Витамины. Водорастворимые витамины. Жирорастворимые витамины

 

 

В конце XIX века было установлено, что организм человека и животного нуждается в поступлении с пищей белков, жиров, углеводов и ряда минеральных элементов.

Вместе с тем были известны нарушения обмена веществ и ряд заболеваний, которые были связаны с дефицитом поступления с пищей каких-то других веществ. В 1880 году русский исследователь Н.И. Лунин впервые открыл новую специфическую группу пищевых веществ. Польский ученый К. Функ дал им название «витамины», что значит «жизненные амины», поскольку первое выделенное им из

рисовых отрубей вещество содержало аминогруппу. С тех пор этот термин укоренился в науке, хотя в структуре многих витаминов аминогруппа отсутствует.

Витамины – группа низкомолекулярных веществ, разнообразных по своей структуре, но необходимых для нормальной жизнедеятельности организма, синтез которых внутри отсутствует или ограничен.

Все витамины характеризуются следующими признаками:

– не синтезируются в организме и поступают в него только с пищей. Некоторые из них синтезируются микрофлорой кишечника, другие частично образуются в организме, но данные процессы не способны обеспечивать потребность организма в этих веществах;

– не служат источниками энергии или строительным материалом;

– поступая с пищей в малых количествах, оказывают влияние на биохимические процессы в организме. Большинство витаминов входит в состав активной группы ферментов (кофермента), определяя специфичность их действия;

– недостаточное поступление с пищей (или плохое усвоение) приводит к специфическим нарушениям обмена веществ и физиологических функций и даже возникновению болезней. Авитаминозы – полное отсутствие какоголибо витамина, гиповитаминозы – частичный недостаток

витамина. Избыточное накопление в тканях витаминов, приводящее к неблагоприятным изменениям обмена или функциональным нарушениям, называется гипервитаминоз.

Классификация витаминов. По растворимости в воде и жировых растворителях витамины делят на две группы: водорастворимые и жирорастворимые, что определяет преимущественное их содержание в определенном рационе. Такая классификация имеет и физиологобиохимическое значение: витамины, растворимые в жирах, могут накапливаться в организме человека, и поэтому их кратковременный дефицит не приводит к каким-либо неблагоприятным последствиям. Водорастворимые витамины практически не накапливаются в организме, поэтому их недостаток особенно чувствителен. Отдельные витамины представляют группу близких по химической структуре соединений. Варианты одного и того же витамина называются витамерами. Они обладают

специфическим действием, но отличаются по силе биологического эффекта. Некоторые витамины поступают ввиде неактивных предшественников – провитаминов, которые в тканях превращаются в биологически активные формы витаминов.

Классификация витаминов

Буквенное обозначение Химическое название Физиологическое название Суточная потребность, мг

Водорастворимые

B1 Тиамин Антиневротический (предупреждает бери-бери) 2,0

B2 Рибофлавин Антиарибофлавиноз (витамин роста) 2,0

B3 Пантотеновая кислота Антидерматический 12

B5 (PP) Никотиновая кислота Антипеллагрический 25

B6 Пиродоксин Антидерматический (регулирует обмен белков) 2,0

B12 Цианкобаламин Антианемический 0,003

B13 Оротовая кислота Участвует в синтезе нуклеиновых кислот 300

B15 Пангамовая кислота Антианоксический (способствует усвоению кислорода) 2,0

BC Фолиевая кислота (фолацин) Антианемический 0,2

BT Картинин Антианемический 300

C Аскорбиновая кислота Антицинготный 75

H Биотин Антисеборрейный 0,15

B4 Холин Липотропный 500

N Липоевая кислота Липотропный 30

U Метилметионинсульфоний хлорид Противоязвенный 200

P Биофлавоноиды (рутин, катехин) Регулирует проницаемость сосудов 30–100

Жирорастворимые

A Ретинол Антиксерофтальмический 2,5

D Кальциферолы Антирахитический 0,0025

E Токоферолы Антистерильный (противоокислительное действие) 15,0

K Нафтохиноны Антигеморрагический 0,25

Q Убихинон – F Комплекс ненасыщенных кислот – 1000

Существуют вещества, дефицит которых, в отличие от витаминов, не приводит к явно выраженным нарушениям. Эти вещества относятся к так называемым витаминоподобным веществам:

витамин N;

витамин Р;

витамин В15;

витамин В13;

витамин В4;

витамин В11;

витамин F;

витамин U.

Тиамин (витамин В1) по химическому строению представляет собой сложное соединение, вклюающее приримидиновое и тиазольное кольца.

В организме этот витамин является предшественником кофермента тиаминпирофосфата, который катализирует перенос альдегидной группы с молекулы-донора на молекулу-акцептор.

Около 50 % всего тиамина организма содержится в мышцах, 40 % – во внутренних органах, преимущественно в печени. При недостатке тиамина нарушается нормальное превращение углеводов, наблюдается повышенное накопление в организме кетокислот. Цепь метаболических нарушений, вызванных недостатком тиамина в клетках, приводит к функциональным расстройствам в различных органах и системах. Со стороны пищеварительной системы это выражается в резкой потере аппетита, снижении секреции желудочного сока и соляной кислоты, диарее. Характерным признаком служит резкая атрофия мышечной ткани и как следствие – снижение сократительной способности скелетных, сердечной и гладких мышц.

Нарушения со стороны нервной системы проявляются постепенным снижением периферической чувствительности, некоторых периферических рефлексов, сильными болями нервов, судорогами, расстройством высшей нервной деятельности.

Тиамином богаты хлеб грубого помола, горох, фасоль, мясные продукты.

Рибофлавин (витамин В2) обнаружен во всех тканях и органах организма человека. Он встречается как в свободном виде, так и в соединении с белком, является коферментом дегидрогеназ.

Недостаточность витамина В2 проявляется в снижении содержания коферментных форм его в тканях, прежде всего нуклеотида (ФМН). Гиповитаминоз рибофловина клинически проявляется сухостью слизистых оболочек губ, трещинами в углах рта и на губах, повышенным шелушением кожи, конъюнктивитами, светобоязнью.

Источником витамина В2 являются печень, почки, желток куриного яйца, творог.

Пантотеновая кислота (витамин B3) входит в состав коэнзима А (КоА) – кофермент ряда ферментов, катализирующих превращение ацилов.

При недостатке витамина В3 в организме человека поражаются кожные покровы и слизистые оболочки внутренних органов, наблюдаются дегенеративные изменения ряда органов и тканей (особенно желез внутренней секреции), потеря волосяного покрова, депигментация волос и другие патологические явления.

Источником пантотеновой кислоты являются дрожжи, печень, яичный желток, зеленые части растений.

Никотиновая кислота (витамин B5, РР), в отличие от других витаминов, в небольшом количестве синтезируется в организме из аминокислоты триптофана.

Витамеры витамина B5 – никотиновая кислота и никотинамид.

Никотиновая кислота является провитамином, а никотинамид обладает антипелларгическим действием, предохраняет от заболевания пеллагрой и излечивает уже возникшее заболевание.

Источником витамина В5 являются мясные продукты, печень и многие растительные продукты.

Пиридоксин (витамин В6) представляет собой сочетание трех витамеров: пиридоксола, пиридоксаля и пиридоксамина.

Недостаточность в пище витамина В6 приводит к нарушениям белкового обмена, т. к. реакции переаминирования аминокислот с кетокислотами обеспечивают организм свободными аминокислотами, необходимыми для биосинтеза различных белков.

Пиридоксиновая недостаточность особенно ярко проявляется у детей. Она сопровождается повышенной возбудимостью центральной нервной системы и периодическими судорогами.

Источником витамина В6 для человека служат кишечные бактерии и пища. Богаты витамином В6 зерновые и бобовые, а также мясные продукты и рыба.

Цианокобаламин (витамин B12) имеет очень сложную химическую структуру, в его составе присутствует атом кобальта (Со).

Кобамидные ферменты ускоряют важнейшие реакции углеводного, липидного и азотистого обменов.

Недостаток витамина В12 приводит к нарушению кроветворения в костном мозге, вследствие чего возникает анемия. Растения не содержат витамина В12. Его источником для человека являются мясо, молоко, яйца.

Оротовая кислота (витамин В13) оказывает стимулирующее влияние на белковый обмен, благоприятно влияет на функциональное состояние печени, снижает риск развития ожирения пече-

ни. Витамин В13 необходим для метаболизма фолиевой кислоты и витамина В12, которые важны для нормального кроветворения, поэтому оротовая кислота способствует снижению риска развития анемии.

Случаев недостаточности не описано, так как витамин В13 синтезируется организмом в достаточном количестве.

Оротовая кислота содержится в дрожжах, печени, молочных продуктах.

Пангамовая кислота (витамин В15) обладает липотропными свойствами. Особое значение витамин В15 имеет в синтезе креатинфосфата. Снижает утомляемость мышц при физической работе, повышает устойчивость организма к кислородному голоданию.

При недостатке пангамовой кислоты в организме могут отмечаться нервные расстройства, заболевания сердечно-сосудистой системы.

Наибольшее содержание пангамовой кислоты обнаружено в семенах злаковых растений и в ядрах косточковых плодов.

Карнитин (витамин Вт или витамин В11) играет решающую роль в метаболизме жиров, в качестве кофермента. Он имеется почти во всех клетках организма, отвечает за окисление и транспорт жирных кислот для использования их в качестве источника энергии. Карнитин снижает накопление жира в мышечных тканях, способствуя тем самым снижению веса и формированию мышц. Его рекомендуют также при «синдроме хронической усталости», так как он улучшает общее самочувствие, повышает тонус и работоспособность.

Показателями недостатка карнитина в организме могут служить: хроническая усталость, ожирение, раздражительность, астения, нарушения работы сердца, повышение артериального давления, непереносимость физических нагрузок.

Мясо и молочные продукты являются основным пищевым источником карнитина.

Холин (витамин B4). Хотя холин и синтезируется в организме животных, тем не менее в определенных условиях создается его дефицит и развиваются симптомы холинавитаминоза, которые выражаются в жировом перерождении печени, кровоизлияниях в почках и других органах, сокращении объема синтеза протромбина, изменении условно-рефлекторной деятельности.

Холин – витаминоподобное вещество, обладающее мембранопротекторным (защищает мембраны клеток от разрушения и повреждения), антиатеросклеротическим (снижает уровень холестерина в крови), ноотропным, антидепрессантным, успокаивающим действием. Холин улучшает метаболизм в нервной ткани, предотвращает образование желчных камней, нормализует обмен жиров и помогает снизить вес.

Особенно богат холином яичный желток. Хорошими источниками являются печень, почки, рыбные продукты, творог, сыр, нерафинированные растительные масла, бобовые, некоторые овощи (капуста, шпинат).

Липоевая кислота (витамин N) в качестве кофермента входит в состав ряда ферментов, регулирующих липидный и углеводный обмен, оказывает липотропный эффект, то есть предотвращает жировое перерождение печени.

Она влияет на обмен холестерина, улучшает функцию печени (уменьшает расходование важнейшего внутрипеченочного антиоксиданта – глутатиона), что используют при некоторых заболеваниях печени (цирроз, гепатит), сахарном диабете. Также витамин N применяют при нарушении зрительных функций. Он положительно влияет на скорость основного обмена. Синтезируется в организме человека. Обычные дозировки вреда организму не приносят. В относительно больших количествах липоевая кислота содержится в говяжьем мясе (особенно печени), молоке, зеленых частях растений, дрожжах, бобах, меньше ее в овощах, фруктах.

Метилметионин-сульфоний хлорид (витамин U) оказывает противоязвенное действие на желудочно-кишечный тракт, объясняется это тем, что он является макроэргическим соединением и активным поставщиком метильных групп для химических процессов, связанных с регенерацией слизистых оболочек органов пищеварения. Защищает печень от жирового перерождения, облегчает

течение аллергических заболеваний. Витамин U, кроме капусты, содержится также в сырых

желтках, свежем молоке, свекле, зелени петрушки, сельдерея.

Биофлавоноиды (витамин P). Витамин Р – это растительные биофлавоноиды, представляющие собой группу биологически активных веществ (рутин, катехины, кверцетин, цитрин, гесперидин, эриодиктиол, цианидин). Всего известно около 150 биофлавоноидов, обладающих сходными биологическими действиями. В 1936 году А. Сент-Дьердьи из кожуры лимона выделил действующее начало, уменьшающее ломкость, проницаемость капилляров у больных с геморрагическим диатезом и у цинготных морских свинок. Оно получило название витамин Р (от «permeability» – проницаемость). Препятствуя активности свободных радикалов, биофлавоноиды повышают устойчивость организма к воздействию неблагоприятных внешних факторов, замедляют процессы старения.

Витамин Р находится обычно в тех же растительных продуктах, в которых встречается и аскорбиновая кислота. Особенно много витамина Р содержится в цитрусовых, черной смородине, плодах шиповника, щавеле, зеленом чае, салате. Немного меньше его присутствие в помидорах, винограде, капусте, петрушке, сливах, яблоках, ягодах. Также он содержится в гречихе, белой оболочке под кожурой цитрусовых. Данный витамин не вырабатывается нашим организмом и поэтому должен быть включен в ежедневный рацион питания.

Фолиевая кислота (витамин Bc) состоит из трех компонентов: птеридина, парааминобензойной и глютаминовой кислот. Коферментная форма фолиевой кислоты, тетрагидрофолат, является переносчиком одноуглеродных фрагментов.

Аскорбиновая кислота (витамин С). Лечебное действие (предотвращает возникновение у людей цинги) аскорбиновой кислоты известно давно. Большинство животных и растений могут синтезировать это соединение из глюкозы.

Только люди и некоторые другие позвоночные должны получать ее с пищей. Аскорбиновая кислота играет роль кофермента в реакции гидроксилирования пролина до 4-гидроксипролина. Однако до настоящего времени не ясно, является ли это ее единственной или даже главной функцией.

Аскорбиновая кислота участвует в процессах превращения ароматических аминокислот с образованием некоторых нейромедиаторов, в синтезе кортикостероидов, в процессах кроветворения и в образовании коллагена – главного внеклеточного компонента соединительной ткани.

Недостаточность аскорбиновой кислоты приводит к заболеванию, называемому цингой. Это заболевание выражается в повышении проницаемости и хрупкости кровеносных сосудов, что приводит к подкожным кровоизлияниям. При недостатке витамина С снижается возможность использования запасов железа для синтеза гемоглобина в клетках костного мозга, что приводит к развитию анемии. На основе возникших биохимических нарушений развиваются внешние признаки проявления цинги: расшатывание и выпадение зубов, кровоточивость десен, отеки и боли в суставах, бледность (анемичность) кожных покровов, поражение костей.

Аскорбиновая кислота широко распространена в природе. Свежие фрукты и овощи являются основным источником аскорбиновой кислоты для человека. Особенно богаты ею плоды шиповника.

Биотин (витамин H) – гетероциклическое соединение, в структуре которого можно выделить имидазольный и тиофеновый циклы, боковая цепь представлена остатком валериановой кислоты.

При недостатке этого витамина у человека наблюдается ряд патологических изменений: воспаление кожных покровов, выпадение волос, усиление выделения жира сальными железами кожи (себорея). Предотвращение себореи послужило основанием для названия биотина антисеборейным витамином.

Потребность организма человека в биотине покрывается за счет биосинтеза его кишечными бактериями. Некоторая часть витамина Н поступает с пищей. Богаты биотином горох, соя, цветная капуста, грибы, яичный желток, печень.

Четыре жирорастворимых витамина (A, D, Е и K) в биологических системах образуются из молекул изопрена (метилбутадиена).

Пока еще не совсем понятно, в чем состоят биологические функции жирорастворимых витаминов. Однако в их изучении уже достигнут значительный прогресс. Одной из важных особенностей жирорастворимых витаминов является то, что они могут запасаться в организме в больших количествах. Поэтому их отсутствие в пище может не проявляться на физиологическом уровне многие месяцы.

Ретинол (витамин А). Роль активного компонента в зрительном процессе играет окисленная форма витамина – ретиналь, который является кофактором зрительного пигмента родопсина.

Все формы витамина А регулируют нормальный рост и дифференцировку клеток развивающегося организма, участвуют в фотохимическом акте зрения. Признаком недостаточности витамина А является нарушение темновой адаптации и ночная слепота. Кроме того, возможна задержка роста в молодом возрасте, помутнение и размягчение роговицы.

Источником витамина А для человека служат прежде всего продукты животного происхождения. Наиболее богата им печень различных рыб, особенно трески и морского окуня. Много витамина А в печени, желтке яиц, сметане, цельном молоке. В растительных продуктах содержатся каротиноиды, являющиеся провитаминами А. Каротиноиды в организме превращаются в активные формы витамина А.

Кальциферол (витамин D) не обладает биологической активностью, но он служит предшественником 1,25-дигидроксихолекальциферола. Недостаток витамина D приводит к нарушению фосфорно-кальциевого обмена и процесса образования костей.

Витамин D регулирует транспорт ионов кальция и фосфора через клеточные мембраны. Недостаточность витамина D проявляется в виде заболевания, называемого рахитом. При рахите заторможено всасывание ионов кальция и фосфатов в кишечнике. Вследствие этого их уровень в крови снижается и нарушается минерализация костей, т. е. отложения минеральных веществ во вновь образовавшуюся коллагеновую матрицу растущих костей не происходит. У страдающих рахитом наблюдается деформация костей конечностей, черепа и грудной клетки. Относительная недостаточность витамина D возможна и при нормальном его поступлении в организм. Она проявляется при заболеваниях печени и особенно почек, так как эти органы принимают участие в образовании активных форм витамина D.

При избыточном приеме витамина D как у детей, так и у взрослых развивается витаминная интоксикация. Уровень кальция и фосфатов в крови резко повышается, что приводит к кальцификации внутренних органов (легких, почек, сосудов и др.) и деминерализации костей.

Витамином D богаты продукты животного происхождения: печень, сливочное масло, молоко. Витамин D содержится также в дрожжах и растительных маслах.

Токоферол (витамин Е). Название витамина проиходит от греческих слов «токос» – потомство и «феро» – несу, что указывает на участие этого вещетсва в регуляции процесса размножения. Предполагается, что он участвует в защите липидов клеточных мембран от разрушающего действия кислорода, то есть является сильным природным антиоксидантом.

Наибольшая концентрация токоферола наблюдается в жировой ткани, в печени и в скелетных мышцах. Витамин Е является одним из сильных природных антиоксидантов, препятствуя развитию цепных неуправляемых реакций пероксидного окисления ненасыщенных липидов в биологических мембранах и тем самым стабилизируя мембраны.

Гиповитаминоз токоферолов у человека практически не встречается. Источниками витамина Е являются растительные масла, капуста, салат, зерновые продукты.

Нафтохинон (витамин К). Существуют две формы витамина, различающиеся длиной боковой цепи. Витамин К2 содержится в основном в животных организмах.

Витамин К1 имеет боковую цепочку из четырех изопреноидных единиц и встречается в растениях.

Витамин К необходим для нормального образования белка плазмы крови протромбина, который является неактивным предшественником тромбина – фермента, превращающего белок плазмы крови фибриноген в фибрин – нерастворимый волокнистый белок, способствующий формированию кровяного сгустка. Чтобы протромбин мог превратиться в тромбин, он должен связать ионы Ca2+. Для этого в молекуле протромбина содержится несколько остатков особой аминокислоты – карбоксиглутаминовой кислоты. Карбоксилирование остатков глутаминовой кислоты осуществляется ферментом, для действия которого необходим витамин К.

Источником витамина К является прежде всего растительная пища: капуста, тыква, томаты, зеленые части растений; из пищи животного происхождения богата этим витамином печень.

Убихинон (витамин Q) Убихиноны являются коферментами оксидоредуктаз,

которые катализируют процессы переноса атомов водорода и электронов. В связи с этим убихиноны могут находится в двух формах – окисленной и восстановленной.

Источником витамина Q являются ткани как животных, так и растений. Особенно богаты им сердечная мышца и печень.

Комплекс ненасыщенных кислот (линолевая, линоленовая, архидоновая) (витамин F)

Витамин F оказывает благоприятное воздействие на сердечно-сосудистую систему, препятствуя развитию атеросклероза и тромбозов; препятствует возникновению воспалительных процессов в организме. Из арахидоновой кислоты и других полиеновых кислот синтезируется около 20 различных простагландинов, оказывающих мощное влияние на обмен веществ. В частности, ряд простагландинов влияет на деятельность гладких мышц, сосудов, матки и других органов и тканей, в связи с чем их используют для лечения гипертонической болезни, облегчения родов, прерывания беременности и т. п.

Лучшими натуральными источниками витамина F являются растительные масла из завязи пшеницы, семени льна, подсолнечника, соевых бобов, арахиса, а также грецкий орех, миндаль, семечки подсолнуха.