Основная функция витаминов каталитическая
Витамины — группы разнородных по химической природе веществ, не синтезируемых или синтезируемых в недостаточных количествах в организме, но необходимых для нормального осуществления обмена веществ, роста, развития организма и поддержания здоровья. Эти вещества не являются непосредственными источниками энергии и не выполняют пластических функций. Они являются составными компонентами ферментных систем и играют роль катализаторов в обменных процессах.
Сведения об источниках витаминов, их суточной потребности для взрослого человека и значении в осуществлении физиологических функций приведены в табл. 12.2.
Таблица 12.2. Физиологическая роль, потребность организма и источник поступления витаминов
| Витамин | Суточная потребность взрослого человека | Основные источники | Физиологическая роль | Признаки недостаточности |
| А* (ретинол) | А,-0,9 мг, бета-каротин — 1,8 мг | Животные жиры, мясо, рыба, яйца, молоко | Необходим для синтеза зрительного пигмента родопсина; оказывает влияние на процессы роста, размножения, пролиферации и ороговения эпителия | Нарушаются функции сумеречного зрения, роста, развития и размножения. Развивается сухость поверхности конъюнктивы и роговицы, изъязвление роговицы |
| D (кальциферол) | 2,5 мкг | Печень и мясо млекопитающих, печень рыб, яйца | Необходим для всасывания из кишечника ионов кальция и для обмена в организме кальция и фосфора | Недостаточное поступление в детском возрасте приводит к развитию рахита, что проявляется нарушением окостенения и роста костей, их декаль-цификацией и размягчением |
| РР** (никотиновая кислота) | 150 мг | Мясо, печень, почки, рыба, дрожжи | Участвует в процессах клеточного дыхания (переносе водорода и электронов); регуляции секреторной и моторной функции желудочно-кишечного тракта | Воспаление кожи (пеллагра), расстройства желудочно-кишечного тракта (понос) |
| К (филлохиноны) | До 1 мг | Зеленые листья овощей, печень | Участвует в синтезе факторов свертывания крови, протромбина и др. | Замедленное свертывание крови, спонтанные кровотечения |
| Е (токоферолы) | 10-12 мг | Растительные масла, зеленые листья овощей, яйца | Антиоксидант (ингибитор окисления) | Четко определенных симптомов недостаточности у человека не описано |
| С (аскорбиновая кислота) | 50-100 мг | Свежие фрукты и растения (особенно шиповник, черная смородина, цитрусовые) | Участвует в гидрокси-лировании, образовании коллагена, включении железа в ферритин. Повышает устойчивость организма к инфекциям | Развивается цинга, проявлением которой являются кровоточивость десен, мелкие кровоизлияния в коже, поражение стенок кровеносных сосудов |
| В1 (тиамин) | 1,4-2,4 мг | Целые зерна, бобы, печень, почки, отруби, дрожжи | Участвует в энергетическом обмене (процессах декарбоксили-рования), является ко-ферментом пируват-карбоксилазы | Развивается заболевание бери-бери, сопровождающееся полиневритом, нарушением сердечной деятельности и функций желудочно-кишечного тракта |
| В2 (рибофлавин) | 2-3 мг | Зерновые, бобы, печень, молоко, дрожжи, яйца | Входит в состав флавиновых ферментов. Осуществляет перенос водорода и электронов | Поражение глаз (светобоязнь), поражение слизистой оболочки полости рта и языка |
| В3 (пантотеновая кислота) | 10 мг | Зерновые, бобы, картофель, печень, яйца, рыба | Перенос ацетильной группы (КоА) при синтезе жирных кислот, стероидов и других соединений | Общая слабость, головокружение, нейромоторные нарушения, воспаления кожи, поражения слизистых оболочек |
| В6 (пиридоксин) | 1,5-3 мг | Зерно, бобы, мясо, печень, дрожжи, рыба. Синтезируется микрофлорой кишечника | Кофермент трансам и-назы, декарбоксилазы, дегидратазы, десульфогидразы | Повышенная раздражительность, судороги, ги-похромная анемия. Играет важную роль в обмене аминокислот, белков и жиров, а также в процессах кроветворения |
| В12 (цианокобаламин) | 2 мкг | Печень, синтезируется микроорганизмами кишечника | Компонент ферментов метаболизма нуклеиновых кислот и метилирования. Необходим для гемопоэза | Злокачественная анемия |
| Фолиевая кислота | 400 мг | Зеленые листья, овощи, мясо, молоко, дрожжи. Синтезируется микроорганизмами кишечника | Необходима для синтеза пуринов и метионина и метаболизма одноуглеродных фрагментов молекул. Стимулирует процесс кроветворения | Анемия |
| Витамин H***(биотин) | 150— 200 мкг | Молоко, яичный желток, печень, синтезируется микроорганизмами кишечника | Кофермент дезаминаз, карбоксилаз, трансфераз, осуществляет перенос С02 | Дерматит (воспаление кожи) с гиперфункцией сальных желез |
*Проявления передозировок витамина: головные боли, эйфория, анемия, изменения со стороны кожи, слизистых оболочек, костной ткани.
** Проявление передозировки витамина: нарушение функций ЦНС и почек; вымывание Са 2+ из костей и повышение его уровня в крови.
***Гиповитаминоз может развиваться при потреблении больших количеств сырого яичного белка, связывающего биотин.
Основными источниками водорастворимых витаминов (группы В, витамин С) являются, как правило, пищевые продукты растительного происхождения и в меньшей мере животного происхождения. Эти витамины легко всасываются из желудочно-кишечного тракта в кровь и лимфу.
Основными источниками жирорастворимых витаминов (витамины A, D, Е, К) являются продукты животного происхождения. Для удовлетворения потребностей организма в витаминах имеет значение не только достаточное содержание в пищевом рационе богатых витаминами продуктов растительного и животного происхождения, но и нормальное осуществление процессов пищеварения и всасывания веществ в желудочно-кишечном тракте. Так, при нарушениях пищеварения в тонком кишечнике, связанных с недостаточным поступлением в двенадцатиперстную кишку желчи или панкреатической липазы, может наблюдаться недостаточное всасывание из желудочно-кишечного тракта витаминов при их нормальном содержании в пище.
Дополнительным источником витаминов К, В6, и В12 является микрофлора толстой кишки. Микроорганизмы синтезируют эти витамины (наряду с другими веществами), которые частично усваиваются организмом.
Длительное голодание, питание пищевыми продуктами, не содержащими или содержащими малое количество витаминов, употребление в пищу продуктов после их длительного хранения или неправильной переработки, нарушение пищеварительных функций могут приводить к недостаточному поступлению витаминов в организм (гиповитаминозу).
Гиповитаминоз или полное прекращение поступления витамина в организм (авитаминоз) приводят как к неспецифическим изменениям функций (снижению умственной и физической работоспособности), так и к специфическим нарушениям в организме, характерным для гипо- и авитаминоза (см. табл. 12.2). Избыточный прием витаминов может приводить к гипервитаминозу. При поступлении водорастворимых витаминов в дозах, превышающих суточную потребность, эти вещества могут быстро выводиться из организма с мочой. При этом обычно признаков гипервитаминоза не отмечается. Однако, например, потребление больших количеств витамина В6 может сопровождаться нарушением функции периферических нервов. Изменения в организме, возникающие при гипервитаминозах A, D, РР, приведены в табл. 12.2.
Источник
Каталитические функции витаминов
Синтез витаминов
Витамины и гормоны обладают способностью в малых количествах регулировать биологические процессы. В то время как гормоны у нормальных животных являются эндогенными продуктами и вырабатываются в их собственных железах внутренней секреции, витамины представляют собой продукты экзогенной природы и вводятся в организм с пищей.
Витамины — это незаменимые сложные органические вещества разнообразной структуры, являющиеся биологическими катализаторами химических реакций или реагентами фотохимических процессов, протекающих в живой клетке. Они участвуют в обмене веществ в основном в составе ферментных систем. В организм они поступают только из внешней среды в виде ферментов или коферментов или в виде провитаминов.
Потребность человека и животных в витаминах неодинакова. Некоторые витамины — тиамин (витамин В1), рибофлавин (В2), пантотеновая кислота (В3), пиридоксаль и пиридоксамин (витамины группы В6) и некоторые другие необходимы как катализаторы химических реакций для каждой живой клетки. Другие витамины нужны не всем животным. Так, например, аскорбиновая кислота (витамин С) нужна только человеку, обезьяне и морской свинке, а остальные животные способны к самостоятельному биосинтезу (для этих животных аскорбиновая кислота не является витамином).
Некоторые ненасыщенные органические кислоты, такие как линолевая, ли-ноленовая и арахидоновая, одновременно являются пластическим и энергетическим материалом и в то же время рассматриваются как витамины группы F.
По мере открытия отдельных витаминов их обозначали как буквами латинского алфавита, так и по их биологической роли: витамин Е – токоферол (по гречески токос — деторождение, феро — несущий), витамин А — аксерофтол (ксерофтальмия — глазное заболевание) и так далее. После того как были выделены новые индивидуальные вещества близкого, аналогичного и нового биологического характера к буквам присоединили цифровые обозначения. Так, вместо наименования «витамин В» в настоящее время для обозначения различных «витаминов комплекса В» использованы наименования от «витамина В1” до “витамина В14”.
Каталитические функции витаминов
Витамины являются типичными биокатализаторами в составе ферментных систем. Специфичность фермента зависит от природы реагирующего вещества, его пространственной конфигурации и белковой части фермента. В состав фермента витамин входит в виде сложного органического вещества небелкового характера – кофермента, который соединяется с его белковой частью. Белок фермента синтезируется организмом. Витамин же поступает с пищей и превращается в кофермент путем образования эфира с фосфорной кислотой или путем соединения сначала с D-рибофуранозой (нуклеозид) и затем этерификацией фосфорной кислотой (нуклеотид).
Витамины в составе ферментов катализируют реакции превращения белков, жиров и углеводов.
Провитамины
Иногда организм животного вместо витаминов удовлетворяется получением веществ, не являющихся витаминами, но и не синтезируемых организмом. В процессе обмена веществ в организме или фотосинтеза они переходят в витамины. Их называют провитаминами. Важнейшими провитаминами являются каротиноиды. Они содержат в своей молекуле структурную часть витамина А, в который переходят при расщеплении в процессе метаболизма.
Другая большая группа провитаминов – стерины. Они содержат двойные связи, при расщеплении образующие отдельные циклы. Стерины при облучении кожи ультрафиолетовыми лучами солнечного или искусственного света переходят в витамины группы D.
Никотиновая кислота, превращающаяся в никотинамид, является провитамином РР.
Витамин F
К витаминам алифатического ряда относятся ненасыщенные кислоты — линолевая, линоленовая и арахидоновая. Они содержат от 18 до 20 атомов углерода и от 2 до 4 несопряженных двойных связей:
арахидоновая (С20) (ІІІ)
Эти три природные незаменимые жирные кислоты обладают полной цис-конфигурацией
Наибольшей, физиологической активностью обладает арахидоновая кислота (III), две другие (I) и (II) способны в организме переходить в нее. Таким образом, очевидно (III) является витамином, а (I) и (II) можно рассматривать как провитамины.
Для выделения линолевой и линоленовой кислот из природного сырья применяют метод кристаллизации жирных кислот, полученных омылением подсолнечного, льняного, макового, хлопкового, табачного и других масел, из ацетона или петролейного эфира при низкой температуре (от минус 60 о до минус 70 о С). Предварительно при минус 20 о С отделяют насыщенные кислоты, а олеиновую – при минус 50 о С.
Из этих трех незаменимых ненасыщенных жирных кислот синтезированы линолевая и линоленовая.
Основной синтез природной линолевой (I) кислоты ведут из бромистого амила (IV) и дибромгексана (VI). Из бромистого амила синтезируют 2-октинилбромид (V), а из дибромгексана получают ацетиленовый ацеталь (VII) в виде его магниевого производного (VIII). После конденсации (V) с (VIII), последующего окисления альдегидной группы и избирательного восстановление тройных связей диацетиленовой кислоты С18 (IX) до двойных получают (I).
Синтез линоленовой кислоты также проводят из ацетиленовых соединений. Витамин F в животном организме катализирует окисление насыщенных жирных кислот, участвуя в усвоении жиров и жировом обмене кожных покровов. Полноценная по витамину F пища должна иметь в своем составе 0.1% арахидоновой кислоты или 1% линолевой и линоленовой.
Источник