяют взаимодействовать многим важным соединениям. Таким образом, становятся возможны реакции, без дополнительных затрат и повышения температуры.

Изначально считалось, что ферменты это небольшие вещества, сорбированные на белках, однако позднее выяснили, что они по своей природе являются белками и делятся на анаболические и катаболические. Первые применяются для синтеза органических веществ, вторые для распада. Как и все белки, ферменты образуют компактные структуры – глобулы.

Несмотря на то, что ферменты проявляют свойства присущие всем белкам, они также имеют и специфические особенности: зависимость от интервала температур и pH.

Многие ферменты работают только при нормальной температуре человеческого тела. Поэтому во время болезни превышение отметки 37° замедляет обменные процессы, связанные с действием ферментов, и ведёт к гибели.

В основном, ферменты проявляют своё действие при pH 7. Изменение этого значения приводит к нарушению соотношения катионильных и анионильных групп. В сильнощелочной и сильнокислой среде ферменты теряют свою активность. На рис. 20 показана активность некоторых ферментов в разных средах.