Витамины это биологически активные вещества
Естествознание, 11 класс
Урок 35. «Витамины как биологически активные вещества»
Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: Каков смысл понятий «витамины», «антивитамины»?По каким признакам классифицируют витамины?Каково значение терминов «авитаминоз», «гиповитаминоз», гипервитаминоз»?Какие можно выделить этапы открытия витаминов?Каковы свойства и механизмы биологической активности витаминов?Каковы принципы использование витаминов?
Глоссарий по теме:
Витамины – это органические вещества, необходимые для жизнедеятельности живых организмов, которым свойственна интенсивная биологическая активность, благодаря которой они выполняют функции регулирования обмена веществ.
Гиповитаминоз – недостаток витаминов, вызывающий обратимые негативные изменения в организме.
Гипервитаминоз – переизбыток витаминов, вызывающий обратимые негативные изменения в организме.
Авитаминоз – заболевание, являющееся следствием длительного неполноценного питания, в котором отсутствуют какие-либо витамины.
Антивитамины– близкие по структуре к витаминам вещества, которые за счет схожести химического строения замещают витамины в реакциях обмена веществ, но не выполняют их функций.
Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц):
1. Естествознание. 11 класс: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд., испр. – М.: Просвещение, 2017. – С. 167-1173.
2. Овчинников Ю. А. Витамины // Биоорганическая химия. – Москва: Просвещение, 1987. – С. 67-79.
Открытые электронные ресурсы по теме урока (при наличии);
Информационный портал – медпортал / Раздел: Витамины. URL: https://xn--80ahc0abogjs.com/vnutrennie-bolezni_718/vitaminyi30557.html
Теоретический материал для самостоятельного изучения
Современный человек, согласно международным нормам права, а также и российскому законодательству, несет ответственность за свое здоровье. Это обуславливает необходимость знать средства и способы профилактики заболеваний и укрепления здоровья. Одним из таких средств является прием витаминов.
Витамины – это органические вещества, необходимые для жизнедеятельности живых организмов, которым свойственна интенсивная биологическая активность, благодаря которой они выполняют функции регулирования обмена веществ.
Витамины, с точки зрения химического состава – это особая группа низкомолекулярных органических соединений. Все витамины имеют сравнительно простое строение, но разнообразную химическую природу. То есть витамины – сборная группа по своей химической природе, но эти вещества объединены по признаку необходимости их, как части пищи, для любого гетеротрофного организма. Автотрофные организмы – растения, тоже нуждаются в витаминах, но могут как получить их из окружающей среды, так и синтезировать самостоятельно.
Витамины присутствуют в пище либо окружающей среде в крайне малых количествах, ввиду чего их относят к микронутриентам. Сегодня выделяется отдельная область знаний, изучающая витамины – витаминология. Это наука на стыке биохимии, медицины и фармакологии.
Витамины в организме животного или человека выполняют функцию катализатора в составе активных центров различных ферментов. Витамины участвуют в нервно-гуморальной регуляции как экзогенные прогормоны, которые активизируют выработку необходимых гормонов либо входят в их состав.
Несмотря на то, что витамины жизненно необходимы для функционирования живого организма, они не имеют пищевой ценности (калорийности), то есть не являются источниками энергии, как, например, жиры и углеводы, и не являются структурными элементами живых тканей, как, например, белки.
Суточная потребность в витаминах, как и их концентрация в организме малы, но при недостатке витаминов в организме наступят патологические и порой, необратимые изменения.
В частности, на протяжении нескольких веков морские путешественники в длительных плаваниях погибали от цинги – болезни, возникающей при недостатке витамина С. Только в 18 веке была показана необходимость включения в запас пищевых продуктов мореплавателей лимонов – как профилактического средства от цинги.
В 1747 году врач Джеймс Линд, в длительном плавании, провел эксперимент на матросах – введя в их рацион кислые продукты, он методом подбора открыл свойство цитрусовых предотвращать цингу. В 1753 году Дж. Линд опубликовал «Трактат о цинге», где предложил использовать лимоны и лаймы для профилактики этого заболевания.
Мореплаватель Джеймс Кук на практике доказал важную роль растительной пищи в профилактике цинги, введя в рацион своих матросов кислую капусту, солод и цитрусовый сироп (засахаренные лимоны). В 1795 году лимоны и другие цитрусовые стали обычной добавкой к рациону английских моряков.
Хотя долгое время люди еще не знали, за счет чего лимон позволяет предотвратить цингу.
Этот вопрос оставался без ответа до 1880 года, когда биохимик Николай Лунин, изучавший роль различных веществ в питании животных и людей, заметил, что мыши, которые ели искусственное молоко, полученное из молочного белка казеина, жира и сахара, заболевали и умирали. При этом, мыши, которым давали натуральное молоко и другую натуральную пищу – оказывались здоровыми. Это позволило прийти к выводу о том, что в искусственном питании не хватает важных веществ.
Через 16 лет при изучении болезни «бери-бери», распространенной в Индонезии и Японии, выяснилось, что ее причиной стало употребление жителями в пищу очищенного риса. Это выяснилось случайно – по тому факту, что куры, которых кормили неочищенным рисом, не демонстрировали признаков болезни. Позднее было выявлено, что «бери-бери» вызывает недостаток витамина В1 – тиамина.
Однако витамин в кристаллическом виде был впервые выделен только в 1911 году польским ученым Казимиром Функом, который и придумал наименование этой группе веществ, оттолкнувшись от латинского слова «vita» – «жизнь».
Витамины обозначаются буквами латинского алфавита: A, B, C, D, E, H, K и т. д. Большинство витаминов организм животного и человека не может синтезировать – они должны поступать извне с пищей, или, как на современном этапе – с различными витаминными добавками и препаратами. Исключение – это витамин D, который образуется под действием ультрафиолета, витамин A, синтезирующийся из веществ группы каротиноидов. Также витамины K и В3 синтезируются бактериальной микрофлорой в толстом кишечнике.
Исходя из взаимодействия с водой, витамины подразделяют на две большие группы – жирорастворимые – A, D, E, K, и водорастворимые – C и витамины группы B. Жирорастворимые витамины необходимо принимать совместно с приемом различных масел и жиров, в противном случае их усвоение организмом замедляется.
Жирорастворимые витамины накапливаются в жировой ткани и печени организма. Водорастворимые витамины не запасаются надолго и легко выводятся с водой при переизбытке. Это объясняет распространённость гиповитаминозов (недостаток витаминов) водорастворимых витаминов и гипервитаминозов (переизбытка) жирорастворимых витаминов.
Под воздействием факторов внешней среды (высокой температуры, кислорода, кислот, солнечного света, щелочей) витамины разрушаются, утрачивая биологическую активность. Такая неустойчивость витаминов связана с тем, что витамины, по своему химическому строению, являются высокоактивными веществами, легко вступающими в разные химические реакции или выступающими катализаторами в этих реакциях. Этим обусловлен и тот факт, что переработанные – приготовленные при высокой температуре овощи и фрукты уже не являются источниками витаминов.
Существует близкая по химическому строению и составу к витаминам группа веществ, называемая антивитаминами.
Антивитамины – это группа органических соединений, которые подавляют активность витаминов. Антивитамины обладают противоположным витаминам биологическим действием. При попадании в организм животного или человека антивитамины вместо витаминов включается в химические реакции обмена веществ и тормозят либо нарушают их протекание. Попадание антивитаминов может привести к витаминной недостаточности даже при условии достаточно количества поступающих витаминов. Например, антивитамином витамина B1 является пиритиамин, который вызывает явления полиневрита даже при присутствии в организме витамина В1.
Антивитамины известны для большинства витаминов. Антивитамины разделяют на две основные группы:
1. Химические вещества, инактивирующие витамин через его расщепление, связывание молекул в неактивные формы.
2. Химические вещества, подобные или родственные по структуре и составу витаминам. Эти вещества вытесняют из химических реакций в организме витамины.
Профилактикой гиповитаминозов и авитаминозов – недостатка витаминов в организме является прием различных поливитаминных комплексов — препаратов.
Поливитаминные препараты – это фармакологические препараты, которые содержат в составе основные витамины в различных сочетаниях и минеральные соединения.
В то же время, существуют витамины, которые плохо усваиваются из витаминных препаратов. Например, витамин В12 практически не усваивается из витаминных комплексов. Он поступает в организм только из мяса животных. А при недостатке витамина В12 вводится внутримышечно.
Наиболее известным пищевым поливитамином естественного происхождения для человека является грудное молоко, где содержится весь необходимый набор из эссенциальных витаминов и микроэлементов.
В детском возрасте, а также при повышенных физических и умственных нагрузках прием витаминов особенно актуален. В то же время, принимать витамины следует дозировано, так как есть сведения, что гипервитаминозы (переизбыток витаминов, главным образом, жирорастворимых, накапливаемых организмом в тканях) может приводить к различным заболеваниями и сокращении продолжительности жизни.
Выводы:
Витамины – это органические вещества, необходимые для жизнедеятельности живых организмов, которым свойственна интенсивная биологическая активность, благодаря которой они выполняют функции регулирования обмена веществ.
Витамины присутствуют в пище либо окружающей среде в крайне малых количествах, ввиду чего их относят к микронутриентам. Сегодня выделяется отдельная область знаний, изучающая витамины – витаминология. Это наука на стыке биохимии, медицины и фармакологии.
Витамины в организме животного или человека выполняют функцию катализатора в составе активных центров различных ферментов. Витамины участвуют в нервно-гуморальной регуляции как экзогенные прогормоны, которые активизируют выработку необходимых гормонов либо входят в их состав.
Несмотря на то, что витамины жизненно необходимы для функционирования живого организма, они не имеют пищевой ценности (калорийности), то есть не являются источниками энергии, как, например, жиры и углеводы, и не являются структурными элементами живых тканей, как, например, белки.
Суточная потребность в витаминах, как и их концентрация в организме малы, но при недостатке витаминов в организме наступят патологические и, порой, необратимые изменения.
Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:
1. Органические вещества, необходимые для жизнедеятельности живых организмов, которым свойственна интенсивная биологическая активность, это:
1. ГМО.
2. Витамины.
3. Молекулы.
Правильный ответ: 2. Витамины.
2. Вставьте пропущенные слова в текст:
«___________ – заболевание, являющееся следствием длительного неполноценного питания, в котором отсутствуют какие-либо витамины. ____________ – близкие по структуре к витаминам вещества, которые могут заменять в организме витамины, но не могут выполнять функции витаминов».
Правильный ответ: авитаминоз; антивитамины.
Источник
Витамины — биологически активные вещества, в минимальном количестве необходимые для обменных процессов. Они относятся к незаменимым факторам питания, так как почти не синтезируются в организме человека и должны постоянно вводиться с пищей.
Витамины необходимы:
1) для нормального роста и развития организма;
2) для участия в обмене веществ в качестве составной части ферментов;
3) для улучшения трофических процессов;
4) для повышения сопротивляемости организма инфекциям.
Длительное отсутствие витаминов в питании приводит к характерным заболеваниям, получившим названия авитаминозов. На территории России в течение последних 20 лет алиментарные авитаминозы не встречаются. Но гиповитаминозы — состояния, связанные с недостатком витаминов в организме, наблюдаются при некоторых заболеваниях.
Витамины принято делить на водорастворимые (к ним относятся большая группа витаминов В, а также витамины С, Р, фолиевая кислота) и жирорастворимые (витамины A, D, Е и К). В продуктах могут находиться не только сами витамины, но и их предшественники — так называемые провитамины, из которых витамины образуются в организме.
Витамин B1 (тиамин) оказывает влияние на нервную систему; расход витамина B1 увеличивается при раздражении нервной системы и уменьшается при ее покое. Витамин B1 принимает участие в углеводном обмене; при увеличении углеводов в пище, а также при систематическом употреблении алкоголя повышается потребность в тиамине. Недостаток витамина B1 вызывает заболевание нервной системы — полиневрит. При длительном отсутствии витамина В1 в пище возникает тяжелая болезнь бери-бери, характеризующаяся возникновением параличей и резкого истощения.
Главным источником витамина B1 являются зерновые продукты, причем основные количества тиамина содержатся в отрубях. Витамином B1 богаты хлеб из муки грубого помола, неполированный рис, бобовые. Особенно много витамина B1 в дрожжах. Суточная потребность взрослого организма в витамине B1 составляет 2-2,5 мг.
Витамин В2 (рибофлавин) входит в состав окислительного фермента и принимает участие в обмене веществ. Ранние признаки гиповитаминоза В2 — трещины в углах рта и изменения слизистой полости рта (язык делается ярко-красного цвета со сглаженной поверхностью). Развитию гиповитаминоза В2 способствует неполноценное в отношении белка питание, а также лечение сульфаниламидными препаратами и антибиотиками, которые, угнетая микрофлору кишечника, создают отрицательный баланс рибофлавина в организме.
Основными источниками витамина В2 являются молоко, творог, сыр, из мясных продуктов: печень, почки, легкие; особенно много его в дрожжах. Потребность взрослого человека в витамине В2 составляет 2,5-3,5 мг в день.
Никотиновая кислота (витамин РР) входит в состав ферментов, принимающих участие в обмене веществ. При длительном отсутствии витамина РР в питании развивается авитаминоз — тяжелое заболевание, которое получило название пеллагра, что означает «шершавая кожа». Помимо изменений кожи возникают расстройства пищеварения с упорными поносами и психические нарушения. Для предупреждения и лечения этого авитаминоза или гиповитаминоза необходимо питание, богатое полноценным животным белком.
Организм взрослого человека нуждается в получении с пищей в сутки 15-25 мг никотиновой кислоты.
Витамин В6 (пиридоксин) принимает участие в белковом обмене. Потребность в витамине В6 повышается при увеличении белков в пище, а также при беременности и при облучениях (например, рентгеновыми лучами). Богатыми источниками витамина В6 являются печень, почки, мясо, рыба, яичный желток, дрожжи и бобовые. Суточная потребность взрослого человека в витамине В6 составляет 2-3 мг.
Витамин В12 необходим для созревания эритроцитов. Недостаток витамина В12 возникает в организме человека главным образом не от низкого содержания его в пище, а от изменений условий его усвояемости в желудочно-кишечном тракте, при этом развивается злокачественное малокровие. Потребность человека в витамине В12 очень незначительна и составляет 15-20 мкг в день (1 мкг равен одной миллионной доле грамма).
Фолиевая кислота (витамин В9) относится также к витаминам кроветворения, она принимает участие в образовании эритроцитов и лейкоцитов. Фолиевая кислота синтезируется бактериями кишечника. Фолиевой кислотой богаты дрожжи, она содержится также в листовой зелени, шпинате, спарже, бобовых и в печени. Потребность в фолиевой кислоте около 50 мкг в день.
Пантотеновая кислота (витамин В3) регулирует обмен белков, жиров и углеводов и оказывает влияние на нервнотрофические процессы. Пантотеновая кислота содержится во многих продуктах, но особенно богаты ею дрожжи, печень, почки, телятина, яйца, рыба. Суточная потребность в пантотеновой кислоте составляет 5-10 мг.
Пангамовая кислота (витамин В15) благоприятно влияет на обмен веществ: улучшает липидный обмен, повышает усвоение кислорода тканями. Витамин B15 применяется при лечении больных атеросклерозом, хроническим гепатитом, жировым гепатозом, пневмосклерозом. Суточная потребность — около 50 мг.
Витамин С (аскорбиновая кислота) не вырабатывается в организме человека, поэтому необходимо постоянно вводить его с пищей. Витамин С выполняет ряд функций в организме:
- принимает участие в образовании межклеточного вещества, которое склеивает эндотелиальные клетки стенок капилляров;
- повышает сопротивляемость к различным инфекционным заболеваниям;
- активирует окислительно-восстановительные процессы в организме;
- способствует отложению гликогена в клетках печени и улучшает антитоксическую функцию печени.
Проявления гиповитаминоза С — кровоточивость десен, быстрая утомляемость, потеря аппетита, повышенная склонность к простудным заболеваниям — нередко наблюдаются весной, когда запасы витамина С в овощах истощаются, а свежей зелени, ягод и фруктов в питании недостаточно. Авитаминоз С вызывает тяжелое заболевание — цингу.
Витамин С содержится в овощах, фруктах, ягодах. В средней полосе постоянным источником витамина С являются картофель, свежая и квашеная капуста. Особенно богаты витамином С зеленый лук, зелень петрушки, цветная капуста, красный болгарский перец, черная смородина, плоды шиповника красного цвета, хвойный экстракт. Потребность взрослого человека в витамине С составляет 70-120 мг в день.
Витамин Р, так же как витамин С, влияет на «прочность» капилляров. Но витамин Р проявляет свое действие только в присутствии аскорбиновой кислоты. Витамин Р содержится во многих растительных продуктах вместе с витамином С. Витамином Р богаты красный перец, цитрусовые плоды. Препарат витамина Р — рутин готовится из гречихи, а катехин — из пыли чайных листьев. Суточная потребность — около 50 мг.
К жирорастворимым витаминам относятся витамины A, D, Е, К.
Витамин А необходим:
- для роста животного организма;
- для сохранения нормального состояния эпителия слизистых оболочек и кожи;
- для остроты зрения в темноте;
- для нормального течения жирового обмена.
Самым ранним признаком гиповитаминоза А является куриная, или ночная, слепота. Недостаток витамина А вызывает сухость слизистых оболочек: сухие бронхиты, слущивание эпителия в мочевыводящих путях, играющее роль в образовании осадка в моче. Сухость кожи проявляется в виде ороговения сосочков («гусиная кожа»).
Витамин А находится в продуктах животного происхождения: в молоке, сливках, сметане, сливочном масле, яичных желтках, печени и почках. Лучшим источником витамина А является рыбий жир, полученный из жира печени трески или морского окуня.
Провитамин А (каротин) содержится в растительных продуктах: в плодах красного и желтого цвета — в моркови, помидорах, болгарском перце, тыкве, абрикосах, персиках, черной смородине, шиповнике, а также в шпинате, салате, зеленом горошке и зелени. Каротин растворяется в жирах, поэтому лучше усваивается из пищи, приготовленной с жиром. В печени и кишечнике каротин превращается в витамин А. Суточная потребность взрослого человека в витамине А составляет 1,5 мг чистого витамина. У беременных и кормящих женщин потребность в витамине А возрастает до 2-2,5 мг.
Витамин D способствует усвоению кальция и фосфора в костной ткани. Недостаток витамина D в пище отражается на здоровье ребенка, вызывая заболевание рахитом. Витамин D содержится в молочных жирах, яичных желтках, особенно богат им рыбий жир (жир печени трески). Под влиянием ультрафиолетовых лучей солнца или искусственных лучей кварцевой лампы витамин D может образоваться в организме. Минимальной дозой для детей разных возрастов считается 300-400 ME.
Витамин Е (токоферол) содержится в растительных маслах — кукурузном, соевом, облепиховом. Витамин Е благоприятно влияет на обмен в миокарде и улучшает коронарное кровообращение. Кроме того, отмечено положительное влияние витамина Е на функции печени. В сутки требуется 5-10 мг витамина Е.
Витамин К (антигеморрагический), стимулируя образование протромбина в печени, оказывает влияние на повышение свертываемости крови. При острых и хронических заболеваниях печени, особенно при наличии желтухи, снижается синтез протромбина. Витамин К содержится в овощах (горох, помидоры, шпинат, капуста) и в печени. Суточная потребность в витамине К составляет 4 мг.
Развитию гиповитаминозов способствуют неблагоприятные условия питания, а именно нерациональное питание с низким содержанием витаминов или длительное применение строгих неполноценных диет. Кроме того, причиной гиповитаминозов являются различные патологические процессы в организме:
- недостаточное всасывание витаминов в желудочно-кишечном тракте при хроническом энтерите;
- недостаточное усвоение жирорастворимых витаминов в кишечнике в связи с отсутствием желчи;
- нарушение перехода каротина в витамин А при болезнях печени и кишечника;
- повышенная потребность организма в витаминах при хронических инфекциях (туберкулез, бруцеллез) и некоторых интоксикациях (азотемия), а также при болезнях печени;
- нарушение синтеза витаминов кишечной микрофлорой при заболеваниях кишечника и при лечении антибиотиками и сульфаниламидными препаратами.
В настоящее время почти все витамины получены синтетически в виде препаратов.
Преимущество синтетических витаминных препаратов в том, что их можно вводить парентерально, легче дозировать и при необходимости — обеспечить введение в повышенных количествах. Но при передозировке могут возникнуть явления гипервитаминоза, а также осложнения, связанные с повышенной чувствительностью к препарату или непереносимостью.
Витамины натуральных продуктов усваиваются организмом в необходимых количествах и не могут вызвать передозировки. С натуральными продуктами вводятся еще не известные для нас, но полезные факторы питания. При составлении диеты должны быть использованы все возможности для удовлетворения потребности организма в натуральных витаминах.
Учитывая повышенную потребность организма в витаминах при различных патологических состояниях, во всех лечебных учреждениях, согласно приказу Министерства здравоохранения, производится С-витаминизация питания больных. Для взрослого больного установлена доза 80 мг аскорбиновой кислоты в день.
Источник