Общее понятие о витаминах и их классификация

Термин витамины от латинского слова — Vita — жизнь + aminus — то есть азотсодержащие вещества, необходимые для жизни.

Витамины — это низкомолекулярные органические вещества различной химической структуры, которые являются биологическими катализаторами химических реакций, проходящих в живой клетке, необходимые для нормального обмена веществ и жизнедеятельности организма.

Термин витамины предложил в 1911-1912 гг. польский ученый К. Функ.

Многие витамины — предшественники коферментов, в составе которых участвуют в различных ферментативных реакциях. На сегодня известно около 30 витаминов и витаминоподобным соединений. По физико-химическим свойствам витаминоподобные вещества разделяют на жиро и водорастворимые.

Человек и животные получают большинство витаминов с пищей. Иногда с продуктами питания в организм поступают не готовые витаминные субстанции, а вещества, близкие к ним по строению (провитамины — вещества, не являющиеся витаминами, но которые могут быть предшественниками их образования в организме); в организме они превращаются в настоящие витаминые вещества. Некоторые витамины образуются в микрофлоре кишечника.

Недостаток или отсутствие витаминоподобных веществ в пище вызывает глубокие нарушения в организме, что приводит к тяжелым заболеваниям (цинга, рахит, пеллагра, куриная слепота, полиневрит и др.). Некоторые продукты очень богаты один или несколько витаминов, но лишены других, поэтому при однообразном питании, при питании продуктами, лишенными витаминных субстанций, а также при нарушении процессов усвоения витаминов организмом может возникнуть витаминная недостаточность (см. Гиповитаминоз).
Избыточное употребление витаминоподобных веществ может также привести к заболеваниям (см. Гипервитаминоз). Они могут возникнуть или вследствие однократного поступления в организм витаминного вещества в высокой дозе (обычно в форме витаминного препарата), или в результате длительного применения витаминных продуктов в дозах, превышающих физиологические потребности организма.

В большинстве стран существуют научно обоснованные и утвержденные органом здравоохранения нормы потребления витаминов, зависящие от возраста и пола человека, характера и интенсивности его труда, а также от физиологического состояния. Потребность в витаминных субстанциях повышается в период роста организма, во время беременности, во время и после болезни, при значительной физической и умственной нагрузке, например. при занятиях спортом, выполнении работ, требующих значительного нервно-эмоционального напряжения, а также при длительном пребывании на холоде. Усвоения витаминов ухудшается у лиц пожилого возраста.

По мере открытия определения отдельных витаминов их обозначали буквами латинского алфавита (например, А, В, С и др.). С выделением новых витаминов в индивидуальном состоянии стали замечать сходство их строения и отличие биологического действия, поэтому к букв начали добавлять цифровые индексы (В1, В2, К1 и др.). После того, как для витаминыых субстанций определили химическую структуру, их названия стали приобретать химический смысл и сегодня для обозначения и определения витаминов используют химические обозначения и реже — буквенные.

Была введена также классификация по физическим свойствам, согласно которой все витамины делят на 2 группы:

• водорастворимые
• жирорастворимые

Жирорастворимые витамины (А, D, Е, F, К) влияют на обменные процессы путем усиления синтеза многих важных биополимеров (белков, нуклеиновых кислот), участвуют в процессах свертывания крови, фоторецепции.

Некоторые витаминные субстанции, например, В, D, проявляют гормоноподобное действие, способствуют усвоению кальция, стимулируют процессы роста, развития организма, иммунные реакции, повышают устойчивость организма против инфекционных заболеваний. Витамины (А, D) способны накапливаться в некоторых органах — печени, подкожной жировой ткани. Эти витаминоподобные вещества в растительных и животных тканях содержатся в виде неактивных предшественников, которые превращаются в активные формы под действием ферментов и солнечных лучей.

Водорастворимые витамины (В1, В2, В3, В5, В6, С, В12, Р, Н) входят в состав ферментов преимущественно в виде кофакторов и обеспечивают нормальное функционирование некоторых органов и систем организма, регулируют обмен веществ, функциональное состояние ЦНС, питание тканей , проницаемость и устойчивость кровеносных сосудов. По физиологическому действию витаминоподобные вещества делят на несколько групп:

• первая — повышающие общую реактивность организма (В1, В3, РР, А, С), антигеморрагические (С, К)
• антианемические (В12, В6, С)
• антиинфекционные (С, А)

Вит. А жизненно необходим лишь для высших животных, витамин D — для позвоночных; вит. группы В могут частично синтезироваться микрофлорой кишечника, В12 — микроскопическими грибами. Согласно определению химической классификации все витамины делят на следующие группы:

• вит. алифатического ряда (аскорбиновая кислота, пантотеновая, пангамова, метилметионинсульфонию хлорид)
• вит. алициклического ряда (ретинол, кальциферолы)
• витамины ароматического ряда (производные нафтохинона)
• витаминоподобные вещества гетероциклического ряда (токоферолы, биофлавоноиды, никотиновая кислота и ее амид, пиридоксин, тиамин, фолиевая кислота, рибофлавин, кобаламин)

Витамины получают их путем химического (А, С, В6, В1) и микробиологического (рибофлавин, В12) синтеза или выделяют из природных источников.

Информация о некоторых жиро- и водорастворимых витаминах приведена в списке литературы.

Литература

1. Беликов В.Г. Фармацевтическая химия. — М., 1986;
2. Боечко Ф.Ф., Боечко Л.А. Основные биохимические понятия, определения и термины. — М., 1993;
3. Воронина Л.М., Десенко В.Ф., Мадиевский Н.М. и др. Биологическая химия. — Х., 2000;
4. Губский Ю.И. Биологическая химия. — М.-Тернополь, 2000;
5. Ковалев В.М., Павел А.И., Исакова Т.И. Фармакогнозия с основами биохимии растений. — Х., 2000;
6. Машковский М.Д. Лекарственные средства. В 2 т. — Х., 1997. — Т. 2;
7. Советский энциклопедический словарь / Науч.-ред. совет А.М. Прохоров (пред.). — М., 1981;
8. Химическая энциклопедия: В 5 т. / Редкол. И.Л. Кнунянц (гл. Ред.) И др. — М., 1988. — Т. 1.

^Наверх

Полезно знать

• D-димер
• Дакарбазин
• Дапсон (Dapsonum)
• Даунорубицина гидрохлорид (Daunorubicini hydrochloridum)
• Ветмедин — кардиотоник для собак и кошек

витамин фермент авитаминоз

Витамины — группа низкомолекулярных веществ различной химической природы, необходимых для роста, жизнедеятельности и размножения организма. Они характеризуются следующими признаками:

• — не синтезируются в организме человека, поэтому должны поступать с пищей. Одни из них (В6, В12, пантотеновая и фолиевая кислоты и некоторые другие) синтезируются микрофлорой кишечника, другие частично образуются в организме (например, никотиновая кислота из незаменимой аминокислоты триптофана), однако данные процессы не способны обеспечить потребность организма в этих веществах;
• — не служат источником энергии или пластическим материалом. Потребность организма в них невелика и составляет в сутки доли грамма;
• — поступая с пищей в малых количествах, оказывают влияние на биохимические прцессы а организме. Большинство витаминов входят в состав активной группы ферментов, определяя специфичность их действия;
• — при недостаточном поступлении их с пищей или плохом усвоении, приводят к специфическим нарушениям обмена веществ и физиологических функций и даже возникновению болезней (авитаминоз и гиповитаминоз).

Классификация витаминов. Витамины делят на две большие группы: водорастворимые и жирорастворимые, что определяет преимущественное их содержание в определенном рационе. Такая классификация имеет и физиолого-биохимическое значение: витамины растворимые в жирах могут накапливаться в организме человека, и поэтому кратковременный дефицит их поступления не приводит к каким-либо неблагоприятным последствиям.

Общие представления о химическом строении различных витаминов. Механизмы воздействия витаминов на обменные процессы. Роль витаминов в образовании ферментов

Водорастворяемые

Тимин — витамин В1. Это первый из витаминов, выделенный в чистом виде. По химическому строению представляет собой сложное соединение, включающее пиримидиновое и тиазольное кольца. Наличие серы и аминогруппы в составе витамина послужило основанием для его названия. В организме витамин В1 находится в форме пирофосфорного эфира — тиаминдифосфата во всех органах и тканях. Он является коферментом, катализирующим декарбоксилирование кетокислот. При недостатке этого витамина нарушается нормальное превращение углеводов, наблюдается повышенное накопление кетокислот в организме.

Рибофлавин — витамин В2. Этот витамин относится к числу витаминов, обладающих окраской (флавины). По химической природе рибофлавин — производное изоаллоксазина, к которому присоединен пятиатомный спирт рибитол. Широкое распространение рибофлавина соответствует его важной роли в обмене веществ. В форме флавинадениндинуклеотида рибофлавин является простетической группой ферментов, осуществляющий перенос водорода по дыхательной цепи. Другие ферменты, в состав которых он входит, принимают участие в белковом обмене.

Пиридоксин — витамин В6. Свойством этого витамина обладают три сходных по строению производных пиримидина: пиридоксин, пиридоксаль, пиридоксамин. В живых организмах в процессе обмена они могут переходить друг в друга, однако у человека обнаружено только два последних соединения. Пиридоксаль и пиридоксамин фосфорилируются, превращаясь в пиридоксальфосфат или пиридоксаминофосфат, который является коферментом ряда важнейших ферментов, осуществляющих регуляцию белкового обмена. Пиридоксин входит в состав других ферментов — декарбоксилаз аминокислот.

Пантотеновая кислота — витамин В3. Она является активной группой коэнзима А, играющего важную роль в превращениях пировиноградной и а-кетоглутаровой кислоты. Соединения коэнзима А с уксусной кислотой образуется не только в результате окислительного декарбоксилирования пировиноградной кислоты. Пантотеновая кислота играет важную роль в обмене веществвсех органов и тканей.

Никотиновая кислота — витамин РР. Витаминными свойствами обладает никотиновая кислота и её амид. Никатинамид входит в активную группу ряда ферментов дыхательной цепи. Известны два вида коферментов, в которые входит никотинамид: никотинамидадениндинуклеотид и никотинамидадениндинуклеотидфосфад. Участвует в анаэробном окислении субстратов, кроме того участвует в процессе биосинтеза. При недостатке никатиновой кислоты нарушаются процессы биологического окисления и образования ряда веществ, синтезируемых в организме.

Цианкобаламин — витамин В12. Наиболее сложный по строению из всех витаминов. Его молекулярная масса 1356. В составе молекулы Цианкобаламина имеется кольцо, сходное с порфирином гемоглобина, однако в центре находится не железо, а кобальт и цианогруппа. Витамин В12 состоит из двух частей: порфириноподобной и нуклеотидной. В чистом виде он представляет собой кристаллическое вещество темно-красного цвета. Он входит в состав кофермента. Ферменты, содержащие кобамидный кофермент, влияют на реакцию ацетилирования, благодаря чему ускоряется процесс биологического окисления уксусной и пировиноградной кислот. Наиболее важно участие витамина В12 в синтезе пуриновых и пиримидиновых оснований, т. е. в образовании РНК и ДНК. Так же он участвует в обмене метионина, переносе метильных групп, что определяет его положительное влияние на жировой обмен.

Фолиевая кислота — витамин Вс. Она состоит из трех компонентов: птеридина, парааминобензойной и глютаминовой кислот. Фолиевая кислота — важный фактор ряда сложных ферментных систем у человека и животных. Она участвует в стимулирование процессов биосинтеза ряда веществ с использование простых соединений, а так же в синтезе тимина, пурина, т. е. веществ, которые являются структурными элементами при образовании нуклеиновых кислот и некоторых ферментов. По ряду проявлений действие фолиевой кислоты сходно с действием витамина В12, поэтому совместное влияние особенно отчетливо проявляется в стимулировании синтеза эритроцитов, белкового обмена.

Аскорбиновая кислота — витамин С. Это не насыщенное соединение, не содержащее карбоксильной группы. Наличие двух енольных гидроксилов определяет кислый характер соединения. Она способна к обратному окислению с образованием дегидроаскорбиновой кислоты, которая может присоединять атомы водорода (восстанавливаться), вновь превращаясь в аскорбиновую кислоту. Эта способность аскорбиновой кислоты определяет её участие в окислительно-восстановительных реакциях в качестве дополнительного переносчика водорода. Витамин С, особенно дегидроаскорбиновая кислота, — малоустойчивое соединение. Поэтому содержание его в пищевых продуктах снижается в процессе длительного хранения. Витамин С разрушается при нагревании, особенно интенсивно — в присутствие солей тяжелых металлах (медь, железо). Биохимическую роль витамина С связывают с возможным участием в окислительно-восстановительных реакциях. Витамин С влияет на состояние белкового обмена в мышцах; он участвует в образовании соединительнотканных белков (коллагена и др.), гормонов коры надпочечников, в регуляции обмена некоторых аминокислот, нормализует активность некоторых ферментов (гиалуронидазы).

Биофлавониды — витамин Р. Это группа соединений, обладающих сходным биологическим действием и строением. Все они относятся к циклическим соединениям, близким по структуре к природным красителям. Витамин Р оказывает влияние на окислительно-восстановительные реакции, тормозит активность гиалуронидазы, что способствует сохранению нормальной проницаемости стенки кровяных сосудов.

Оротовая кислота — витамин В13. К витаминам эта кислота отнесена условно, так как авитоминоз описан только у грызунов и кур. Она является предшественником урацила и цитозина, т. е. может использоваться при биосинтезе пиримидиновых нуклеотидов. С целью стимулирования биосинтеза нуклеиновых кислот оротовая кислота применяется в лечебной практике

Пангамовая кислота — витамин В15. Представляет собой эфир глюконовой кислоты и диметилглицина. Благодаря наличию метильных групп, соединенных с азотом, он оказывает положительное влияние на липидный обмен. Витамин В15 стимулирует тканевое дыхание, повышает эффективность использования кислорода тканями, особенно при его недостатке различного происхождения, стимулирует продукцию стероидных гормонов коры надпочечников.

Жирорастворяемые

Ретинол — витамин А. обнаружен этот витамин только в животных продуктах. По химической природе он представляет собой циклическое соединение, включающее бета-ионовое кольцо, два остатка изопрена и первичную спиртовую группу. Витамин А принимает участие в синтезе зрительного пурпура сетчатки глаз (этим определяется его функция в механизме фоторецепции, адаптации глаза к условиям пониженной освещенности), в энергетическом обмене, регуляции образования глюкозы, биосинтезе кортикостероидов. Особенно важным является регулирующее влияние ретинола на проницаемость клеточных мембран, а так же его антиоксидантное действие.

Кльцифероллы — витамин D. Это насыщенные циклические спирты, сходные со стеринами. Не обладает биологической активностью, но он служит предшественником 1, 25-ди-гидроксихолекальциферола. Недостаток витамина D приводит к нарушению фосфорно-кальциевого обмена и процесса образования костей. Витамин D3 гидроксилируется в два этапа — сначала в печени, а затем в почках. Затем 1, 25-дигидроксихоле-кальциферол переносится в другие органы и ткани, где он регулирует обмен кальция и фосфора. Витамин D регулирует транспорт ионов кальция и фосфора через клеточные мембраны. Недостаточность витамина D проявляется в виде заболевания, называемого рахитом. При рахите заторможено всасывание ионов кальция и фосфатов в кишечнике. Вследствие этого их уровень в крови снижается и нарушается минерализация костей, т. е. отложения минеральных веществ во вновь обрадовавшуюся коллагеновую матрицу растущих костей не происходит. Относительная недостаточность витамина D возможна и при нормальном его поступлении в организм. Она проявляется при заболеваниях печени и особенно почек, так как эти органы принимают участие в образовании активных форм витамина D. При избыточном приеме витамина D как у детей, так и у взрослых развивается витаминная интоксикация. Уро-95вень кальция и фосфатов в крови резко повышается, что приводит к кальцификации внутренних органов (легких, почек, сосудов и др.) и деминерализации костей.

Токоферол — витамин Е. Витаминной активностью обладает ряд веществ, сходных по химическому строению. Наибольшей биологической активностью обладает a-токоферол, представляющий собой сочетание триметилгидрохинона с одноатомным спиртом фитолом. Название витамина происходит от греческих слов «токос» — потомство и «феро» — несу, что указывает на участие этого вещества в регуляции процесса размножения. Предполагается, что он участвует в защите липидов клеточных мембран от разрушающего действия кислорода, то есть является сильным природным антиоксидантом. Наибольшая концентрация токоферола наблюдается в жировой ткани, в печени и в скелетных мышцах. Витамин Е является одним из сильных природных антиоксидантов, препятствуя развитию цепных неуправляемых реакций пероксидного окисления ненасыщенных липидов в био-логических мембранах и тем самым стабилизируя мембраны. Гиповитаминоз токоферолов у человека практически не встречается. Источниками витамина Е являются растительные масла, капуста, салат, зерновые продукты.

Нафтохинон — витамин К. Существуют две формы витамина, различающиеся длиной боковой цепи. Витамин К2 содержится в основном в животных организмах. Витамин К1 имеет боковую цепочку из четырех изопреноидных единиц и встречается в растениях. Витамин К необходим для нормального образования белка плазмы крови протромбина, который является неактивным предшественником тромбина — фермента, превращающего белок плазмы крови фибриноген в фибрин — нерастворимый волокнистый белок, способствующий формированию кровяного сгустка. Чтобы протромбин мог превратиться в тромбин, он должен связать ионы Ca2+. Для этого в молекуле протромбина содержится несколько остатков особой аминокислоты — карбоксиглута-миновой кислоты. Карбоксилирование остатков глутаминовой кислоты осуществляется ферментом, для действия которого необходим витамин К. Источником витамина К является, прежде всего, растительная пища: капуста, тыква, томаты, зеленые части растений; из пищи животного происхождения богата этим витамином печень.