Типы витаминов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Типы витаминов

1. Распределение и классификация витаминов

витамин биологический организм

Витамины - это низкомолекулярные органические вещества, являющиеся обязательным компонентом пищи. Несмотря на их малое содержание в продуктах, витамины оказывают на организм разностороннее и существенное влияние. Отсутствие или недостаток их в пище вызывает резкое нарушение процессов жизнедеятельности, приводящее к возникновению тяжелых болезней, связанных с расстройством обмена веществ.

Витамины разнообразны по химическому строению и представляют собой производные либо ациклических углеводородов с числом атомов углерода 18-20, ненасыщенных g-лактонов, аминоспиртов, амидов кислот, либо циклогексанов, ароматических кислот, нафтохинонов, имидозола, пиррола и других циклических соединений.

Для большинства витаминов характерно присутствие спиртовой или карбоксильной группы, и только некоторые из них содержат аминогруппу. Основным источником витаминов для человека служат пищевые продукты растительного и животного происхождения.

Дефицит всех видов витаминов в пищевых рационах в молодом возрасте сопровождается чаще всего угнетением роста. Нехватка в пище какого-либо витамина или его отсутствие вызывает специфическую картину авитаминоза. Иногда наблюдается состояние, вызванное относительным недостатком того или иного витамина, - гиповитаминоз. Такого типа заболевания не имеют четкой клинической картины, а проявляются обычно в виде быстрой утомляемости, общей слабости, пониженной работоспособности, бессонницы, головной боли.

Содержание витаминов в пище зависит от многих причин: сорта и вида продуктов, способов и сроков хранения, характера технологической обработки пищи.

Существует два основных источника витаминов: 1) пища животного и растительного происхождения, в которой содержатся не только витамины, но и провитамины; 2) бактерии, в процессе жизнедеятельности которых образуются витамины.

Классификация витаминов основана на их физико-химических свойствах, в данном случае на растворимости.

Классификация витаминов

2.Водорастворимые витамины (строение, биохимическая роль)

Тиамин (В₁). В химическом отношении витамин В₁ представляет собой производное пиримидина и тиазола. Препарат витамина, получаемый синтетическим путем, представляет собой тиаминхлорид.

Известны и другие производные тиамина, обладающие свойствами витамина В₁ (тиаминмонофосфат, тиаминдифосфат, тиаминтрифосфат, тиаминсульфид и др.).

При недостатке тиамина в пище у человека возникает авитаминоз, называемый болезнью бери-бери. Нарушения в деятельности организма при недостаточности тиамина обусловлены тем, что ему принадлежит ряд важных функций. Тиамин в виде тиамин-пирофосфата выполняет функцию кофермента при различных видах карбоксилирования, принимает участие в реакциях, связанных с переносом активных альдегидов.

Тиамин широко распространен в природе и содержится в достаточных количествах в продуктах как растительного, так и животного происхождения. Важнейшими источниками его являются хлеб, различные мучные и крупяные изделия.

Рибофлавин (В₂). В химическом отношении рибофлавин представляет собой производное изоаллоксазина, связанного с пятиатомным спиртом рибитолом.

Явление недостаточности в рибофлавине у людей наблюдается редко, но часто возникает на фоне дефицита других витаминов и особенно сильно проявляется при белковом голодании. При недостатке рибофлавина развивается общий дерматит, наблюдаются функциональные и морфологические изменения в центральной нервной системе.

Биохимическая роль рибофлавина сводится к тому, что он является простетической группой многих ферментов дыхательной цепи - так называемых флавиновых ферментов. Белковый компонент ферментов может сочетаться с различными производными рибофлавина, хотя в основном он найден в виде рибофлавина-5-фосфата. Поскольку рибофлавин принимает участие в большом количестве ферментативных реакций, его недостаток приводит к снижению обмена веществ. Он входит также в состав ферментов, принимающих участие в окислении аминокислот.

Потребность взрослого человека в рибофлавине составляет 2,5-3,5 мг.

Большая часть этого витамина поступает с пищей. Частично рибофлавин может быть синтезирован микроорганизмами кишечника. Витамин В₂ содержится главным образом в мясных, отчасти молочных и некоторых растительных продуктах. Особенно много его в пекарских дрожжах.

Пиридоксин (В₆). Известно несколько веществ, обладающих действием витамина В₆ и составляющих группу пиридоксина.

Специфичность этих веществ очень велика, так как известен целый ряд аналогов, обладающих антивитаминным действием.

Отсутствие витамина В₆ в пищевом рационе человека приводит к тяжелым биохимическим и биологическим последствиям. Изменяется количество ферментов, участвующих в обмене аминокислот, поэтому обмен белковых веществ нарушается.

Биохимическая роль этого витамина обусловлена тем, что соединения этой группы в организме переходят в пиридоксаль-5-фосфат с помощью специфического фермента - пиридоксалькиназы.

Пиридоксаль является также составной частью фосфорилазы.

Пиридоксаль-5-фосфат представляет собой кофермент системы ферментов, осуществляющих переаминирование аминокислот, декарбоксилирование, реакции обмена триптофана, образования цистина из серина и др.

Суточная потребность в витамине В₆ для взрослого человека составляет 2 мг. Витамин В₆ широко распространен в пищевых продуктах как растительного, так и животного происхождения.

Кобаламин (В₁₂) объединяет группу веществ со сложным строением. Их скелет состоит из модифицированного порфиринового цикла, в котором четыре пиррольных кольца соединены тремя метиновыми группами, из которых две замещены метильными группами. Кроме того, эти кольца частично гидрированы и замещены. В центре находится кобальт, связанный с азотом пиррольных колец координационной связью. Первым из соединений этого типа был открыт цианкобаламин.

Позднее были обнаружены окси (ОН) -, хлоро (Cl) -, нитро (NО₂) - кобаламины.

Другая составная часть кобаламина - рибонуклеотид, в котором имеется циклическое основание и остаток аминопропанола. Вещества, не содержащие нуклеотида, получили название псевдокобаламинов, они неактивны для человека и животных.

Отсутствие витамина В₁₂ приводит к возникновению злокачественной анемии.

Биохимическая роль витамина В₁₂ очень многогранна, но основная сводится к обмену метильных групп. Вероятно, ему принадлежит важная функция в синтезе метионина и тимина.

Потребность в кобаламине для здорового человека составляет 2-5 мкг. Источником витамина В₁₂ служат продукты животного происхождения. Особенно много его в субпродуктах.

Оротовая кислота (В₁₃) относится к числу малоизвестных витаминов, хотя впервые была выделена в 1905 году из сыворотки молока.

В химическом отношении она представляет собой производное урацила.

Оротовой кислоте принадлежит важная роль в синтезе пуриновых нуклеотидов.

Витамин В₁₃ в большом количестве содержится в дрожжах, печени, молоке многих животных, особенно в первые дни лактации.

Пангамовая кислота (В₁₅) была выделена Кребсом в 1951 году из рисовых отрубей, абрикосовых косточек, печени лошади.

В химическом отношении это азотистое производное сложного эфира Д-глюконовой и уксусной кислоты.

Большое количество лабильных метильных групп в структуре пангамовой кислоты обуславливает ее роль в процессах трансметилирования и активации тканевого дыхания.

Никотиновая кислота (ниацин, РР) представляет собой b-пиридинкарбоновую кислоту. В организме животных и человека она встречается в форме никотинамида, связанного с НАД и НАДФ.

Недостаточность витамина РР в пище ведет к возникновению авитаминоза, получившего название пеллагры (шершавая кожа).

Биохимическая роль никотиновой кислоты обусловлена тем, что ее амид используется клетками как строительный материал для синтеза коферментов никотинамидадениндинуклеотида (НАД) и никотинамидадениндинуклеотидфосфата (НАДФ), которым принадлежит важная роль в процессах биологического окисления.

Для взрослого человека суточная норма ниацина 15-25 мг.

Никотиновая кислота содержится в довольно большом количестве в пищевых продуктах. Наиболее богаты витаминами РР дрожжи и печень.

Фолиевая кислота (В_с). Фолиевая (птероилглутаминовая) кислота была впервые выделена в 1941 году из листьев шпината. Она построена из птеринового скелета, n-аминобензойной и глютаминовой кислот.

В организме фолиевая кислота превращается в фолиновую, которая в 100 раз активнее фолиевой. В процессе превращения фолиевой кислоты в фолиновую важная роль принадлежит аскорбиновой кислоте.

Фолиевая кислота вместе с витамином В₁₂ стимулирует образование эритроцитов. Кроме того, она выполняет функцию кофактора при синтезе аминокислот и в процессе связывания простетических групп с белком при синтезе протеидов.

Потребность в витамине В_с у человека составляет 2-3 мг в сутки.

Он содержится во многих продуктах преимущественно растительного происхождения, а также в печени животных.

Пантотеновая кислота (G). По химическому строению пантотеновая кислота представляет собой пептид, образованный из пентоевой кислоты и b-аланина.

У человека недостаточность в пантотеновой кислоте не вызывает авитаминоза, так как она в достаточном количестве вырабатывается кишечной микрофлорой (Escherichia coli).

Биохимическая роль пантотеновой кислоты велика, так как она входит в состав многих коферментов, в частности является составной частью СоА.

Суточная потребность в пантотеновой кислоте составляет 7-10 мг.

Она содержится во многих пищевых продуктах. Некоторые продукты, например, яичный желток, содержат очень большое количество пантотеновой кислоты.

n - аминобензойная кислота. В химическом отношении n-аминобензойная кислота является производной бензойной кислоты.

Ввиду широкого распространения n-аминобензойной кислоты в пищевых продуктах специфического проявления этого типа авитаминоза не наблюдается.

n-аминобензойная кислота принимает участие в биосинтезе фолиевой и фолиновой кислот, активирует биосинтез пуринов и пиримидинов и является необходимым компонентом в превращении тирозина в коричневый пигмент - меланин.

Биотин (Н). Биотин представляет собой гетероциклическое соединение, состоящее из тиофенового и мочевинного колец, связанных с валерьяновой кислотой.

У человека авитаминоз не отмечен при любом содержании этого витамина в пищевых рационах, так как он вырабатывается микрофлорой кишечника.

В сравнительно больших количествах биотин содержится в печени, почках, дрожжах. Потребность человека в биотине 150-200 мкг в сутки.

Инозит, обладает липотропным действием: при белковой недостаточности предотвращает жировую инфильтрацию печени. Он участвует в регуляции ритма сердца, способствует образованию молочной кислоты и входит в состав многих ферментов углеводного и белкового обмена.

Это соединение широко распространено в растительном мире в виде производного фитиновой кислоты, в составе животных организмов оно найдено как в связанном (инозитофосфатиды), так и в свободном виде.

Потребность человека в инозите 1,0-1,5 г в сутки.

Холин входит в состав многих фосфатидов. В связи с очень быстрым обменом фосфатидов в организме расход холина очень велик, и потребность в нем не обеспечивается за счет синтеза, поэтому часть холина должна поставляться с пищей.

Холин участвует в процессах трансметилирования в качестве донора метильных групп. Как и инозит, он обладает липотропным действием. Потребность человека в холине составляет 0,5-1,0 г в сутки.

Аскорбиновая кислота (С). Химическая природа витамина С была расшифрована в 1928-1932 годах. Было выяснено, что это L-аскорбиновая кислота, представляющая собой лактон 2,3 диенолгулоновой кислоты.

Ее кислые свойства обусловлены диенольной группировкой. Енольные группы легко окисляются, поэтому аскорбиновая кислота на воздухе окисляется, переходя в дегидроаскорбиновую кислоту, которая еще обладает действием витамина С. При дальнейшем окислении она необратимо превращается в 2,3-дикетогулоновую кислоту. Недостаток аскорбиновой кислоты у человека вызывает цингу.

Биохимическое значение аскорбиновой кислоты выражается в том, что она является постоянной составной частью тканей и органов человека и многих животных. Особенно велика ее роль в окислительно-восстановительных процессах.

Потребность в витамине С зависит от возраста, выполняемой работы, функционального состояния организма и климатических особенностей. При средней затрате труда взрослому человеку рекомендуется 70 мг в сутки, при тяжелом физическом труде - 100 мг. В условиях Крайнего Севера и жаркого климата потребность в аскорбиновой кислоте повышается на 30-50%.

Аскорбиновая кислота содержится в овощах, фруктах, ягодах. Особенно много ее в ягодах шиповника и черной смородины.

Флавон (Р) сопровождает аскорбиновую кислоту в ее природных источниках, но его роль как витамина окончательно не выявлена. Характерная особенность витамина Р - его влияние на проницаемость стенок сосудов. Предполагается, что в организме животного он тормозит деятельность гиалуринидазы, вызывающей распад гиалуроновой кислоты, что способствует повышению прочности капилляров. Потребность человека в этом витамине не установлена. Главные источники витамина - продукты растительного происхождения (листья гречихи, спаржи и др.).

3.Жирорастворимые витамины (строение, биохимическая роль)

Аксерофтол (А) - первичный высоконасыщенный спирт, являющийся производным каротиноидов.

Каротиноиды в чистом виде представляют собой кристаллические темно-красные или оранжево-красные пигменты, широко распространенные в растениях. Благодаря своеобразному расположению и большому числу двойных связей эти соединения имеют большое число изомеров. Ряд каротиноидов - предшественники витамина А. Наиболее активный из них - b-каротин.

Недостаток аксерофтола в пище ведет к тяжелому заболеванию всего организма, что выражается в снижении обменных процессов.

Биохимическая роль аксерофтола проявляется в окислительно-восстановительных процессах. Он ускоряет окисление субстрата кислородом воздуха: при его участии в организме образуются перекиси, которые в свою очередь отдают кислород субстрату. Основная роль витамина А сводится к участию в химических процессах, происходящих в сетчатке глаза.

Потребность в витамине А колеблется от 0,5 до 2 мг в зависимости возраста и физиологического состояния.

Аксерофтол содержится в продуктах животного происхождения. В продуктах растительного происхождения - провитамин А (каротин).

Кальциферол (Д). Открытие кальциферола тесно связано с его антирахитическим свойством. Было установлено, что некоторые вещества, содержащиеся в составе липидов организма, способны под влиянием ультрафиолетового облучения приобретать антирахитические свойства. Эти вещества назвали провитаминами. К ним относятся некоторые из стеринов - эргостерин и 7-дегидрохолестерин, у которых в кольце «В» две двойные связи. В процессе фотохимической реакции происходит разрыв кольца «В».

Кроме эргокальциферола (витамина Д₂), который не образуется в организме животных и человека и имеет лишь медицинское значение, известны и другие: Д₃, Д₄, Д₅, но практическое значение имеют только витамины Д₂ и Д₃.

Недостаток кальциферола в пище отражается на костной системе: мягкая костная ткань разрастается, на границе между костной и хрящевой тканью образуются ребра. Из-за ненормальной гибкости костей под тяжестью скелета тела они изгибаются, особенно в конечностях (ноги), наблюдается деформация грудной клетки. Это заболевание получило название рахита. При Д-авитаминозе нарушается развитие зубов, мышцы становятся дряблыми. Это заболевание характерно для детского возраста.

Биохимическая роль кальциферола состоит в том, что он участвует в регуляции фосфорно-кальциевого обмена в организме и особенно в процессе образования костей.

Кальциферол способствует поддержанию постоянного уровня кальция в крови, регулирует деятельность ряда желез эндокринной системы.

Потребность в кальцифероле в обычных условиях удовлетворяется за счет пищи и эндогенного его синтеза под влиянием ультрафиолетового облучения. Для взрослого человека витамина Д достаточно 0,25 мг в сутки, для детей норма несколько больше. Кальциферол содержится почти исключительно в продуктах животного происхождения и некоторых низших грибах.

Токоферол (Е). В настоящее время известно семь форм витамина Е, сходных по своему химическому строению и действию на животный организм. Наиболее активный из них - a-токоферол

Все формы отличаются друг от друга расположением и числом метильных групп.

При недостатке витамина Е в пищевом рационе человека снижается интенсивность обмена белковых веществ.

Потребность человека в витамине Е не известна. Он содержится в различных пищевых продуктах.

Филлохинон (К). Витамины К₁ и К₂ являются производными 2-метил-1,4-нафтохинона.

Нехватка витамина К у человека не наблюдается, так как он вырабатывается кишечной микрофлорой, но при отсутствии этого витамина нарушаются процессы свертывания крови.

Биохимическая роль витамина К сводится к тому, что он повышает тромбопластическую активность крови. Также ему принадлежит важная роль в процессе биологического окисления - в переносе электронов от НАД*Н₂ на цитохромы.

Полиненасыщенные жирные кислоты (F). Ненасыщенные жирные кислоты - линолевая, линоленовая, арахидоновая - получили название витамина F.

Линоленовая кислота малоактивна, и ее роль в основном сводится к активированию линолевой кислоты. Арахидоновая кислота может синтезироваться в организме из линолевой кислоты при участии пиридоксина.

Биохимическая роль витамина F состоит в том, что он участвует в обмене жиров, способствует их усвоению, снижает уровень холестерина в крови, важен для нормального течения процессов размножения и лактации и входит в состав некоторых ферментных систем.

Потребность в витамине F точно не определена. Для обеспечения организма человека витамином F в рацион необходимо включать растительные масла.

Антивитамины. Вещества, которые различными способами нарушают использование клетками витаминов, называют антивитаминами. Они делятся на две группы:

вещества, которые инактивируют витамины, разрушая или превращая их молекулы в неактивные формы;

вещества, имеющие родственную витамину структуру, которые вытесняют витамин из биологически активного соединения, делая его неактивным.

Например, антивитамином К являются гепарин и дикумарин, задерживающие превращение протромбина в тромбин и таким образом замедляющие процесс свертывания крови.

Литература

витамин биологический организм

1. Казаков Е.Д., Биохимия зерна и хлебопродуктов. [Текст] / Е.Д. Казаков, Г.П Карпиленко - СПб: ГИОРД, 2005.- 512 с.

2. Комов В.П., Биохимия. [Текст] /В,П. Комов. - СПб.: ГИОРД, 2004. - 465с

3. Ленинджер А. Основы биохимии: В 3 т. М.: Мир, 1987. 980 с.

4. Луценко Н.Г. Начала биохимии: Кур лекций / РХТУ им. Менделеева Д.И.. - М.: МАЙК «Наука/Интерпериодика», 2002 - 125 с

5. Рис Э.., Введение в молекулярную биологию: от клеток к атомам: Пер. с англ. [Текст] / Э. Рис, М. Стернберг.- М.: Мир, 2002. - 142с.

6. Уайт А., Фендлер Ф., Смит Э., Хилл Р., Леман И. Основы биохимии. В 3 т. - М.: Мир, 1981.

7. Щербаков В.Г., Биохимия. [Текст] / В.Г. Щербаков, В.Г. Лобанов, Т.Н. Прудникова, А.Д. Минакова - СПб.: ГИОРД, 2003. - 440 с.

8. Эллиот В., Эллиот Д. Биохимия и молекулярная биология. М.: НИИ биомед. химии РАМН, 1999. - 372 с

Размещено на Allbest.ru