Витамины

ВИТАМИНЫ

Авторы: В.Б. Спиричев

ВИТАМИНЫ (от лат. vita - жизнь), низкомолекулярные органические соединения разл. химич. природы, необходимые для нормальной жизнедеятельности организмов; обладают высокой биологич. активностью и требуются организму в очень небольших количествах (человеку, напр., от нескольких мкг до нескольких десятков мг в сутки). Учение о В. называется витаминологией.

Историческая справка

В 1880 рус. врач Н.И. Лунин экспериментально доказал, что кроме белков, углеводов, жиров, солей и воды для нормального развития и роста животных необходимы особые вещества неизвестной природы, которые содержатся в природных продуктах питания (напр., в молоке). Несколько позднее Х. Эйкман установил, что болезнь бери-бери развивается при использовании в пищу только полированного риса, а излечивается при приёме водных экстрактов рисовой шелухи или отрубей. Им был сделан вывод, что в шелухе от риса содержится какой-то фактор (в дальнейшем он был назван витамином В 1), необходимый организму. В начале 20 в. Ф.Г. Хопкинс пришёл к выводу, что развитие таких известных заболеваний, как цинга и рахит, связано с недостатком факторов питания (названы позже витаминами C и D). В 1912 К. Функ выделил из рисовых отрубей вещество, излечивающее от бери-бери. Поскольку это вещество содержало аминогруппу и обладало некоторыми свойствами аминов, он предложил все жизненно необходимые вещества, требуемые организму в малых количествах, называть В. Впоследствии, однако, выяснилось, что не все вещества этого класса содержат аминогруппы. Тем не менее термин «В.» настолько прочно вошёл в жизнь, что менять его не имело смысла. Классификация витаминов, их обозначения. В. принято делить на растворимые в воде и растворимые в жирах. К водорастворимым В. относятся витамин C и витамины группы B: тиамин (В 1), рибофлавин (В 2), пантотеновая кислота (В 5), а также витамины B 6, B 12, ниацин (РР), фолацин и биотин (витамин Н). Ими богаты гл. обр. продукты растит. происхождения. Жирорастворимыми являются витамины A, D, E и K. Их много в продуктах животного происхождения (особенно в печени), они присутствуют в растит. масле и отчасти в зелёных листьях и овощах. Описана также группа витаминоподобных соединений - некоторые флавоноиды (рутин и др.), холин, инозит, липоевая, оротовая, пангамовая кислоты, которые обладают сходной с В. биологич. активностью, но их функции в организме не столь специфичны. Большинство В. представлено не одним, а несколькими соединениями (витамерами), обладающими сходной биологич. активностью. Для обозначения подобных групп родственных соединений используют слово «В.» с буквенными обозначениями, т. е. каждая такая группа обозначается одной буквой. Для индивидуальных соединений, обладающих витаминной активностью, используют названия, отражающие их химич. природу, напр. ретиналь (альдегидная форма витамина A), эргокальциферол и холекальциферол (формы витамина D).

Синтез витаминов живыми организмами

Большинство В. в активной и неактивной (в виде провитаминов - предшественников В.) форме синтезируется растениями и микроорганизмами, которые также нуждаются в витаминах. В организме человека и животных может синтезироваться незначит. число В. (напр., никотиновая кислота из триптофана, витамин А из каротиноидов растений, витамин D из присутствующих в пище провитаминов D под действием УФ-облучения). Некоторые В. (напр., витамин В 12) могут синтезироваться только микрофлорой кишечника. Для полного удовлетворения потребностей в В. человек и животные должны получать их в готовом виде с продуктами питания и кормами. Однако набор В. в рационе разл. групп животных может быть разным. Напр., витамин С необходим в качестве компонента пищи рыбам, высокоорганизованным птицам, некоторым млекопитающим (напр., человеку, обезьянам, морским свинкам, ряду летучих мышей) и не обязателен для рациона животных, в организме которых присутствуют ферменты, обеспечивающие синтез витамина С из глюкозы (напр., земноводные, пресмыкающиеся).

Роль витаминов в обмене веществ, их источники и нормы потребления; антивитамины

В отличие от др. незаменимых факторов питания (аминокислоты, жирные кислоты, углеводы и др.), В. не являются материалом для биосинтеза к.-л. веществ или источником энергии. Однако они участвуют практически во всех биохимич. и физиологич. процессах, составляющих в совокупности обмен веществ. Большинство витаминов группы В в организме являются предшественниками коферментов - компонентов, входящих в активный центр ферментов. Коферменты сами по себе не обладают каталитич. активностью и приобретают её лишь при взаимодействии с белковой частью фермента (апоферментом). В качестве коферментов В. участвуют в энергетич. обмене (тиамин, рибофлавин), биосинтезе и превращениях аминокислот (витамины B 6 и B 12), жирных кислот (пантотеновая кислота), пуриновых и пиримидиновых оснований (фолацин), в образовании ацетилхолина, стероидов и др. соединений. Функции жирорастворимых В. связаны с процессами фоторецепции (витамин A), свёртывания крови (витамин K), всасывания Ca (витамин D) и др. Ряд В. (витамины E, C) составляет группу В. - антиоксидантов; они тормозят окислит. процессы в организме и препятствуют образованию свободных радикалов, повреждающих разл. структуры клеток и органов. Некоторые аналоги и производные В., называемые антивитаминами, проникая в клетки, могут вступать в конкурентные отношения с В., разрушать клетки, вырабатывающие их, и т. д. Напр., сульфаниламидные препараты, обладающие антимикробной активностью, разрушают микрофлору кишечника, лишая тем самым организм животных и человека источника витаминов.

Нарушение обмена витаминов

Нарушения нормального обмена веществ чаще связаны с недостаточным поступлением В. в организм (гиповитаминоз) и значительно реже с их полным отсутствием (авитаминоз) в потребляемой пище. Иногда наблюдается чрезмерное поступление В. (гл. обр. А, D, K) - гипервитаминоз. Описаны наследственные формы витаминной недостаточности или полного их отсутствия в организме, которые протекают на фоне его обеспеченности всеми известными В. Они вызываются врождёнными дефектами, связанными с нарушениями всасывания В. в кишечнике, превращений провитаминов в активные формы В., а также с нарушениями синтеза коферментов или соответствующих им ферментов. О признаках витаминной недостаточности в организме см. в таблице. Источники и функции основных витаминов, необходимых человеку; рекомендуемая суточная норма их потребления Витамин, рекомендуемая суточная норма потребления для взрослого человека Химические названия, витамеры Основные источники Биологическая роль Признаки недостаточности Водорастворимые витамины Витамин C; 70- 100 мг Аскорбиновая кислота, дегидроаскорбиновая кислота Шиповник, чёрная смородина, перец сладкий, цитрусовые, актинидия, зелёные овощи, картофель, томаты Участвует в обменных процессах клеток соединительной ткани и в образовании здоровой кожи. Необходим для синтеза коллагеновых волокон Цинга. Дёсны становятся слабыми и кровоточат. Не заживают раны. Не образуются волокна соединительной ткани. Анемия. Сердечная недостаточность Тиамин (витамин B1): 1,1-2,1 мг Зародыши пшеницы или риса, экстракт дрожжей, непросеянная мука, печень, почки, сердце Участвует в химических реакциях тканевого дыхания, прежде всего в цикле трикар-боновых кислот Бери-бери. Характеризуется поражением нервной системы. Мышцы слабые и болезненные. Возможны параличи. Сердечная недостаточность. Отёки. Замедление роста у детей Рибофлавин (витамин B2); 1,5-2,4 мг Зерновые и бобовые культуры, мясо, печень, почки, сердце; молоко Участвует в окислительно- восстановительных реакциях, влияет на рост и развитие Воспаление кожи, незаживающие раны и трещины грудных сосков у женщин, трофические язвы, и молочные продукты, яйца детского организма, обеспечивает цветовое и световое зрение конъюнктивиты Пантотеновая кислота (устаревшее название витамин B5); 5 мг Широко распространена во всех пищевых продуктах Входит в состав кофермента А, который активирует процессы биосинтеза, окисления и другие превращения жирных кислот, стеринов, ацетилхо-лина Нарушения нервно- мышечной координации. Утомляемость. Мышечные судороги Витамин B6; 1,8- 2,0 мг Пиридоксин, пиридок- саль, пиридоксамин Яйца, печень, почки, мука грубого помола, свежие овощи Участвует в обмене аминокислот и жирных кислот Депрессия и раздражительность. Анемия. Воспаление кожи. Диарея Ниацин (витамин PP); 14-16 мг Никотиновая кислота, никотинамид Мясо, печень, хлеб грубого помола, дрожжевой экстракт Участвует в синтезе никотин- амидных коферметов Пеллагра. Фотодерматиты (воспаление кожи под действием света). Сыпь. Диарея Фолацин; 400 мкг Фолиевая кислота, по-лиглутаматы фолиевой кислоты Печень, белая рыба, зелёные овощи Участвует в синтезе нуклео- протеинов и в образовании эритроцитов Анемия, особенно выраженная у женщин во время беременности Витамин B12; Цианокобаламин, ок- Мясо, молоко, Участвует в Злокачественная 2,5-3,0 мкг сикобаламин яйца, рыба, сыр обмене метионина и коферментных форм фолиевой кислоты, влияет на кроветворение (предупреждает одну из форм анемии) анемия. Поражение спинного мозга Биотин (устаревшее название витамин H); 30 мкг Дрожжи, печень, почки, яичный белок Входит в состав карбоксилаз, осуществляющих начальный этап биосинтеза жирных кислот Шелушение и воспаление кожи. Мышечные боли. Задержка развития детей. Иммунодефицит Жирорастворимые витамины Витамин A; 0,8- 1,0 мг Ретинол, ретиналь, ре-тиноевая кислота, ретинола ацетат Жир из печени трески и палтуса, печень крупного рогатого скота, молоко и молочные продукты; каротиноиды в моркови, абрикосах, шпинате, кресс- салате Необходим для нормального роста и формирования эпителиальных тканей. Альдегидная форма витамина А необходима для образования зрительного пигмента родопсина Сухость кожи; сухость конъюнктивы и роговицы глаза (ксер-офтальмия), нарушение адаптации к темноте(куриная слепота) Витамин D (кальциферолы); 2,5-5,0 мкг (100- 200 МЕ*) Эргокальциферол (витамин D2), холекальци-ферол (витамин D3) Жир из печени трески и палтуса, яичный желток, молоко Регулирует всасывание кальция в пищеварительном тракте и связанные с Рахит. У маленьких детей кривые ноги, а у детей постарше вывернутые внутрь колени. Остеомаляция - кальцием обменные процессы. Необходим для образования костей и зубов. Способствует всасыванию фосфора размягчение костей. Частые боли в костях и переломы Витамин E (токоферолы); 10-15 мг Альфа-, бета-, гамма- и дельта-токоферолы Растительные масла, печень, зародыши пшеницы, ржаная мука, зелёные овощи Антиоксидант: защищает липиды биологических мембран от окисления, препятствуя образованию свободных радикалов Бесплодие. Анемия, связанная с распадом эритроцитов Витамин K; 90- 120 мкг Филлохинон (витамин K1), менахиноны (витамин K2), менадион (витамин K3) Шпинат, капуста, печень и др. Способствует нормальному свёртыванию крови Замедление или отсутствие свёртывания крови * Международные единицы; 1 ME соответствует антирахитической активности 0,025 мкг эрго- или холекальциферола.

Получение витаминов и их использование

Важная роль В. в питании человека и животных стимулировала развитие витаминной пром- сти. В. получают химич. и микробиологич. синтезом, а также из природных источников. Их добавляют в продукты питания и корма для профилактики и лечения витаминной недостаточности человека и животных (см. Витаминотерапия). В. обогащают питательные среды при культивировании изолированных тканей растений, микроорганизмов.

Литература Лит.: Combs G. The vitamins: fundamental aspects in nutrition and health. 2nd ed. San Diego, 1998; Романовский В.Е. Витамины и витаминотерапия. Ростов н/Д., 2000; Морозкина Т.С. Витамины. Минск, 2002; Филиппова И.А. Синтетические витамины. СПб., 2003; Спиричев В.Б. Витамины, витаминоподобные и минеральные вещества. М., 2004.

Источники: [ БРЭ ] [ P ] [ B ] и дополнительная информация: [ W ] [ G ] [ Y ]

Большая российская энциклопедия. Биология

Автор: Спиричев В.Б.

Биотин