Витамины – низкомолекулярные органические вещества, обладающие высокой биологической активностью и выполняющие роль биорегуляторов. Биологическая активность витаминов определяется тем, что они в качестве активных групп входят в состав каталитических центров ферментов или являются переносчиками функциональных групп. Жирорастворимые витамины хорошо растворяются в органических растворителях. К ним относятся витамины групп A, D, Е, F. Для таких витаминов характерно наличие в молекуле гидрофобных заместителей. Водорастворимые витамины хорошо растворимы в воде. К ним относятся витамины групп С, В и др.

Источники витаминов:

1. животная и растительная пища (основной);

2) синтез микрофлорой толстого кишечника;

3) провитамины – соединения, содержащие в своей структуре витами-

ны, но не обладающие биологической активностью. Провитамин может син-

тезироваться или поступает с пищей (например, никотиновая кислота, β-

каротин и др.);

4)витамины – лекарственные формы.

Суточная потребность в витаминах колеблется в пределах от 3 мкг (В12)

до 75-100 мг для аскорбиновой кислоты. Потребность в витаминоподобных

соединениях измеряется граммами.

Рис.1 - Суточная потребность витаминов

• присутствуя в небольших количествах в пище, обеспечивают нормальное развитие организма животных и человека и адекватную скорость протекания биохимических и физиологических процессов.

Антивитаминами — структурные аналоги витаминов, обычно блокируют активные центры ферментов, вытесняя из него соответствующее производное витаминов (кофермент), и вызывают конкурентное ингибирование ферментов.

В качестве примеров антивитаминов могут быть такие вещества: дикумарол — витамин К, сульфамидные препараты — парааминобензойная кислота, аминоптерин — фолиевая кислота, дезоксипиридоксин — витамин В6, пиритиамин — тиамин (B1), пиридин-3-сульфокислота — амид никотиновой кислоты (РР), а также не исключается антивитаминное действие солей тяжелых металлов в желудочно-кишечном тракте.

1.2 Понятие об авитаминозах, гиповитаминозах и гипервитаминозах

К антивитаминам относят вещества, способные вызывать после введения в организм животных классическую картину гипо- или авитаминоза.

Таблица 1. Причины гипо- и авитаминозов у человека и животных обычно делят на экзогенные и эндогенные.

Экзогенные

Эндогенные

недостаточное поступление витаминов или полное отсутствие их в пище; недостаточное и неполноценное питание чаще всего является причиной развития экзогенных авитаминозов.

повышенная потребность в витаминах при некоторых физиологических и патологических состояниях; усиленный распад витаминов в кишечнике вследствие развития в нем микрофлоры; нарушение процесса всасывания витаминов в результате поражения секреторной и моторной функций кишечника при заболеваниях пищеварительного тракта, когда относительная недостаточность витаминов развивается даже при полноценном питании; болезни печени, поджелудочной железы, вызывающие закупорку общего желчного протока и сопровождающиеся нарушением всасывания жиров.

Авитаминозы – болезни, возникающие при полном отсутствии в пище или полном нарушении усвоения какого-либо витамина.

Гиповитаминозы — обусловленные недостаточным поступлением витаминов с пищей или неполным их усвоением.

Гипавитаминозы могут быть алиментарными (экзогенными, связанными с недостатком витаминов в пище) и вторичными (эндогенными), которые развиваются из-за:

 повышенной потребности в витаминах (при беременности, лактации,стрессах, заболеваниях и др.);

 нарушения процессов всасывания, транспорта и резервирования вита-

минов;

 нарушения усвоения витаминов на клеточном уровне (образования ак-

тивных форм, взаимодействия с апоферментами и т.д.);

 поступления антивитаминов.

Гиповитаминозы могут проявляться как:

Витаминдефицитные состояния – заболевания, обусловленные дефицитом в пище того или иного витамина. Это экзогенные гипо- и авитаминозы. Лечат введением лечебных доз витамина.

Витаминзависимые состояния – заболевания, в основе которых лежит снижение активности ферментов, обеспечивающих превращение витамина в активную форму, или снижена чувствительность клеточных рецепторов к активной форме витамина (витамин D-зависимый рахит – дефект почечной или печеночной гидролаз, превращающих витамин D в активную гидроксилированную форму). Лечат витаминзависимые состояния введением сверхбольших доз витаминов.

Витаминрезистентные состояния – генетически неоднородные заболевания, характеризующиеся неспособностью организма усваивать витамин на клеточном уровне (отсутствие фермента, превращающего витамин в кофермент или активную форму, отсутствие на клеточной поверхности рецепторов, воспринимающих активную форму витамина). Лечение витаминами этого типа патологии неэффективно.

Гипервитаминозы — атологические состояния, связанные с поступлением чрезмерно больших количеств витаминов в организм. Гипервитаминозы характерны для жирорастворимых витаминов, поскольку они в отличие от водорастворимых могут накапливаться в некоторых органах и тканях.

1.3 История открытия витаминов

Важность некоторых видов еды для предотвращения определённых болезней была известна ещё в древности (древние египтяне знали, что печень помогает от куриной слепоты; ныне известно, что куриная слепота может вызываться недостатком витамина A).

• В 1330 году в Пекине Ху Сыхуэй опубликовал трёхтомный труд «Важные принципы пищи и напитков», систематизировавший знания о терапевтической роли питания и утверждавший необходимость разнообразить рацион для поддержания здоровья.

• В 1753 году Линд опубликовал «Трактат о цинге», где предложил использовать фрукты для профилактики цинги. Джеймс Кук на практике доказал роль растительной пищи в предотвращении цинги, введя в корабельный рацион капусту, солодовое сусло и подобие цитрусового сиропа.

• В 1795 году лимоны и другие цитрусовые стали стандартной добавкой к рациону британских моряков.

• В сентябре 1880 года при защите своей докторской диссертации Лунин утверждал, что для сохранения жизни животного, помимо белков, жиров, углеводов и воды, необходимы ещё и другие, дополнительные вещества.

• В 1895 году В. В. Пашутин пришел к выводу, что цинга является одной из форм голодания и развивается от недостатка в пище какого-то органического вещества, создаваемого растениями, но не синтезируемого организмом человека.

• В 1906 году Фредерик Хопкинс предположил, что помимо белков, жиров и углеводов пища содержит ещё какие-то вещества, необходимые для человеческого организма, которые он назвал «accessory food factors».

• В 1911 году польским учёным Казимиром Функом, работавшим в Лондоне. Он выделил кристаллический препарат, небольшое количество которого излечивало бери бери. Препарат был назван «Витамайн» (Vitamine), от лат. vita – «жизнь» и англ. amine – «амин», азотсодержащее соединение.

• В 1920 году Джек Сесиль Драммонд предложил убрать «e» из слова «Vitamine», потому что недавно открытый витамин C не содержал аминового компонента. Так «витамайны» стали «витаминами».

• В 1923 году доктором Гленом Кингом было установлено химическое строение витамина С, а в 1928 году доктор и биохимик Альберт Сент-Дьёрди впервые выделил витамин С, назвав его гексуроновой кислотой.

• В 1933 швейцарские исследователи синтезировали идентичную витамину С столь хорошо известную аскорбиновую кислоту.

• В 1940-х годах было расшифровано химическое строение витаминов. Последний ныне известный витамин B12 открыт в 1948 году.

• В 2015 году одна исследовательская группа обнаружила фатальное избирательное воздействие большой дозы витамина C на культивированные раковые клетки прямой кишки человека с двумя мутациями (KRAS или BRAF), а также на раковые клетки мышей с такими же мутациями.

1.4 Классификация витаминов

По физико-химическим свойствам витамины разделяют на две группы: витамины, растворимые в жирах (липовитамины), и витамины, растворимые в воде (гидровитамины).

В зависимости от растворимости в неполярных органических растворителях или в водной среде различают жирорастворимые и водорастворимые витамины.

Витамины, растворимые в жирах:

1. Витамин А (антиксерофтальмический); ретинол

2. Витамин D (антирахитический); кальциферолы

3. Витамин Е (антистерильный, витамин размножения); токоферолы

4. Витамин К (антигеморрагический); нафтохиноны

Витамины, растворимые в воде:

1. Витамин B1 (антиневритный); тиамин

2. Витамин В2 (витамин роста); рибофлавин

3. Витамин В6 (антидерматитный, адермин); пиридоксин

4. Витамин B12 (антианемический); цианкобаламин; кобаламин

5. Витамин РР (антипеллагрический, ниацин); никотинамид

6. Витамин Вc, B9 (антианемический); фолиевая кислота

7. Витамин В3 (антидерматитный); пантотеновая кислота

8. Витамин Н (антисеборейный, фактор роста бактерий, дрожжей и грибков); биотин

9. Витамин С (антискорбутный); аскорбиновая кислота

10. Витамин Р (капилляроукрепляющий, витамин проницаемости); биофлавоноиды.

Витаминоподобные —разнообразные химические веществ, из которых часть синтезируется в организме, но обладает витаминными свойствами.

К ним относят: холин, липоевую кислоту, витамин В15 (пангамовая кислота), оротовую кислоту, инозит, убихинон, парааминобензойную кислоту, карнитин, линолевую и линоленовую кислоты, витамин U (противоязвенный фактор) и ряд факторов роста птиц, крыс, цыплят, тканевых культур.

1.5 Роль витаминов в обмене веществ

Витамин А (ретинол,антиксерофтальмический)

Рис.1- Витамин А

• Отвечает за работу иммунной системы

• производство гормонов и зрение.

Суточная потребность в ретиноле 2-2,7 мг, каротинах – 5 мг.

Недостаток витамина А грозит ослаблением остроты зрения и иммунитета, быстрым старением кожи, ухудшением процессов регенерации, гормональными нарушениями.

Витамином А богаты яйца, молоко, сыр, морковь, шпинат, лук.

Витамин D (кальциферол(кальциферол, антирахитический витамин)

Относится к группе жирорастворимых витаминов и существует в виде нескольких соединений, различающихся по химическому строению и биологической активности. Наибольшей активностью обладают две формы – холекальциферол D3 и эргокальциферол D2.

Рис.2- Витамины D

• отвечает за формирование костной ткани, ногтей и зубов.

Недостаток витамина D чреват рахитом, высокой вероятностью переломов, ослаблением зубных тканей, кариесом.

Организм человека синтезирует витамин D под действием солнечных лучей, поэтому нужно проводить больше времени на свежем воздухе.

Распространение в природе. Витаминов группы D много в печени и печеночном жире, рыбьем жире, рыбной муке, яичном желтке, молоке и других кормах животного происхождения. Растения содержат мало витамина D, за исключением кукурузы в фазе восковой спелости.

Витамин К (менадион)

• регулирует свёртываемость крови

• отвечает за формирование костной ткани.

При недостатке витамина К человек склонен к длительным кровотечениям, частым переломам, остеопорозу.

Получить достаточное количество витамина К можно из шпината, листового салата, капусты, яиц.

Гиповитаминоз К:

 нарушение синтеза и модификации факторов свёртывания крови и, как следствие, снижение свёртываемости крови и кровотечения. Наиболее частыми причинами гиповитаминоза К являются нарушения всасывания липидов и самого витамина, а также длительный прием антибиотиков, подавляющих микрофлору кишечника, или средств для лечения тром-

бозов – антивитаминов К.

Гипервитаминоз К развивается только у новорождённых при передозировке витамина и характеризуется развитием гемолитического синдрома. При гипервитаминозах и повышенной свёртываемости крови используют антивитамины К – структурные аналоги нафтохинона: дикумарол, варфарин, салициловую кислоту и её производные.

Витамин Е (токоферол, антистерильный, витамин размножения)

Рис.3 - Витамин Е

• омолаживающими свойствами.

• стимулирует деление и рост клеток,

• важен для беременных и кормящих женщин, чтобы плод правильно развивался, а уже рождённый малыш хорошо рос

• отвечает за работу нервной и мышечной системы

• помогает усваиваться витамину А

Суточная потребность 5 мг.

Недостаток витамина Е грозит быстрым старением организма, ранним появлением морщин, дистрофией плода у беременных женщин.

Источниками витамина Е являются растительные масла, особенно масло зародышей пшеницы, зерновые и бобовые культуры.

Витамин F

Включает в себя целый комплекс полиненасыщенных жирных кислот, которые играют незаменимую роль во многих важных 16 процессах, происходящих в организме человека. Наиболее распространены из этих кислот: линолевая, линоленовая, рахидоновая. Они широко представлены в растительных маслах (кукурузное, льняное, подсолнечное и др.) и не синтезируются в организме животных и человека. Одним из характерных признаков недостатка линолевой, линоленовой арахидоновой кислот является нарушение обмена холина, холестерола и фосфора.

Эти полиненасыщенные жирные кислоты, в свою очередь, делятся на две группы: омега-3 и омега-6, хотя, попадая в организм человека, они легко могут преобразовываться друг в друга.

Витамин В1 (тиамин)

• регулирует углеводный обмен в организме,

• Регултрует работу нервной системы и сердца.

Рис.4- Витамин В1

При недостатке витамина В1 наблюдается нервное истощение, нарушения работы сердца и обмена веществ, отёки.

Источниками витамина В1 являются зерновые культуры, зелёные овощи, субпродукты.

Биологическая роль витамина В1:

 в составе пируват- и α-кетоглутаратдегидрогеназных комплексов ТПФ участвует в окислительном декарбоксилировании пирувата и α-кетоглутарата;

 в составе транскетолазы ТПФ участвует в пентозофосфатном пути пре-

вращения углеводов.

Суточная потребность1,0-3,0 мг.

Витамин В6

Витамин существует в виде пиридоксина – трёх соединений: пиридоксаль, пиридоксол и пиридоксамин.

Рис.5- Витамин B6

• участвует во множестве процессов в организме человека

• участвует в работе печени

• Участвует в процессах расщепления и синтеза аминокислот, способствуя усвоению белка.

Наиболее известная функция пиридоксиновых коферментов – перенос аминогрупп и карбоксильных групп в реакциях метаболизма аминокислот:

 кофермент аминотрансфераз, переносящих аминогруппы между аминокислотами и α-кетокислотами, т.е. синтезирующих заменимые аминокислоты;

 кофермент декарбоксилаз, участвующих в отщеплении карбоксильныхгрупп аминокислот, приводящем к образованию биогенных аминов.

Кроме этого, является коферментом фосфорилазы гликогена, участвует в синтезе гема, сфинголипидов.

Витамин В12 (кобаламины)

• оказывает огромное влияние на кроветворение в костном мозге,

• усвоении организмом аминокислот.

• Вс взаимодействует с витамином В12, содействуя выполнению его функций при превращении метионина в гомоцистеин.

Витамин содержат только животные продукты: печень, рыба, почки, мясо. Также он синтезируется кишечной микрофлорой (однако возможность всасывания витамина в нижних отделах ЖКТ не доказана).

Суточная потребность 0,003мг.

Участвует в процессах:

 окисления остатков жирных кислот с нечетным числом атомов углероутилизации углеродного скелета треонина, валина, лейцина, изолейцина, метионина, боковой цепи холестерола;

 трансметилирования аминокислоты гомоцистеина при синтезе метионина, который в дальнейшем активируется и используется для синтеза адреналина, креатина, холина, фосфатидилхолина и др.;

 превращения производных фолиевой кислоты, необходимых для синте-

за нуклеотидов – предшественников ДНК и РНК.

Витамин С (аскорбиновая кислота)

• важен для нормального функционирования иммунной системы,

• образования соединительных тканей, кроветворения и производства гормонов

• Без витамина С плохо усваивается железо

При недостатке витамина С человек часто болеет, имеет нездоровый цвет лица, организм его ослаблен. Огромное количество витамина С содержится в овощах и фруктах. Суточная потребность в витамине С: для младенцев – 30-35 мг, детей от 1 до 10 лет – 35-50 мг, подростков и взрослых – 50-100 мг.

Витамин P

• Немаловажную роль играет в тканевом дыхании

• оказывает антиоксидантное действие

• с его помощью в организме человека накапливается витамин С, который, в свою очередь, стимулирует деятельность эндокринных желез (надпочечников).

Витамин В5

• регулярное употребление витамина В5 в целях профилактики позволяет избежать мигрени и гипотонии,

• некоторых заболеваний печени,

• роблем с желудочно-кишечным трактом,

• психических заболеваний,

• язв и гастритов,

• многих болезней кожи и атеросклероза.

НАД- и НАДФ-зависимые ферменты принимают участие в обмене углеводов, липидов, аминокислот, нуклеиновых кислот. Участвуют в реакциях

 синтеза и окисления карбоновых кислот, холестерола;

 обмена глутаминовой кислоты и других аминокислот;

 обмена углеводов: пентозофосфатный путь, гликолиз;

 окислительного декарбоксилирования пировиноградной кислоты;

 цикла трикарбоновых кислот.

В процессе биологического окисления НАД и НАДФ выполняют роль промежуточных переносчиков электронов и протонов между окисляемым субстратом и флавиновыми ферментами.

S–H2 + НАД(Ф)+ → S + НАД(Ф)H + H+

НАДH + H+ + ФАД → НАД+ + ФАДH2

НАДФ участвует в процессах обезвреживания токсических веществ, а также в работе антиоксидантной системы организма.

Витамин В3 (пантотеновая кислота, антидерматитный)

Биологическая роль. Пантотеновая кислота входит в состав кофермента активирования кислот — HSKoA, который принимает участие в активировании жирных кислот и аминокислот.

Недостаток витамина В3 вызывает потерю аппетита, поносы, кожные заболевания (дерматиты в области глаз с истечением коричневого экссудата), огрубение волосяного покрова, выпадение шерсти и щетины, образование опухолей в стенке желудка и кишечника.

Распространение в природе. пантотеновой кислоты содержат растительные белковые корма (шроты и жмыхи), в умеренном количестве – зерновые корма и много — корнеклубнеплоды и кормовые продукты их переработки.