Витамины и коферменты – их физиологическая роль

В большом количестве витамин Е  содержится в масле из пшеничных  зародышей (около 300 мг на 100 г), причем больше половины приходится на долю α – токоферола. Из пищевых продуктов этим витамином наиболее богаты растительные масла, особенно подсолнечное (40 – 70 мг на 100 г), кукурузное (40 – 80 мг), хлопковое (50 – 100 мг), соевое (40 – 80мг), от одной трети до половины в которых содержится α – токоферол. Из этих масел выделяют витамин Е в промышленности. α – токоферол синтезируется также химическим путем.

Потребность человека в витамине Е  точно не установлена. Рекомендуемая  норма составляет около 10 мг в сутки.

Витамин К. Витамин К принимает участие в свертывании крови. В него входят две главные формы – витамин К1 и витамин К2. Они представляют собой производные нафтохинона с углеводородными цепями разной длины, структурной единицей которых является группа изопрена:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Витамин К – вязкая желтая жидкость; неустойчив к действию кислот, растворов  щелочей, к кислороду и УФ –  свету.

Недостаточность витамина К сопровождается кровотечением из десен, носа, в желудочно- кишечном трате, подкожными кровоизлияниями. Установлено, что нарушение свертывания крови связано с утратой способности организма в отсутствии витамина К синтезировать специфический белок протромбин – необходимый предшественник тромбина, участвующего в образовании кровяного сгустка.

Из пищевых продуктов витамином К богаты шпинат (0,04 мг/г сухой массы), цветная и белокочанная капуста (0,01 – 0,03 мг/г), томаты (0,004 – 0,006 мг/г).

Вследствие достаточно широкого распространения  витамина К в пищевых продуктах  и синтеза его микрофлорой  кишечника недостаточность этого витамина у человека встречается относительно редко. В лечебных целях применяют при кровоточивости, связанной с пониженным содержанием в крови протромбина. Суточная потребность взрослого человека в витамине К составляет ориентировочно 0,2 – 0,3 мг.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                               4.2. Водорастворимые витамины.

 

К водорастворимым витаминам относятся  витамины группы В, аскорбиновая кислота, биотин. В группу витаминов В входят следующие витамины: В1, В2, РР, В6, пантотеновая кислота, Вс, В12. Витамины группы В – соединения весьма различного химического строения, имеющие разнообразные физико – химические характеристики. В отличие от жирорастворимых витаминов биологические функции витаминов группы В на молекулярном уровне хорошо изучены. За исключением витамина В12 эта группа имеет один общий признак – витамины содержатся в достаточно больших количествах в пшеничных, рисовых отрубях и в дрожжах.

Витамин В1 (тиамин). Является производным пиримидина и тиазола, устойчив в форме катиона, чаще всего в виде хлоридгидрохлорида:

 

 

 

 

 

 

 

Гиповитаминоз В1 приводит к нарушению центральной нервной системы в виде психической подавленности, общего недомогания, повышенной утомляемости, головной боли, бессонницы, ослабления внимания. Значительный дефицит витамина В1 в организме ведет к тяжелому заболеванию, которое называется «бери – бери». Оно сопровождается полиневритом, параличами конечностей, сердцебиением, потерей чувствительности периферической нервной системы.

Витамин В1 играет большую роль в регуляции углеводного, жирового, минерального и водного обмена веществ. При недостатке этого витамина окисление углеводов не доходит до конца. В тканях накапливаются промежуточные продукты обмена – пировиноградная и молочная кислоты, в результате чего нарушаются процессы передачи нервных импульсов.

Тиамин хорошо растворяется в воде. Свет, влажность, действие кислорода  воздуха, нагревание снижают устойчивость витамина. Он довольно стабилен в кислой среде, легко разрушается в нейтральной  и щелочной средах. Тиамин был первым витамином, полученным в очищенном виде польским ученым К. Функом. Именно аминогруппа, содержащаяся в пиримидиновом кольце, явилась причиной того, что тиамин был назван витамином, т.е. амином жизни.

Тиамин содержится в дрожжах, рисовых и пшеничных отрубях, во внутренних органах животных (сердце, печень, почки). В полированном (очищенном) рисе он практически отсутствует. Также тиамин содержится в ржаном хлебе, гречневой и овсяной крупах. Лучшим источником витамина являются цельные зерна злаков, плоды бобовых растений, орехи, дрожжевые напитки, хлебный квас.

Суточная потребность взрослого  человека в тиамине – 2 мг. Однако потребность в нем возрастает при большом содержании в пище углеводов, при заболеваниях кишечника, невритах и радикулитах.

Витамин В2 (рибофлавин). Этот витамин состоит из флавинового красящего вещества люминохрома и спирта рибитола:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гиповитаминоз В2 вызывает сухость и синюшность губ, вертикальные трещины на губах, трещины и корочки в углах рта, сухой ярко-красный язык. Гиповитаминоз снижает зрительную функцию, приводит к нарушению сердечной деятельности; вызывает понижение аппетита, похудание, слабость, апатию, головные боли, зуд, резь в глазах.

Наиболее важным источником рибофлавина  являются цельное молоко, простокваша, ацидофилин, кефир, сыр, печень, почки, сердце, яичный желток, пекарские и пивные дрожжи; витамин устойчив при кулинарной обработке продуктов. Его суточная потребность составляет 2,5 – 3 мг.

Витамин В6. Встречается в виде трех витамеров – пиридоксин, пиридоксаль и пиридоксамин:

 

 

Гиповитаминоз В6 проявляется в задержке роста, желудочно – кишечных расстройствах, потере аппетита, дерматите, возбудимости, коньюктивите. Однако гиповитаминоз встречается редко, так как витамин В6 синтезируется в кишечнике микрофлорой.

Важным источником витамина В6 являются пищевые продукты: мясо, печень, почки, мозги, икра трески, желток яиц, молоко, хлебные злаки и зеленые овощи. В процессе кулинарной обработки содержание витамина В6 снижается на 20 – 35 %, при копчении, консервировании мяса – более чем на 50 %; его содержание в молоке (в стеклянных бутылках на солнечном свету) за 2 ч может снизится на 50 % и более. Средняя суточная доза – 2 – 2,5 мг.

Витамин РР (никотиновая  кислота, В5) и ее амид. В основе структуры этого витамина лежит пиридиновое основание:

 

 

 

 

 

 

 

Никотиновая кислота (ниацин) и ее амид предупреждают заболевания  пеллагрой (поражение кожи на открытых местах тела, психические расстройства, апатию, быструю утомляемость, сердцебиение, снижение аппетита).

Витамин РР устойчив в водных растворах  к действию кислорода воздуха, света, к повышенной температуре. Он устойчив при консервировании и сушке  пищевых продуктов.

Амид никотиновой кислоты входит в состав коферментов, участвующих  в ферментативных реакциях, сопряженных с переносом водорода. Для удовлетворения суточной потребности в витамине РР особенно существенное значение имеют мясо, печень, почки; из растений – арахис, грибы; им богаты пивные и пекарские дрожжи. В промышленном масштабе никотиновую кислоту получают химическим синтезом.

Витамин В3 (пантотеновая кислота). В состав пантотеновой кислоты входят остатки диметилгидроксимасляной кислоты и β – аланина:

 

 

Свободная пантотеновая кислота –  нестабильное и чрезвычайно гигроскопическое соединение. Она используется обычно в форме солей кальция и  натрия.

Недостаток пантотеновой кислоты  вызывает у животных задержку роста, поражения кожи, нарушение деятельности нервной системы и желудочно – кишечного тракта. Он является фактором роста некоторых молочнокислых бактерий.

Пантотеновая кислота в природе  в свободном виде находится в редких случаях. Обычно она является составной частью кофермента А, играющего важную роль в углеводном и жировом обменах.

Наиболее богаты пантотеновой кислотой следующие продукты: печень, почки, яичный желток, молоко, рыба, горох, дрожжи, свежие фрукты, капуста, капуста, картофель. В промышленных масштабах пантотеновую кислоту получают с помощью  химического синтеза.

Суточная потребность для взрослого человека составляет 10 – 12 мг.

Фолиевая кислота. Это птероилглутаминовая кислота.

Фолиевая кислота содержит кольцо – гетероциклическую систему, состоящую  из пиримидинового и пиразинового оснований, и остатки n-аминобензойной и глутаминовой кислот. Фолиевая кислота и фолаты – производные, содержащие от двух до семи молекул глутаминовой кислоты, - получили название витамина Вс.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Чистая фолиевая кислота имеет  вид желтого мелкокристаллического  вещества без вкуса и запаха; очень плохо растворима в воде, но хорошо растворима в слабощелочных растворах. На свету она разлагается.

Витамин Вс является важным фактором роста животных и микроорганизмов. Гиповитаминоз Вс ведет к развитию анемии (малокровия). Восстановленная форма фолиевой кислоты – тетрагидрофолиевая кислота – участвует в различных ферментативных реакциях, связанных с отщеплением и переносом одноуглеродных фрагментов. Благодаря этому тетрагидрофолиевая кислота играет важную роль в обмене ряда аминокислот – глицина, серина, гистидина, в синтезе метионина, пуриновых и пиримидиновых азотистых оснований.

Фолиевая кислота и ее производные  широко распространены в природе. Ими  богаты зеленые овощи и фрукты, земляника; сравнительно много ее в  хлебе. Из животных продуктов исключительно богата ею говяжья печень; мясо, яйца и молоко бедны фолиевой кислотой.

Рекомендуемая норма потребления фолиевой кислоты взрослым человеком составляет 200 мкг в сутки.

Витамин В12 (цианкобаламин). Это сильный кроветворящий фактор, широко используемый при злокачественной анемии, лучевой болезни, заболеваниях печени.

Витамин В12 имеет весьма сложную структуру, и это – единственный витамин, содержащий металл (кобальт). Основной частью молекулы витамина является комплекс кобальта с азотистым макроциклом – коррином. Ядро коррина содержит четыре восстановленных пиррольных кольца А, В, С, Д, имеющих в β – положении метильные, ацетамидные, пропионамидные заместители.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В цианкобаламине, обладающем биологической  активностью, в качестве лиганда кобальта функционирует цианогруппа. В коферментной форме витамина В12 цианогруппа замещена на 5′ - дезоксиаденозильную группу; эта форма витамина В12 называется 5′ - дезоксиаденозилкобаламином. Ферменты, нуждающиеся в кобаламине (кофермент В12), осуществляют реакции обмена между связанным с углеродом атомом водорода и какой – либо группой, связанной с соседним атомом углерода (гидроксильной, карбоксильной, алкильной или аминогруппой). Витамин В12 – темно-красный кристаллический порошок, слабо растворимый в воде. Сам он и его нейтральные и слабокислые растворы относительно стабильны при действии повышенных температур и кислорода воздуха, но не устойчивы при действии света или УФ – лучей, при действии щелочей, сильных кислот и восстановителей.

Витамин В12 синтезируется почти исключительно микроорганизмами, особенно актиномицетами, сине-зелеными водорослями. Он найден практически во всех животных тканях. Наиболее богаты им печень, почки, яичный желток, сыр. На 100 г сырой массы продукта его содержание достигает в мкг: говяжья печень – 50-130; говяжьи почки – 20-50; печень трески – 40.

Человек обеспечивает себя витамином  В12 в результате потребления продуктов питания животного происхождения и синтеза его микрофлорой пищеварительного тракта; суточная потребность в нем составляет 1-2 мкг.

В промышленности витамин В12 получают исключительно биологическим синтезом с использованием пропионовокислых и метанообразующих бактерий. Большое количество витамина В12 образуется при биологической очистке сточных вод, в составе так называемого активного ила, который может служить источником выделения витамина В12.

Витамин С (аскорбиновая кислота). Отсутствие аскорбиновой кислоты в пище вызывает заболевание – цингу. Все растения и животные синтезируют аскорбиновую кислоту, за исключением человека, обезьян и морской свинки. Внешне авитаминоз С проявляется в виде синюшности десен, их кровоточивости, бледности и сухости кожи, быстрой утомляемости при физических нагрузках, боли в мышцах; на ногах и туловище появляются кровоизлияния.

Аскорбиновая кислота представляет собой γ – лактон гексоновой кислоты  с енольной формой структуры при  С-2 и С-3 атомах; наиболее активной является L-аскорбиновая кислота.

Аскорбиновая кислота представляет собой белый кристаллический  порошок кислого вкуса, хорошо растворимый в воде (более 20%). Она стабильна в сухом виде в темноте. В водных растворах, особенно в щелочной среде, эта кислота быстро окисляется обратимо до дегидроаскорбиновой кислоты, которая обладает такой же витаминной активностью, что и аскорбиновая кислота. Дальнейшее окисление дегидроаскорбиновой кислоты ведет к необратимому разложению ее до щавелевой и треоновой кислот. Большинство белков и аминокислот задерживают окисление путем образования комплексов с аскорбиновой кислотой, известных под названием аскорбиноген. Аскорбиновая кислота легко восстанавливает окислители: бром, йод, 2,6-дихлорфенолиндофенол. В пищевых продуктах она играет роль антиоксиданта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Биологические функции аскорбиновой кислоты многообразны и окончательно еще не расшифрованы. Авитаминоз С ведет к нарушению синтеза коллагена и связанного с ним появления хрупкости кровеносных сосудов, разрушению кровеносных капилляров. Существенные изменения происходят в костях, зубы расшатываются и выпадают; нарушается связь между хрящом и костью.