§ 30. ЗАГАЛЬНІ ПОНЯТТЯ ПРО БІОЛОГІЧНО АКТИВНІ РЕЧОВИНИ

Поняття «біологічно активні речовини». Забезпечити нормальну життєдіяльність людини та інших живих організмів допомагає особлива група органічних сполук — біологічно активні речовини.

• Біологічно активні речовини — речовини, які містяться в організмі в невеликих кількостях, але проявляють високу активність, впливаючи на різні біологічні процеси.

До цих речовин належать вітаміни, гормони й ферменти. На відміну від білків, жирів і вуглеводів, які забезпечують дуже важливі біологічні функції (будівельну, транспортну, енергетичну, запасну, захисну тощо), вони впливають на роботу нервової системи, зміну швидкості обміну речовин, перетворення енергії, покращують кровотворення, беруть участь у біосинтезі білків, сприяють пристосуванню організмів до навколишнього середовища.

Ознайомимося детальніше з вітамінами та ферментами.

Вітаміни. Сама назва «вітаміни» (від латин. vita — життя + «аміни») говорить про те, що це речовини, які підтримують життєдіяльність організму. Їх відомо понад 20. Вітаміни входять до складу харчових продуктів рослинного й тваринного походження. Деякі в невеликих кількостях синтезуються в організмах людини та тварин.

Зважаючи на складну будову та не до кінця вивчені властивості, було запропоновано позначати їх великими літерами латинського алфавіту: А, В, С, D. Якщо є група вітамінів, подібних за складом і функціями, то для їх розрізнення внизу ставлять індекси. Наприклад, вітаміни групи В (В-комплекс) позначають так: В₁, В₂, В₆, В₁₂.

За здатністю розчинятися вітаміни поділяють на водо- й жиророзчинні. До водорозчинних належать вітаміни С, В₁, В₂, В₆, В₁₂, РР, до жиророзчинних — А, D, E, F та ін. Характеристики деяких водо- й жиророзчинних вітамінів наведено в табл. 15 і 16.

Характеристика водорозчинних вітамінів

Позначення й назва

Властивості

Вітамін С (аскорбінова кислота)

Кристалічна речовина білого кольору, добре розчинна у воді, сильний відновник.

Підвищує імунітет, бере участь у синтезі жовчних кислот, впливає на стан шкіри. Відсутність чи нестача проявляється зниженням опірності організму інфекціям.

Вітаміни групи В (В-комплекс) В₁ (тіамін)

Вітаміни групи В добре розчинні у воді. За підвищення температури, а також під дією кофеїну, нікотину, алкоголю відбувається їх руйнування.

Позитивно впливає на роботу центральної та периферійної нервової систем, нормалізує апетит, підвищує тонус м’язів.

Вітамін В₂ (рибофлавін)

Захищає сітківку від дії УФ-променів, відповідає за синтез гормонів стресу та діяльність нервової системи. Сприяє перетворенню жирів і вуглеводів.

Вітамін В₆ (піридоксин)

Забезпечує правильну переробку амінокислот.

Вітамін В₁₂ (кобаламін)

Запобігає виникненню анемії, покращує пам’ять, підтримує нервову систему.

Характеристика жиророзчинних вітамінів

Позначення й назва

Властивості

Вітамін А (ретинол)

Блідо-жовта речовина, що утворюється з рослинного пігменту каротину. Легко окиснюється на повітрі та під дією сонячного світла. Сильний антиоксидант.

Гальмує процеси старіння, сприяє росту та розвитку організму, тому його називають «вітаміном росту». Позитивно впливає на зір, регулює вміст цукру в крові, є антираковим засобом. Вітамін А — важливий складник регенерації шкіри. Нестача цього вітаміну спричиняє захворювання на «курячу сліпоту» — людина не може повноцінно бачити в сутінках або при поганому освітленні.

Вітамін D₂ (ергокальциферол)

Вітамін D — спільна назва групи речовин рослинного й тваринного походження — кальцифероли. Безбарвні кристалічні речовини, стійкі до високих температур. Погано реагують на ультрафіолетове випромінювання й контакт із киснем, руйнуються під дією кислот й окисників.

Проявляє протирахітну дію, сприяє засвоєнню йонів кальцію й росту кісткової тканини, стимулює засвоєння нових молекул білків. Активні форми вітаміну D регулюють роботу імунної системи, знижують імовірність запальних процесів в організмі. У здорової людини під дією сонячного проміння цей вітамін утворюється в достатній кількості в шкірі.

Вітамін D₃ (холекальциферол)

Для нормального функціонування організму найкраще вживати натуральні продукти, що містять ці вітаміни. Джерелами вітаміну С є чорна смородина, горіхи, болгарський перець і капуста, абрикоси, шипшина, плоди цитрусових тощо.

Вітаміни групи В містяться в злаках (зернах пшениці, гречки, проса, вівса), горіхах, яйцях, крупах, м’ясі свійської птиці, яловичині, молочних і кисломолочних продуктах, ягодах, зелених овочах і бобових, фруктах.

За нестачі вітамінів групи В в організмі їх можна поповнювати фармацевтичними препаратами (рис. 79).

Рис. 79. Фармацевтичний комплекс вітамінів В

Багатими на вітамін А є тваринні продукти — печінка, молоко, вершкове масло, сир, яйця, зокрема яєчний жовток. Попередники вітаміну А (так звані провітаміни) — це каротиноїди: β-каротин, з якого організм синтезує вітамін А. Каротин міститься в таких овочах і фруктах, як морква, савойська капуста, шпинат, гарбуз, абрикос, диня, червоний перець; ягодах обліпихи.

Завдяки тому, що вітамін А сповільнює старіння шкіри, утворення зморшок, покращує кровопостачання (а отже, зміцнює капіляри), він входить до складу багатьох косметичних засобів.

Природними джерелами вітаміну D є жирна морська риба (лосось, тунець, сардини), печінка тріски, яловича печінка, твердий сир, петрушка та інша зелень.

Знання про вітаміни, усвідомлення їхньої важливості для нормального функціонування організму сприяють правильному формуванню раціону харчування.

Зверніть увагу! Нестача вітамінів через неправильне харчування призводить до авітамінозу, а їх передозування — до гіпервітамінозу.

Довідайтеся, скориставшись Термінологічним словником, що означають терміни «авітаміноз» і «гіпервітаміноз».

Ферменти. Вам відомо, що в неорганічній хімії для прискорення хімічних реакцій використовують каталізатори — речовини, які впливають на швидкість перебігу реакцій. У живих організмах функції каталізаторів виконують біологічно активні речовини — ферменти (від латин. fermentum — бродіння). Вони присутні в усіх живих клітинах і за їхньою участю відбуваються майже всі біохімічні процеси. Висока біологічна активність цих речовин зумовлена тим, що під час біохімічних реакцій вони не руйнуються й не витрачаються.

Ферменти є термочутливими речовинами. Їхня дія відбувається в інтервалі температур від 37 до 40 °C. За вищих температур ферменти руйнуються, тому що більшість з них білкової природи.

Міжнародний союз біохімії та молекулярної біології класифікував ці речовини на 6 класів залежно від типу хімічної реакції, яку вони каталізують (рис. 80).

Рис. 80. Схема класифікації ферментів

Як і неорганічні каталізатори, ферменти мають здатність отруюватися. На них негативно впливають наркотичні речовини, алкоголь, нікотин. Такі процеси завдають значної шкоди здоров’ю. Тож люди, які дбають про своє здоров’я, не вживатимуть речовин, що отруюють ферменти.

Отже, ферменти — це біокаталізатори, що прискорюють хімічні реакції в живих організмах.

Ці речовини набули широкого використання в харчовій, текстильній та фармацевтичній промисловостях, у виробництві мийних засобів.

Аналогами природних біологічно активних речовин є синтетичні, які виробляє промисловість органічного синтезу. До них належать різні види медичних препаратів, що мають профілактичну та лікувальну дію. Це вакцини, ферменти, гормони, антибіотики, вітаміни, харчові добавки. Синтетичними біологічно активними речовинами є пестициди й отрути, які шкідливо діють на живі організми, кормові добавки, барвники, амінокислоти.

Фармацевтична промисловість виготовляє полівітамінні препарати, що містять комплекс найнеобхідніших вітамінів. Їх уживають як резервне джерело поживних речовин із мінеральними добавками. Це полівітаміни для дітей, вагітних жінок, окремо для чоловіків і жінок, для різних вікових груп тощо. Поширені такі полівітаміни, як «ревіт», «декамевіт», «вітрум», «піковіт», «квадевіт», «гексавіт», «ундевіт» і багато інших (рис. 81).

Рис. 81. Вітамінні комплекси

ПІДСУМОВУЄМО ВИВЧЕНЕ

• До біологічно активних речовин належать вітаміни та ферменти. Це речовини, які проявляють високу активність, впливаючи на різні біологічні процеси, хоча кількість їх в організмі є незначною.

• Вітаміни — речовини, які підтримують життя. Вони входять до складу харчових продуктів рослинного й тваринного походження. Деякі в невеликих кількостях синтезуються в організмах людини та тварин. Їх відомо понад 20.

• Вітаміни поділяють на водо- й жиророзчинні. До водорозчинних належать вітамін С та вітаміни групи В, до жиророзчинних — вітаміни А та D.

• Біологічно активні речовини є природні та синтетичні.

• Знання про вітаміни, ферменти та інші біологічно активні речовини, усвідомлення їхньої важливості для нормального функціонування організму сприяють правильному формуванню раціону харчування.

• Ферменти — біокаталізатори, що прискорюють хімічні реакції в організмі.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

• 1. Поясніть, як ви розумієте поняття «біологічно активні речовини».
• 2. Назвіть речовини, що належать до вітамінів. Наведіть приклади водо- й жиророзчинних вітамінів.
• 3. Охарактеризуйте хімічний склад, властивості та функції вітамінів: а) водорозчинних; б) жиророзчинних.
• 4. Обчисліть масові частки Карбону та Гідрогену в складі вітаміну С.
• 5. Назвіть класифікацію ферментів, поясніть їхні каталітичні функції.
• 6. Складіть рівняння реакцій за схемою: етан → А → етанол → Б → етилетаноат → етанол → натрій етанолят. Назвіть речовини, зазначені літерами А, Б.

ВИДІЛЕННЯ, ЙОГО ЗНАЧЕННЯ ДЛЯ ОРГАНІЗМУ. ОРГАНИ ВИДІЛЕННЯ ТВАРИН

Виділення — виведення з організму кінцевих продуктів обміну речовин, надлишку води, солей, а також біологічно активних речовин, сторонніх і токсичних сполук, що утворилися в організмі або надійшли з кормом.

Значення виділення для організму:

• виведення з організму амоніаку, сечовини, сечової кислоти. У процесі життєдіяльності організму відбувається утворення і розпад білків — одних із найголовніших складових організму тварин. У результаті їх розпаду утворюються амоніак, сечовина, сечова кислота. Це отруйні для організму речовини, які підлягають виведенню. Виводяться вони переважно через видільну систему;

• підтримання сталості хімічного складу рідин тіла: порожнинної рідини і крові.

Основний принцип роботи органів виділення: виведення з організму непотрібних (бідних енергією) і шкідливих речовин та збереження потрібних.

Будова органів виділення подібна у представників різних груп тварин:

а) відкрита або закрита порожнина, стінки якої вистелені епітеліальними клітинами;

б) протоки для виведення продуктів виділення.

Процес виділення непотрібних речовин складається з трьох етапів:

I — рідина тіла фільтрується всередину порожнини органу виділення;

II — потрібні організму речовини (вода, глюкоза тощо) всмоктуються назад у кров;

III — рідина, що залишилась, виводиться назовні. Вона називається сечовиною.

У деяких безхребетних, наприклад у комах, продукти, що підлягають виділенню, не рідкі, а тверді. Це кристали сечової кислоти, які й виводяться з організму.

Органи виділення у безхребетних тварин

У кільчастих червів органи виділення — нефридії (грец. нефрос — нирка).

Органи виділення черв’яка дощового

Нефридії — це тоненькі трубочки, що відкриваються лійкоподібним розширенням у порожнину тіла в одних сегментах, а інший їх кінець виходить назовні у других сегментах. Лійка вистелена війками, які створюють течію рідини в порожнині тіла та фільтрують її. Число пар нефридіїв часто відповідає числу сегментів.

Органи виділення у ракоподібних — зелені залози, що розміщені біля основи довгих вусиків. Під ними міститься сечовий міхур, що відкривається видільною порою.

Голова рака річкового

Органи Виділення комах і павуків — мальпігієві судини (названі на честь італійського анатома XVII ст. Мальпігі, який їх відкрив). Це тонкі звивисті трубочки, один кінець яких вільно розміщений всередині тіла, а другий відкривається в кишечник на межі середньої і задньої кишки.

Органи виділення комах

Мальпігієвих судин може бути від 1-2 до 200 пар. Переваги їх у тому, що продукти обміну (сечова кислота тощо) виводяться із сечею у задню кишку. Тут відбувається всмоктування організмом води, а зневоднені продукти (кристали сечової кислоти) виводяться назовні через анальний отвір.

Крім мальпігієвих судин до видільної системи комах і павуків належить жирове тіло. Воно займає значну частину порожнини тіла. Продукти виділення, що накопичуються в спеціальних клітинах жирового тіла, нікуди не виводяться.

Органи виділення молюсків — нирки. Вони влаштовані практично так само, як і в кільчастих червів. Нирки молюсків починаються лійкою, що переходить у витягнутий канал і відкривається у мантійну порожнину. Отже, нирки у молюсків — це видозмінені нефридії.

Органи виділення у хребетних тварин

Органи виділення хребетних тварин називаються нирками. Вони побудовані по типу нефридіїв.

Нирки — парний орган виділення у хребетних.

У виділенні з організму кінцевих продуктів обміну речовин беруть участь і інші органи. Наприклад, у риб через зябра виводяться вода, солі, амоніак і сечовина. У ссавців продукти обміну речовин виводяться з потом, видихуваним повітрям, через кишечник.

ЗАПАМ’ЯТАЙТЕ!

• Завдяки виведенню з організму кінцевих продуктів обміну, надлишку води, солей, сторонніх і токсичних речовин та збереження потрібних підтримується сталість внутрішнього середовища організму.

• Процес виведення з організму непотрібних речовин має таку послідовність: спочатку рідина тіла фільтрується всередину порожнини органа виділення (нефридії, нирки тощо), потім потрібні речовини всмоктуються назад у рідину тіла, а решта рідини виводиться назовні. Вона називається сечею або сечовою кислотою.

• Найпримітивніші органи виділення — нефридії. Вони характерні для кільчастих червів. Видозміненими нефридіями є зелені залози ракоподібних і нирки молюсків.

• У павуків і комах органи виділення — мальпігієві судини. Вони розміщені на межі середньої і задньої кишок і пов’язані з травною системою. Додатковий орган виділення у павуків і комах — жирове тіло.

• Головний орган виділення всіх хребетних тварин — парні нирки: тулубні або тазові.

• Еволюція видільної системи відбувалася у напрямі вдосконалення нефридіїв та переходу від них до спеціалізованих органів — нирок. Загальний принцип роботи нирок такий самий, як і нефридіїв.

ЗАПИТАННЯ ДО ТЕМИ

1. Який загальний принцип роботи органів виділення?

2. Яка головна відмінність мальпігієвих судин від нефридіїв?

3. Порівняйте роботу органів виділення раків і кільчастих червів, раків і комах. Укажіть спільні та відмінні риси.

4. Порівняйте роботу органів виділення кісткових і хрящових риб; кісткових риб і амфібій; амфібій і птахів; рептилій і ссавців. Укажіть спільні та відмінні риси.