Биороль витаминов

Биороль витаминов

Введение

Витамины — жизненно важные органические соединения, необходимые для человека и животных в ничтожных количествах, но имеющие огромное значение для нормального роста, развития и самой жизни. Суточная потребность в витаминах зависит от типа вещества, а также от возраста, пола и физиологического состояния организма. В последнее время представления о роли витаминов в организме обогатились новыми данными. Следовательно, витамины рассматриваются современной наукой как важное средство общей первичной профилактики болезней, повышения работоспособности, замедления процессов старения.

История открытия витаминов

Начало изучения витаминов было положено русским врачом Н.И. Луниным, который еще в 1888 г. установил, что для нормального роста и развития животного организма, кроме белков, жиров, углеводов, воды и минеральных веществ, необходимы еще какие-то, пока неизвестные науке вещества, отсутствие которых приводит организм к гибели. Доказательство существования витаминов завершилось работой польского учёного Казимира Функа, который в 1912 г. выделил из рисовых отрубей вещество, излечивающее паралич голубей, питавшихся только полированным рисом (бери-бери – так называли это заболевание у людей стран Юго-Восточной Азии, где население питается преимущественно одним рисом). Химический анализ выделенного К.Функом вещества показал, что в его состав входит азот. Открытое им вещество Функ назвал витамином (от слов «вита» жизнь и «амин» – содержащий азот). Правда, потом оказалось, что не все витамины содержат азот, но старое название этих веществ осталось.

Понятие витаминов

С точки зрения химии, витамины - это группа низкомолекулярных веществ различной химической природы, обладающих выраженной биологической активностью и необходимых для роста, развития и размножения организма. Витамины образуются путем биосинтеза в растительных клетках и тканях. Обычно в растениях они находятся не в активной, но высокоорганизованной форме, которая, по данным исследований, наиболее подходит человеческому организму, а именно – в виде провитаминов. Их роль сводится к полному, экономичному и правильному использованию основных питательных веществ, при котором органические вещества пищи высвобождают необходимую энергию. Только немногие из витаминов, такие, как A, D, Е, В12, могут накапливаться в организме. Недостаток витаминов вызывает тяжелые расстройства.

Признаки витаминов

-          содержатся в пище в незначительных количествах (микро-компоненты);

-          либо не синтезируются в организме вообще, либо синтезируются в незначительных количествах микрофлорой кишечника;

-          не выполняют пластических функций;

-          не являются источниками энергии;

-          являются ко факторами многих ферментативных систем;

-          оказывают биологическое действие в малых концентрациях и влияют на все обменные процессы в организме, требуются организму в очень небольших количествах: от нескольких мкг до нескольких мг в день..

Известны разные степени необеспеченности организма витаминами:

авитаминозы  - полное истощение запасов витаминов;

гиповитаминозы  - резкое снижение обеспеченности тем или иным витамином;

гипервитаминозы  - избыток витаминов в организме.

Обеспечение организма витаминами и причины истощения запасов витаминов

1 ) Качество продуктов и их приготовление:

2) Важная роль в обеспечении организма рядом витаминов принадлежит микрофлоре пищеварительного тракта:

-          несоблюдение условий хранения по времени и температуре;

-          при многих распространенных хронических заболеваниях нарушается всасывание или усвоение витаминов;

-          нерациональная кулинарная обработка (например, длительная варка мелко нарезанных овощей);

-          сильные кишечные расстройства, неправильный прием антибиотиков и сульфаниламидных препаратов приводят к созданию определенного дефицита витаминов, которые могут синтезироваться полезной микрофлорой кишечника (витамины В12, В6,, Н (биотин)).

-          присутствие антивитаминных факторов в продуктах питания (капуста, тыква, петрушка, зеленый лук, яблоки содержат ряд ферментов, разрушающих витамин С, особенно при мелкой резке)

-          разрушение витаминов под влиянием ультрафиолетовых лучей, кислорода воздуха (например, витамина А).

Суточная потребность в витаминах и их основные функции

Витамин

Суточная

Аскорбиновая кислота (С)

потребность

Функции

50-100 мг

Тиамин, аневрин (В1)

Основные источники

Рибофлавин (В2)

Участвует в окислительно-вос-становительных процессах, повышает сопротивляемость организма к экстремальным воздействиям

1,4-2,4 мг

Пиридоксин (В6)

1,5-3,0 мг

Необходим для нормальной деятельности центральной и периферической нервной системы

Овощи, фрукты, ягоды. В капусте - 50 мг. В шиповнике - 30-2000 мг.

Пшеничный и ржаной хлеб, крупы – овсяная, горох, свинина, дрожжи, кишечная микрофлора.

Участвует в окислительно-восстановительных реакциях

2,0-2,2 мг

Никотиновая кислота (РР)

Молоко, творог, сыр, яй-цо, хлеб, печень, овощи, фрукты, дрожжи.

Участвует в синтезе и метаболизме аминокислот, жирных кислот и ненасыщенных липидов

15,0-25,0 мг

Фолиевая кислота, фолицин (Вс)

Цианкобаламин ( В12)

Рыба, фасоль, пшено, картофель

Участвует в окислительно-восстановительных реакциях в клетках. Недостаточность вызывает пеллагру

0,2-0,5 мг

Биотин (Н)

2-5 мг

Печень, почки, говядина, свинина, баранина, рыба, хлеб, крупы, дрожжи, кишечная микрофлора

Кроветворный фактор, участвует в синтезе аминокислот, нуклеиновых кислот

Петрушка, салат, шпи-нат, творог, хлеб, печень

0,1-0,3 мг

Пантотеновая кислота (В3)

Участвует в биосинтезе нуклеиновых кислот, фактор кроветворения

Ретинол (А)

Печень, почки, рыба, говядина, молоко, сыр

Участвует в реакциях обмена аминокислот, липидов, углеводов, нуклеиновых кислот

5-10 мг

0,5-2.5 мг

Участвует в реакциях обмена белков, липидов, углеводов

Овсяная крупа, горох, яйцо, молоко, мясо, печень

Кальциферол (D)

Печень, почки, гречка, рис, овес, яйца, дрожжи, горох, молоко, кишечная микрофлора

Участвует в деятельности мем-бран клеток. Необходим для роста и развития человека, для функционирования слизистых оболочек. Участвует в процессе фоторецепции - восприятии света

2,5-10 мкг

Рыбий жир, печень трески, молоко, яйца, сливочное масло

Регуляция содержания кальция и фосфора в крови, минерализация костей, зубов

Рыбий жир, печень, молоко, яйца

Классификация и номенклатура витаминов

1) К водорастворимым витаминам относят:

2) К жирорастворимым витаминам относят:

B1 (тиамин) антиневритный;

А (ретинол) антиксерофтальмический;

B2 (рибофлавин) антидерматитный;

D (кальциферолы) антирахитический;

E (токоферолы) антистерильный;

B3 (пантотеновая кислота) антидерматитный;

B6 (пиридоксин, пиридоксаль, пиридоксамин) антидерматитный;

К (нафтохинолы) антигеморрагический;

B9 (фолиевая кислота; фолацин) антианемический;

B12 (цианкобаламин) антианемический;

3) Витаминоподобные вещества следующая группа:    В13 (оротовая кислота), В15 (пангамовая кислота), В4 (холин), В8 (инозитол), Вт (карнитин), H1 (параминбензойная кислота), F (полинасыщенные жирные кислоты), U (S=метилметионин-сульфат-хлорид).

PP (никотиновая кислота; ниацин) антипеллагрический;

H (биотин) антидерматитный;

C (аскорбиновая кислота) антицинготный – участвуют в структуре и функционировании ферментов.

Жирорастворимые витамины

Витамин А (ретинол)  является предшественником группы «ретиноидов», к которой принадлежат ретиналь и ретиноевая кислота. Ретинол образуется при окислительном расщеплении провитамина β-каротина. Ретиноиды содержатся в животных продуктах, а β-каротин в свежих фруктах и овощах (в особенности в моркови). Ретиналь обуславливает окраску зрительного пигмента родопсина. Ретиноевая кислота выполняет функции ростового фактора. При недостатке витамина А развиваются ночная («куриная») слепота, ксерофтальмия (сухость роговой оболочки глаз), наблюдается нарушение роста.

Витамин D (кальциферол)  при гидроксилировании в печени и почках образует гормон кальцитриол (1α,25-дигидроксихолекальциферол). Вместе с двумя другими гормонами (паратгормоном, или паратирином, и кальцитонином) кальцитриол принимает участие в регуляции метаболизма кальция. Кальциферол образуется из предшественника 7-дегидрохолестерина, присутствующего в коже человека и животных, при облучении ультрафиолетовым светом.

Если УФ-облучение кожи недостаточно или витамин D отсутствует в пищевых продуктах, развивается витаминная недостаточность и, как следствие, рахит у детей, остеомаляция (размягчение костей) у взрослых. В обоих случаях нарушается процесс минерализации (включения кальция) костной ткани.

Витамин Ε  включает токоферол и группу родственных соединений с хромановым циклом. Такие соединения содержатся только в растениях, особенно их много в проростках пшеницы. Для ненасыщенных липидов эти вещества являются эффективными антиоксидантами.

Витамин К  общее название группы веществ, включающей филлохинон и родственные соединения с модифицированной боковой цепью. Недостаток витамина К наблюдается довольно редко, так как эти вещества вырабатываются микрофлорой кишечника. Витамин К принимает участие в карбоксилировании остатков глютаминовой кислоты белков плазмы крови, что важно для нормализации или ускорения процесса свертывания крови. Процесс ингибируется антагонистами витамина К (например, производными кумарина), что находит применение как один из методов лечения тромбозов.

Водорастворимые витамины

Витамин С(L-аскорбиновая кислота)-  

Источником витамина С являются свежие фрукты и овощи. Аскорбиновую кислоту добавляют во многие напитки и пищевые продукты в качестве антиоксиданта и вкусовой добавки. Витамин С медленно разрушается в воде. Аскорбиновая кислота в качестве сильного восстановителя принимает участие во многих реакциях (главным образом в реакциях гидроксилирования). Из биохимических процессов с участием аскорбиновой кислоты следует упомянуть  синтез коллагена, деградацию тирозина,  синтезы  катехоламина  и  желчных кислот.  Суточная потребность в аскорбиновой кислоте составляет 60 мг величина, не характерная для витаминов. Сегодня дефицит витамина С встречается редко. Дефицит проявляется спустя несколько месяцев в форме цинги (скорбута). Следствием заболевания являются атрофия соединительных тканей, расстройство системы кроветворения, выпадение зубов.

Витамин H (биотин )   содержится в печени, яичном желтке и других пищевых продуктах; кроме того, он синтезируется микрофлорой кишечника. В организме биотин (через ε-аминогруппу остатка лизина) связан с ферментами, например с  пируваткарбоксилазой  (КФ 6.4.1.1), катализирующими реакцию карбоксилирования. При переносе карбоксильной группы два N-атома молекулы биотина в АТФ-зависимой реакции связывают молекулу СО2 и переносят ее на акцептор. Биотин с высоким сродством (Kd = 10 - 15 М) и специфичностью связывается  авидином  белка куриного яйца. Так как авидин при кипячении денатурируется, дефицит витамина H может наступить только при употреблении в пищу сырых яиц.

Витамин B1 (тиамин)   - активной формой витамина Β1 является тиаминдифосфат (ТРР), выполняющий функцию кофермента при переносе гидроксиалкильных групп («активированных альдегидов»), например, в реакции окислительного декарбоксилирования α-кетокислот, а также в транскетолазной реакций гексозомонофосфатного пути. При недостатке витамина Β1 развивается болезнь бери-бери, признаками которой являются расстройства нервной системы (полиневриты), сердечнососудистые заболевания и мышечная атрофия.

Витамин B2   комплекс витаминов, включающий рибофлавин, фолиевую, никотиновую и пантотеновую кислоты . 

Витамин В6   — групповое название трех производных пиридина: пиридоксаля, пиридоксина и пиридоксамина. На схеме приведена формула иридоксаля, где в положении при С-4 стоит альдегидная группа (-СНО); в пиридоксине это место занимает спиртовая группа (-CH2OH); а в пиридоксамине — метиламиногруппа (-CH2NН2). Активной формой витамина В6 является пиридоксаль-5-фосфат (PLP), важнейший кофермент в метаболизме аминокислот. Пиридоксальфосфат входит также в состав  гликоген-фосфорилазы,  принимающей участие в расщеплении гликогена. Дефицит витамина В6 встречается редко.

Группа витаминоподобных веществ

Помимо вышеназванных двух главных групп витаминов, выделяют группу разнообразных химических веществ, из которых часть синтезируется в организме, но обладает витаминными свойствами. Организму они необходимы в сравнительно малых количествах, но воздействие на функции организма достаточно сильное. К ним относятся: - Незаменимые пищевые вещества с пластической функцией: холин, инозит.

- Биологически активные вещества, синтезируемые в организме человека: липоевая кислота, оротовая кислота, карнитин.

- Фармакологически активные вещества пищи: биофлавоноиды, витамин U – метилметионинсульфоний, витамин В15 - пангамовая кислота, факторы роста микроорганизмов, парааминобензойная кислота.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Значение витаминов для организма человека очень велико. Эти питательные вещества поддерживают работу абсолютно всех органов и всего организма в целом. Нехватка витаминов приводит к общему ухудшению состояния здоровья человека, а не отдельных его органов. Болезни, которые возникают вследствие отсутствия в пище тех или иных витаминов, стали называться авитаминозами. Если болезнь возникает вследствие отсутствия нескольких витаминов, ее называют поливитаминозом. Чаще приходится иметь дело с относительным недостатком какого-либо витамина; такое заболевание называется гиповитаминозом. Если своевременно поставлен диагноз, то авитаминозы и особенно гиповитаминозы легко излечить введением в организм соответствующих витаминов. Чрезмерное введение в организм некоторых витаминов может вызвать гипервитаминоз.