Лекция: Типы витаминов

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.