Жирорастворимые витамины химическое строение

Характеристика жирорастворимых витаминов

Практическое занятие №6

Тема: Витамины, их значение для организма

Цель: Изучить влияние витаминов на процессы жизнедеятельности человека

Теория вопроса

Развитие учения о витаминах связано с именем рус­ского врача Н.И. Лунина. Он впервые в 1880 году при­шел к заключению, что наряду с белками, жирами, углеводами, солями и водой организму необходимы какие-то еще не известные вещества, что было под­тверждено дальнейшими исследованиями. Так, в 1912 г. польским химиком К. Функом из экстрактов оболочек риса было выделено аминосодержащее вещество, предотвращающее развитие болезни бери-бери. Это вещество Функ предложил назвать витами­ном (от лат. vita — жизнь), т. е. амином жизни. В настоящее время известно около 50 витаминов и витаминоподобных веществ. Многие из них получены синтетически. Хотя некоторые витамины не содержат аминогрупп и даже азота, термин «витамины» про­должает использоваться для характеристики биологи­чески активных веществ, которые должны поступать в организм человека с продуктами питания.

Общее представление о витаминах

Витамины — это группа низкомолекулярных органи­ческих веществ различного химического строения, ко­торые участвуют в регуляции многих биохимических реакций и функций организма. Они влияют на раз­множение, рост, кроветворение, зрение, энергообра­зование, синтез белка, иммунную систему и другие процессы, обеспечивающие нормальное развитие ор­ганизма, состояние его здоровья и приспособление к различным факторам среды. В основном, витамины в организме человека не синтезируются и должны пос­тупать с пищей. Следовательно, витамины — незаме­нимый фактор питания.

Главными источниками витаминов являются про­дукты растительного происхождения, поскольку син­тезируются растениями. Продукты животного проис­хождения также богаты витаминами, так как многие ткани, особенно печень и мышцы, накапливают их. Некоторые витамины могут синтезироваться микро­флорой кишечника или даже отдельными тканями, однако их количества недостаточно для полного обеспе­чения организма человека.

Суточная потребность человека в витаминах составляет несколько миллиграммов или микрограммов и зависит от возраста, пола и уровня двигательной активности. Только витамины С и Р необходимы организму в большем количестве — до 100 мг витамина С и 30 мг витамина Р. Для спортсменов суточные нормы потребления витаминов увеличены в 2—4 раза, что связано с интенсификацией обмена веществ при трени­ровках.

Действие многих витаминов на обмен веществ взаимосвязано с ферментами. Витамины используются организмом для построения небелковой части ферментов — кофакторов и простетических групп. Поэтому высокая активность ферментов и их влияние на скорость обме­на веществ зависит от обеспеченности организма витаминами. В зависимости от обеспеченности витаминами принято выделять такие состояния организма, как авитаминоз, гиповитаминоз и гипервита-миноз.

Авитаминоз — это специфическое нарушение обмена веществ, вы­званное длительным отсутствием (дефицитом) какого-либо витамина в организме, которое приводит к определенному заболеванию или гибели организма.

Гиповитаминоз — это состояние организма, связанное с недостаточ­ным (сниженным) количеством витаминов в организме. Проявляется оно в быстрой утомляемости, понижении работоспособности, остроты зрения в темноте, шелушении кожи, снижении сопротивляемости организма инфек­ционным заболеваниям.

Гипервитаминоз — это нарушение биохимических процессов и функ­ций вследствие избыточного (длительного) поступления в организм вита­минов. Гипервитаминозы характерны для жирорастворимых витаминов, особенно А и D, которые могут накапливаться в жировых депо организма.

Причинами возникновения гипо- и авитаминозов у человека могут быть нарушения рациона питания или всасывания витаминов в кишечнике, недовосполнение их при повышенной потребности, например при напря­женных физических упражнениях. Гиповитаминозы наиболее часто могут наблюдаться в конце зимы и весной, когда в продуктах питания уменьша­ются запасы витаминов.

Классификация витаминов

По растворимости витамины делятся на две группы — жирорастворимые и водорастворимые. В приведенной ниже классификации указано их латин­ское буквенное обозначение, в скобках — химическое название, а также основное биологическое действие с приставкой «анти», указывающей, против какого заболевания они применяются.

Жирорастворимые витамины

• А (ретинол) — антиксерофтальмический;

• D (кальциферол) — антирахитический;

• Е (токоферол) — витамин размножения;

• К (филлохинон) — антигеморрагический, витамин коагуляции;

Водорастворимые витамины

• В₂ (рибофлавин) — витамин роста;

• В₃ (пантотеновая кислота) — антидерматитный;

• В₆ (пиридоксин) — антидерматитный;

• В₁₂ (цианкобаламин) — антианемический;

• РР, В₅ (никотиновая кислота, ниацин) — антипелларгический;

• В_с (фолиевая кислота) — антианемический;

• С (аскорбиновая кислота) — антицинготный;

• Р (рутин, флавоноиды) — витамин проницаемости сосудов;

• Н (биотин) — антисеборейный.

Характеристика жирорастворимых витаминов

Молекулы жирорастворимых витаминов содержат длинные углеводород­ные цепи, поэтому в воде не растворяются, а растворяются только в не­полярных растворителях — жирах, спиртах, эфирах. В связи с этим всасы­вание витаминов этой группы зависит от присутствия в желудочно-кишеч­ном тракте жира и желчи. Так, в отсутствие жира всасывается только 10 % провитамина А, а в его присутствии — около 60 %. Жирорастворимые ви­тамины могут накапливаться в организме вместе с жирами, что обуслов­ливает более медленное развитие авитаминозов при длительном отсут­ствии их в пище. При избыточном потреблении этих витаминов возможны состояния гипервитаминозов, которые могут привести к летальному исхо­ду. В случае дополнительного применения витаминов должны соблюдать­ся рекомендуемые нормы (табл.).

Жирорастворимые витамины устойчивы к действию температуры и кислот, но окисляются атмосферным кислородом. Механизм действия жи­рорастворимых витаминов до конца не выяснен, так как не установлены ферменты, в состав которых они входят.

Витамин А

Биологическое действие. Витамин А (ретинол) влияет на зрение, так как входит в состав зрительного пигмента — родопсина, положительно воз­действует на процессы роста, усиливая биосинтез белка (анаболическое действие), а также на созревание половых клеток и процессы размноже­ния, состояние эпителия слизистых оболочек разных органов и его диф-ференцировку. Как антиоксидант он препятствует усилению пе-рекисного окисления липидов в клетках, что обычно наблюдается при мы­шечной активности и вызывает неблагоприятные изменения в организме.

Авитаминоз проявляется в виде поражения эпителиальных клеток ко­жи и слизистых оболочек различных органов (сухость, слущивание), в том числе сухость роговицы глаза (ксерофтальмия), что ведет к потере зрения. Витамин А и каротины используются при лечении рака легких, псориаза, лейкемии.

Гиповитаминоз проявляется в нарушении остроты зрения при перехо­де с хорошо освещенного места в не освещенное («куриная слепота»). Не­достаточность витамина А можно выявить по скорости восстановления зрения в темноте (не более 6 с) или специальными адаптометрами.

Гипервитаминоз приводит к токсикозам, которые сопровождаются сильным похудением, тошнотой, кровоизлиянием, выпадением волос, по­терей солей кальция костной тканью, что приводит к частым переломам костей или даже к летальному исходу.

Каротины содержатся в продуктах питания оранжевого цвета, впервые выделены из моркови (от лат. carota — морковь).

Суточная потребность в витамине А повышена у спортсменов тех видов спорта, которые связаны с напряжением зрения.

Витамины группы D

Биологическое действие. Витамины группы D (кальциферолы) регулиру­ют обмен кальция и фосфора в организме, поддерживая их постоянный уровень в крови с участием паратгормона и кальцитонина, усиливают их всасывание в тонком кишечнике и поступление в кровь, а также выход из костей и почек (рис. 43). Кальциферолы участвуют и в регуляции усвоения лимонной кислоты, что имеет отношение к аэробному энергообразованию, функции щитовидной и паращитовидной желез, сердечно-сосудистой и иммунной систем организма. Регулируя обмен кальция, они влияют на процессы сокращения мышц, передачу нервных импульсов и многие дру­гие Са 2+ -зависимые процессы.

Авитаминоз развивается чаще всего у детей до года и называется ра­хитом. При рахите нарушается поступление кальция и фосфора в кости и скелетные мышцы. Уменьшение их содержания приводит к нарушению процесса образования костей. Кости становятся мягкими, ломкими и под тяжестью тела деформируются. У детей наблюдается изменение формы черепа, задержка развития зубов. Скелетные мышцы теряют сократитель­ную способность. Развитие рахита наблюдается при снижении содержания фосфора в крови детей от 0,05 до 0,03—0,02 г • л» 1 , что может использо­ваться для его выявления.

Витамин D синтезируется в организме человека под действием сол­нечных лучей из провитамина D₃, поэтому состояние авитаминозов во взрослом организме встречается редко. При лечении или профилактике авитаминоза обычно используют масляные растворы витамина D. В пос­леднее время украинскими биохимиками создан и успешно применяется препарат витамина D₃ в виде белкового порошка — видеин, что улучшает его усвоение детским организмом и не вызывает аллергии.

Гиповитаминоз приводит к нарушению фосфорно-кальциевого обмена во всех органах и тканях, причем в первую очередь уменьшается поступ­ление Са 2+ в кровь из кишечника. Может развиваться также у взрослых лю­дей, которые не получают необходимого количества солнечных лучей. При этом кальций и фосфор выходят из костей в кровь, в результате чего они размягчаются (остеопороз), разрушаются зубы, изменяется функция мышц (гипотония).

Гипервитаминоз сопровождается повышением всасывания кальция и фосфора из кишечника в кровь, отложением их в участках роста костей, что угнетает рост у детей, и многих других тканях, особенно артериях и почках, что нарушает их функцию.

Витамины группы Е

Биологическое действие. Витамин Е объединяет несколько разных по химическому строению и активности токоферолов (от греч. tokos — по­томство, phero — несу). Токоферолы предотвращают бесплодие и обес­печивают нормальное протекание процессов размножения, поэтому наз­ваны витамином размножения. Витамин Е является одним из самых сильных антиоксидантов, т. е. защищает от чрезмерного перекисного окисления липиды клеточных мембран и жирные кислоты, сохраняя их биологические функции. Благодаря своему антиоксидантному действию витамин Е предупреждает ожирение печени, способствует образованию важных для жизнедеятельности организма гормонов. Витамин Е влияет на окислительно-восстановительные процессы в организме, которые протекают с высвобождением энергии. Токоферолы поддерживают элас­тичность кровеносных сосудов, уменьшают свертываемость крови, уси­ливают процессы синтеза белка в скелетных мышцах, проявляя анаболи­ческое действие.

Авитаминоз проявляется в нарушении процессов обмена в скелетных мышцах: уменьшается количество сократительного белка миозина и уве­личивается количество коллагена в соединительной ткани, что влияет на сократительную способность мышц: ухудшается энергетика мышц за счет уменьшения содержания гликогена, креатинфосфата и АТФ.

Гиповитаминоз сопровождается снижением содержания белков в плазме крови, дистрофией мышц.

Суточная потребность в токоферолах увеличивается при избыточном потреблении ненасыщенных жирных кислот, интенсивной физической ра­боте, особенно в условиях гипоксии при подъеме в горах. Потребность в нем снижается при обеспечении организма микроэлементом селеном.

Витамин Е используется для лечения и профилактики атеросклерозов, ишемической болезни сердца, гипертонии, тромбозов сосудов, нарушении детородной функции. В спортивной практике витамин Е активно использу­ется в связи с широким спектром его биологического действия для под­держания высокой физической работоспособности, выносливости орга­низма.

Витамины группы К

Биологическое действие. Витамины группы К (филлохиноны) входят в состав ферментов, которые регулируют процессы свертывания крови, спо­собствуя превращению фибриногена в фибрин, формирующий кровяной сгусток. Витамин К как компонент дыхательной цепи (убихинон или ко-фермент Q) участвует в окислительно-восстановительных реакциях и вли­яет на аэробные процессы энергообразования.

Авитаминоз связан с нарушением процесса образования протромбина в печени. Это вызывает замедление процессов свертывания крови и со­провождается кровотечениями, возникновением подкожных, внутримы­шечных и желудочно-кишечных кровоизлияний (геморрагии). Одной из причин авитаминоза может быть нарушение всасывания витамина К в ки­шечнике при заболевании печени и других органов пищеварения или боль­шие кровопотери.

Гиповитаминоз встречается крайне редко, так как кишечная микро­флора обычно вырабатывает витамин К в достаточном количестве.

Гипервитаминоз проявляется в виде усиления процессов свертывания крови и тромбообразования.

Источник