Какие витамины депонируются в организме

Какие витамины депонируются в организме thumbnail

Витамины

Витаминоподобные вещества

Антивитамины

Недостаток и избыток

Витамины

(вернуться к оглавлению)

Наука не стоит на месте, а движется вперед семимильными шагами, в том числе и в области биохимии. Еще недавно считалось, что для поддержания жизнедеятельности человека необходимы белки, жиры, углеводы, минеральные вещества и вода. Сегодня известно, что для нормальных роста и развития организма человека этих веществ недостаточно.

Витамины – низкомолекулярные органические соединения различной химической природы и разнообразного строения, необходимые для осуществления жизненно важных биохимических и физиологических процессов в живых организмах. В отличие от растений, организм человека не синтезирует витамины или синтезирует в недостаточном количестве, поэтому он должен получать их в готовом виде с пищей.

Витамины обладают исключительно высокой биологической активностью, в следствие чего потребность человеческого организма в них мала — от нескольких мкг до нескольких мг в день. Поэтому несмотря на то, что они присутствуют в пище в малом количестве, при рациональном питании их содержание поддерживается на необходимом уровне.  

Основная общая биологическая роль витаминов состоит в обеспечении нормального развития организма человека и необходимой скорости протекания биохимических и физиологических процессов. Витамины не включаются в структуру тканей и не используются организмом в качестве источника энергии.

Витамины, участвующие в биохимических процессах, являются предшественниками коферментов или собственно коферментами. Коферменты – органические природные соединения небелковой природы, осуществляющие ускорение химических реакций, происходящих в организме под действием ферментов.

Современная классификация витаминов достаточна сложна. С момента открытия первых витаминов и до настоящего времени используется буквенная классификация. Ряд витаминов представлен не одним, а несколькими соединениями, обладающими сходной биологической активностью, например, витамин В6 включает пиридоксин, пиридоксаль и пиридоксамин. Для обозначения подобных групп родственных соединений используют слово «витамин» с буквенными обозначениями (витамин А, витамин Е и так далее).

Для индивидуальных соединений, обладающих витаминной активностью, рекомендуется использовать рациональные названия, отражающие их химическую природу, например, рибофлавин (витамин В2), никотинамид и никотиновая кислота (витамин РР), ретинол (витамин А1).

В зависимости от растворимости различают жирорастворимые и водорастворимые витамины.

Витамины, растворимые в жирах:

·        витамин А (ретинол);

·        витамин D (кальциферолы);

·        витамин Е (токоферолы);

·        витамин К (филлохиноны).

Жирорастворимые витамины могут депонироваться, то есть накапливаться в организме.

Кроме того, они плохо выводятся, поэтому иногда при избытке жирорастворимых витаминов наблюдаются гипервитаминозы — заболевания, связанные с интоксикацией организма высокими дозами жирорастворимых витаминов. Такие заболевания описаны для витаминов А и D.

Витамины, растворимые в воде:

·        витамин B1 (тиамин);

·        витамин В2 (рибофлавин);

·        витамин В6 (пиридоксин);

·        витамин B12 (кобаламин);

·        витамин РР (ниацин, никотинамид);

·        витамин Вc (фолиевая кислота);

·        витамин В3 (пантотеновая кислота);

·        витамин Н (биотин);

·        витамин С (аскорбиновая кислота);

·        витамин Р (биофлавоноиды).

Большинство водорастворимых витаминов должно поступать регулярно с пищей, так как они быстро выводятся или разрушаются в организме.

Соединения, которые не являются витаминами, но могут служить предшественниками их образования в организме, называются провитаминами. К ним относятся, например, каротины, расщепляющиеся в организме с образованием витамина А, и некоторые стерины, превращающиеся в витамин D.

Витаминоподобные вещества

(вернуться к оглавлению)

Помимо двух главных групп витаминов, выделяют группу разнообразных химических веществ, из которых часть синтезируется в организме, но обладает витаминными свойствами. Эти вещества принято объединять в группу витаминоподобных:

·        витамин В4 (холин);

·        витамин В8 (инозит);

·        витамин В13 (оротовая кислота);

·        витамин В15 (пангамовая кислота);

·        витамин Н (парабензойная кислота).

Антивитамины

(вернуться к оглавлению)

В противоположность витаминам существуют антивитамины. Это вещества, вызывающие снижение или полную потерю биологической активности витаминов. При введении антивитаминов в организм возникает классическая картина гиповитаминоза или авитаминоза. Механизм их действия может быть различен. Он может быть связан с конкуренцией между витамином и антивитамином в организме человека. То есть антивитамины способны занимать место витамина в активном центре фермента, однако при этом не способны выполнять коферментную функцию, что ведет к снижению активности данного фермента и развитию соответствующей витаминной недостаточности.  Помимо этого, механизма, антивитамин может вызывать разрушение витамина или изменения химической структуры витамина, затрудняющие его всасывание, транспорт, что сопровождается снижением или потерей биологического эффекта витамина.

 Открытие витаминов и антивитаминов сыграло исключительную роль в профилактике и лечении многих инфекционных заболеваний. Так как бактерии для своего роста и размножения также нуждаются в присутствии многих витаминов для синтеза коферментов, введение в организм антивитаминов, приводит к гибели микроорганизмов. 

Недостаток и избыток

(вернуться к оглавлению)

Нарушения в обменных процессах достаточно часто связаны с недостаточным поступлением витаминов в организм, полным отсутствием их в потребляемой пище либо нарушениями их всасывания и транспорта. В результате развивается авитаминоз и гиповитаминоз.  Авитаминоз — это полное отсутствие того или иного витамина в организме. На сегодняшний день подобное состояние встречается редко, чаще можно встретить гиповитаминоз – недостаток того или иного витамина в организме. На современном этапе развития витаминология активно занимается изучением заболеваний и патологических состояний организма, связанных с недостатком или избытком витаминов. Но пройдет еще не мало времени, прежде чем мы сможем сказать, что данная область изучена в полной мере.

Читайте также:  Какой витамин синтезируется в коже под действием ультрафиолетовых лучей

Причины возникновения подобных нарушений принято делить на две категории – это внешние и внутренние причины.

Внешние причины – это те, которые тем или иным способом влияют на поступление витамина в организм:

·        недостаточное содержание витамина в пище (витамины очень легко разрушаются, поэтому при определенных способах обработки (например, варка) и хранения продуктов полностью разрушаются);

·        неполноценный рацион питания (например, отсутствие в рационе продуктов, содержащих тот или иной витамин);

·        не учитывается потребность в том или ином витамине (например, при белковой диете возрастает потребность в витамине «РР»);

·        употребление исключительно высокоочищенной и консервированной пищей;

·        недостаток солнечного света может приводить к недостатку витамина D.

В случае, если недостаток витамина развился в следствие внешних причин, то в качестве лечения вводят витамин с пищей или содержащий его медицинский препарат.

 Внутренние причины – те, природа возникновения которых более сложна:

·        повышенная потребность в витаминах при некоторых физиологических (беременность, лактация) и патологических состояниях, или при высокой степени физического труда;

·        длительные тяжелые инфекционные заболевания, а также период выздоровления;

·        усиленный распад витаминов в кишечнике вследствие развития в нем микрофлоры;

·        нарушение процесса всасывания витаминов в результате поражения функций кишечника при заболеваниях пищеварительного тракта, когда недостаток витаминов развивается даже при полноценном питании;

·        болезни органов пищеварения, влияющие на обмен витаминов в организме (например, болезни печени, поджелудочной железы, нарушающие всасывание жиров, продуктов их распада – жирных кислот и соответственно жирорастворимых витаминов);

·        генетические заболевания некоторых ферментативных систем.

В случае если причина недостатка витамина внутренняя, то помимо введения его в организм в обход пищеварительного тракта (например, внутривенно), лечат заболевание, приведшее к нарушению обмена витамина.

В литературе есть информация о случаях заболеваний и патологических состояний, связанных с избытком витаминов в организме, так называемыми гипервитаминозами. Они встречаются значительно реже, чем недостаток витаминов.   

Источник

Витамины (лат. vita — жизнь) — группа низкомолекулярных органических соединений, необходимых для нормального функционирования гетеротрофного организма.

К витаминам не относят микроэлементы и незаменимые аминокислоты. 

История открытия витаминов

До XIX века о существовании витаминов ничего не было известно, хотя люди периодически сталкивались с симптомами авитаминозов. Обычно причины болезненного состояния списывались на инфекцию.

Особенно страдали от нехватки витамин мореплаватели. Многие витамины содержатся в овощах и фруктах, являющихся скоропортящимися продуктами. Поэтому в экспедиции их обычно не брали. В результате путешественники страдали и часто умирали от авитаминозов.

Известно, что одним из первых цитрусовые для лечения цинги у матросов предложил применять шотландский врач Джеймс Линд в 1747 году. 

Какие витамины депонируются в организме Какие витамины депонируются в организме

Рис. Джеймс Линд и его работа

Джеймс Кук ввел в корабельный рацион кислую капусту, солодовое сусло и подобие цитрусового сиропа. В результате  в путешествии от цинги не погиб ни один матрос. В 1795 году лимоны и другие цитрусовые стали стандартной добавкой к рациону британских моряков. 

В 1880 году советский педиатр Николай Иванович Лунин экспериментально доказал, что «… в молоке, помимо казеина, жира, молочного сахара и солей, содержатся еще другие вещества, незаменимые для питания. Представляет большой интерес исследовать эти вещества и изучить их значение для питания». 

Лунин проводил эксперименты на мышах. Были взяты две группы мышей. Одних  кормил «искусственным молоком», которое состояло исключительно из казеина (молочного белка), жира, молочного сахара, минеральных солей и воды. Мыши, питающиеся таким молоком, вскоре начинали терять в весе и погибали. Мыши из другой группы, которым давали в пищу натуральное молоко, росли здоровыми и крепкими. 

Какие витамины депонируются в организме Какие витамины депонируются в организме

Рис. Н. И. Лунин и его эксперимент

В XVII веке в странах Юго-Восточной и Южной Азии научились шлифовать рис, что улучшало его вкусовые качества. Однако, менно тогда появилось новое заболевание, получившее название «бери-бери». Симптомом болезни била крайняя слабость, переходящая в паралич и смерть. В то время решили, что эпидемию вызывает зараженный рис. В основном это заболевание было характерно для жителей Японии и Юго-Восточной Азии.

Какие витамины депонируются в организме Какие витамины депонируются в организме

Рис. Бери-бери у человека               Рис. Бери-бери у голубей (а — болезнь, б — норма)

Только в 1886 году нидерландский врач и бактериолог Христиан Эйкман, изучавший бери-бери в тюремном госпитале на острове Ява, экспериментально доказал, что в рисовой шелухе содержится вещество, способное предупреждать бери-бери (полиневрит). Ученый выделил данное соединение из рисовой шелухи.

Для своих опытов Эйкман использовал кур. В ходе одного из экспериментов он обнаружил, что цыплята, питающиеся шлифованным рисом, заболевали полиневритом — очень похожим на бери-бери человека. Когда же подопытных животных переводили на неочищенный рис, они выздоравливали.

Исследования, проведенные Христианом Эйкманом положили начало методу лечения болезней, связанных с недостатком каких-либо веществ в пище.

Читайте также:  В каких продуктах содержится витамин b9 фолиевая

Фредерик Хопкинс назвал эти необходимые вещества «добавочными факторами» и продолжил их изучение. В ходе экспериментов Хопкинс с коллегами установил, что в молочном белке (казеине) содержится вещество, необходимое для роста и развития организма.

В 1929 г. Эйкману и Хопкинсу за вклад в открытие витаминов была присуждена Нобелевская премия.

Какие витамины депонируются в организме   Какие витамины депонируются в организме

Рис. Христиан Эйкман                                                  Рис. Фредерик Хопкинс

1912 год — польский химик Казимир Функ ввел термин «витамин». Функ определил химический состав вещества, выделенного из рисовых отрубей, и, обнаружив в нем аминогруппу, назвал его «витамин»: от латинских слов «vita» (жизнь) и «amine» (азот). И хотя не все витамины содержат азот, термин этот сохранился.

1916 год — витамин А: вещество, стимулирующее рост;

1935 год — витамином К (koagulations vitamin) (датский химик Хенрик Дам, Нобелевская премия в 1943 году;

1936 год — тиамином (витамин В1);

1936 год — получены первые препараты витамина Е путем экстракции из масел ростков зерна.

1938 год — немецкий химик Рихард Кун определил формулу и синтезировал флавин (витамина $B_2$), вещество, «необходимое для питания» (цит. Лунин), содержащееся в молоке. 

Роль витаминов в организме человека

Витамины не имеют существенного пластического и энергетического значения для организма человека. 

Большую часть витаминов организм не способен синтезировать сам. Эти витамины должны быть неотъемлемой частью пищевого рациона человека. Источниками витаминов для человека являются пищевые продукты растительного и животного происхождения. С пищей витамины поступают в готовом виде, или в форме провитаминов, из которых в организме образуются витамины. Некоторые витамины синтезируются микрофлорой кишечника. 

Витамины делят на:

  • жирорастворимые витамины: А, D, E, K;

  • водорастворимые витамины: C, Р и витамины группы B.

Жирорастворимые витамины накапливаются в жировой ткани и печени.

Водорастворимые витамины в организме не накапливаются, при избытке выводятся с водой. Поэтому чаще наблюдаются гиповитаминозы водорастворимых витаминов и гипервитаминозы жирорастворимых витаминов.

Большинство витаминов являются коферментами (структурными единицами ферментов) или их предшественниками. Поэтому, многие авитаминозы можно рассматривать как патологические состояния, возникающие из-за выпадения функций тех или других коферментов. Однако в настоящее время механизм возникновения многих авитаминозов ещё неясен.

Интересно, что фармацевтические антибиотики (например, из группы сульфаниламидных) напоминают по своим химическим признакам витамины, необходимые для бактерий. Такие «замаскированные под витамины» вещества захватываются бактериями, при этом блокируются активные центры бактериальной клетки, нарушается её обмен, и происходит гибель бактерий.

Витаминология — медико-биологическая наука, изучающая структуру и механизмы действия витаминов, а также их применение в лечебных и профилактических целях.

В клетке могут происходить процессы свободнорадикального окисления, когда происходит прямое присоединение кислорода к окисляемым веществам. Оно осуществляется без помощи ферментов и носит разрушительный характер. Поэтому организм нуждается в антиоксидантах — веществах, препятствующих свободнорадикальному окислению веществ. Витамины С, Е, Р связывают свободные радикалы, предупреждая образование ядовитых соединений. 

При надостатке или переизбытке в органзме какого-либо витамина наступает патологическое состояние, характеризуемое определенным набором симптомов (синдромом).

Гиповитаминоз —  патологическое состояние, связанное с недостатком в организме определенного витамина.

Авитаминоз — тяжелое патологическое состояние, связанное с отсутствием в организме определенного витамина.

Гипервитаминоз — патологическое состояние, связанное с избытком в организме определенного витамина.

Наличие некоторых витаминов зависит от их поступления с пищевыми продуктами (незаменимые витамины). Они поступают в готовом виде, либо в виде провитаминов, которые превращаются в витамины в процессе метаболизма.

Водорастворимые витамины:

витамины группы В — входят в состав многих ферментов; содержатся в продуктах; некоторые синтезируются кишечными симбионтами;

витамин С, или аскорбиновая кислота — необходим для нормального формирования соединительной ткани; поступает с пищей; при его недостатке развивается цинга;

витамин К — фактор свертываемости крови; образуется кишечными симбионтами;

Жирорастоворимые витамины:

витамин А (ретинол) — необходим для образования зрительного пигмента — родопсина, при его недостатке развиваются нарушения зрения; поступает в организм с пищей животного происхождения или синтезируется в организме из провитамина витамина А — каротина, содержащегося в красно-оранжевых плодах и корнеплодах;

витамин Д — участвует в минерализации костной ткани, его активная форма формируется в организме при ультрафиолетовом облучении, поэтому связанное с ним заболевание — рахит — может развиваться при недостатке самого витамина или при недостатке ультрафиолета в зимнее время в северных районах.

витамин Е (токоферол) — участвует в репродуктивной функции и иммунной защите; поступает с пищей; 

Содержание витаминов в продуктах заметно снижается при их длительном хранении и кулинарной обработке.

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.

Читайте также:  Какие витамины в лимоне больше всего

Какие витамины депонируются в организме

Рис. Содержание витаминов в продуктах

Витамин

Значение витамина в организме человека

Продукты с наибольшим содержанием данного витамина

Норма потребления витамина

(мг/сут.)

Гиповитаминоз/авитаминоз*

 А

рост и развитие, восстановление эпителия, зрение;

синтез половых гормонов;

иммунитет (синтез интерферонов,  иммуноглобулина, лизоцима); антиоксидант

печень, сливочное масло, яичный желток, желто-оранжевые овощи и фрукты;

может синтезироваться в организме из провитаминов — каротиноидов 

 700 мкг/сут. (для женщин), 900 мкг/сут. (для мужчин)куриная слепота 

$B_1$

(тиамин)

обмен жиров и углеводов, рост и развитие; работа сердца, нервной и пищеварительной системы; участвует в энергетическом обмене (поставщик НАД) пшеничный хлеб из муки грубого помола, соя, фасоль, горох, шпинат, мясо, дрожжи  1,1 — 1,2 мг/сут.бери-бери
$B_2$ (рибофлавин)образование эритроцитов, антител, регуляция роста и репродуктивных функций; функции щитовидной железы, здоровье кожи и ее производныхпечень, почки, дрожжи, яйца, миндаль, капуста, грибы, молоко 1,8 — 2,0 мг/сут.трещины слизистой  оболочки губ, языка, дерматит век, ушей, носа

$B_3$/РР

(никотиновая кислота)

энергетический обмен; синтез белков и жиров

ржаной хлеб, ананас, свекла, гречка, фасоль, мясо и субпродукты, грибы и др. белковая пища;

может синтезироваться в организме из триптофана. Синтезируется бактериальными симбионтами в толстом кишечнике

 15 — 19 мг/сут

пеллагра;

куриная слепота

$B_4$ (холин)синтез ацетилхолина, синтез инсулина, обмен жиров; работа нервной системы, памятьяичный желток, мозг, печень, почки, сердце; капуста, шпинат, соя, грибы 450 — 550 мг/сут.болезни печени и нервной системы
 $B_5$ (пантотеновая кислота)входит в состав кофермента А, участвующего в пластическом обмене; регулирует работу надпочечников, участвует в синтезе антителдрожжи, икра рыб, орехи, яичный желток, зеленые части растений, молоко, морковь, капуста, субпродукты 

 5 — 10

мг/сут.

боли в суставах, выпадение волос, судороги конечностей, параличи, ослабление зрения и памяти
$B_6$ (пиридоксин)стимулятор обмена веществ, белковый обмен; участвует в производстве гемоглобина; снабжение клеток глюкозой

зерновые, бобовые, рыба, печень, пшеница, мясные и молочные продукты, яйца. 

Синтезируется кишечной микрофлорой. 

1,1 — 1,5

мг/сут. 

повышенная утомляемость; депрессивное состояние; выпадение волос; трещины в уголках рта; нарушение кровообращения; онемение конечностей; артрит; мышечная слабость

$B_7$/Н

(биотин)

регулирует обмен веществ (в т. ч. уровень сахара в крови);

является источником серы, которая принимает участие в синтезе коллагена

 в печени, почках, дрожжах, бобовых (соя, арахис), цветной капусте, орехах;

здоровая микрофлора кишечника синтезирует биотин в достаточном для организма количестве

50 мкг/суткипоражение кожи, волос;анемия, депрессия, слабость, высокий уровень холестерина и сахара в крови
$B_{12}$пластический и энергетический обмен (окисление белков и жиров)

печень, почки, молоко, любые продукты животного происхождения, в т. ч. рыба и моллюски.

Вырабатывается в толстом кишечнике животных, но всасывается только в тонком, накапливается  в печени и почках.

 2,4 мкг/сут.анемия, гибель нервных клеток
 С (аскорбиновая кислота)антиоксидант, синтез нейромедиаторов (серотонина), гормонов щитовидной железы, коллагена, стимулирует синтез интерферона и энергетический обменшиповник, киви, капуста, сырой картофель, красный перец, смородина, клюква, цитрусовые

до 90

мг/сут. 

 цинга
 Dрегуляция обмена фосфора и кальция

$D_3$ образуется в коже человека под действием ультрафиолетового света,

$D_2$ поступает с пищей (печень, рыба, яйца, сливочное масло, сыр, дрожжи)

 15 мкг/сут.рахит, остеопороз
 Еразмножение млекопитающих, иммуномодулятор и антиоксидант растительные масла

 20 — 30

мг/сут.

мышечная дистрофия, бесплодие, разрушение печени и мозга
 Ксвертывание крови, обмен веществ в костной и соединительной ткани, работа почек

зеленые листовые овощи, капуста, отруби, авокадо, киви, мясо-молочные продукты.

Синтезируется бактериальными симбионтами в толстом кишечнике.

 90 мкг/сут.внутренние кровотечения, деформация костей
 Р (рутин)повышает вязкость крови, в сочетании с витамином С увеличивают прочность сосудистых стенок шиповник, цитрусовые, незрелые грецкие орехи, смородина, рябина, зеленый чай, гречка 60 мг/сут.кровоизлияния, быстрая утомляемость, мышечные боли, выпадение волос, синюшный оттенок кожи, угревая сыпь

Н

(биотин)

участвует в энергетическом обмене (поставщик НАД)ржаной хлеб, ананас, свекла, гречка, фасоль, мясо и субпродукты, грибы; может синтезироваться в организме из триптофана. Синтезируется бактериальными симбионтами в толстом кишечнике. 15 — 20 мг

пеллагра;

куриная слепота 

*Краткие комментарии к названиям заболеваний.

Бери-бери — слабость, потеря веса, атрофия мышц, нарушения интеллекта, расстройства со стороны пищеварительной и сердечно-сосудистой системы, развитие парезов и параличей.

Куриная слепота — расстройство сумеречного зрения.

Цинга — нарушение синтеза коллагена — потеря прочности соединительной ткани — кровотечения (в т. ч. кровоточивость десен, носовые).

Пеллагра  — заболевание, вызванное недостатком витамина РР, сопровождаемое дерматитом, диареей, деменцией (слабоумием).

Рахит — заболевание детей грудного и раннего возраста, вызванное недостатком витамина D, и, как следствие, нарушением кальциевого обмена, дефицитом кальция и протекающее с нарушением образования костей и недостаточностью их минерализации.

Какие витамины депонируются в организме Какие витамины депонируются в организме

Рис. Рахит (у ребенка: крупный живот, неправильный череп, искривление костей ног)

Остеопороз — заболевание, связанное с нарушением образования костной ткани и увеличением хрупкости костей; может быть связано с недостатком витамина D.

Какие витамины депонируются в организме Какие витамины депонируются в организме

Рис. Остеопороз

Источник