Многие витамины являются составными частями

База знаний

Общее понятие о витаминах и их классификация. Витамины представляют сборную в химическом отношении группу органических соединений, поэтому с точки зрения химического строения им нельзя дать общего определения; физические свойства веществ, относящихся к витаминам, столь же разнообразны, как и их химическая природа; физиологическое действие витаминов на животных, растительные ткани и микроорганизмы тоже весьма различно, и отдельные витамины в этом отношении совершенно не похожи друг на друга.

Витамины объединены в отдельную группу природных органических соединений по признаку абсолютной необходимости их для гетеротрофного организма в качестве дополнительной к белкам, жирам, углеводам и минеральным веществам составной части пищи.

В количественном отношении потребность в витаминах ничтожна: так, человек в среднем должен потреблять ежедневно около 600 г в пересчете на сухое вещество) основных питательных веществ и только 0,1—0,2 г дополнительных факторов питания — витаминов.

Отсюда ясно, что витамины в организме выполняют каталитические функции. Во многих случаях, как будет показано ниже, витамины являются составными частями ферментов и необходимы для их функционирования.

Для жизнедеятельности растений они тоже абсолютно необходимы и выполняют здесь также главным образом каталитические функции. Следовательно, на первый план в характеристике витаминов как особой группы соединений выступает их способность в ничтожных концентрациях обеспечивать осуществление ферментативных процессов.

Таким образом, витамины могут быть охарактеризованы как группа органических веществ, обладающих разнообразным строением и физико-химическими свойствами, абсолютно необходимых для нормальной жизнедеятельности любого организма и выполняющих в нем непосредственно или в составе более сложных соединений каталитические и регуляторные функции.

В большинстве случаев витамины не синтезируются гетеротрофными организмами и их недостаток сопровождается возникновением патологических явлений.

Витамины были открыты в 1880 г. нашим соотечественником Н.И. Луниным. Они привлекли внимание именно как дополнительные факторы питания животных. В своей диссертации «О значении неорганических солей для питания животных» Н.И. Лунин пришел к выводу, что кроме белков, жиров, сахара, солей и воды животные (мыши) нуждаются также в других, неизвестных еще веществах. По его мнению, обнаружить эти вещества и изучить их значение в питании было бы исследованием, представляющим большой интерес. В дальнейшем работы Н.И. Лунина были подтверждены и развиты другими учеными. В 1912 г. польский исследователь К. Функ предложил называть эти неизвестные вещества витаминами, т. е. аминами жизни (от лат. vita — жизнь), так как одно из них, выделенное и изученное им, содержало аминогруппу. Термин этот стал затем применяться ко всем обязательным дополнительным пищевым факторам. И хотя многие из них не содержат аминогрупп и вообще азота, название «витамины» прочно удерживается в биологии и медицине.

Благодаря усилиям многих биохимиков и физиологов за почти столетнюю историю витаминологии выделено около трех десятков индивидуальных витаминов, изучены их состав и строение, физиологическое действие и в подавляющем большинстве случаев осуществлен химический синтез соответствующих препаратов.

При изучении витаминов сначала каждому из них давали название по имени того заболевания, которое развивалось при отсутствии витамина в пище. При этом к названию соответствующей болезни добавлялась приставка анти, так как введение витамина в диету приводило к быстрому излечению (табл. 1). Заболевания же, развивающиеся при отсутствии витаминов в пище, стали обозначать как авитаминозы, при недостаточном их поступлении — как гиповитаминозы, при избыточном — как гипервитаминозы. Позже по предложению Мак-Коллума (1913) отдельные витамины по мере их выделения условились обозначить буквами латинского алфавита: A, B, C и т.д. Наконец, после того как была исследована химическая природа ряда витаминов, стали вводить химические их названия. В настоящее время используют все три вида номенклатуры витаминов. Наметилась тенденция перехода к химическим наименованиям, которые биохимическая секция Международного союза по чистой и прикладной химии с 1956 г. признала международными. Важнейшие витамины и их названия перечислены в табл. 10; некоторые из них (Q, F, B₁₅, U) иногда относят к витаминоподобным веществам.

Особенно велико значение витаминов для развивающегося детского организма, о чем дает представление табл. 2.

По растворимости в воде и жировых растворителях витамины делят на две группы: водо- и жирорастворимые.

Жирорастворимым и некоторым водорастворимым витаминам свойственна витамерия. Явление это состоит в том, что физиологическим действием, характерным для того или иного витамина, обладает не одно, а несколько сходных по химическому строению соединений, называемых витамерами.

По физиологическому действию на организм человека витамины принято делить на следующие группы (табл. 3).

Аналогичное влияние оказывают витамины на процессы жизнедеятельности у животных.

Первоисточником витаминов служат, главным образом, растения.

Вернуться на главную страницу | Основные расы | Развитие человеческого организма | Организм человека | Типы темперамента | Фобии | Нормальное кровяное давление мужчин и женщин | Распределение групп крови у здоровых людей | Волосяной покров человека | Оптимальный вес взрослого человека | Суточный расход энергии человеком | Суточная норма питания человека | Калорийность и химический состав продуктов питания | Перегрузки | Дозы облучения

Источник

Многие витамины являются составными частями

Витамины

Витаминами называют группу органических соединений разнообразной химической природы, которые, как и белки, жиры и углеводы, жизненно необходимы для нормальной деятельности организма человека и животных. Только в присутствии витаминов физиологические процессы в организме протекают нормально. Впервые на важную роль дополнительных факторов — витаминов указал русский ученый Н. И. Лунин в 1880 г. В опытах на мышах им было установлено, что питание животных искусственной смесью, включающей составные части молока — воду, сахар, жир, белки и соли, приводит к гибели мышей. Кормление другой группы мышей натуральным молоком способствовало их нормальному развитию. Н. И. Лунин сделал вывод, что в естественных продуктах питания содержатся какие-то дополнительные вещества, необходимые для нормальной жизни животных. Открытие витаминов подтвердило вывод Н. И. Лунина. Отсутствие витаминов в искусственной пище и являлось причиной гибели животных.

Витаминология — наука о витаминах — стала самостоятельным и крупным разделом современной медицины. Она изучает строение, физико-химические свойства и функциональное значение витаминов для человека и животных. Выделение витаминологии в самостоятельную область науки связано с тем, что витамины в малых количествах необходимы для осуществления всех процессов жизнедеятельности. Витамины, как правило, являются составными частями ферментов, поэтому принимают непосредственное участие в процессах обмена веществ в клетках, т. е. в межуточном обмене, обеспечивая усвоение тканями организма питательных веществ.

Кроме того, витамины обладают способностью стимулировать многие стороны обмена веществ. Это свойство витаминов используют в практической медицине для стимуляции защитных сил организма при различных заболеваниях.

Витамины используют при возникновении их дефицита в результате усиленного потребления в межуточном обмене или вследствие недостатка в пище человека. Состояния организма, связанные с недостатком в нем витаминов, получили название гиповитаминозов и авитаминозов. Гиповитаминозы возникают при недостаточном поступлении витаминов в организм, авитаминозы — при их отсутствии в пище. При избыточном, употреблении витаминов они как правило, выделяются из организма через почки. В некоторых случаях увеличенное количество витамина (например, А и D) в организме ведет к нарушению обменных процессов. Заболевания, вызванные избыточным употреблением витаминов, называют гипервитаминозами.

Биосинтез большинства витаминов осуществляется вне организма человека. Человек получает все необходимые для жизнедеятельности витамины с пищей, если рацион питания правильно составлен.

В организме, как правило, нет запаса витаминов. Избыточное количество витаминов вызывает усиленное их выделение из организма, чаще всего с мочой. Специального депо витаминов в организме человека нет. Однако витамины B₁₂ и А могут накапливаться в печени в значительных количествах. Кроме того, микрофлора кишечника при нормальном функционировании желудочно-кишечного тракта синтезирует некоторые витамины: тиамин, рибофлавин, никотиновую кислоту, пиридоксин, биотин, фолиевую кислоту, витамин К, которые всасываются в кровь.

В условиях патологии всасывание синтезированных витаминов резко снижается (до полного прекращения), особенно при таких заболеваниях, как хронические гастроэнтериты и энтероколиты различного происхождения (дизентерия, гельминтозы, лямблиоз и др.). Наиболее выраженный дефицит витаминов, особенно витамина С, развивается в организме больных при длительном течении инфекционно-токсических процессов. Например, при тяжелых септических состояниях потребности организма в витамине С увеличиваются в 5-7 раз по сравнению с нормой.

На потребность организма в витаминах в определенной мере влияет химический состав пищи человека. Установлено, что если в рационе будет нарушено соотношение отдельных компонентов пищи, то даже при нормальном введении витаминов возникают признаки витаминной недостаточности. Так, например, преобладание углеводов (выше положенной нормы) в пищевом рационе требует введения в организм дополнительного количества витаминов В₁, В₂, С.

При недостаточном получении с пищей белков (особенно полноценных) нарушается усвоение организмом некоторых витаминов (рибофлавина, никотиновой кислоты, аскорбиновой кислоты). Эти витамины при белковом голодании не участвуют в обменных процессах и быстро выделяются с мочой, что ведет к развитию их дефицита. При недостатке белка в пище задерживается также превращение каротина в витамин А.

Таким образом, на обмен витаминов в организме влияет состав пищи и, наоборот, витамины оказывают воздействие на усвоение пищевых продуктов.

В практической медицине нашли широкое применение такие лекарственные средства, как сульфаниламиды и антибиотики. Однако использование этих препаратов для лечения больных может привести к развитию гиповитаминозов вследствие угнетения кишечной флоры и торможения синтеза бактериями некоторых витаминов. Вследствие этого одновременно с сульфаниламидами или антибиотиками больным рекомендуют принимать в значительных количествах и витамины.

Классификация витаминов. Витамины делят на две группы: растворимые в жирах и растворимые в воде. Витамины обозначают буквами латинского алфавита.

Витамин А — ретинол (антиксерофтальмический) — необходим для осуществления процессов роста человека и животных. В опытах на животных установлено, что недостаток в организме витамина А приводит к замедлению роста и падению массы. При этом нарастает общая слабость и животное погибает. Если к пище добавить витамин А, рост животного возобновляется, масса увеличивается. Вследствие этого витамин А называют витамином роста.

При недостаточности витамина А в организме возникает так называемая куриная слепота (гемеролопия), характерным признаком которой является понижение остроты зрения в сумерках. Витамин А участвует в образовании зрительного пурпура палочек сетчатки глаза — родопсина, а также зрительного пигмента колбочек — йодопсина. При недостаточном поступлении в организм ретинола восстановление зрительного пурпура замедляется, что нарушает адаптацию глаза к темноте: человек плохо видит с наступлением сумерек и ночью при нормальном зрении днем.

При недостатке витамина А наблюдается также сухость глаз — ксерофтальмия. При этом заболевании поражается слизистая оболочка глаза; если процесс развивается дальше, то захватываются более глубокие слои роговицы с размягчением ее (кератомаляция) и образованием бельма.

Витамин А, участвуя в обмене фосфора, образовании холестерина, противодействует токсическому влиянию витамина D. Ретинол задерживает проявления цинги, а витамин D ускоряет течение болезни.

Витамин А находится главным образом в тканях животных организмов. Особенно богат им жир печени морских животных и рыб. В растениях содержатся предшественники витамина А — каротины. Больше всего их найдено моркови, абрикосах, листьях петрушки. В организме человека и животных, главным образом в стенке кишечника и в печени, а также в щитовидной железе, в крови и т. д. при участии фермента каротиназы и холина каротин превращается в витамин А.

Суточная потребность взрослого человека в витамине А составляет 1,5 мг. Для усвоения витамина А и каротина необходимо наличие в пище жира, без которого они плохо всасываются.

Витамин А при избыточном его поступлении может накапливаться в печени. А-гипервитаминоз характеризуется потерей аппетита, повышенной болевой чувствительностью, помутнением роговицы, увеличением печени, поносом. Предшественник ретинола — каротин, в избыточном количестве поступая в организм, не вызывает явлений гипервитаминоза.

Витамин D — кальциферол (антирахитический) — регулирует обмен фосфора и кальция в организме. Он повышает всасывание кальция в кишечнике и реабсорбцию фосфора в почечных канальцах, обеспечивая тем самым процессы костеобразования.

При недостатке витамина D развивается рахит. Проявления рахита начинаются с изменений функций центральной нервной системы и ее вегетативного отдела. Дети становятся беспокойными, пугливыми, возникает расстройство сна, отмечается повышенная потливость. В дальнейшем наблюдается поражение всей костной системы: задержка зарастания родничков, появления первых зубов. Возникают стойкие костные деформации черепа, ребер, верхних и нижних конечностей (рис. 36). Кости становятся гибкими, искривляются ноги и руки. Появляется мышечная слабость. У взрослых людей D-авитаминоз проявляется в размягчении костной ткани (остеомаляция). Остеомаляция может быть следствием недостаточности витамина D при беременности, лактации.

Рис. 36. В середине — здоровый ребенок. По бокам — дети того же возраста, больные рахитом

Если с пищей поступает избыточное количество витамина D, то наблюдается гипервитаминоз. При этом отмечается повышенное всасывание кальция и фосфора из кишечника и их отложение не только в костях, но и в мягких тканях — мышце сердца, стенке аорты, сосудах почек.

Суточная потребность взрослого человека в витамине D 7-12 мкг, детей грудного возраста 13-25 мкг.

Витамином D особенно богаты жир печени рыб, сливочное масло, молоко, яйца. Витамин D может образовываться в коже из провитамина под действием солнечных лучей, поэтому больным рахитом не только назначают витамин D, но и подвергают их действию солнечных лучей или облучают кварцевой лампой.

Витамин Е — токоферолы (антиокислители) — крайне необходим для нормального обмена веществ в мышечной ткани, ее сокращения, синтеза медиатора нервной системы ацетилхолина. Кроме того, витамин Е замедляет свертывание крови, способствует накоплению витамина А в печени, синтезу белков. Витамин Е входит в состав мембран клеток.

Характерным признаком Е-авитаминоза является повышенное потребление тканями, в частности мышечной, кислорода. У животных при Е-авитаминозе наблюдается бесплодие или нарушение процесса беременности. Е-авитаминоз у людей не описан, но имеются заболевания, которые успешно лечат препаратами витамина Е (нарушение процессов оплодотворения, некоторые формы мышечной слабости и дистрофии).

Суточная потребность взрослого человека в витамине Е составляет 13,4-20 мг, ребенка — 3,4 мг.

Витамином Е богаты зеленые растения, особенно листья салата, зародыши пшеницы. Его много в яичном желтке, печени, масле, молоке (особенно летом). Для всасывания витамина Е в кишечнике необходима желчь. Витамин Е откладывается в организме во многих органах и тканях, главным образом в жировой ткани, которая служит основным его депо. В организме человека и животных этот витамин не синтезируется.

Витамин К — нафтохиноны (антигеморрагический) — усиливает биосинтез белков, связанных со свертыванием крови (прокоагулянты), а также альбумина сыворотки крови, пепсина, трипсина, липазы, амилазы и др. Он является стимулятором мышечной активности, воздействуя на сократительный белок — миозин.

Суточная потребность взрослого человека в витамине К 100 мкг. При К-авитаминозе наблюдаются подкожные и внутримышечные кровоизлияния — геморрагии, возникающие вследствие снижения свертывающей способности крови.

Витамином К богаты зеленые части растений — шпинат, капуста, листья крапивы, а также томаты и др.

В организме человека витамин К вырабатывается бактериями в верхней части толстого кишечника. Для всасывания витамина К необходимо присутствие желчи и жирных кислот в кишечном содержимом.

Витамин F — комплекс ненасыщенных жирных кислот (линолевая, линоленовая и арахидоновая), необходимых для нормального жирового обмена.

Витамины группы В в пищевых продуктах чаще всего находятся вместе.

Витамин B₁ — тиамин (антиневритический) — участвует в регуляции главным образом обменных процессов. Тиамин участвует в обмене веществ в качестве коэнзима. Особенно важную роль витамин В₁ играет в углеводном обмене, что имеет большое значение для деятельности центральной нервной системы и коры головного мозга. Нарушение баланса тиамина в организме приводит к ухудшению использования центральной нервной системой глюкозы и накоплению в организме промежуточных продуктов обмена, токсичных для мозга. Витамин B₁ участвует в передаче возбуждения в нервной системе, влияя на синтез ацетилхолина и холинэстеразы. Он играет большую роль в белковом обмене и синтезе нуклеиновых кислот. В последнее время получены данные о том, что тиамин оказывает влияние на жировой, минеральный и водный обмен.

B₁-авитаминоз проявляется полиневритом (множественным воспалением нервов) с болевыми ощущениями, снижением кожной чувствительности, расстройством движений. В первую очередь нарушается акт ходьбы, больной передвигается с трудом, волоча ноги. Отмечаются повышенная утомляемость, потеря аппетита, учащение сердцебиения. Наблюдаются исхудание, параличи конечностей и дыхательных мышц со смертельным исходом (рис. 37).

Рис. 37. Атрофия мышц ног при бери-бери

Тиамин широко распространен в природе. Особенно много его содержится в дрожжах. Суточная потребность в витамине находится в пределах от 0,5 до 3,0 мг. Витамин B₁ в организме человека не депонируется и выделяется почками.

Витамин В₂ — рибофлавин — участвует в окислительно-восстановительных реакциях организма. Особенно велика потребность в рибофлавине нейронов центральной нервной системы и рецепторов. В этих нервных образованиях наиболее интенсивно осуществляются обменные процессы. Рибофлавин тесным образом связан с обменом белков. Витамин В₂ необходим для правильного обмена аминокислот в организме. Высокое содержание белка в пище увеличивает потребность организма в рибофлавине. При недостатке рибофлавина некоторые аминокислоты выводятся из организма с мочой в неизмененном виде.

При В₂-авитаминозе у человека наблюдается воспаление слизистой оболочки рта, губ, появляются трещины, особенно в уголках губ. Язык воспален, атрофируются сосочки, и поверхность языка становится ярко-красной, гладкой. Воспалительный процесс охватывает и кожу лица. При этом заболевании снижается работоспособность, отмечаются слабость, похудание, потеря аппетита, нарушение функций зрения.

Наиболее богатыми источниками витамина В₂ являются дрожжи, яичный белок, молоко, печень, почки, мясо, рыба. Зерновые и бобовые содержат немного витамина В₂. Суточная потребность взрослого человека в рибофлавине составляет 2-3 мг. Витамин не синтезируется в организме человека.

Витамин В₃ — пантотеновая кислота (антидерматитный) — входит в состав коэнзима А, принимающего активное участие в обмене веществ в организме. Авитаминоз проявляется в расстройстве деятельности нервной системы (параличи, невриты — воспаление нервов).

Пантотеновая кислота содержится во многих продуктах; Суточная потребность человека в витамине В₃ составляет 10-20 мг.

Витамин В₅-РР, или никотиновая кислота (антипеллагрический) — является составной частью коферментов никотинамидадениндинуклеотида (НАД) и никотинамидадениндинуклеотидфосфата (НАДФ). НАД и НАДФ входят в состав ферментов — дегидрогеназ, катализирующих реакции биологического окисления. Витамин РР участвует в обмене углеводов, жиров, жирных кислот, фосфолипидов и аминокислот.

При недостатке витамина РР у человека развивается авитаминоз, который вначале проявляется усталостью, расстройством функций желудочно-кишечного тракта, воспалением слизистой оболочки рта и языка. Типичным признаком является также симметричный дерматит на правой и левой щеках, который связан с воздействием солнечных лучей на открытые участки кожи. При более тяжелом авитаминозе развивается пеллагра. Это заболевание характеризуется нарушениями функций организма, которые обозначают тремя Д: дерматит — заболевание кожи, диарея — понос и деменция — приобретенное слабоумие.

В организме человека витамин РР синтезируется бактериями кишечника из аминокислоты триптофана, которая может накапливаться в организме. Для взрослого человека суточная потребность в витамине РР составляет 15-25 кг. Никотиновой кислотой богаты дрожжи, отруби, зерна риса, пшеницы, ячменя, арахиса, бобовых, молоко, печень, почки, сердце.

Витамин В₆ — пиридоксин (антидерматитный) — участвует в обмене и синтезе аминокислот в организме, транспорте их через клеточные мембраны. Витамин В₆ необходим для обмена углеводов, жирных кислот. Специфическим проявлением В₆-авитаминоза в младенческом возрасте являются конвульсии, у взрослых животных — дерматит. В обычных условиях у взрослого человека В₆-авитаминоз не обнаруживают, так как витамин широко распространен в продуктах питания. Суточная потребность в витамине В₆ составляет 3 мг.

Витамин В₁₂ — цианкобаламин, антианемический) — является очень мощным антианемическим фактором. Он обеспечивает нормальное протекание гемопоэза (кроветворение), активируя созревание красных кровяных телец. Действие витамина В₁₂ на гемопоэз связано с превращением фолиевой кислоты в фолиновую кислоту. Недостаточное содержание витамина В₁₂ и дефицит фолиновой кислоты ведет к нарушению нормального образования кровяных элементов в костном мозге и изменению типа кроветворения. Возникает мегалобластический (эмбриональный) тип кроветворения. Витамин В₁₂ необходим для нормального роста человека, синтеза нуклеиновых кислот и белка.

Витамин В₁₂ в желудке образует комплексное соединение с так называемым внутренним фактором — гастромукопротеином (фактор Касла). Накапливается витамин В₁₂ в печени. Суточная потребность человека в витамине составляет 2-3 мкг. Много витамина B₁₂ содержится в печени и почках животных.

Витамин B₁₅ — пангамовая кислота — способен ускорять окислительные процессы, нормализовать липидный и углеводный обмен. Суточная потребность в витамине составляет 2 мг.

Витамин В_с — фолиевая кислота (антианемический) — способствует повышению количества гемоглобина, эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов в крови. Действующим началом витамина считают фолиновую кислоту, в которую превращается витамин В_с. Недостаток витамина в организме человека может возникнуть при угнетении жизнедеятельности кишечной флоры сульфаниламидами и антибиотиками. Дефицит витамина В_с сопровождается торможением процесса кроветворения. Витамин В₁₂ при В_с-авитаминозе не проявляет своего действия, так как он может оказывать регулирующее влияние на гемопоэз только в присутствии фолиевой кислоты.

Фолиевая кислота содержится в дрожжах, печени, грибах, шпинате, капусте, зеленых листьях.

Суточная потребность взрослого человека в фолиевой кислоте составляет 2-3 мг.

Витамин С — аскорбиновая кислота (антицинготный)- обладает способностью обезвреживать токсины (дифтерийный, туберкулезный, дизентерийный и др.), необходим для образования коллагена — основы соединительной ткани. Витамин С за счет сильных окислительно-восстановительных свойств активирует ферменты (каталаза, аргиназа и др.), обеспечивает транспорт железа плазмой.

При недостатке витамина С возникает авитаминоз, который характеризуется быстрой утомляемостью человека, сонливостью, часто бессонницей. При длительном авитаминозе развивается цинга, которая сопровождается еще и Р-авитаминозом. При этом наблюдаются точечные кровоизлияния (петехии) в коже, кровоточивость десен, повышается хрупкость костей, отмечаются мышечная атрофия и нарушения функций центральной нервной системы.

В основе всех изменений при С-авитаминозе лежат нарушения углеводного, липидного и белкового обмена, метаболизма аминокислот, синтеза коллагена.

Суточная потребность человека в витамине С 50-75 мг. Установлено, что повышение дозы аскорбиновой кислоты оказывает защитное действие при простудных заболеваниях. Источниками витамина С являются свежие фрукты, овощи, зелень.

Витамин Р — биофлавоноиды — уменьшает проницаемость кровеносных сосудов, усиливает действие витамина С и способствует его накоплению в организме.

Р-авитаминоз характеризуется болями в ногах и плечах, общей слабостью и высокой утомляемостью, уменьшением прочности капилляров, развитием внезапных кровоизлияний на поверхностях тела, подвергаемых давлению. Суточная потребность в витамине Р составляет около 50 мг. Наиболее богаты витамином Р лимон, гречневая крупа, перец, черная смородина.

Источник