КЛАССИФИКАЦИЯ ВИТАМИНОВ
Современная классификация витаминов не является совершенной. Она основана на физико-химических свойствах (в частности, растворимости) или на химической природе, но до сих пор сохраняются и буквенные обозначения. В зависимости от растворимости в неполярных органических растворителях или в водной среде различают жирорастворимые и водорастворимые витамины. В приводимой классификации витаминов, помимо буквенного обозначения, в скобках указан основной биологический эффект, иногда с приставкой «анти», указывающей на способность данного витамина предотвращать или устранять развитие соответствующего заболевания; далее приводится номенклатурное химическое название каждого витамина.
Витамины, растворимые в жирах
Витамины, растворимые в воде
8. Витамин Н (антисеборейный, фактор роста бактерий, дрожжей и грибков); биотин
10. Витамин Р (капилляроукрепляющий, витамин проницаемости); биофлаво-ноиды
Помимо этих двух главных групп витаминов, выделяют группу разнообразных химических веществ, из которых часть синтезируется в организме, но обладает витаминными свойствами. Для человека и ряда животных эти вещества принято объединять в группу витаминоподобных. К ним относят холин, липоевую кислоту, витамин В15 (пангамовая кислота), оротовую кислоту, инозит, убихинон, парааминобензойную кислоту, кар-нитин, линолевую и линоленовую кислоты, витамин U (противоязвенный фактор) и ряд факторов роста птиц, крыс, цыплят, тканевых культур. Недавно открыт еще один фактор, названный пирролохинолинохиноном. Известны его коферментные и кофакторные свойства, однако пока не раскрыты витаминные свойства (см. далее «Витаминоподобные вещества»). Поскольку типичные проявления авитаминозов встречаются довольно редко, очевидно, нет необходимости в подробном описании клинической картины гипо- и авитаминозов. Более подробно будут представлены сведения о биологической роли тех витаминов, механизм действия которых уже расшифрован.
В табл. 7.1 суммированы известные к настоящему времени сведения о суточной потребности, природе активной формы и физиологической роли витаминов.
Источник
Химическая структура витаминов. Физические, химические и биологические свойства
ВИТАМИНЫ
Витамины – органические вещества различной химической природы, не образующиеся в достаточном количестве клетками человеческого организма, но необходимые для его нормальной жизнедеятельности. Витамины проявляют биологическую активность в очень малых концентрациях. Они выполняют функции регуляторов обмена веществ. Большинство витаминов входит в состав ферментов, являясь их коферментами.
Приоритет открытия витаминов принадлежит русскому врачу Николаю Ивановичу Лунину. В 1880 г. Н.И. Лунин писал, что в пище, кроме «казеина, жира, молочного сахара и солей, содержатся еще другие вещества, незаменимые для питания».
Термин «витамины» был предложен польским ученым Казимиром Функом в 1912 году от лат. «vita» — «жизнь», т.е. дословно термин означает «амины жизни». Поскольку первое выделенное в кристаллическом виде вещество, а это был тиамин (B1) из отрубей риса, содержало азот, то К. Функ предполагал, что наличие азота характерно для всех витаминов. Термин «витамины» не точен, но сохранился до настоящего времени.
Классификация витаминов и витаминосодержащего лекарственного растительного сырья
Существует несколько классификаций витаминов.
1. Буквенная классификация— первая в историческом плане. При обнаружении новых факторов витаминной природы им присваивали условные названия в виде буквы латинского алфавита. Например: витамины A, B, C, D и др.
2. Фармакологическая классификация.Эта классификация вводилась параллельно с буквенной и указывала на заболевание, от которого предохраняет витамин:
· витамин С — противоцинготный;
· витамин К — антигеморрагический;
· витамин D — антирахитический и др.
3. Химическая классификация.В зависимости от химической структуры выделены группы:
· витамины алифатического ряда — С, F и др.;
· витамины алициклического ряда — A, D и др.;
· витамины ароматического ряда — К и др.;
· витамины гетероциклического ряда — Е, Р и др.
4. Классификация по растворимости витаминов:
· водорастворимые витамины – группы В, С, Р, Н, РР;
· жирорастворимые витамины — A, D, Е, К, F, U.
Витамины содержатся во всех растениях, но витаминосодержащими называют только те растения, которые избирательно накапливают витамины в дозах, способных оказать выраженный фармакологический эффект. Это в 500-1000 раз больше, чем в других растениях.
В настоящее время практически все витамины получают синтетическим путем. Однако витаминосодержащие лекарственные растения не утратили своего значения. Они широко используются, особенно в педиатрии, в гериатрии и для лечения лиц, склонных к аллергическим заболеваниям, поскольку:
· во-первых, витамины в лекарственном растительном сырье находятся в комплексе с полисахаридами, сапонинами, флавоноидами, поэтому такие витамины легче усваиваются;
· во-вторых, растительные витамины реже дают аллергические реакции, чем их синтетические аналоги;
· в-третьих, в организме человека есть специальные системы защиты от передозировки витаминов (например, каротин в организме человека превращается в витамин А по мере необходимости).
Лекарственное растительное сырье, содержащее витамины
1. Концентраторы витамина С: плоды черной смородины, плоды шиповника, плоды рябины, плоды малины, листья крапивы, плоды и листья земляники.
2. Концентраторы и источники витамина Р: бутоны и плоды софоры японской, плоды аронии (рябины) черноплодной, плоды черной смородины, кожура плодов цитрусовых, листья чая.
3. Концентраторы каротиноидов (провитаминов А): плоды шиповника, плоды облепихи, плоды рябины, цветки календулы, трава череды, трава сушеницы топяной.
4. Концентраторы витамина К: листья крапивы, трава пастушьей сумки, трава тысячелистника, цветки и листья зайцегуба, кора калины, кукурузные рыльца.
5. Концентраторы витамина Е: плоды облепихи, облепиховое масло, масло шиповника, кукурузное масло, льняное масло, семена тыквы.
6. Концентраторы витамина F: масло кукурузное, масло подсолнечное и другие растительные жирные масла.
В лекарственном растительном сырье довольно часто встречаются витамины группы В: В2 — рибофлавин, В5 — пантотеновая кислота, В9 — фолиевая кислота, провитамин витаминов группы D — эргостерол и другие фитостеролы.
В высоких концентрациях способны накапливаться только кислота аскорбиновая (витамин С), каротиноиды (провитамин А), витамин К1 (филлохинон) и некоторые флавоноиды (рутин, кверцетин и др.), относимые к витамину Р.
Химическая структура витаминов. Физические, химические и биологические свойства
Витамин С– аскорбиновая кислота.
 |
| гамма-лактон 2,3-дегидро-альфа-гулоновой кислоты (гексуроновая кислота) |
Существует в двух формах — аскорбиновой и дегидроаскорбиновой кислот. Обе формы легко переходят друг в друга при соответствующих условиях, обе формы одинаково фармакологически активны. Аскорбиновая кислота – белый кристаллический порошок, кислого вкуса. Легко растворяется в воде и спирте, не растворяется в органических растворителях: эфире, хлороформе, бензоле. Аскорбиновая кислота – нестойкое вещество. В водных растворах она легко разрушается под действием кислорода воздуха, света; следы железа и меди ускоряют процесс разрушения (окисления).
Аскорбиновая кислота участвует в окислительно-восстановительных реакциях, в том числе в липидном и пигментном обмене, активирует протромбин, обладает десенсибилизирующем действием, поднимает жизненный тонус организма и повышает сопротивляемость к экстремальным воздействиям. Недостаток витамина С вызывает цингу, или скорбут (рыхлость десен, выпадение зубов, кровоизлияния).
Витамин Р – полифенольные гетероциклические соединения группы флавоноидов.
 |  |
| Эпикатехин листьев чая (производное флаванола) | Эриодиктиол кожуры цитрусовых (производное флаванона) |
 | |
| Кверцетин плодов аронии черноплодной и бутонов софоры японской (производное флавонола) |
Физические и химические свойства описаны в разделе «Флавоноиды».
Укрепляют стенки кровеносных сосудов и капилляров.
Каротиноиды – предшественники (провитамины) витамина А – жирорастворимые растительные пигменты желтого, оранжевого или красного цвета. По своей химической природе являются тетратерпеноидами с общей формулой [(С5H8)2]4, или С40Н64 (см. раздел «Терпеноиды»).
В растениях каротиноиды находятся в виде ненасыщенных углеводородов – каротинов — и кислородсодержащих производных – ксантофиллов. Представлены приблизительно 70 соединениями, но провитаминами А являются 9 веществ. Каротиноиды играют важную роль в процессах фотосинтеза, дыхания, участвуют в окислительно-восстановительных реакциях, оплодотворении. Каротиноиды синтезируются высшими растениями, грибами и бактериями. Животные не способны их синтезировать.
Широко распространены в растениях альфа-, бета- и гамма-каротины, ликопин, зеаксантин, виолаксантин и др. Наибольшую биологическую активность проявляет бета-каротин, в результате окислительно-гидролитического расщепления которого в тканях животных и человека образуется две молекулы витамина А, из остальных – одна молекула.
 |
Каротиноиды нерастворимы в воде, растворимы в жирных маслах, хлороформе, эфире, ацетоне, бензине и трудно растворимы в спирте. Легко окисляются кислородом воздуха, разрушаются на свету.
Витамин А (ретинол) способствует нормализации обмена веществ, росту и развитию организма, регенерации тканей, обеспечивает нормальную деятельность органов зрения. Недостаток вызывает ухудшение сумеречного зрения («куриную слепоту»), сухость роговицы, поражение слизистых.
Источниками промышленного получения бета-каротина служат свежие корнеплоды моркови посевной и свежая мякоть плодов различных сортов тыквы.
Витамины группы К — производные 2-метил-1,4-нафтохинона. В природе данные витамины представлены несколькими соединениями, в высших растениях находится только витамин К1, или филлохинон.
 |
Витамин К1 (филлохинон)
Длинная боковая изопреноидная цепь витамина K1 является остатком дитерпенового алифатического спирта фитола (см. раздел «Терпеноиды»).
Витамин K1 — филлохинон — вязкое маслообразное вещество желтого цвета. Нерастворим в воде, растворим в жирных маслах и органических растворителях. Стоек при длительном кипячении с водой, но быстро разрушается при нагревании в растворах щелочей. Флуоресцирует в УФ-свете красным светом, затем флуоресценция становится зеленой, а под действием спиртового раствора калия гидроксида — оранжевой. Витамин K1 легко окисляется, быстро разрушается под действием УФ-лучей.
Витамины группы К участвуют в свертывании крови, индуцируя образование протромбина (антигеморрагический фактор). Недостаток вызывает замедление свертывания крови и кровоизлияния.
Витамины группы Е— производные хромана. Витамины Е — смесь высокомолекулярных спиртов – токоферолов. Наиболее активен бета-токоферол.
 |
Токоферолы не растворяются в воде, растворимы в жирных маслах и органических растворителях. Соединения нестойкие, легко разрушаются под действием света и кислорода воздуха.
Витамины группы Е являются природными антиоксидантами, участвуют в биосинтезе белков, тканевом дыхании, процессах размножения, влияют на состояние сердечно-сосудистой и нервной систем.
Витамины группы F— высоконепредельные жирные кислоты с 18-20 углеродными атомами: линолевая – С17Н31СООН, линоленовая — С17Н29СООН, арахидоновая — С19Н31СООН — кислоты.
Физические и химические свойства описаны в разделе «Жирные масла». Участвуют в липидном обмене, препятствуют отложению холестерина на стенках кровеносных сосудов. Из витаминов F в тканях образуются простагландины.
Витамины, в целом, участвуют в окислительно-восстановительных процессах в организме. Многие из них (витамины С, Р, К, Е, каротиноиды) являются природными антиоксидантами. Они защищают клеточные и субклеточные мембраны от повреждения активными свободными радикалами, нейтрализуя активные свободные радикалы путем связывания их непарных электронов.
Источник
Классификация витаминов
По химическому строению и физико-химическим свойствам (в частности, по растворимости) витамины делят на 2 группы.
Витамин В2 (рибофлавин);
Витамин РР (никотиновая кислота, никотинамид, витамин В3);
Пантотеновая кислота (витамин В5);
Витамин В6 (пиридоксин);
Биотин (витамин Н);
Фолиевая кислота (витамин Вс, В9);
Витамин В12 (кобаламин);
Витамин С (аскорбиновая кислота);
Липоевая кислота (витамин N).
Витамин А (ретинол);
Витамин D (холекальциферол);
Витамин Е (токоферол);
Витамин К (филлохинон).
Водорастворимые витамины при их избыточном поступлении в организм, будучи хорошо растворимыми в воде, быстро выводятся из организма.
Жирорастворимые витамины хорошо растворимы в жирах и легко накапливаются в организме при их избыточном поступлении с пищей. Их накопление в организме может вызвать расстройство обмена веществ, называемое гипервитаминозом, и даже гибель организма.
Водорастворимые витамины
Общая особенность в том, что действуют в составе ферментов, являясь их коферментом. Их отсутствие в пище значительно нарушает процессы метаболизма.
Структура витамина включает пиримидиновое и тиазоловое кольца, соединённые метановым мостиком.
Источники. Витамин В1 — первый витамин, выделенный в кристаллическом виде К. Функом в 1912 г. Основные источники тиамина: дрожжи, рисовые и мучные отруби, земляные и лесные орехи, спаржа, гречиха, соя, ржаная мука, яичный желток, свинина. В настоящее время витамин получают синтетическим путем в промышленных масштабах. Разрушается при нагревании свыше 120°С.
В организмах животных витамин В1 содержится преимущественно в виде дифосфорного эфира тиамина (ТДФ)/тиаминпирофосфат (ТПФ) — кокарбоксилаза; он образуется в печени, почках, мозге, сердечной мышце путём фосфорилирования тиамина при участии тиаминкиназы и АТФ.
Суточная потребность: 2-3 мг. Но потребность в нём в очень большой степени зависит от состава и общей калорийности пищи, интенсивности обмена веществ и интенсивности работы. Преобладание углеводов в пище повышает потребность организма в витамине; жиры, наоборот, резко уменьшают эту потребность.
Биологическая роль: участвует в реакциях декарбоксилирования кетокислот и кетосахаров при окислительном и неокислительном декарбоксилировании, и таким образом участвует в процессах обмена углеводов, белков и жиров. Обеспечивает нормальный рост, повышает двигательную и секреторную деятельность желудка, нормализует работу сердца (тиамин-зависимая карбоксилаза).
Декарбоксилирование и окисление а-кетокислоты (пирувата) при участии ТДФ/ТПФ, входящего в состав дегидрогеназного комплекса:
Взаимодействие пирувата с ТДФ в активном центре фермента осуществляется благодаря наличию частичного положительного заряда углерода кетогруппы в молекуле пирувата и частичному отрицательному заряду у атома углерода тиазолового кольца. В момент присоединения пирувата к тиазоловому кольцу из-за смещения электронов наиболее ослабленной оказывается связь карбоксильной группы в молекуле пирувата. Происходит декарбоксилирование, а тиазоловое кольцо остается соединенным с 2-хуглеродным фрагментом СН3-СОН2-. На следующем этапе С-С связь разрывается под действием реакционно активной SH- группы мобильного переносчика 2-хуглеродных фрагментов коэнзима А. Коэнзим А с присоединенной группировкой СН3-СО- переносит 2-углеродный фрагмент в следующую реакцию.
1. ТДФ – кофактор прямого декарбоксилирования пирувата. При спиртовом брожении происходит декарбоксилирование пирувата под действием пируватдекарбоксилазы и образуется ацетальдегид (СН3-СО-Н), который затем превращается в этанол (СН3-СН2-ОН) с помощью алкогольдегидрогеназы.
2. ТДФ – кофактор окислительного декарбоксилирования пирувата и а-кетокислот. Окислительное декарбоксилирование пирувата в цитозоле осуществляет пируватдегидрогеназный комплекс. Окислительное декарбоксилирование а-кетоглутарата катализирует а-кетоглутаратдегидрогеназа, локализованная в митохондриях.
3. ТДФ принимает участие в окислительном декарбоксилировании кетокислот с разветвленным углеродным скелетом (продукты дезаминирования валина, изолейцина и лейцина).
4.ТДФ – кофермент транскетолазы, которая переносит 2-хуглеродные фрагменты на втором этапе пентозного цикла, что необходимо для предотвращения выведения пентоз из организма (если они не используются для синтеза ДНК или РНК).
5. Тиамин принимает участие в синтезе ацетилхолина, катализируя в пируватдегидрогеназной реакции образование ацетил-КоА – субстрата ацетилирования холина.
6. Тиамин выполняет некоферментные функции – участвует в кроветворении и стероидогенезе. Это подтверждается тем, что лечение анимий высокими дозами тиамина оказывается эффективным.
Витамин В1 не накапливается в организме в сколько-нибудь значительных количествах, и его доставка с пищей должна происходить по возможности равномерно. Если взрослый человек получает половину нормального количества витамина в течение 5—6 дней, у него появляются признаки гиповитаминоза. При авитаминозе развивается заболевание бери-бери, известное в Китае еще за 2700 лет до н. э. Начиная с 16 столетия, когда в пищу стали употреблять полированный рис, в азиатских странах (Япония, Китай, Индия, Индонезия) это заболевание приобрело массовый характер.
Основной, наиболее характерный и специфический признак недостаточности витамина В1 — полиневрит, в основе которого лежат дегенеративные изменения нервов. Вначале развивается болезненность вдоль нервных стволов, затем — потеря кожной чувствительности и наступает паралич (бери-бери). Второй важнейший признак заболевания — нарушение сердечной деятельности, что выражается в нарушении сердечного ритма, увеличении размеров сердца и в появлении болей в области сердца. Также отмечают нарушения секреторной и моторной функций ЖКТ; наблюдают снижение кислотности желудочного сока, потерю аппетита, атонию кишечника.
Рибофлавин представляет собой кристаллы жёлтого цвета (от лат. flavos — жёлтый), слабо растворимые в воде. Состоит из изоаллоксазина, соединенного со спиртом рибитолом.
Главные источники витамина В2 — печень, почки, яйца, молоко, дрожжи. Витамин содержится также в шпинате, пшенице, ржи, частично, как продукт жизнедеятельности кишечной микрофлоры.
Суточная потребность: 1,8-2,6 мг.
Биологические функции. В слизистой оболочке кишечника после всасывания витамина происходит образование коферментов ФМН (флавинмононуклеотид) — дополнительно содержат либо только фосфорную кислоту и ФАД (флавинадениндинуклеотид) – дополнительно содержит фосфорную кислоту, связанную с АМФ, по схеме:
ФАД и ФМН являются простетическими группами флавиновых ферментов (дегидрогеназ и оксидаз), принимающих участие в окислительно-восстановительных реакциях (перенос водорода). 
ФАД и ФМН регулируют окислительные и восстановительные процессы в тканях, необходимых для энергетического метаболизма и клеточного дыхания. Участвуют в обмене белков, углеводов, жиров и синтезе гемоглобина.
1. ФМН и ФАД – коферменты оксидаз, переносящих электроны с окисляемого субстрата на кислород; это ферменты распада аминокислот, нуклеотидов (ксантиноксидаза) и биогенных аминов (моно- и диаминооксидазы).
2. ФМН и ФАД – промежуточные переносчики электронов и протонов в дыхательной цепи: ФМН входит в состав первого (НАДН-дегидрогеназного) комплекса цепи тканевого дыхания, ФАД входит в состав второго (сукцинатдегидрогеназного) комплекса.
3. ФМН и ФАД – кофермент пируватдегидрогеназного и а-кетоглутаратдегидрогеназного комплексов. Совместно с ТДФ и др. коферментами катализируют окислительное декарбоксилирование кетокислот.
4.ФАД катализирует реакции окисления жирных кислот в митохондриях (кофермент ацил-КоА-дегидрогеназы).
Клинические проявления недостаточности рибофлавина выражаются в остановке роста у молодых организмов. Часто развиваются воспалительные процессы на слизистой оболочке ротовой полости, появляются длительно незаживающие трещины в углах рта, дерматит носогубной складки. Типично воспаление глаз: конъюнктивиты, васкуляризация роговицы, катаракта. Кроме того, при авитаминозе В2 развиваются общая мышечная слабость и слабость сердечной мышцы.
Витамин РР (pellagra preventing/никотиновая кислота, никотинамид, ниацин, антипеллагрический витамин, витамин В3)
Источники: в рисовых и пшеничных отрубях, дрожжах, в печени и почках крупного рогатого скота и свиней, в печени образуется из триптофана, поступающего с пищей (из 60 молекул триптофана может образоваться 1 молекула никотинамида/выход — 2%).
Суточная потребность: 15-25 мг, для детей — 15 мг.
Никотиновая кислота в организме входит в состав НАД + и НАДФ + , выполняющих функцию переноса электронов в процессах, связанных с извлечением энергии из поступающих в организм молекул.
R = H — НАД +
R = фосфат – НАДФ +
НАДФ + образуется из НАД + путем фосфорилирования под действием цитоплазматической НАД-киназы:
НАД + + АТФ → НАДФ + + АДФ
Присоединение 2х электронов коферментами НАД + или НАДФ + :
1. НАД + — кофермент дегидрогеназ, участвующих в реакциях окисления глюкозы, жирных кислот, глицерола, аминокислот после их дезаминирования; является коферментом дегидрогеназ цикла Кребса (кроме сукцинатдегидрогеназы). В этих реакциях кофермент выполняет функцию промежуточного акцептора электронов и протонов.
2.НАД + — мобильный переносчик протонов и электронов в дыхательной цепи митохондрий (от окисляемого субстрата к первому комплексу дыхательной цепи).
3.НАД + — субстрат ДНК-лигазной реакции при синтезе и репарации ДНК, а также субстрат для синтеза поли-АДФ-рибозы в поли-(АДФ)-рибозилировании некоторых ферментов.
4.НАДФН – донор водорода в реакциях синтеза жирных кислот, холестерина, стероидных гормонов и некоторых других соединений.
5.НАДФН – компонент монооксигеназной цепи микросомального окисления, выполняющий функцию детоксикации антибиотиков и др. чужеродных веществ.
6.НАД + и НАДФ + — аллостерические регуляторы ферментов энергетического обмена, в частности, ферментов цикла Кребса, а также раекций синтеза глюкозы (глюконеогенез).
7. НАДН и НАДФН – коферменты реакций (НАДН-оксидазной и НАДФН-оксидазной), способствующих возникновению активных форм кислорода в фагоцитах.
Источник