Водорастворимые витамины биохимическая роль

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

Водорастворимые витамины и их роль

Классификация витаминов

Как все химические вещества, витамины имеют несколько классификаций, главная из которых основана на их способности к растворению в водной среде или в жирах. Выделяют две основные группы: жирорастворимые и водорастворимые витамины. К первой группе относятся витаминные соединения, которые растворимы только в жирах: холекальциферол, ретинол, филлохинон, токоферол, каротиноидные пигменты. К водорастворимым витаминам относятся биологические соединения витаминной природы, которые не растворяются в жирах. Средой растворения для них является вода.

По химическому строению витаминных веществ их относят: к гетероциклическому ряду, алициклическому ряду, алифатическому ряду, ароматическому ряду.

Жирорастворимые и водорастворимые витамины могут выполнять в организме человека разную роль:

антиоксидантов (ретинол, токоферол, аскорбиновая кислота, бета-каротин);
прогормонов (ретинол и холекальциферол);
коферментов (витамины группы В, филлохинон, биотин).

Можно применять классификацию по функциональной роли, хотя она менее распространена.

Перечень растворимых в воде витаминов

К водорастворимым витаминам относятся:

все витамины из группы В,
С витамин в виде кислоты аскорбиновой,
Н витамин, представленный биотином,
Р витамин в виде рутина, цитрина, катехинов, гесперидина.

Многочисленная группа В представлена 7 витаминами, некоторые из них представлены сразу несколькими активными формами:

В₁ витамин в виде тиамина;
В₂ витамин в виде рибофлавина;
РР или В₃ витамин в виде никотиновой кислоты, никотинамида, ниацина;
В₅ в виде пантотеновой кислоты, пантотената кальция;
В₆ в виде пиридоксина;
В_с или В₉ витамин в виде фолиевой кислоты;
В₁₂ в виде кобаламина.

Водорастворимые витамины: общая характеристика

У представителей данной группы есть общие свойства, позволяющие охарактеризовать эту группу в целом.

Химическая структура

Определить, какие витамины водорастворимые, а какие растворяются в жирах, можно по строению их молекулы. Представители, относящиеся к алициклическому и ароматическому ряду, являются жирорастворимыми веществами, а алифатические и гетероциклические витаминные вещества растворяются в водной среде, за исключением токоферола.

К алифатическому ряду относят кислоту аскорбиновую, которая является производной кислоты L-гулоновой. Выделяют две ее формы: L-аскорбиновую и дегидроаскорбиновую кислоту. Оба соединения могут переходить из одной формы в другую.

Еще одним представителем этого ряда считают пантотеновую кислоту, включающую D-2,4-дигидрокси-3,3-диметилбутановую кислоту и β-аланин, соединение которых происходит за счет амидной связи.

Гетероциклические соединения

Остальными водорастворимыми витаминами являются гетероциклические соединения, в составе которых имеются циклы из углерода и других элементов.

Тиамин состоит из пиримидинового и тиазольного кольца, между которыми имеется метановый мостик.
В основе рибофлавина имеются изоаллоксазин и рибитоловый спирт.
РР витамин представлен кислотой никотиновой и ее амидом.
В составе В₆ витамина (пиридоксина, пиридоксаля, пиридоксамина) имеется цикл в виде пиридинового кольца.
В биотине обнаружен цикл в виде тиофенового кольца, соединенный с мочевиной и пентановой кислотой. Кислота фолиевая включает остаток птеридиновый, парааминобензойный и глутаминовый.
Сложное строение у молекулы витамина В₁₂, которая имеет в своем составе ион кобальта.
Р витамин объединяет группу биофлавоноидов, таких как катехин, флавонон, флавон, которые являются полифенольными соединениями.

Роль в биохимических процессах

Водорастворимые витамины являются коферментами для ферментных систем многих окислительных и восстановительных процессов. Именно они катализируют действия, как отдельных ферментов, так и их комплексов. Вот почему витаминная недостаточность приводит к нарушению обменных процессов.

Некоторые витамины (кислота аскорбиновая из водорастворимых) являются антиоксидантами, которые ингибируют окисление органических веществ в организме.

Витамины как составляющая часть биологических систем

Коферментная роль водорастворимых витаминов представлена в разнообразных реакциях. Ниже приведена информация об этих реакциях и составе ферментных систем.

В₁ витамин в форме ТДФ включен в пируватдекарбоксилазный и α-кетоглутаратдегидрогеназный комплексы, под действием которых происходит окисление солей пировиноградной и α-кетоглутаровой кислоты.
В₂ витамин после поступления в кровь участвует в образовании флавиновых коферментов ФМН и ФАД.
В₃ витамин в виде никотиновой кислоты образует НАД и НАДФ, которые являются дегидрогеназными коферментами.
В₅ витамин в виде пантотеновой кислоты участвует в синтезе ацетил-коэнзимаА и 4-фосфопантотеинового кофермента.
С помощью В₆ синтезируются пиридоксальфосфат и пиридоксаминфосфат. Эти коферменты входят в состав ферментов, ускоряющих трансаминирование и декарбоксилирование аминокислотных остатков.
Н витамин является карбоксилазным коферментом, входит в состав малонил-коэнзимаА и ацетил-коэнзимаА.
Из В₉ синтезируются коферменты, отвечающие за перенос метильной, формильной, оксиметильной группы, образование нуклеотидов пуринового ряда, превращения глициновой и сериновой аминокислоты.
В₁₂ участвует в образовании метилкобаламинового и дезоксиаденозилкобаламинового кофермента. Первый из них влияет на образование метиониновой аминокислоты и превращения кислоты фолиевой, а второй регулирует превращения, связанные с жирными кислотами и аминокислотами.

Признаки нехватки витаминов группы В

Значение водорастворимых витаминов для человеческого организма очень велико, а недостаточное их поступление приводит к развитию различных заболеваний.

Нехватка В₁ приводит к нарушению процессов пищеварения, полиневриту с дегенеративными изменениями нервной системы, который может закончиться параличом в виде болезни Бери-Бери. Еще одним признаком является ухудшение работы сердечно-сосудистой системы с изменением ритма сердца и увеличением его объемов.

Нехватка В₂ приводит к замедленным темпам роста в детском возрасте, воспалительным процессам в полости рта, трещинам уголков губ, дерматиту в районе носогубного треугольника, конъюнктивитам, катаракте, мышечной слабости.

Нехватка В₃ вызывает пеллагру, при которой наблюдаются кожные дерматиты, расстройства пищеварения в виде диареи, при сильном авитаминозе происходит расстройство нервной системы.

Недостаток В₅ витамина приводит к дерматитам, дистрофии ткани внутрисекреторных желез, сердца, почек, воспалению периферических нервов, параличу, выпадению волосяного покрова, истощению всего организма.

При авитаминозе В₆ наблюдается перевозбуждение нервной системы, судороги, детский дерматит.

Нехватка В₉ приводит к малокровию, лейкопении, задержке в росте молодого организма, нарушению эпителиальной способности к регенерации.

Авитаминоз В₁₂ витамина связан с развитием мегалобластной анемии, при которой уменьшаются размеры и численность эритроцитарных клеток, также происходят нарушения в работе нервной системы.

Недостаток витаминов С, Н, Р

При нехватке Р витамина кровоточат десны, наблюдаются подкожные кровоизлияния, общая слабость, утомляемость.

При авитаминозе витамина С развивается цинга, сопровождающаяся разрыхлением дёсен, расшатыванием зубов, хрупкостью капиллярных стенок.

Недостаточность Н витамина проявляется специфическими высыпаниями, покраснениями, шелушениями кожных покровов или избыточной сальностью, выпадением волосяного покрова, мышечными болями, усталостью, сонливостью и депрессивными состояниями.

Источники витаминов

Ввиду отсутствия кумуляции, водорастворимые витамины должны постоянно поступать в организм человека с пищей. Поэтому нужно знать, в каких продуктах они содержатся.

В₁ витамин содержится в оболочке зерен злаковых культур, в семенах бобовых растений, в клетках печени, почек, мозга, миокарде.

В₂ витамин присутствует в печени, почках, яйцах, молоке, дрожжах, богаты им шпинат, пшеница, рожь. Может вырабатываться в кишечнике человека.

Источником РР витамина служат рисовые и пшеничные отруби, дрожжи, печень и почки.

В₅, В₆ и Н витамины содержатся в печени, яйцах, мясе, рыбе, молоке, дрожжах. В₅ и В₆ присутствуют в картофеле, моркови, пшенице, яблоках. Все три витамина в небольшом количестве синтезируются в кишечнике.

В₁₂ витамин содержится в клетках печени и почек.

Много С витамина в свежих фруктах, овощах и зелени.

Витамин Р содержится в лимонах, черноплодной рябине, гречихе, чёрной смородине, чайных листьях, плодах шиповника.

Не всегда продукты питания содержат достаточное количество витаминных веществ. Так, в результате термической обработки часть этих соединений разрушается, что приводит к недостаточному поступлению их в организм человека.

Восполнить их нехватку помогут препараты водорастворимых витаминов. В их состав входят как отдельные витаминные вещества, например, монопрепараты «Тиамин», «Бенфотиамин», «Кокарбоксилаза», «Рибофлавин», так и группа витаминов, например, препараты «Витрум», «Мультитабс», «Дуовит».

Источник