Вітаміни

Вітаміни – біоорганічні сполуки, що є життєво необхідними компонентами обміну речовин. Участь вітамінів в обміні речовин обумовлена в значній мірі тим, що багато з них є коферментами або їх складовою частиною.

Більшість вітамінів в організмі не синтезується. Джерелом їх зазвичай є харчові продукти. В тканинах організму синтезуються лише вітамін D₃ (в шкірі при дії ультрафіолетового проміння) і нікотинамід (із триптофану). Крім цього, ряд вітамінів (вітамін К та ін.) утворюється мікроорганізмами в товстому кишечнику.

На відміну від вуглеводів, ліпідів та білків, вітаміни належать до мікрокомпонентів харчування, їх добові потреби для людей складають міліграмові або мікрограмові кількості. В деяких випадках може розвинутись недостатність вітамінів (гіповітаміноз, авітаміноз). Найчастіше причиною недостатності є низький вміст вітамінів в їжі. Крім цього, при патологічних змінах в травному тракті може бути порушене всмоктування вітамінів. В ряді випадків гіповітаміноз виникає в результаті завищеної потреби організму в вітамінах (напр., при вагітності, тиреотоксикозі, лихоманці). Нестачу вітамінів можна компенсувати шляхом дотримання дієти з відповідним вмістом овочів, фруктів, продуктів тваринного походження. Це самий надійний спосіб лікування гіповітамінозу. Однак дозування вітамінів при цьому важко визначити. Але цей спосіб є малоефективний у випадку, коли порушене всмоктування вітамінів.

Відкриття вітамінів пов`язано з розробками багатьох дослідників – лікарів, біохіміків, фізіологів, які встановили наявність певних сполук, що необхідні для нормальної життєдіяльності – “додаткових факторів харчування”. Специфічні хвороби, пов’язані з порушеннями в харчуванні цинга (скорбут), бері-бері, пелагра, рахіт (“англійська хвороба”), гемералопія (“куряча сліпота”) були відомі людству протягом століть. Першим вітаміном, щодо якого було доведено значення як необхідного фактора харчування, був тіамін (вітамін В₁), отриманий у 1911р. польським біохіміком К.Функом з рисових висівок. Сполука виділена К.Функом, попереджала розвиток бері-бері (поліневриту, спричиненого тривалим споживанням полірованого рису) і містила в своїй структурі аміногрупу, що стало основою запропонованого для всіх додаткових факторів харчування терміна “вітаміни” (vitaminum – амін життя; лат.).

Класифікація вітамінів

Враховуючи, що відкриття перших препаратів вітамінів значно передувало розшифровці їх хімічної структури, історично склалися емпіричні назви (номенклатура) вітамінів, що містять велику літеру латинського алфавіту з цифровим індексом; у сучасних назвах вітамінів вказують також їх хімічну природу та, в деяких випадках, - основний біологічний ефект з префіксом “анти-”.

Залежно від фізико-хімічних властивостей (розчинності у воді або в ліпідах) вітаміни поділяють на дві великі групи: водорозчинні та жиророзчинні.

Водорозчинні вітаміни До цієї групи відноситься значна кількість вітамінів, в тому числі вітаміни комплексу в, вітамін с та ін.

Вітаміни	Назви вітамінів	Назви коферментів, до складу яких входять вітаміни	Прибл. необхідність в вітамінах на добу (мг)
В1 В2 РР (В5) В3 В6 В12	Тіамін (аневритний вітамін, аневрин) Рибофлавін (стимулятор росту) Кислота нікотинова, нікотинамід (ніацин, антипелагричний вітамін, вітамін В3) Кислота пантотенова Піродиксин (адермін, антидерматитний вітамін) Кобаламін (антианемічний вітамін)	Тіамінпірофосфат Флавінмононуклеотид (ФМН), флавінаденіндинукле- отид (ФАД) нікотинамідаденін-динуклеотид (НАД), нікотинамідаденін-динуклеотидфосфат Коензим А Піродоксальфосфат Коензим В12	1,5-2 1,5-2 12-18 3-5 2-3 0,002-0,005

Вітаміни	Назви вітамінів	Назви коферментів, до складу яких входять вітаміни	Прибл. необхідність в вітамінах на добу (мг)
Вс (В9) Н С Р	Кислота фолієва (фолацин, птероіглутамінова кислота, антианемічний вітамін) Біотин, (антисиборейний вітамін) Кислота аскорбінова (протискорбутний вітамін) біофлавоноїди (вітамін проникності)	Тетрагідрофолієва кислота Входить до складу окисно-відновної системи	0,05-0,1 0,25 50-100 30-50

Іноді крім вітамінів, розчинних у воді і в жирах, виділяють так звані вітаміноподібні сполуки. До них відносять холін, ліпоїву кислоту, оротову кислоту, пангамову кислоту, пара-амінобензойну кислоту, карнітин, і вітамін U.

Вітамін В₁ (тіамін)

Вітамін В₁ був одним із перших вітамінів, відкритих наукою. Вивчення вітаміну пов’язане із захворюванням бері-бері, поширеним у країнах Південно-Східної Азії. Мільйони людей гинули від пов’язаних з цією хворобою дивних судом – поліневриту. Ще в давнину багато китайців знали, що відвар рисових висівок виліковує бері-бері, але ці відомості не набули поширення.

У 1983 році Ейкман експериментально викликав судоми в курчат, згодовуючи їм білий полірований рис, який вживало місцеве населення. Ейкман довів, що судоми швидко зникають при додаванні до корму екстракту рисових висівок. Спочатку він вважав, що в білому рисі є токсична речовина, яка нейтралізується якоюсь речовиною із висівок. Потім він зробив висновок, що рисові висівки містять необхідну поживну речовину.

Структура тіаміну, вперше виділеного Ясеном у Голландії і Віндаусом у Німеччині, була встановлена Р.Р. Вільямсом і його колегами.Вітамін В₁ є продуктом конденсації двох гетероциклічних сполук — похідного піримідину (2-метил-5-гідроксиметил-6-амінопіримідину) та тіазолу (4-метил-З-гідроксіетилтіазолу):

вітамін В₁ (тіамін)

Вітамін В₁ – білий кристалічний порошок, гіркий на смак, з характерним запахом. Тіамін легко перетворюється в тіохром при дії м’яких окисників. В кислому середовищі тіамін стійкий до нагрівання (до 140ºС), у лужному середовищі він руйнується. Тріольна форма гідролізується і окислюється в тіохром-флуоресціюючу сполуку, утворення якої із тіаміну при обробці лужним розчином К₃[Fe(CN)₆] становить основу поширеного флуориметричного метода визначення тіаміну:

тіохром

В природі вітамін В₁ міститься в пивних дріжджах, зародках та оболонках пшениці, вівса, гречки; в горосі, а також в хлібі (житньому, з борошна грубого помолу) та інших продуктах рослинного і тваринного походження. При тонкому помолі найбільш багаті вітаміном В₁ частини зерна видаляють, тому в вищих сортах борошна і хліба вміст вітаміну В₁ різко знижується.

Вітамін В₁ всмоктуючись з кишечника, фосфорилюється і перетворюється в тіаміндифосфат:

Тіамін + АТФ → тіаміндифосфат + АМФ

В цій формі він є коферментом декарбоксилаз, які беруть участь в окисному декарбоксилуванні кетокислот (піровиноградної, α-кетоглютарової), а також транскетолази, яка бере участь в пентозофосфатному розпаді глюкози. Тому при недостатності тіаміну різко порушується вуглеводневий обмін, а згодом і інші види метаболізму. При цьому в крові і тканинах накопичуються піровиноградна і молочна кислоти, виникає ацидоз. Тіамін прискорює також реакцію дегідрування янтарної кислоти та запобігає окисленню вітаміну С.

Тіаміндифосфат становить 70-90% усіх фосфатних естерів тіаміну тканин, інше припадає на тіамінмонофосфат і тіамінтрифосфат.

У 1937 році К. Ломан і П. Шустер виділили чисту карбоксилазу – кофермент, необхідний для декарбоксилування пірувату за участі ферменту із дріжджів. Було доведено, що це тіаміндифосфат:

карбоксилаза (тіаміндифосфат)

При гіповітамінозі тіаміну найбільш виражено страждає нервова система. Розвиваються поліневрити, наступає м’язова слабість, може розвинутись хвороба бері-бері. Порушуються також функції серцево-судинної системи. Часто розвивається серцева недостатність, яка супроводжується тахікардією.

В медичних цілях використовують синтетичні препарати, які відповідають природному вмісту вітаміну В₁: тіамін бромід і тіамін хлорид.

Добова потреба для дорослої людини в тіаміні біля 2 мг; при важкій фізичній праці потреба в вітаміні різко збільшується. Добові потреби для дітей: в віці від 6 міс. до 1 року – 0,5 мг; від 1 року до 1,5 року – 0,8 мг; від 1,5 до 2 років – 0,9 мг; від 3 до 4 років – 1,1 мг; від 5 до 6 років – 1,2 мг; від 7 до 10 років – 1,4 мг; від 11 до 13 років – 1,7 мг; для юнаків 14-17 років – 1,9 мг ; для дівчат 14-17 років – 1,7 мг.