Витамины классификация строение свойства

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.

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.

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

Витамины

Витамины (лат. vita — жизнь) — группа низкомолекулярных органических соединений разнообразной химической природы и строения. Витамины необходимы для нормального протекания процессов жизнедеятельности в организме и должны поступать с пищей извне, так как самим организмом их синтезируется недостаточное количество.

«Всё есть яд, и ничто не лишено ядовитости; одна лишь доза делает яд незаметным» — Парацельс.

Недостаток витамина в организме (гиповитаминоз) может являться причиной нарушения работы органов и систем органов, приводить к заболеваниям. Равно, как и избыток витамина, гипервитаминоз, может нанести вред организму.

Современная классификация витаминов подразделяет их на основании физического свойства — растворимости:

• Жирорастворимые: A, D, E, K
• Водорастворимые: группа B ( B₁, B₂, B₃ (PP), B₆, B₉, B₁₂), P, H

Мы будем разбирать витамины по порядку, предложенном в классификации выше. Важно понимать, что каждый витамин участвует в определенных биологических процессах.

Нарушения, которые мы увидим при гиповитаминозах, и есть те самые функции, за которые отвечает витамин. Когда количество витамина достаточно, то нарушения функций не происходит.

Витамин A (ретинол)

Симптомами гиповитаминоза витамина A являются: поражение кожи, ухудшение зрения, сухость роговицы глаза. Снижается иммунитет, у детей может наблюдаться задержка роста и развития.

При авитаминозе (греч. а — без) витамина A развивается куриная слепота — ухудшение сумеречного зрения. Это связано с нарушением синтеза пигмента в палочках сетчатки глаза, которые ответственны за зрение в сумерках.

Витамин A содержится в молоке, молочных продуктах, печени, рыбьем жире. Предшественники витамина А — каротины — содержатся в шпинате, моркови.

Витамин D (кальциферол)

Принимает участие в обмене кальция и фосфора. При его недостатке снижается прочность костной ткани, может развиваться рахит, приводящий к нарушениям роста и развития костной ткани.

Витамин D образуется под действием ультрафиолетового излучения (солнечного света) в коже. Содержится в растительном масле, молочном жире, яичном желтке.

Витамин E (токоферол)

Важнейшая роль витамина E в его антиоксидантной функции. Он препятствует окислению свободными радикалами клеток нашего организма, замедляет старение.

Гиповитаминоз витамина E встречается крайне редко: этот витамин присутствует в необходимом количестве в растительных маслах, способен запасаться в организме.

Витамин K (антигеморрагический фактор)

Антигеморрагический (греч. anti- -приставка, означающая противодействие, и haimorrhagia — сильное кровотечение) — ключевое слово в определении роли этого витамина. Без него свертываемость крови уменьшается, и незначительные травмы могут привести к обширным подкожным кровоизлияниям (гематомам, синякам).

Витамин K принимает участие в синтезе четырех факторов свертываемости. Гиповитаминоз встречается редко, так как частично витамин K синтезируется микрофлорой толстого кишечника. Большое количество данного витамина содержится в шпинате, капусте.

Мы разобрали жирорастворимые витамины: A, D, E, K. Теперь настало время заняться изучением водорастворимых витаминов.

Витамин B₁ (тиамин)

Является коферментом многих ферментов, участвующих в аэробном этапе дыхания на кристах митохондрий. Тиамин обеспечивает нормальное протекание белкового и жирового обмена. При его недостатке поражается нервная система.

Вследствие гиповитаминоза витамина B₁ развивается болезнь «бери-бери», проявляющаяся болью по ходу нервов, парезами и параличами мышц кистей и стоп.

В современном обществе бери-бери встречается редко, так как поступление с пищей витамина B₁ достаточно. Этим витамином особенно богаты злаки, растительная пища.

Витамин B₂ (рибофлавин)

Является коферментом ферментов, которые участвуют в синтезе аминокислот. Гиповитаминоз витамина B₂ проявляется мышечной слабостью и поражением глаз. Данный витамин содержится почти во всех растительных и животных продуктах.

Витамин B₃ (витамин PP, никотиновая кислота)

Является коферментом ферментов, которые участвуют в реакциях аэробного этапа дыхания, протекающего на кристах митохондрий, и биосинтеза в клетке.

Витамин B₃ синтезируется микрофлорой толстого кишечника, содержится почти во всех растительных и животных продуктах.

Гиповитаминоз витамина PP проявляется заболеванием — пеллагрой, которая включает в себя воспаление кожи (дерматит), поражение пищеварительной системы (язвенная болезнь) и нервной системы — воспалением нервов (неврит).

Никотиновая кислота содержится в рыбе, хлебе, мясе, молоке, печени, чае.

Витамин B₆ (пиридоксин)

Является коферментом ферментов, которые участвуют в синтезе биогенных аминов и аминокислот. Гиповитаминоз витамина B₆ встречается редко и выражается в воспалении кожи (дерматите).

Содержится витамин в яйцах, мясе, рыбе, овощах, помимо этого частично синтезируется микрофлорой толстого кишечника.

Витамин B₉ (фолиевая кислота)

Является коферментом многих ферментов. Гиповитаминоз B₉ (фолиевой кислоты) случается редко, приводит к снижению количества эритроцитов в крови (анемии), нарушению синтеза ДНК в клетках красного костного мозга.

В обязательном порядке фолиевая кислота назначается беременным для снижения вероятности развития дефектов нервной трубки у плода. Фолиевая кислота также необходима и мужчинам для нормального процесса формирования сперматозоидов.

Фолиевой кислотой (лат. folium — лист) богаты зеленые листья растений.

Витамин B₁₂ (кобаламин)

Является коферментом ферментов, осуществляющих перенос водорода и метильных групп при изомеризации. Гиповитаминоз кобаламина приводит к развитию анемии Аддисона-Бирмера (B12-дефицитная анемия), а в случае авитаминоза — к нарушению функции нервной системы.

В случае гиповитаминоза нарушается кроветворение в красном костном мозге, в результате чего эритроциты становятся крупными, нарушается перенос кислорода к тканям. Клетки тканей испытывают кислородное голодание — гипоксию, в результате чего их функция нарушается.

Кобаламин синтезируется микрофлорой толстого кишечника, содержится в печени.

Витамин C (аскорбиновая кислота)

Принимает участие в синтезе коллагена в соединительной ткани, является антиоксидантом — предотвращает процессы свободнорадикального окисления клеток организма, замедляет старение.

При гиповитаминозе аскорбиновой кислоты развивается заболевание цинга: нарушаются обменные процессы в соединительной ткани. Раньше цингой особенно часто болели моряки, рацион питания которых был лишен главного источника витамина C — цитрусовых.

Цинга проявляется выпадением зубов, кровоточивостью десен, ломкостью сосудов. Снижается иммунитет, возможно развитие гипохромной анемии.

Витамин C содержится не только в цитрусовых, им также богаты плоды шиповника, болгарского красного перца, черной смородины и облепихи.

Витамин P (биофлавоноиды)

Участвует в обменных процессах в соединительной ткани, стабилизирует ее. Действие витамина P тесно взаимосвязано с действием витамина C. Обладает антиоксидантным действием. Гиповитаминоз витамина P сопровождается повышением ломкости кровеносных капилляров.

Большое количество витамина P содержится в тех же продуктах, которые являются источником витамина C.

Витамин H (биотин)

Является коферментом ферментов, участвующих в реакциях биосинтеза аминокислот, жирных кислот. Гиповитаминоз биотина встречается крайне редко, сопровождается воспалением кожи (дерматит).

Большое количество витамина H синтезируется микрофлорой толстого кишечника, содержится в печени, почках, картофеле, желтке яйца, луке.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник