Для того чтобы после напряженных тренировок и соревнований спортсмен смог поддерживать нормальную деятельность организма и работоспособность, необходимо сбалансировать рацион в зависимости от индивидуальных потребностей спортсмена, которые должны соответствовать его возрасту, полу и виду спорта.
Как известно, физиологические потребности организма зависят от постоянно изменяющихся условий жизни спортсмена. Это не позволяет точно сбалансировать рацион.
Однако организм человека обладает регулирующими свойствами и может усваивать из пищи необходимые питательные вещества в том количестве, которое ему требуется в данный момент. Однако эти способы приспособления организма имеют определенные пределы.
Дело в том, что некоторые ценные витамины и незаменимые аминокислоты организм не может синтезировать в процессе обмена, и они могут поступить только с пищей. Если организм их не получает, питание будет несбалансированным, в результате чего и падает работоспособность, возникает угроза возникновения различных заболеваний.
Молоко, нежирные сыры и яйца богаты ценными минеральными веществами, которые защищают и укрепляют иммунную систему.
Для восстановления нормальной работы систем организма вместе с пищей спортсмен должен получать достаточное количество белков, жиров и углеводов, а также биологически активных веществ – витаминов и минеральных солей.
Белки
Эти вещества просто необходимы для спортсменов, поскольку они способствуют наращиванию мышечной массы.
Белки образуются в организме за счет поглощения белков из пищи. По пищевой ценности их невозможно заменить углеводами и жирами. Источниками белков являются продукты животного и растительного происхождения.
Белки состоят из аминокислот, которые подразделяются на заменимые (около 80%) и незаменимые (20%). Заменимые аминокислоты синтезируются в организме, а незаменимые организм синтезировать не может, поэтому они должны поступать вместе с пищей.
Белок – основной пластический материал. В составе скелетных мышц содержится приблизительно 20% белка. Белок входит в состав ферментов, ускоряющих разнообразные реакции и обеспечивающих интенсивность обмена веществ. Также белок содержится в гормонах, которые участвуют в регуляции физиологических процессов. Белок участвует в сократительной деятельности мышц. Помимо этого, белок является составной частью гемоглобина и обеспечивает транспортировку кислорода. Белок крови (фибриноген) участвует в процессе ее свертывания. Сложные белки (нуклеопротеиды) способствуют передаче по наследству качеств организма. Также белок является источником энергии, необходимой для выполнения упражнений: 1 г белка содержит 4,1 ккал.
Как уже упоминалось, мышечная ткань состоит из белка, поэтому культуристы для максимального увеличения размеров мышц вводят в рацион много белка, в 2-3 раза больше рекомендуемой нормы. Следует отметить, что мнение о том, что потребление большого количества белка увеличивает силу и выносливость, ошибочно. Единственным способом увеличения размеров мышц без вреда для здоровья является регулярная тренировка. Если спортсмен потребляет большое количество белковой пищи, это приводит к увеличению массы тела. Поскольку регулярные тренировки способствуют увеличению потребности организма в белке, большинство спортсменов употребляет насыщенную белками пищу с учетом нормы, рассчитанной диетологами.
К продуктам, обогащенным белком, относятся мясо, мясопродукты, рыба, молоко и яйца.
Мясо – источник полноценных белков, жиров, витаминов (В1, В2, В6) и минеральных веществ (калия, натрия, фосфора, железа, магния, цинка, йода). Также в состав мясных продуктов входят азотистые вещества, стимулирующие выделение желудочного сока, и безазотистые экстрактивные вещества, извлекающиеся при варке.
Признаками свежего мяса являются красный цвет, мягкий жир, часто окрашенный в яркие красные оттенки. На разрезе мякоть должна быть плотной, упругой, образующаяся при надавливании ямка должна быстро исчезать. Характерный запах свежего мяса – мясной, свойственный данному виду животного. Замороженное мясо должно иметь ровную поверхность, слегка покрытую инеем, на которой от прикосновения остаются пятна красноватого оттенка.
Срез замороженного мяса серовато-розового цвета, жир белого или светло-желтого оттенка. Свежесть мяса можно определить с помощью пробной варки. Для этого небольшой кусочек мякоти варят в кастрюле под крышкой, после чего определяют качество запаха бульона. Кислый или гнилостный запах показывает, что такое мясо употреблять в пищу нельзя. Мясной бульон должен быть прозрачным, жир на поверхности – светлым.
Почки, печень, мозги, легкие также содержат белок и имеют высокую биологическую ценность. Помимо белка, печень содержит много витамина А и жирорастворимых соединений железа, меди и фосфора. Она особенно полезна спортсменам, перенесшим тяжелую травму или операцию.
Ценным источником белка является морская и речная рыба. По наличию полезных веществ она не уступает мясу. По сравнению с мясом химический состав рыбы несколько разнообразнее. Она содержит до 20% белков, 20-30% жиров, 1,2% минеральных солей (соли калия, фосфора и железа). В морской рыбе содержится много фтора и йода.
Свежая рыба должна иметь гладкую, блестящую, плотно прилегающую к тушке чешую. Жабры свежей рыбы красного или розового цвета, глаза прозрачные, выпуклые. Мясо должно быть упругим, плотным, с трудно отделяющимися костями, ямка при нажатии пальцем не образуется, а при образовании тут же исчезает. Если тушку свежей рыбы бросить в воду, она утонет. Запах такой рыбы чистый, специфический. Мороженая доброкачественная рыба имеет плотно прилегающую чешую. Глаза на уровне орбит или выпуклые, запах, свойственный данному виду рыбы, не гнилостный. Признаками несвежей рыбы являются ввалившиеся глаза, чешуя без блеска, мутная липкая слизь на тушке, вздутый живот, желтоватые или сероватые жабры, дряблое мясо, легко отделяющееся от костей, запах гнилостный. Вторично замороженная рыба отличается тусклой поверхностью, измененным цветом мяса на разрезе, глубоко ввалившимися глазами. Использовать в пищу несвежую рыбу, имеющую указанные признаки, опасно.
Для определения качества рыбы, особенно замороженной, рекомендуется использовать пробу ножом, нагретым в кипящей воде. Нож вводится в мышцу, находящуюся сзади головы, после чего определяется запах мяса. Можно использовать и пробную варку, для чего небольшой кусок рыбы или вынутые жабры варят в воде и определяют после этого качество запаха.
В питании спортсменов разрешается использовать куриные и перепелиные яйца. Использование яиц водоплавающих птиц запрещается, так как они могут быть заражены возбудителями кишечных инфекций. Свежесть яиц определяется с помощью просмотра на свет через картонную трубку. Эффективен метод проверки, при котором яйца погружаются в раствор соли (30 г соли на 1 л воды). Свежие яйца в растворе соли тонут, длительно хранящиеся плавают в воде, усохшие и тухлые всплывают.
Кроме белков животного происхождения, существуют белки растительного происхождения, содержащиеся преимущественно в орехах и бобовых культурах, а также в сое.
Бобовые являются питательным и сытным источником обезжиренного белка, содержат нерастворимую клетчатку, сложные углеводы, железо, витамины С и группы В. Бобовые являются лучшим заменителем животного белка, снижают уровень холестерина, стабилизируют содержание сахара в крови. Включение их в рацион спортсменов обязательно не только из-за того, что в бобовых содержится большое количество белка. Такая пища позволяет контролировать массу тела. Бобовые лучше не употреблять в период соревнований, так как они являются довольно трудно усваиваемой пищей.
Соя содержит высококачественный белок, растворимую клетчатку, ингибиторы протеазы. Соевые продукты являются хорошими заменителями мяса, молока, незаменимы в рационе спортсменов-тяжелоатлетов и культуристов.
Орехи, помимо растительного белка, содержат витамины группы B, витамин E, калий, селен. Различные виды орехов включаются в рацион спортсменов в качестве питательного продукта, малый объем которого может заменить большое количество пищи. Орехи обогащают организм витаминами, белками и жирами, снижают риск онкологических заболеваний, предотвращают многие болезни сердца.
Биологически активные вещества (БАВ) - (греч. bios - жизнь, что означает связь с жизненными процессами и соответствует слову «биол.» + лат. аctivus - активный, то есть вещество, которое имеет биологическую активность) - это соединение, которое вследствие своих физико-химических свойств имеет определенную специфическую активность и выполняет или влияет, меняет каталитическую (ферменты, витамины, коферменты), энергетическую (углеводы, липиды), пластичную (углеводы, липиды, белки), регуляторную (гормоны, пептиды) или иную функцию в организме.
*************************************************************************************************************
Под биологически активными веществами подразумевают вещества, которые обладают высокой физиологической активностью и воздействуют на организм в самых малых дозах. Они могут ускорять обменные процессы, улучшать метаболизм, участвовать в синтезе витаминов, способствовать регулировке правильной работы систем организма.
В косметологии широко используют препараты, обладающие высокой биологической активностью, не ограничиваясь при этом только наружным применением. Биологически активные средства в небольших дозах оказывают благоприятный эффект и с успехом используются в косметических изделиях (кремы, лосьоны, шампуни) для предупреждения и лечения косметических недостатков путем стимуляции метаболических процессов в коже, а также для защиты ее от вредных метеорологических и токсических факторов.
Лечебные и косметические свойства растений и других природных продуктов, определяются наличием в их составе различных биологически активных веществ (БАВ). А именно: углеводов, жирных масел, сапонинов, флавоноидов, дубильных веществ, витаминов, фитогормонов и др.
Аминокислоты
служат для синтеза белков, из которых в свою очередь формируются железы, мышцы, сухожилия, волосы — словом, все части организма. Без определенных аминокислот невозможно нормальное функционирование головного мозга, так как именно аминокислота позволяет передавать нервные импульсы от одной нервной клетки к другой. Кроме того, аминокислоты регулируют энергетический обмен и способствуют тому, чтобы витамины и микроэлементы усваивались и работали в полной мере. К наиболее важным аминокислотам относятся триптофан, метионин и лизин, которые как раз не синтезируются человеком и должны поступать с пищей. Если их не хватает, то нужно принимать их в составе БАД. Триптофан содержится в мясе, бананах, овсе, финиках, кунжуте, арахисе; метионин — в рыбе, молочных продуктах, яйцах; лизин — в мясе, рыбе, молочных продуктах, пшенице. Если не хватает аминокислот, организм пытается извлечь их сначала из собственных тканей. А это ведет к их повреждению. В первую очередь организм извлекает аминокислоты из мышц — для него важнее прокормить мозг, чем бицепсы. Отсюда первым симптомом нехватки незаменимых аминокислот являются слабость, быстрая утомляемость, истощение, затем к этому присоединяются анемия, потеря аппетита и ухудшение состояния кожи. Очень опасна нехватка незаменимых аминокислот в детстве — это может привести к задержке роста и психического развития.
Углеводы . В состав косметических кремов и масок вводятся слизи и камеди (абрикосовая, трагакантовая). Они убирают раздражение и хорошо матируют кожу, обладают эмульгирующими и обволакивающими свойствами. Содержатся в семенах льна, листьях мать-и-мачехи, корнях алтея.
Органические кислоты поддерживают в организме кислотно-щелочное равновесие и участвуют во многих обменных процессах. Каждая кислота имеет свой спектр действия. Аскорбиновая и янтарная кислоты обладают мощным антиоксидантным действием, за что их еще называют эликсиром молодости. Бензойная кислота обладает антисептическим действием и помогает бороться с воспалительными процессами. Олеиновая кислота улучшает работу сердечной мышцы, препятствует атрофии мышц. Ряд кислот входит в состав гормонов. Много органических кислот входит в состав овощей и фруктов. Следует знать, что употребление слишком большого количества БАДов, содержащих органические кислоты, может привести к тому, что организму будет оказана медвежья услуга — произойдет излишне ощелачивание организма, что приведет к нарушению работы печени, ухудшению вывода токсинов.
Ферменты являются биологическими катализаторами многих процессов, протекающих в организме. Иногда их называют энзимами. Они помогают улучшить пищеварение, выводят токсины из организма, стимулируют мозговую деятельность, укрепляют иммунитет, участвуют в обновлении организма. Могут быть растительного или животного происхождения. Сейчас получены препараты, избирательно действующие на систему - , протеолитические ферменты (трипсин, химотрипсин, лизоцим-хлорид и др.), препараты, восстанавливающие сниженную активность ферментов, а также замедляющие их активность.
БАД к пище используются для:
- восполнение недостаточного поступления с рационом белка и отдельных незаменимых аминокислот, липидов и отдельных жирных кислот (в частности, полиненасыщенных высших жирных кислот), углеводов и сахаров, витаминов и витаминоподобных веществ, макро- и микроэлементов пищевых волокон, органических кислот, биофлаваноидов, эфирных масел, экстрактивных веществ и др.;
- уменьшение калорийности рациона, регулирования (снижения или повышения) аппетита и массы тела;
- повышение неспецифической резистентности организма, снижения риска развития заболеваний и обменных нарушений;
- осуществление в физиологических границах регуляции функций организма;
- связывания в желудочно-кишечном тракте и выведения чужеродных веществ;
- поддержания нормального состава и функциональной активности кишечной микрофлоры.
Фитонциды обладают способностью уничтожать или тормозить размножение бактерий, микроорганизмов, грибков. Известно, что они убивают вирус гриппа, дизентерийную и туберкулезную палочку, обладают ранозаживляющим действием, регулируют секреторную функцию желудочно-кишечного тракта, улучшают сердечную деятельность. Особенно ценятся фитонцидные свойства чеснока, лука, сосны, ели, эвкалипта.
Пектины - полисахариды клеточных стенок растений. Применяются в виде компрессов, добавок к лосьонам, маскам и кремам. Получают из яблок, малины, морских водорослей.
Эфирные масла - летучие смеси ароматических веществ. В косметологии используют эфирные масла мяты, лаванды, розы, шалфея, ромашки и душицы. Масла вводят в состав тоников и порошков. Они оказывают освежающее, дезинфицирующее, антиаллергическое, противовоспалительное и антисептическое действие.
Алкалоиды — это биологически активные азотсодержащие вещества, содержащиеся в растениях. Они очень активны, большинство алкалоидов в большой дозе ядовиты. В небольшой же это ценнейшее лечебное средство. Как правило алкалоиды обладают избирательным воздействием. К алкалоидам относятся такие вещества, как кофеин, атропин, хинин, кодеин, теобромин. Кофеин оказывает возбуждающее воздействие на нервную систему, а кодеин, к примеру, подавляет кашель.
Сапонины . Снимают воспаление и восстанавливают водный баланс кожи. Применяют в изготовлении косметики для увядающей кожи. Содержатся в фиалке трехцветной, розмарине, хвоще, мыльнянке лекарственной.
Флавоноиды . Замедляют процессы старения кожи. На кожу оказывают противовоспалительное, дезинфицирующее, спазмолитическое и регенерирующее действие. Содержатся в календуле, фиалке трехцветной, зверобое продырявленном, стальнике полевом и солодке.
Дубильные вещества . Обладают бактерицидными, противовоспалительными и вяжущими свойствами. Растения, содержащие дубильные вещества, применяют в косметологии для обработки кожи после механической чистки. Содержатся в коре дуба, чабреце, зверобое, плодах черники.
Смолы . Антисептическое действие. Используют при облысении, лечении трофических язв и для заживления ран. Содержатся в сосне, березовых почках, алоэ.
Фитогормоны . Оказывают стимулирующее действие на функциональное состояние стареющей кожи. В отличие от гормональных препаратов не оказывают вредных побочных действий. В частности, шишки хмеля, листья шалфея и крапивы, используют в косметологических средствах для увядающей кожи.
Витамины
выполняют роль катализаторов биохимических процессов. Поэтому витамины наиболее часто применяются в косметических препаратах, прежде всего, жирорастворимые — , F, Е, D, что обусловлено их ролью в физиологических процессах кожи, высокой биологической активностью и частым возникновением в коже местной витаминной недостаточности. Перечисленные витамины, являясь биоантиоксидантами, подвержены интенсивным процессам окисления. Цепные реакции окисления витаминов протекают под действием света, температуры, некоторых ферментов, в присутствии воды, металлов, а также аутокаталитически, что приводит к полному или частичному разрушению витаминов в течение нескольких часов и сопровождается потерей их биологической активности. Установлено, что стабильность витаминов в составе различных лекарственных, профилактических средств, пищевых продуктов и др. снижается с уменьшением их концентраций. Поэтому для обеспечения стабильности витаминов в косметических средствах, где они используются в низких концентрациях, добавляют специальные стабилизаторы — антиоксиданты.
надежно защитит кожу от ветра и низких температур. Великолепный крем бережно позаботится о коже, предохранит ее от потери влаги, усилит иммунную защиту. Вернет коже эластичность. Предотвратит обветривание и шелушение. Крем можно использовать под макияж, так как он не оставляет на лице жирной пленки.
I . Введение.
К биологически активным веществам относятся: ферменты, витамины и гормоны . Это жизненно важные и необходимые соединения, каждое из которых выполняет незаменимую и очень важную роль в жизнедеятельности организма.
Переваривание и усвоение пищевых продуктов происходит при участии ферментов. Синтез и распад белков, нуклеиновых кислот, липидов, гормонов и других веществ в тканях организма представляет собой также совокупность ферментативных реакций. Впрочем, и любое функциональное проявление живого организма - дыхание, мышечное сокращение, нервно-психическая деятельность, размножение и т.д. - тоже непосредственно связаны с действием соответствующих ферментных систем. Иными словами, без ферментов нет жизни. Их значение для человеческого организма не ограничивается рамками нормальной физиологии. В основе многих заболеваний человека лежат нарушения ферментативных процессов.
Витамины могут быть отнесены к группе биологически активных соединений , оказывающих свое действие на обмен веществ в ничтожных концентрациях. Это органические соединения различной химической структуры, которые необходимы для нормального функционирования практически всех процессов в организме. Они повышают устойчивость организма к различным экстремальным факторам и инфекционным заболеваниям, способствуют обезвреживанию и выведению токсических веществ и т.д.
Гормоны - это продукты внутренней секреции, которые вырабатываются специальными железами или отдельными клетками, выделяются в кровь и разносятся по всему организму в норме вызывая определенный биологический эффект.
Сами гормоны непосредственно не влияют на какие-либо реакции клетки. Только связавшись с определенным, свойственным только ему рецептором вызывается определенная реакция.
Нередко гормонами называют и некоторые другие продукты обмена веществ, образующиеся во всех [напр. углекислота] или лишь в некоторых [напр. ацетилхолин] тканях, обладающие в большей или меньшей степени физиологической активностью и принимающие участие в регуляции функций организма животных Однако такое широкое толкование понятия " гормоны" лишает его всякой качественной специфичности. Термином " гормоны" следует обозначать только те активные продукты обмена веществ, которые образуются в специальных образованиях - железах внутренней секреции. Биологически активные вещества, образующиеся в других органах и тканях, принято называть " парагормонами","гистогормонами","биогенными стимуляторами".
Биологически активные продукты обмена веществ образуются и в растениях, но относить эти вещества к гормонам совершенно не правильно.
А теперь познакомимся с каждой группой веществ, входящей в состав биологически активных, отдельно.
II . Ферменты.
1.История открытия.
В основе всех жизненных процессов лежат тысячи химических реакций. Они идут в организме без применения высокой температуры и давления, т.е. в мягких условиях. Вещества, которые окисляются в клетках человека и животных, сгорают быстро и эффективно, обогащая организм энергией и строительным материалом. Но те же вещества могут годами храниться как в консервированном [изолированном от воздуха] виде, так и на воздухе в присутствии кислорода. Возможность быстрого переваривания продуктов в живом организме осуществляется благодаря присутствию в клетках особых биологических катализаторов - ферментов . Термин "фермент" (fermentum по-латыни означает "бродило", "закваска") был предложен голландским ученым Ван-Гельмонтом в начале XYII века. Так он назвал неизвестный агент, принимающий активное участие в процессе спиртового брожения.
Экспериментальное изучение ферментативных процессов началось в XYIII столетии, когда французский естествоиспытатель Р. Реомюр поставил опыты, чтобы выяснить механизм переваривания пищи в желудке хищных птиц. Он давал хищным птицам глотать кусочки мяса, заключенные в просверленную металлическую трубочку, которая была прикреплена к тонкой цепочке. Через несколько часов трубочку вытягивали из желудка птицы и выяснилось, что мясо частично растворилось. Поскольку оно находилось в трубочке и не могло подвергаться механическому измельчению, естественно было предположить, что на него воздействовал желудочный сок. Это предположение подтвердил итальянский естествоиспытатель Л. Спалланцани. В металлическую трубочку, которую заглатывали хищные птицы, Л.Спалланцани помещал кусочек губки. После извлечения трубки из губки выжимали желудочный сок. Затем нагревали мясо в этом соке, и оно полностью в нем " растворялось".
Значительно позже (1836г) Т. Шванн открыл в желудочном соке фермент пепсин (от греческого слова pepto - "варю") под влиянием которого и происходит переваривания мяса в желудке. Эти работы послужили началом изучения так называемых протеолитических ферментов.
Важным событием в развитии науки о ферментах явились работы К.С. Киргоффа. В 1814 г. действительный член Петербургской Академии наук К.С.Киргофф выяснил, что проросший ячмень способен превращать полисахарид крахмал в дисахарид мальтозу, а экстракт дрожжей расщеплял свекловичный сахар на моносахариды - глюкозу и фруктозу. Это были первые исследования в ферментологии. Хотя на практике применение ферментативных процессов было известно с незапамятных времен (сбраживание винограда, сыроварение и др.)
В разных изданиях применяются два понятия: "ферменты" и " энзимы". Эти названия идентичны. Они обозначают одно и тоже - биологические катализаторы . Первое слово переводится как "закваска" , второе - "в дрожжах".
Долгое время не представляли,что происходит в дрожжах, какая сила, присутствующая в них, заставляет вещества разрушаться и превращаться в более простые. Только после изобретения микроскопа было установлено, что дрожжи - это скопление большого количества микроорганизмов, которые используют сахар в качестве своего основного питательного вещества. Иными словами, каждая дрожжевая клетка "начинена" ферментами способными разлагать сахар. Но в то же время были известны и другие биологические катализаторы, не заключенные в живую клетку, а свободно "обитающие" вне ее. Например, они были найдены в составе желудочных соков, клеточных экстрактов. В связи с этим в прошлом различали два типа катализаторов: считалось, что собственно ферменты неотделимы от клетки и вне ее не могут функционировать, т.е. они "организованы". А "неорганизованные" катализаторы, которые могут работать вне клетки, называли энзимами. Такое противопоставление "живых" ферментов и "неживых" энзимов объяснялось влиянием виталистов, борьбой идеализма и материализма в естествознании. Точки зрения ученых разделились. Основоположник микробиологии Л. Пастер утверждал, что деятельность ферментов определяется жизнью клетки. Если клетку разрушить, то прекратиться и действие фермента. Химики во главе с Ю. Либихом развивали чисто химическую теорию брожения, доказывая, что активность ферментов не зависит от существования клетки.
В 1871 г. русский врач М.М. Манассеина разрушила дрожжевые клетки, растирая их речным песком. Клеточный сок, отделенный от остатков клеток, сохранял свою способность сбраживать сахар. Через четверть века немецкий ученый Э. Бухнер получил бесклеточный сок прессованием живых дрожжей под давлением до 5*10 Па. Этот сок, подобно живым дрожжам, сбраживал сахар с образованием спирта и оксида углерода (IV):
C6H12O6--->2C2H5OH + 2CO2
Работы А.Н. Лебедева по исследованию дрожжевых клеток и труды других ученых положили конец виталистическим представления в теории биологического катализа, а термины "фермент" и "энзим" стали применять как равнозначные.
2.Свойства ферментов.
Будучи белками, ферменты обладают всеми их свойствами. Вместе с тем биокатализаторы характеризуются рядом специфических качеств, тоже вытекающих из их белковой природы. Эти качества отличают ферменты от катализаторов обычного типа. Сюда относятся термолабильность ферментов, зависимость их действия от значения рН среды, специфичность и, наконец, подверженность влиянию активаторов и ингибиторов.
Термолабильность ферментов объясняется тем, что температура, с одной стороны, воздействует на белковую часть фермента, приводя при слишком высоких значениях к денатурации белка и снижению каталитической функции, а с другой стороны, оказывает влияние на скорость реакции образования фермент-субстратного комплекса и на все последующие этапы преобразования субстрата, что ведет к усилению катализа.
Зависимость каталитической активности фермента от температуры выражается типичной кривой. До некоторого значения температуры (в среднем до 5О°С) каталитическая активность растет, причем на каждые 10°С примерно в 2 раза повышается скорость преобразования субстрата. В то же время постепенно возрастает количество инактивированного фермента за счет денатурации его белковой части. При температуре выше 50°С денатурация ферментного белка резко усиливается и, хотя скорость реакций преобразования субстрата продолжает расти, активность фермента, выражающаяся количеством превращенного субстрата, падает.
Детальные исследования роста активности ферментов с повышением температуры, проведенные в последнее время, показали более сложный характер этой зависимости, чем указано выше: во многих случаях она не отвечает правилу удвоения активности на каждые 10°С в основном из-за постепенно нарастающих конформационных изменений в молекуле фермента.
Температура, при которой каталитическая активность фермента максимальна, называется его температурным оптимумом . Температурный оптимум для различных ферментов неодинаков. В общем для ферментов животного происхождения он лежит между 40 и 50°С, а растительного - между 50 и 60°С. Однако есть ферменты с более высоким температурным оптимумом, например, у папаина (фермент растительного происхождения, ускоряющий гидролиз белка) оптимум находится при 8О°С. В то же время у каталазы (фермент, ускоряющий распад Н2О2 до Н2О и О2) оптимальная температура действия находится между 0 и -10°С, а при более высоких температурах происходит энергичное окисление фермента и его инактивация.
Историко-научные и социальные аспекты изучения
Биологически-активных веществ
Преподаватель:
Каржина Г.А.
Исполнитель:
аспирант кафедры химии твердого тела
(1-ый год обучения)
Гусарова Е.В.
Нижний Новгород
Введение……………………………………………………..…………………….3
1. Понятие “биологически активное вещество” ………………………………..5
2. История изучения БАВ……………………...………………………….…...…7
2.1. История исследований ферментов…………………………………….……8
2.2. История исследований витаминов…………………………………………10
2.3. История исследований гормонов……………………………………..……16
3. Биологически активные добавки …....………………………........................21
4. Современные направления исследований БАВ……………………………..25
5. Исследования БАВ, проводящиеся на кафедре химии твёрдого тела химического факультета ННГУ им. Лобачевского………………………...…29
Заключение……………………………………………………………………….33
Список литературы………………………………………………………………34
Введение
Каждый из нас слышал такое понятие, как «биологически активное вещество», но мало кто задумывался, что подразумевается под этим словосочетанием.
Роль биологически активных веществ в жизни человека будет несложно понять, как только вы узнаете, что они включают в себя витамины, гормоны и ферменты, про каждый из которых в отдельности наслышан каждый. Если рассмотреть происхождения этих терминов, то первая часть слова витамин - "vita” - переводится с латыни, как "жизнь”, в свою очередь перевод слова гормон “hormao” с греческого звучит как “возбуждаю, побуждаю”. Исходя из названий, биологически активные вещества должны “побуждать к жизни”, а следовательно быть необходимыми для нее.
Биологически активные вещества участвуют практически во всех биохимических процессах нашего организма. Они являются катализаторами обменных процессов и часто выполняют регуляторную функцию в организме. Именно БАВ ответственны за синтез и распад белков, нуклеиновых кислот, липидов, гормонов и других веществ в тканях организма. Часто БАВ отвечают за наше настроение, чувства и эмоции.
Одни биологически активные вещества способны самостоятельно продуцироваться в организме человека, а другие – нет. Например, витамины практически не вырабатываются (не синтезируются) организмом, - они поступают в него с пищей, или в виде витаминных комплексов. Этот аспект является еще одним свидетельством необходимости изучения данных веществ.
Не велика ежедневная потребность здорового человека в БАВ - всего-навсего 100-150 мг. Между тем, сколько неприятностей ждет нас, если этой крохи не окажется в нашей пище…
К сожалению, в наши дни, из-за резко возросшей экологической нагрузки на организм, а так же обеднения пищевого рациона в связи с химизацией сельского хозяйства и истощением почв, недостатком тех или иных биологически активных веществ страдает практически каждый человек. Поэтому для компенсации этих явлений и поддержания здоровья, человеку необходим дополнительный прием основных БАВ и микроэлементов, так называемых биологически активных добавок.
В связи с вышесказанным, в данной работе я решила разобраться, каковы были предпосылки для изучения биологически активных веществ, как происходило их открытие с развитием науки и осталась ли на данный момент социальная потребность в продолжении исследований данных соединений.
Понятие “биологически активное вещество” (БАВ)
БАВ - химические вещества, обладающие высокой физиологической активностью при небольших концентрациях по отношению к определённым группам живых организмов или к отдельным группам их клеток. Говоря о БАВ мы, в первую очередь, имеем ввиду организм человека, однако это понятие может быть применимо и к животным, и к растениям – то есть тем объектам, которые состоят из живых клеток, в которых происходят различные процессы жизнедеятельности. К БАВ относятся такие жизненно важные и необходимые соединения, как ферменты, витамины и гормоны.
Иногда складывается ошибочное впечатление, будто биологически активные вещества хоть и очень важны, но выполняют лишь частные, вспомогательные функции. Оно проявилось из-за того, что в специальной и научно-популярной литературе функции каждого БАВ рассматривались в отдельности друг от друга.
Ферменты участвуют в переваривании и усвоении пищевых продуктов. При этом в тканях организма происходят такие ферментативные реакции как синтез и распад белков, нуклеиновых кислот, липидов, гормонов и других веществ. Любое функциональное проявление живого организма - дыхание, мышечное сокращение, нервно-психическая деятельность, размножение и т.д. - тоже непосредственно связаны с действием соответствующих ферментных систем. Иными словами, без ферментов нет жизни, а в основе многих заболеваний человека лежат именно нарушения ферментативных процессов, поэтому их значение для человеческого организма трудно переоценить.
Витамины – это биологически активные органические соединения различной химической структуры, которые, присутствуя в ничтожных концентрациях оказывают свое действие на обмен веществ. Они просто необходимы для нормального функционирования практически всех процессов в организме: повышают устойчивость организма к различным экстремальным факторам и инфекционным заболеваниям, способствуют обезвреживанию и выведению токсических веществ и т.д.
Гормоны - это продукты внутренней секреции, которые вырабатываются специальными железами или отдельными клетками, выделяются в кровь и разносятся по всему организму в норме вызывая определенный биологический эффект. Сами гормоны непосредственно не влияют на какие-либо реакции клетки. Только связавшись с определенным, свойственным только ему рецептором вызывается определенная реакция.
История изучения БАВ
Изучение функций организма человека, борьба с болезнями и старостью во все временя являлось одной из важнейших целей исследований многих ученых – медиков, физиологов, биологов и химиков. Именно на стыке этих наук и проводились много численные исследования, приведшие к открытию известных нам БАВ.
Начало ХХ века – время выдающихся достижений химии, особенно в области органического синтеза. Вместе с этим происходит также интенсивное развитие фармакологии. Неограниченные возможности в получении индивидуальных химических соединений (с известной структурой и заданными фармакологическими свойствами, узкой направленностью действия), казалось бы, стали решением всех проблем. Но уже через несколько десятилетий становится ясно, что синтетические лекарства, несмотря на очевидные достоинства, не оправдывают возлагавшиеся на них надежды: сделать человека здоровым они не могут.
Широкомасштабные исследования еще в 60-е годы с документальной точностью подтвердили, что каждое животное или человек, умершие естественной смертью, умирают не от старости, а от неполноценного питания, т.е. от дефицита витаминов и других питательных веществ. Именно тогда, в начале 70-х годов, во всех цивилизованных странах прошла витаминная революция.
В 1969 г. на вопрос Всемирной Организации Здравоохранения к ведущим ученым мира: «Что такое здоровый человек?», лауреат Нобелевской премии американский биохимик Лайнус Полинг ответил: "Здоровый человек тот, у которого все ферментные системы находятся в хорошо сбалансированном виде". И более того уже тогда было сказано, что наступит время, когда медицина будет лечить не отдельную болезнь, а человека, и не антибиотиками, а преимущественно ферментами и антиферментами, а также - оксидантами и антиоксидантами.
Однако исследования биологически активных веществ и открытия в этой области начались гораздо раньше 20-го века. Рецепты с описанием того, чем и при каких недугах нужно питаться, были обнаружены на многочисленных глиняных табличках, найденных на территории Вавилона и Месопотамии. Археологи датируют эти «медицинские записки» 1500 годом до н.э. Нездоровье исцеляли пищей и в Древнем Египте.
©2015-2019 сайт
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-06-11
Растительный организм из простых веществ - воды и углекислого газа под действием солнечного света способен синтезировать разнообразные химические соединения, зачастую весьма сложные по строению. Это так называемые первичные метаболиты, необходимые растениям как строительный и энергетический материал. К ним относятся углеводы, белки и липиды.
Первичные метаболиты, как исходное сырье, вовлекаются в сложный биосинтетический процесс, в результате которого возникают новые, существенно различающиеся по химической структуре и свойствам вещества - вторичные метаболиты. Являясь продуктами синтеза живых организмов, каковыми являются растительные клетки, вторичные метаболиты способны оказывать определенное (положительное или отрицательное) воздействие и на многие жизненные процессы человека и животных.
Разумеется, что при использовании растения с лечебной целью далеко не все содержащиеся в нем химические соединения влияют на развитие терапевтического эффекта. В связи с этим среди биологически активных соединений растительного происхождения принято выделять действующие, сопутствующие и балластные вещества.
Действующие вещества - это соединения, обусловливающие терапевтическую ценность данного вида сырья. В большинстве случаев в растениях они являются вторичными метаболитами, реже - первичными. Их можно разделить на две групы.
1. Действующие вещества, обладающие сильно выраженной фармакологической активностью. Они, чаще всего, в высоких дозах токсичны и могут вызывать негативные побочные явления, а эффект проявляется в очень широких пределах лечебных доз. Эта группа, как правило, представлена биогенетически родственными химическими соединениями, относящихся к одному классу. Яркими представителями являются многие алкалоиды и сердечные гликозиды. Лекарственное сырье, содержащее подобные биологически активные вещества, наиболее часто используется для производства промышленных препаратов.
2. Действующие вещества, обладающие более слабой фармакологической активностью. Они нередко представлены в одном растении различными химическими соединениями, относящимися к разным классам. Например, почти каждое растение содержит витамины, флавоноиды, дубильные вещества и др. В этом случае, как правило, достигаемый терапевтический результат является комплексным, зависящим от суммы всех действующих веществ, содержащихся в растительном сырье. Фармакологический результат таких соединений чаще всего проявляется при применении относительно высоких доз и, особенно, при длительном приеме. Побочные эффекты, как и случаи отравления, довольно редки. Из растительного сырья, содержащего эту группу, получают как экстемпоральные лекарственные формы, так и промышленные препараты.
Сопутствующими веществами называют вещества растительного происхождения, обладающие определенной фармакологической активностью, но непосредственно не влияющие на достижение конечного терапевтического результата. Как правило к ним относятся продукты первичного и (или) вторичного синтеза, содержащихся в лекарственном растении наряду с действующими веществами.
Присутствие сопутствующих веществ в сырье может быть желательно, а может быть и не желательно.
В первом случае их роль сводится к ускорению или улучшению эффекта действующих веществ. Например, сапонины, часто встречающиеся в растениях, содержащих сердечные гликозиды, ускоряют всасывание последних в кишечнике, обеспечивая тем самым более быстрый терапевтический эффект; аскорбиновая кислота потенцирует действие флавоноидов, регулирующих сосудистую проницаемость и т.д.
Во втором случае эти вещества могут вызвать негативные явления при лечении. В частности, смолы, сопутствующие антраценпроизводным, вызывают болевые ощущения в кишечнике и тошноту. Дубильные вещества могут препятствовать качественному приготовлению экстемпоральных лекарственных форм. От таких сопутствующих веществ, как правило, стремятся освободиться.
Балластные вещества в растениях представлены преимущественно продуктами первичного синтеза и, наиболее часто, производными углеводов.В достижении терапевтического эффекта их роль не значительна или сводится к нулю.
Следует отметить, что резкой границы между приведенными группами нет, и это деление в какой-то мере условно, поскольку одну и ту же группу веществ иной раз относят к действующим, другой - к сопутствующим, а третий - к балластным (например, клетчатка, крахмал и др.)..
Исходя из принципов химической классификации среди биологически активных веществ лекарственных растений в настоящее время можно выделить следующие, наиболее важные в лечебном плане, группы соединений.
1. Алкалоиды - большая группа природных азотсодержащих соединений основного характера. Часто обладают сильным фармакологическим действием и терапевтические дозы многих алкалоидов близки к токсическим или же связаны с побочными эффектами. По некоторым данным, число выделенных из растений алкалоидов с установленной структурой в настоящее время составляет около 10 000. В то же время в медицинской практике нашло применение только лишь около 80 алкалоидов. Преимущественно они используются в чистом виде для промышленного производства фармпрепаратов, но некоторые алкалоидсодержащие растения применяются и для получения экстемпоральных лекарственных форм.
В связи с чрезвычайно разнообразным химическим строением этой группы биологически активных веществ, фармакологические свойства алкалоидов настолько обширны, что невозможно перечислить их детально. В частности, это гипо- или гипертензивные эффекты, седативное действие на центральную нервную систему, сосудосуживающее или сосудорасширяющее влияние и т. д. Важно помнить, что большинство алкалоидов относится к сильнодействующим, ядовитым и наркотическим средствам, поэтому применение растений, их содержащих, требует внимания, осторожности и согласования с врачом.
2. Терпеноиды - обширная группа органических соединений растительного происхождения, объединяемая общими путями биосинтеза. Исходя из особенностей химической структуры внутри этой группы выделяют:
- эфирные масла - летучие жидкие смеси органических веществ, вырабатываемые растениями и обусловливающие их запах. Число компонентов в составе одного эфирного масла может достигать сотни и более. Соединения, составляющие эфирное масло, могут существовать в свободном виде или в виде гликозидов (т.е. соединений, связанных гликозидной связью с сахарным компонентом). В номенклатуре использующихся с лечебной целью лекарственных растений, эфиромасличные растения занимают самое значительное место. Их применение весьма разнообразно. Можно отметить некоторую закономерность в проявлении фармакологических свойств. Среди растений этой группы выделяются следующие подгруппы: а). растения, обладающие противовоспалительной, антимикробной и противовирусной активностью; б). разжижающие мокроту и обладающие отхаркивающим действием; в). оказывающие спазмолитический и сосудорасширяющий эффекты; г). стимулирующие деятельность органов пищеварения; д). проявляющие аналгезирующий и раздражающий эффекты.
- сердечные гликозиды - соединения со сложной и весьма лабильной химической структурой, состоящей из стероидного скелета, лактонного кольца и углеводной части. Сердечные гликозиды оказывают выраженный кардиотонический эффект - увеличивают силу и уменьшают частоту сердечных сокращений, улучшают тканевой обмен сердечной мышцы. Пока не найдены равноценные синтетические заменители этих уникальных лекарственных веществ, поэтому растения являются единственным источником их получения для медицинских целей. Растительное сырье, содержащее сердечные гликозиды, используется преимущественно для производства промышленных препаратов, но иногда из него готовят настои или настойки. В этом случае следует помнить, что сердечные гликозиды в высоких дозах являются сердечным ядом, и их использование без рекомендации врача абсолютно противопоказано.
- сапонины (стероидные и тритерпеновые) - вещества, обладающие специфическими свойствами: поверхностной активностью и способностью вызывать гемолиз эритроцитов. Сапонинсодержащие растения обладают немногочисленными, но уникальными фармакологическими эффектами. Для растений, содержащих стероидные сапонины, характерно антисклеротическое действие. У тритерпеновых сапонинов более широкий спектр фармакологических эффектов. Они обладают выраженным отхаркивающим действием, усиливая секрецию бронхиальных желез, разжижая мокроту и понижая ее вязкость, имеют тонизирующее и адаптогенное действие. Некоторые из них (например, сапонины солодки) при попадании в организм превращаются в аналоги гормонов коркового слоя надпочечников, оказывая тем самым выраженный противовоспалительный, иммуностимулирующий и гормонсберегающий эффект.
- иридоиды (горькие гликозиды) – вещества гликозидной природы, агликоном которых являются производные циклопентаноидных монотерпенов. Это сравнительно немногочисленная группа. Ее основной фармакологический эффект сводится к рефлекторному или местному усилению деятельности органов пищеварения. При этом повышается аппетит, увеличивается секреция желудочного сока, улучшается желчеотделение, усиливается перистальтика кишечника.
3. Фенольные соединения - вещества ароматической природы, которые содержат одну или несколько гидроксильных групп, связанных с атомами углерода ароматического ядра. Эта группа биологически активных веществ, как и предыдущая, объединяется по биогенетическому принципу и включает в себя:
- простые фенолы, фенолокислоты, фенолоспирты . Ассортимент лекарственного растительного сырья, содержащего эти соединения в качестве основных действующих веществ, весьма не велик. Большинство из них - типичные сопутствующие вещества, обеспечивающие суммарный эффект растительных препаратов. В то же время следует выделить группу лекарственных растений, содержащих фенологликозиды, обладающих выраженным антисептическим и диуретическим действием.
- кумарины и хромоны - соединения, в основе строения которых лежит бензо-a-пирон. Растения, содержащие вещества этой группы, в большинстве своем используются для промышленного производства лекарственных препаратов и обладают спазмолитической, фотосенсибилизирующей, антикоагулянтной и, реже, Р-витаминной активностью.
- флавоноиды - соединения, являющиеся производными флавана или флавона (бензо-g-пирона). Растения, содержащие флавоноиды в качестве действующих веществ, образуют довольно обширную группу, и представлены преимущественно сырьем аптечного ассортимента. Как правило, они сочетают в себе низкую токсичность с достаточно высоким избирательным терапевтическим действием. Прежде всего это выраженная Р-витаминная, спазмолитическая, гипотензивная, желчегонная, кровоостанавливающая и диуретическая активность.
- лигнаны - природные фенольные вещества, производные димеров фенилпропанового ряда. Лигнаны довольно широко распространены в растительном мире и многие из них обладают весьма ценными фармакологическими свойствами - противоопухолевыми, противомикробными, стимулирующими и адаптогенными.
- дубильные вещества - высокомолекулярные растительные многоядерные фенольные соединения, обладающие вяжущим вкусом. Они подразделяются на гидролизуемые (в условиях кислотного или ферментативного гидролиза распадаются на составляющие компоненты) и конденсированные - не поддающиеся гидролизу. Отличительный признак дубильных веществ - высокое удельное содержание фенольных гидроксильных групп. Дубильные вещества содержатся почти во всех широко известных растениях, выполняя роль сопутствующих или балластных веществ. Однако при значительной концентрации дубильных веществ и отсутствии каких-либо других соединений, обладающих высокой фармакологической активностью, дубильные вещества переходят в разряд действующих. Они обладают вяжущим, кровоостанавливающим и антисептическим действием, ограничивают воспалительный процесс, используются как антидот при отравлении алкалоидами и солями тяжелых металлов. Гидролизуемые дубильные вещества обладают более мягким дубящим действием по сравнению с конденсированными, что особенно важно при воздействии на слизистые оболочки.
- антраценпроизводные – соединения, в основе которых лежит ядро антрацена различной степени окисленности. Перечень растений, содержащий эту группу биологически активных веществ в качестве действующих, невелик, а сырье преимущественно обладает слабительным действием, стимулируя перистальтику толстого кишечника: рецепторы слизистой оболочки толстой кишки более чувствительны к антраценам и реагируют на такие их концентрации, на которые не реагируют рецепторы тонкого кишечника.
4. Углеводы - первичные продукты синтеза биологически активных веществ и представляющие собой алифатические полиоксикарбонильные соединения и их многочисленные производные. Непосредственное лечебное действие оказывают растения, содержащие высокомолекулярные полисахариды. К ним, в частности, относятся:
- клетчатка – высокомолекулярный гомополисахарид, построенный в линейную цепь из остатков D-глюкозы, связанных b-1,4-гликозидными связями. Является основой перевязочных материалов. Клетчатка набухает в толстом кишечнике, вызывая раздражение рецепторов слизистых оболочек, стимулируя перистальтику и тем самым оказывая слабительный эффект.
- пектиновые вещества - высокомолекулярные гетерополисахариды, главным структурным компонентом которых является галактуроновая кислота и ее метилированные производные. Пектины обладают кровоостанавливающим, ранозаживляющим, антисклеротическим, гипотензивным и противоязвенным эффектом; снижают токсичность антибиотиков и удлиняют сроки их действия; способствуют выведению из организма радионуклидов и тяжелых металлов - свинца, меди, кобальта и т.д.
- крахмал – высокомолекулярный гомогликан, мономерной единицей которых является только глюкоза. В медицинской практике используется как наполнитель и в качестве присыпок.
- слизи и камеди - гидрофильные соединения, представляющие собой смеси кислых и нейтральных гетерополисахаридов. В медицинской практике слизьсодержащие растения применяют как мягчительные, обволакивающие, противовоспалительные и отхаркивающие средства.
5. Липиды. Эта группа растительных биологически активных веществ представлена преимущественно жидкими маслами (за исключением масла какао) - смесями триглицеридов высокомолекулярных жирных кислот. Растительные жиры обладают ценными свойствами, среди которых можно отметить мягчительное, антисклеротическое, антиоксидантное, слабительное, эпителизирующее и болеутоляющее действие.
6. Витамины - органические вещества различной химической природы, в малых количествах необходимые для нормального функционирования организма. Растениями синтезируются практически все витамины, за исключением витамина А и витаминов группы D, которые образуются в организме животных из растительных предшественников. Те или иные витамины или группа витаминов содержатся в любом растении, но в некоторых их содержание достигает значительной величины. В связи с этим выделяют лекарственные растения, обладающие поливитаминной активностью, а также С-, Р-, А-, К-, U- и F- витаминной активностью.
7. Минеральные элементы - химические элементы, усваиваемые растениями. По содержанию они подразделяются на макроэлементы, микроэлементы и ультрамикроэлементы. Содержание макроэлементов достигает десятых долей процента (Fe, Ca, K, Mg, Na, P, S, Al, Si, Cl). Микроэлементы в растениях содержатся в количествах 10 -2 - 10 -5 % (Mn, B, Sr, Cu, Li, Ba, Br, Ni и др.). Ультрамикроэлементы накапливаются в клетках в концентрации менее 10 -6 % (As, Mo, Co, I, Pb, Ag, Au, Ra и др.). Некоторые растения способны избирательно концентрировать определенные минеральные элементы. Например, морские водоросли - бром и йод; кукуруза – золото; астрагалы - селен; сфагнум – серебро; вересковые и брусничные - марганец и т.д.
Отличительной особенностью минеральных комплексов, содержащихся в растениях, является то, что они представляют собой естественную комбинацию, свойственную живой природе в целом, прошедшую через своеобразный биологический фильтр и вследствие этого отличающуюся наиболее благоприятным для организма соотношением основных компонентов. Существенным преимуществом растений является и то, что микроэлементы в них находятся в органически связанной, т.е. наиболее доступной и усвояемой форме. Активность любого минерального элемента в органическом комплексе во много раз превосходят таковую в неорганических солях.
Минеральные элементы входят в состав или активируют до 300 ферментов. Известны металлоорганические соединения и неферментативного характера, но с высокой биологической активностью, как, например, хлорофилл, купропротеины и др.
Вопрос о целевом использовании микроэлементов, содержащихся в растениях, к настоящему времени остается открытым и недостаточно исследованным, хотя их терапевтическая ценность очень велика, особенно при состояниях, сопровождающихся нарушениями в организме человека микроэлементного равновесия.
Кроме вышеперечисленных групп биологически активных веществ растительного происхождения необходимо отметить тиогликозиды , образующие в процессе гидролиза горчичный спирт (аллилизотиоцианат) и цианогликозиды , соединения, гидролизующиеся с образованием синильной кислоты. Ассортимент официнального сырья весьма ограничен, как ограничена и область его применения.