Биохимия

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.

Смысл словосочетания может существенно изменяться в зависимости от сферы применения. В научном смысле (нейрофизиологическом, психическом, химическом процессах) - повышение активности жизненных процессов организма. Иными словами, биологическое действие - это биохимические, физиологические, генетические и другие изменения, происходящие в живых клетках и организме в результате действия БАР.

Вообще полностью индифферентных веществ в природе нет. Все вещества выполняют какие функции в организме человека, животных, растений или используются для достижения определенных эффектов. Например, вода, связанная с метаболическими функциями живой клетки, является активным участником транспортировки питательных веществ и продуктов обмена в организме, субстрата ряда ферментативных реакций.

Классификация

Общая

В целях классификации все БАР разделяют

эндогенные

экзогенные

К эндогенным веществам относят

химические элементы ( кислород, водород, калий, фосфор и др.).

низкомолекулярные ( глюкоза, АТФ, этанол, адреналин и др.).

ВМС ( ДНК, РНК, белки )

Они входят в состав организма, участвуют в обменных процессах веществ и обладают выраженной биологической (физиологической) активность.

Экзогенными считают БАР, поступающих в организм различными путями.

По действию на организм

С учетом взаимодействия с организмом БАР разделяют на

биоинертными, которые не усваиваются организмом ( целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин, кремнийорганические полимеры, поликарбонат и др.).

биосовместимые, которые медленно растворяются или ферментируются в организме спирт, полиэтиленоксид, водорастворимые эфиры целлюлозы и др.).

бионесумисни, которые вызывают поражение ткани организма ( полиантрацены, некоторые полиамиды и многие др.).

биоактивные направленного действия ( винилин, полимеры в сочетании с лекарственными веществами).

Биоинертными и биосовместимые вещества широко используются в производстве лекарств как вспомогательные вещества, а также для получения тары, упаковочных и конструкционных материалов и др..

За токсичностью

В зависимости от степени токсичности БАР разделяют на

обычные вещества

сильнодействующие

ядовитые

Проявление токсичности зависит от концентрации (дозы) БАР, путей поступления в организм, чувствительности последнего, поведения БАР в организме и других факторов (например, ядовитые вещества используются как лекарство в определенных дозах).

По происхождению

БАР бывают

природные

синтетические

Природные БАВ образуются в процессе жизнедеятельности живых организмов. Они могут образовываться в процессе обмена веществ, выделяться в окружающую среду (экзогенные) или накапливаться внутри организма (эндогенные).

Другие варианты классификации

Возможны другие подходы к классификации БАР, напр. зависимости от природы (растительного или животного происхождения), мл. м., размера частиц, устойчивости к температуре, возможности накапливаться в организме, выявлять наркотические и другие свойства.

Функции

Основными функциями БАР являются:

клеточный обмен веществ в организме;

превращения веществ;

синтез необходимых веществ;

катализации биореакций в организме.

Свойства

Основными характерными свойствами БАР является:

- термолабильность,

- биологическая активность,

- Влияние на них активаторов  и ингибиторов,

- стерильность получения  и др..

Одним из важнейших свойств БАВ является их биологическая активность. Она зависит от уровня рН среды, температуры и может теряться в процессе нагревания в результате повышения локальных значений температур, образования неравномерности потоков раствора, перегрева пристенного слоя раствора свыше температур термической стойкости и длительном времени обработки.

Биологическая активность

За единицу биологической активности химического вещества принимают минимальное количество этого вещества, способного подавлять развитие или задерживать рост определенного числа клеток, тканей стандартного штамма ( биотесты ) в единице питательной среды.

Для каждого вида БАР существуют свои методы определения биологической активности. Так, для ферментов, метод определения активности Е заключается в регистрации скорости исчезновения субстрата (S) (вещества, на которую действует фермент) или скорости образования продуктов реакции ([Р]). Активность выражают в международных единицах (МЕ - это такое количество фермента, которое при заданных условиях катализирует превращение 1 мкмоль субстрата за 1 мин.). При проведении исследований активность опытного образца сравнивают с активностью стандартного образца при одинаковых условиях и рассчитывают активность А в соответствующих единицах МЕ.

Для каждого витамина существует свой ??метод определения активности (количества витамина в опытном образце (например, таблетках ) в единицах МЕ). Эти методы сложны и требуют использования высокоточного, дорогостоящего и сложного оборудования ( спектрофотометров, флуорометрия и проч.) многих химических реактивов и проведения сложных расчетов. При проведении исследований необходимо иметь опыт работы с оборудованием, химическими веществами, иметь навыки построения калибровочных графиков. К наиболее распространенным методам относятся методы визуального титрования, высокоэффективной хроматографии и инверсионной вольтамперометрии.

При производстве БАР на стадиях указанных в технологическом регламенте проводят контроль качества полученной продукции по различным критериям. Среди них, одним из главнейших, является заданная для определенного вида БАР биологическая активность. Поэтому при производстве БАР очень важно правильно подобрать технологические режимы их обработки, обеспечивающие максимальное качество при минимальных затратах тепловой энергии.

Источники поступления в организм

Главным источником поступления БАВ в организм есть лекарства, пищевые и другие продукты. Многие БАР попадает в организм из окружающей среды с воздухом и питьевой водой. В условиях растущего химического загрязнения окружающей среды в организм человека может попадать большое количество ксенобиотиков, которые могут вызвать заболевания. Биологической активностью обладают алкоголь, ядовитые вещества, содержащиеся в табачном дыме и наркотических веществах.

Микотоксины. К микотоксинам относят токсичные вещества (метаболиты), образуемые микроскопическими грибами (плесенью). Среди них имеются соединения, обладающие исключительно высокой биологической активностью, действующие экст-рогенно, канцерогенно, эмбриотоксически, гонадотоксически и тератогенно. Так, ЛД^о одного из метаболитов гриба из рода фу-зариум — Т-2-токсина для белых мышей составляет 3,8 мг/кг, примерно такой же токсичностью обладает афлатоксин Вь В настоящее время неизвестно другого такого соединения, применяемого для защиты растений или животных, с такой высокой ток-

Сичностью. ЛДзо карбофурана (фурадана) — одного из наиболее токсичных пестицидов, применяемого для обработки семян свеклы и не допущенного к применению на животных, составляет 15 мг/кг, т. е. он в 4 раза менее токсичен, чем Т-2-токсины.

Во многих странах мира проводятся обширные исследования по выделению микотоксинов, изучению их химической структуры, определению биологической активности, разработке методов определения в кормах и тканях животных, факторов, влияющих на процесс токсинообразования.

Витамины - это группа разнообразных по химической природе органических веществ, необходимых организму в крайне малых количествах. Витамины участвуют в регуляции разнообразных процессов. Витамины делятся на две группы: жирорастворимые и водорастворимые. А (ретинол, ретиналь, ретиноевая к-та). Участвует в сумеречном зрении, антиоксидант, защищающий организм от разрушения кислородом. Важен для кожи и слизистых оболочек.D (кальциферолы). Используется для образования гормона, регулирующего обмен кальция и фосфора, усвоение их из пищи и отложение в костях.Е (токоферолы). Антиоксидант, защищающий организм от разрушения кислородом. Необходим для половых органов, почек, печени, костей, мышц.К (филлохиноны). Участвует в образовании ряда белков. Важнейший среди них – протромбин, необходим для свертывания крови. С (аскорбиновая к-та). Необходим для образования ряда веществ в организме, в том числе белка соединительной ткани. Антиоксидант, участник окислительно-восстановительных реакций. Защищает организм от вредных веществ. В1 (тиамин). Входит в состав ферментов, необходимых для обмена углеводов и ряда других веществ.В2 (рибофлавин). Участвует в использовании энергии углеводов, жиров и белков, в образовании ряда веществ, являясь составной частью ферментов. РР (никотинамид) Участвует в использовании энергии углеводов, жиров, белков, в образовании ряда веществ, являясь составной частью ферментов.В5 (пантотеновая к-та). Участвует в обмене жиров, угдеводов, белков, в образовании многих веществ, в обезвреживании ядовитых веществ.

Фермент (от лат. Fermentum - закваска), энзимы, специфические катализаторы, присутствующие во всех живых клетках. Почти все биохимические реакции, протекающие в организме и в сочетании составляющие его обмен веществ, катализируются соответствующими ферментами. Направляя и регулируя обмен веществ, они играют жизненно важную роль во всех процессах жизнедеятельности . Классификация ферментов Классификация ферментов 1. оксидоредуктаза: включает в себя ферменты, катализирующие окислительно-восстановительные реакции, и разделяется на 14 подклассов в зависимости от природы той группы в молекуле субстрата, которая подвергается окислению. 2. трансфераза: объединяет ферменты, катализирующие реакции переноса групп, подразделяется на 8 подклассов в зависимости от природы переносимых групп, которыми могут быть одноуглеродные или гликозильные остатки, азотистые или содержащие серу группы и т.д.3. гидролаза: принадлежат ферменты, катализирующие гидролитическое расщепление различных соединений. 4. лиаза: отщепляющие от субстрата ту или иную группу с образованием двойной связи или, наоборот присоединяющие группы к двойным связям. Имеют 5 подклассов.5. изомераза: катализирующие реакции изомеризации, разделяют на 5 подклассов, в зависимости от типа катализируемой реакции. 6. лигаза (синтетазы): ферменты, которые катализируют соединение двух молекул, сопряженное с расщеплением пирофосфатной связи в молекуле аденозинтрифосфорной кислоты.

Гормоны – биологически активные вещества, вырабатывающиеся некоторыми органами (гипофизом, щитовидной железой, надпочечниками и др.). Гормоны играют важную роль в жизнедеятельности различных органов и тканей, влияя на биохимические процессы в организме. Гормоны гипофиза (соматотропин, лютеинизирующий гормон, фолликулостимулирующий гормон, пролактин) влияют на рост, развитие и обменные процессы организма, регулируют работу других желез внутренней секреции.Щитовидная железа вырабатывает гормоны (тироксин, трийодтиронин), регулирующие рост и развитие организма. Разновидности гормонов.Надпочечники играют важную роль в регуляции обмена вещества, а также приспособление организма к неблагоприятным условиям (кортикостероиды, адреналин, норадреналин, кортизол).Половые гормоны регулируют развитие половых органов, разносторонне влияя на организм (тестостерон, эстрадиол).

В живых организмах содержится около 80 химических элементов. Минеральные вещества принимают участие в формировании клеток и тканей, участвуют в обменных процессах, поддерживают физиологическое функционирование сердечно-сосудистой, нервной, эндокринной и других систем организма. Входят в состав ферментов, участвуют в сложных биохимических процессах.