Химическая строение и роль витаминов

ВИТАМИНЫ

Витамины – органические вещества различной химической природы, не образующиеся в достаточном количестве клетками человеческого организма, но необходимые для его нормальной жизнедеятельности. Витамины проявляют биологическую активность в очень малых концентрациях. Они выполняют функции регуляторов обмена веществ. Большинство витаминов входит в состав ферментов, являясь их коферментами.

Приоритет открытия витаминов принадлежит русскому врачу Николаю Ивановичу Лунину. В 1880 г. Н.И. Лунин писал, что в пище, кроме «казеина, жира, молочного сахара и солей, содержатся еще другие вещества, незаменимые для питания».

Термин «витамины» был предложен польским ученым Казимиром Функом в 1912 году от лат. «vita» — «жизнь», т.е. дословно термин означает «амины жизни». Поскольку первое выделенное в кристаллическом виде вещество, а это был тиамин (B1) из отрубей риса, содержало азот, то К. Функ предполагал, что наличие азота характерно для всех витаминов. Термин «витамины» не точен, но сохранился до настоящего времени.

Классификация витаминов и витаминосодержащего лекарственного растительного сырья

Существует несколько классификаций витаминов.

1. Буквенная классификация— первая в историческом плане. При обнаружении новых факторов витаминной природы им присваивали условные названия в виде буквы латинского алфавита. Например: витамины A, B, C, D и др.

2. Фармакологическая классификация.Эта классификация вводилась параллельно с буквенной и указывала на заболевание, от которого предохраняет витамин:

· витамин С — противоцинготный;

· витамин К — антигеморрагический;

· витамин D — антирахитический и др.

3. Химическая классификация.В зависимости от химической структуры выделены группы:

· витамины алифатического ряда — С, F и др.;

· витамины алициклического ряда — A, D и др.;

· витамины ароматического ряда — К и др.;

· витамины гетероциклического ряда — Е, Р и др.

4. Классификация по растворимости витаминов:

· водорастворимые витамины – группы В, С, Р, Н, РР;

· жирорастворимые витамины — A, D, Е, К, F, U.

Витамины содержатся во всех растениях, но витаминосодержащими называют только те растения, которые избирательно накапливают витамины в дозах, способных оказать выраженный фармакологический эффект. Это в 500-1000 раз больше, чем в других растениях.

В настоящее время практически все витамины получают синтетическим путем. Однако витаминосодержащие лекарственные растения не утратили своего значения. Они широко используются, особенно в педиатрии, в гериатрии и для лечения лиц, склонных к аллергическим заболеваниям, поскольку:

· во-первых, витамины в лекарственном растительном сырье находятся в комплексе с полисахаридами, сапонинами, флавоноидами, поэтому такие витамины легче усваиваются;

· во-вторых, растительные витамины реже дают аллергические реакции, чем их синтетические аналоги;

· в-третьих, в организме человека есть специальные системы защиты от передозировки витаминов (например, каротин в организме человека превращается в витамин А по мере необходимости).

Лекарственное растительное сырье, содержащее витамины

1. Концентраторы витамина С: плоды черной смородины, плоды шиповника, плоды рябины, плоды малины, листья крапивы, плоды и листья земляники.

2. Концентраторы и источники витамина Р: бутоны и плоды софоры японской, плоды аронии (рябины) черноплодной, плоды черной смородины, кожура плодов цитрусовых, листья чая.

3. Концентраторы каротиноидов (провитаминов А): плоды шиповника, плоды облепихи, плоды рябины, цветки календулы, трава череды, трава сушеницы топяной.

4. Концентраторы витамина К: листья крапивы, трава пастушьей сумки, трава тысячелистника, цветки и листья зайцегуба, кора калины, кукурузные рыльца.

5. Концентраторы витамина Е: плоды облепихи, облепиховое масло, масло шиповника, кукурузное масло, льняное масло, семена тыквы.

6. Концентраторы витамина F: масло кукурузное, масло подсолнечное и другие растительные жирные масла.

В лекарственном растительном сырье довольно часто встречаются витамины группы В: В2 — рибофлавин, В5 — пантотеновая кислота, В9 — фолиевая кислота, провитамин витаминов группы D — эргостерол и другие фитостеролы.

В высоких концентрациях способны накапливаться только кислота аскорбиновая (витамин С), каротиноиды (провитамин А), витамин К1 (филлохинон) и некоторые флавоноиды (рутин, кверцетин и др.), относимые к витамину Р.

Химическая структура витаминов. Физические, химические и биологические свойства

Витамин С– аскорбиновая кислота.

гамма-лактон 2,3-дегидро-альфа-гулоновой кислоты (гексуроновая кислота)

Существует в двух формах — аскорбиновой и дегидроаскорбиновой кислот. Обе формы легко переходят друг в друга при соответствующих условиях, обе формы одинаково фармакологически активны. Аскорбиновая кислота – белый кристаллический порошок, кислого вкуса. Легко растворяется в воде и спирте, не растворяется в органических растворителях: эфире, хлороформе, бензоле. Аскорбиновая кислота – нестойкое вещество. В водных растворах она легко разрушается под действием кислорода воздуха, света; следы железа и меди ускоряют процесс разрушения (окисления).

Аскорбиновая кислота участвует в окислительно-восстановительных реакциях, в том числе в липидном и пигментном обмене, активирует протромбин, обладает десенсибилизирующем действием, поднимает жизненный тонус организма и повышает сопротивляемость к экстремальным воздействиям. Недостаток витамина С вызывает цингу, или скорбут (рыхлость десен, выпадение зубов, кровоизлияния).

Витамин Р – полифенольные гетероциклические соединения группы флавоноидов.

Физические и химические свойства описаны в разделе «Флавоноиды».

Укрепляют стенки кровеносных сосудов и капилляров.

Каротиноиды – предшественники (провитамины) витамина А – жирорастворимые растительные пигменты желтого, оранжевого или красного цвета. По своей химической природе являются тетратерпеноидами с общей формулой [(С5H8)2]4, или С40Н64 (см. раздел «Терпеноиды»).

В растениях каротиноиды находятся в виде ненасыщенных углеводородов – каротинов — и кислородсодержащих производных – ксантофиллов. Представлены приблизительно 70 соединениями, но провитаминами А являются 9 веществ. Каротиноиды играют важную роль в процессах фотосинтеза, дыхания, участвуют в окислительно-восстановительных реакциях, оплодотворении. Каротиноиды синтезируются высшими растениями, грибами и бактериями. Животные не способны их синтезировать.

Широко распространены в растениях альфа-, бета- и гамма-каротины, ликопин, зеаксантин, виолаксантин и др. Наибольшую биологическую активность проявляет бета-каротин, в результате окислительно-гидролитического расщепления которого в тканях животных и человека образуется две молекулы витамина А, из остальных – одна молекула.

бета-Каротин

Каротиноиды нерастворимы в воде, растворимы в жирных маслах, хлороформе, эфире, ацетоне, бензине и трудно растворимы в спирте. Легко окисляются кислородом воздуха, разрушаются на свету.

Витамин А (ретинол) способствует нормализации обмена веществ, росту и развитию организма, регенерации тканей, обеспечивает нормальную деятельность органов зрения. Недостаток вызывает ухудшение сумеречного зрения («куриную слепоту»), сухость роговицы, поражение слизистых.

Источниками промышленного получения бета-каротина служат свежие корнеплоды моркови посевной и свежая мякоть плодов различных сортов тыквы.

Витамины группы К — производные 2-метил-1,4-нафтохинона. В природе данные витамины представлены несколькими соединениями, в высших растениях находится только витамин К1, или филлохинон.

Витамин К1 (филлохинон)

Длинная боковая изопреноидная цепь витамина K1 является остатком дитерпенового алифатического спирта фитола (см. раздел «Терпеноиды»).

Витамин K1 — филлохинон — вязкое маслообразное вещество желтого цвета. Нерастворим в воде, растворим в жирных маслах и органических растворителях. Стоек при длительном кипячении с водой, но быстро разрушается при нагревании в растворах щелочей. Флуоресцирует в УФ-свете красным светом, затем флуоресценция становится зеленой, а под действием спиртового раствора калия гидроксида — оранжевой. Витамин K1 легко окисляется, быстро разрушается под действием УФ-лучей.

Витамины группы К участвуют в свертывании крови, индуцируя образование протромбина (антигеморрагический фактор). Недостаток вызывает замедление свертывания крови и кровоизлияния.

Витамины группы Е— производные хромана. Витамины Е — смесь высокомолекулярных спиртов – токоферолов. Наиболее активен бета-токоферол.

бета-Токоферол

Токоферолы не растворяются в воде, растворимы в жирных маслах и органических растворителях. Соединения нестойкие, легко разрушаются под действием света и кислорода воздуха.

Витамины группы Е являются природными антиоксидантами, участвуют в биосинтезе белков, тканевом дыхании, процессах размножения, влияют на состояние сердечно-сосудистой и нервной систем.

Витамины группы F— высоконепредельные жирные кислоты с 18-20 углеродными атомами: линолевая – С17Н31СООН, линоленовая — С17Н29СООН, арахидоновая — С19Н31СООН — кислоты.

Физические и химические свойства описаны в разделе «Жирные масла». Участвуют в липидном обмене, препятствуют отложению холестерина на стенках кровеносных сосудов. Из витаминов F в тканях образуются простагландины.

Витамины, в целом, участвуют в окислительно-восстановительных процессах в организме. Многие из них (витамины С, Р, К, Е, каротиноиды) являются природными антиоксидантами. Они защищают клеточные и субклеточные мембраны от повреждения активными свободными радикалами, нейтрализуя активные свободные радикалы путем связывания их непарных электронов.

Источник

Витамин С — аскорбиновая кислота. Суточная потребность 50-100 мг.

γ-латон-2,3 дегидро-α-гулоновой кислоты (гексуроновая кислота)

Существует в двух формах. Легко окисляется до дегидроаскорбииновой кислоты. Обе формы легко переходят друг друга при соответствующих условиях, обе формы одинаково фармакологически активны.

Аскорбиновая кислота белый кристаллический порошок, кислого вкуса. Легко растворяется в воде, спирте, не растворяется в органических растворителях: эфир, хлороформ, бензол. Аскорбиновая кислота — нестойкое вещество. В водных растворах она легко разрушается; кислород воздуха, свет, следы железа и меди ускоряют процесс разрушения (окисления).

Витамин С участвует в окислительно-восстановительных процессах. В том числе в липидном и пигментном обмене, активирует протромбин, обладает десенсибилизирующим действием поднимает жизненный тонус организма, повышает сопротивляемость организма к экстремальным воздействиям. Недостаток вызывает цингу (рыхлость десен, выпадение зубов, кровоизлияния).

Накапливается в плодах шиповника, черной смородины и др.

Витамины группы В.Водорастворимые. Суточная потребность от 0,2 до 20 мг. Необходимы для углеводного, липидного и белкового обмена, биосинтеза ряда веществ.

Недостаток вызывает расстройства функционирования различных органов и систем организма. В высоких концентрациях в растениях не накапливаются.

Витамин Р — полифенольные гетероциклические соединения группы флавоноидов.

эпикатехин листьев чая (производное флаванола)

эриодиктиол кожуры цитрусовых (производное флаванона)

кверцетин плодов рябины черноплодной и бутонов софоры японской (производное флавонола)

Обладают капилляроукрепляющим действием.

Каротин — провитамин витамина группы А — тетратерпен {(C5H8)2}4,

Каротин в растениях может быть в форме трех изомеров α-, β-, γ-каротина.

В организме под действием фермента каротиназы происходит гидролитическое расщепление молекулы β-каротина на две симметричные половины — молекулы витамина А.

Каротины — оранжевые и желтые пигменты. Каротины нерастворимы в воде, растворимы в жирных маслах, хлороформе, эфире, ацетоне, бензине и трудно растворимы в спирте. Неустойчивы на воздухе и на свету. Каротин легко образует пероксиды, поэтому может окислять различные вещества.

Витамин А (ретинол) – суточная потребность около 1 мг. Участвует в процессах цветовосприятия, входит в состав зрительного пигмента родопсина. Влияет на мембраны клеток и состояние слизистых оболочек органов. Способствует нормализации обмена веществ, росту и развитию организма, регенерации тканей, обеспечивает нормальную деятельность органов зрения.

Недостаток вызывает ухудшение сумеречного зрения («куриную слепоту»), сухость роговицы, поражение слизистых. Накапливается в печени морских рыб, а в виде провитаминов А – каротиноидов – в плодах облепихи, рябины, шиповника, красного перца и в травах, таких, как зверобой.

Каротин получают в чистом видеиз растительного сырья. Промышленным сырьем служит в основном корнеплоды моркови и плоды тыквы.

Витамины группы К — производные 2-метил-1,4 нафтохинона.

В природе данные витамины представлены несколькими соединениями, в высших растениях находится только витамин К1

Длинная боковая изопреноидная цепь витамина К1 является остатком высомолекулярного алифатического спирта фитола.

Витамин К1 — филлохинон — вязкое маслообразное вещество желтого цвета. Нерастворим в воде, растворим в жирных маслах и органических растворителях. Стоек при длительном кипячении с водой, но быстро разрушается при нагревании в щелочных растворах. Флуоресцирует в УФ-свете – красным. Под действием УФ-лучей быстро разрушается. Флуоресценция переходит в зеленую, а под действием спиртового раствора КОН переходит в оранжевую.

Витамин К1 легко окисляется по связи 2—3 с образованием эпоксидов, под действием слабых окислителей отщепляется остаток фитола, под действием сильных окислителей образуется фталиевая кислота.

Витамин К участвует в свертывании крови, индуцируя образование протромбина., нормализует процесс свертывания крови, т.е. — антигеморрагический фактор.

Содержатся во всех растениях, но в повышенных концентрациях накапливаются только в некоторых – в листьях крапивы, траве пастушьей сумки, кукурузных рыльцах. Недостаток вызывает замедление свертывания крови и кровоизлияния.

Витамины группы Е – токоферолы— производные хромана.

Витамины Е — смесь высокомолекулярных спиртов – токоферолов. Наиболее активен b-токоферол.

В основе структуры молекулы — ядро хромана, во 2-м положении которого имеется метильная группа и остаток фитола.

Токоферолы не растворяются в воде, но растворимы в жирных маслах и органических растворителях. Соединения нестойкие, легко разрушаются под действием света и кислорода воздуха.

Витамины группы Е являются природными антиоксидантами, участвуют в окислительно-восстановительных реакциях, в биосинтезе белков, тканевом дыхании, в процессах размножения — регулируют развитие зародыша и функции эпителия половых желез, влияют на состояние сердечно-сосудистой и нервной систем.

В повышенных концентрациях накапливаются в плодах облепихи, шиповника, ряде растительных масел (кукурузном, льняном, подсолнечном).

Витамины группы F — высоконепредельные (ненасыщенные) жирные кислоты с 18-20 углеродными атомами: линолевая – С 17Н31СООН, линоленовая – С 17 Н 29 СООН, арахидоновая — С 19 Н 31СООН кислоты.

Жирорастворимы. Участвуют в липидном обмене, препятствуют отложению холестерина на стенках кровеносных сосудов. Из витаминов F в тканях образуются простогландины.

Содержатся в жире печени морских рыб и некоторых жирных маслах.

В целом, витамины вещества нестойкие. Витамины участвуют в окислительно-восстановительных процессах в организме. Многие из них (витамины С, Р, К) являются природными антиоксидантами. Они защищают клеточные и субклеточные мембраны от повреждения активными свободными радикалами, нейтрализуют активные свободные радикалы путем связывания их непарных электронов.

Дата добавления: 2015-01-29; просмотров: 2388 | Нарушение авторских прав | Изречения для студентов

Какие витамины бывают?

Существует 13 основных витаминов, необходимых для нормального функционирования организма. Речь идет о витаминах A, C (аскорбиновой кислоте), D, E (токофероле), K, B1 (тиамине, аневрине), B2 (рибофлавине), B3 (никотиновой кислоте, ниацине), пантотеновой кислоте, биотине (витамине H), B6 (пиридоксине, адермине), B12, B9 (фолиевой кислоте).

Все витамины делятся на две категории:
Жирорастворимые витамины хранятся в жировых тканях организма. К жирорастворимым относятся витамины A, D, E и K.

Водорастворимых витаминов девять. И организму приходится использовать их безотлагательно. Неиспользованный остаток этих витаминов выводится из организма с мочой. Витамин B12 является единственным водорастворимым витамином, который может храниться в печени годами.

Функции витаминов

Каждый из вышеперечисленных витаминов выполняет в организме свою важную задачу. Когда организм не получает достаточно того или иного витамина, наступает авитаминоз, который, в свою очередь, может стать причиной проблем со здоровьем.

Недостаток в рационе фруктов, овощей, бобовых, чечевицы, цельнозерновых и витаминизированных молочных продуктов повышает риск развития ряда заболеваний, в числе которых заболевания сердца, рак и остеопороз (разрежение кости).

Витамин A способствует здоровью зубов, костей, мягких тканей, слизистых оболочек и кожи.

Витамин B6 способствует формированию красных кровяных телец и поддерживает функционирование мозга. Этот витамин также играет важную роль в белках, которые лежат в основе многих химических реакций в организме. Употребление в пищу большого количества белка может снизить уровень витамина B6 в организме.

Витамин B12, как и другие витамины группы B, важен для метаболизма (обмена веществ). Он также способствует формированию красных кровяных телец и поддерживает центральную нервную систему.

Витамин C является антиоксидантом, способствует здоровью зубов и десен. Он помогает в усвоении организмом железа и поддерживает в здоровом состоянии его ткани. Способствует также заживлению ран.

Витамин D называют также «витамином солнечного света», то есть «витамином хорошей погоды», поскольку он вырабатывается в организме под воздействием солнечного излучения. От 10 до 15 минут пребывания на солнце три раза в неделю достаточно для выработки необходимого человеку количества витамина D. У людей, которые живут не в солнечной местности, может наблюдаться недостаток витамина D. Получить его только из пищи весьма трудно. Витамин D помогает организму усваивать кальций и необходим для поддержания здоровья зубов и костей. Он также помогает поддерживать в красных кровяных тельцах нужный уровень кальция и фосфора.

Витамин E — это антиоксидант. Он играет определенную роль в формировании красных кровяных телец и помогает организму в использовании витамина K.

Витамин K известен мало, но без него кровь может не сворачиваться. Некоторые исследования указывают на то, что он способствует здоровью костей.

Биотин важен для белкового и углеводного метаболизма, выработки гормонов и холестерина.

Никотиновая кислота является витамином группы B, который помогает поддерживать в здоровом состоянии кожу и нервную систему. Он также обладает эффектом снижения уровня холестерина.

Фолиевая кислота совместно с витамином B12 помогает формированию красных кровяных телец. Он также необходим для выработки ДНК, контролирующей рост тканей и функционирование клеток. Во время беременности очень важно получать фолиевую кислоту в достаточном количестве. Низкий уровень фолиевой кислоты связан с такими врожденными пороками, как расщепление позвоночника (spina bifida).

Пантотеновая кислота важна для пищевого метаболизма. Она также играет свою роль в выработке гормонов и холестерина.

Рибофлавин (витамин B2) действует совместно с другими витаминами группы B. Он важен для роста тела и выработки красных кровяных телец.

Тиамин (витамин B1) помогает клеткам тела преобразовывать углеводы в энергию. В период беременности и грудного вскармливания очень важно получать углеводы в достаточном количестве. Важен также для функционирования сердца и нервных клеток.

Пищевые источники витаминов

Жирорастворимых:

Витамин A: фрукты темного цвета, темные листовые овощи, яичные желтки, обогащенное молоко и молочные продукты (сыры, йогурт, масло и сливки), печень, говядина и рыба.

Витамин D: жирные сорта рыб, в том числе лосось (семга), скумбрия (макрель), сельдь и атлантический большеголов или исландский берикс; жир из печени рыб (жир из печени трески); обогащенные злаки; обогащенное молоко и молочные продукты.

Витамин E: авокадо, темно-зеленые овощи (шпинат, брокколи, спаржа, зелень репы); маргарин (сделанный из подсолнечного, кукурузного и сафлорового масла); растительные масла (подсолнечное, кукурузное и сафлоровое); папайя и манго; семечки и орехи; пшеничные зародыши и масло из них.

Витамин K: обычная и цветная капуста, крупы, темно-зеленые овощи (брокколи, брюссельская капуста, спаржа), листовые овощи темного цвета (шпинат, браунколь, листовая капуста, зелень репы), а также рыба, печень, говядина и яйца.

Водорастворимых:

Биотин: шоколад, крупы, яичные желтки, бобовые, молоко, орехи, субпродукты (печень, почки), свинина, дрожжи.

Фолиевая кислота: спаржа и брокколи, пивные дрожжи, сушеные бобы, обогащенные крупы, зеленые листовые овощи (шпинат и салат ромэн), чечевица, апельсины и апельсиновый сок, арахисовое масло, пшеничные зародыши.

Никотиновая кислота (ниацин, витамин B3): авокадо, яйца, обогащенный хлеб и крупы, морская рыба (в частности тунец), нежирное мясо, бобовые, орехи, картофель, мясо домашней птицы.

Пантотеновая кислота: авокадо, брокколи, браунколь и другие «капустные» овощи, яйца, бобовые и чечевица, молоко, грибы, субпродукты, мясо домашней птицы, белый сладкий картофель, цельнозерновые злаки.

Тиамин (витамин B1): сухое молоко, яйца, обогащенный хлеб и мука, нежирное мясо, бобовые, в том числе горох, орехи и семечки, субпродукты, цельнозерновые.

Пиридоксин (одна из форм витамина B6): авокадо, бананы, бобовые, мясо, орехи, мясо домашней птицы, цельнозерновые (в ходе переработки теряется много этого витамина).

Vitamin B12: мясо, яйца, обогащенная пища, такая как соевое молоко, молоко и молочные продукты, субпродукты (печень и почки), мясо домашней птицы, моллюски.

Следует отметить, что витамин B12 лучше усваивается из источников животного происхождения, чем растительного.

Vitamin C (аскорбиновая кислота): брокколи, брюссельская капуста, обычная и цветная капуста, цитрусовые, картофель, шпинат, земляника, клубника, помидоры и томатный сок.

Избыток витаминов тоже вреден

Многие считают, что чем больше витаминов, тем лучше. Но на самом деле витамины в избыточных дозах ядовиты. Поэтому их употребление следует согласовывать с врачом. Существуют общие рекомендации по дневной норме витаминов, но, поскольку каждый человек индивидуален, лучше консультироваться со специалистом. Рекомендации носят общий характер, а дозировка витаминов для каждого человека зависит от множества факторов, в числе которых возраст, пол, беременность и общее состояние здоровья. И, разумеется, любая информация носит исключительно справочный характер и не более того.

Особую осторожность следует соблюдать с жирорастворимыми витаминами A, D, E и K, поскольку они хранятся в жировых клетках, фактически встраиваясь в организм и могут стать причиной вредных последствий.

Томатный сок

Какой способ получения витаминов вы считаете самым эффективным, из витаминных комплексов или из даров природы?

Источник