10.1.5. Витамины

Витамины не имеют существенного пластического и энергетического значения и не характеризуются общностью химической природы. Они находятся в пищевых продуктах в незначительном количестве, но оказывают выраженное влияние на физиологическое состояние организма, часто являясь компонентом молекул ферментов. Источниками витаминов для человека являются пищевые продукты растительного и животного происхождения — в них они находятся или в готовом виде, или в форме провитаминов, из которых в организме образуются витамины. Некоторые витамины синтезируются микрофлорой кишечника. При отсутствии какого-либо витамина или его предшественника возникает патологическое состояние, получившее название авитаминоз, в менее выраженной форме оно наблюдается при недостатке витамина — гиповитаминозе. Отсутствие или недостаток определенного витамина вызывает свойственное лишь отсутствию данного витамина заболевание. Авитаминозы и гиповитаминозы могут возникать не только в случае отсутствия витаминов в пище, но и при нарушении их всасывания при заболеваниях желудочно-кишечного тракта. Состояние гиповитаминоза может возникнуть и при обычном поступлении витаминов с пищей, но возросшем их потреблении (во время беременности, интенсивного роста), а также в случае подавления антибиотиками микрофлоры кишечника.

Витамины обозначают заглавными буквами латинского алфавита, а также указывают их химическое строение или функциональный эффект.

По растворимости все витамины делят на две группы: водорастворимые (витамины группы В, витамин С и витамин Р) и жирорастворимые (витамины A, D, Е и К).

В табл. 10.1 приведены данные о суточной потребности в витаминах, их источниках, а также некоторые сведения о влиянии витаминов на организм и о возникающих при их недостатке расстройствах. Структура и механизмы действия витаминов детально излагаются в курсе биохимии.

10.2. Превращение энергии и общий обмен веществ

В процессе обмена веществ постоянно происходит превращение энергии: потенциальная энергия сложных органических соединений, поступивших с пищей, превращается в тепловую, механическую и электрическую. Энергия расходуется не только на поддержание температуры тела и выполнение работы, но и на воссоздание структурных элементов клеток, обеспечение их жизнедеятельности, роста и развития организма.

Теплообразование в организме имеет двухфазный характер. При окислении белков, жиров и углеводов одна часть энергии используется для синтеза АТФ, другая превращается в теплоту. Теплота, выделяющаяся непосредственно при окислении питательных веществ, получила название первичной теплоты. Обычно на этом этапе большая часть энергии превращается в тепло (первичная теплота), а меньшая используется на синтез АТФ и вновь аккумулируется в ее химических макроэргических связях. Так, при окислении углеводов 22,7% энергии химической связи глюкозы в процессе окисления используется на синтез АТФ, а 77,3% в форме первичной теплоты рассеивается в тканях. Аккумулированная в АТФ энергия используется в дальнейшем для механической работы, химических, транспортных, электрических процессов и в конечном счете тоже превращается в теплоту, обозначаемую вторичной теплотой. Следовательно, количество тепла, образовавшегося в организме, становится мерой суммарной энергии химических связей, подвергшихся биологическому окислению. Поэтому вся энергия, образовавшаяся в организме, может быть выражена в единицах тепла — калориях или джоулях.

Для определения энергообразования в организме используют прямую калориметрию, непрямую калориметрию и исследование валового обмена.

Витамины

Суточная потребность взрослого человека

Основные источники

Физиологическое действие и основные нарушения, возникающие при недостатке

PP(никотиновая кислота)

14-15 мг

Говядина, печень, почки, сердце, рыба-лосось, сельдь

Участвует в реакциях клеточного дыхания и промежуточного обмена, нормализует секреторную и моторную функции желудочно-кишечного тракта и функции печени.

При авитаминозе развивается пеллагра, характеризующаяся воспалением кожи (дерматит), расстройствами функций желудочно-кишечного тракта (понос), поражением слизистых оболочек рта и языка, нарушениями психики

B3 (пантотеновая кислота)

10 мг

Бобовые и зерновые культуры, картофель, печень, яйца, рыба-лосось, семга и др.

Необходим для синтеза жирных кислот, стероидных гормонов, ацетилхолина и других важных соединений.

При авитаминозе возникают слабость, быстрая утомляемость, головокружения, дерматиты, поражения слизистых оболочек, невриты

B6 (пиридоксин)

1,5- 3 мг

Зерновые и бобовые культуры, говядина, печень, свинина, баранина, сыр, рыба- тунец, треска, лосось и др. Синтезируется микрофлорой кишечника.

Обладает широкой биологической активностью. Принимает участие в обмене белков и построении ферментов, регулирующих обмен аминокислот: участвует в обмене жиров, являясь липотропным фактором; влияет на кроветворение.

При авитаминозе могут возникать эпилептнформные судороги, развивается гипоохромная анемия

Bc (фолиевая кислота)

400 мкг

Салат, капуста, шпинат, томаты, морковь, пшеница, рожь, печень, почки, говядина, яйца. Синтезируется микрофлорой кишечника.

Влияет на синтез нуклеиновых кислот, аминокислот; находится в хромосомах и служит важным фактором размножения клеток. Стимулирует и регулирует кроветворение.

При авитаминозе развиваются спру, анемия

B12 (цианкобаламин)

3 мкг

Печень рыб, печень и почки рогатого скота. Синтезируется микрофлорой кишечника.

Всасывается, соединившись с белком желудочного сока (внутренний фактор Касла). Цианкобаламин называют еще внешним фактором Касла. Влияет на гемопоэз. При авитаминозе развивается злокачественная анемия

H (биотин)

150-200 мкг

Горох, соя, цветная капуста, грибы, пшеница, яичный желток, печень, почки,сердце.

При употреблении большого количества сырого яичного белка биотин связывается и развивается авитаминоз.

Жирорастворимые витамины

A (ретинол)

14 мг

(5000 ME)

Животные жиры, мясо, рыба, яйца, молоко.

Оказывает специфическое влияние на функции зрения и размножения. Общее системное действие проявляется в обеспечении нормального роста и развития. Участвует в образовании зрительных пигментов, обеспечивает адаптацию глаз к свету.

При авитаминозе возникают нарушение сумеречного зрения, пролиферация эпителия и его ороговение, повреждение роговицы глаз (ксерофтальмия и кератомаляция)

D (кальциферолы)

2,5 мкг

(100 ME)

Печень рыб, икра, мясо жирных рыб, печень млекопитающих и птиц, мясо.

Регулирует обмен кальция и фосфора. При недостатке в детском возрасте развивается рахит (нарушается процесс костеобразования вследствие уменьшения содержания в костях солей кальция и фосфора)

E (токоферолы)

10—12 мг

Растительные масла, зеленые листья овощей, яйца.

Обладает противоокислительным действием на внутриклеточные липиды, предохраняет липиды митохондрий от пероксидацин; предохраняет эритроциты от гемолиза.

При авитаминозе развиваются дистрофия скелетных мышц, ослабление половой функции

K (филлохиноны)

0,2—0,3 мг

Шпинат, капуста, томаты, печень. Синтезируется микрофлорой кишечника.

Участвует в синтезе протромбина и других прокоагулянтов; способствует нормальному свертыванию крови.

При авитаминозе возникают, увеличение времени свертывания крови, желудочно-кишечные кровотечения, подкожные кровоизлияния

10.2.1. Методы исследования энергообмена

102.1.1. Прямая калориметрия

Рис. 10.1. Биокалориметр Этуотера — Бенедикта (схема). Объяснения в тексте.

Прямая калориметрия основана на непосредственном учете в биокалориметрах количества тепла, выделенного организмом. Биокалориметр представляет собой герметизированную и хорошо теплоизолированную от внешней среды камеру. В камере по трубкам циркулирует вода. Тепло, выделяемое находящимся в камере человеком или животным, нагревает циркулирующую воду. По количеству протекающей воды и изменению ее температуры рассчитывают количество выделенного организмом тепла.

Одновременно в биокалориметр подается О2 и поглощается избыток СО2 и водяных паров. Схема биокалориметра приведена на рис. 10.1. Продуцируемое организмом человека тепло измеряют с помощью термометров (1,2) по нагреванию воды, протекающей по трубкам в камере. Количество протекающей воды измеряют в баке (3). Через окно (4) подают пищу и удаляют экскременты. С помощью насоса (5) воздух извлекают из камеры и прогоняют через баки с серной кислотой (6 и 8) — для поглощения воды и с натронной известью (7) — для поглощения СО2. О2 подают в камеру из баллона (10) через газовые часы (11). Давление воздуха в камере поддерживают на постоянном уровне с помощью сосуда с резиновой мембраной (9).