Витамины: история и общие понятия
История витамина
Термин "витамин", который сегодня является распространенным словом в повседневном языке, появился в результате революции в мышлении о взаимосвязи питания и здоровья, произошедшей в начале двадцатого века. Эта революция привела к растущему осознанию двух явлений, которые в настоящее время воспринимаются как нечто само собой разумеющееся даже неспециалистами:
- Диеты являются источниками многих важных питательных веществ.
- Недостаточное потребление определенных питательных веществ может вызывать определенные заболевания.
Витамины
В современном мире каждая из этих концепций может показаться самоочевидной, но в мире, который все еще находится под влиянием важных открытий в области микробиологии, сделанных в 19 веке, каждое из них представляло собой серьезный отход от современного мышления в области здравоохранения. Физиологи 19-го века рассматривали продукты питания и диеты как источники только четырех типов питательных веществ: белков, жиров, углеводов, золы и воды. В конце концов, они составляли почти 100% массы большинства продуктов. С этой точки зрения понятно, что на рубеже 20-го века экспериментальные данные, которые сейчас можно рассматривать как указывающие на присутствие непризнанных питательных веществ, были интерпретированы, вместо этого, как обоснование наличия естественных противоядий от неопознанных болезнетворных микробов.
Ещё в древние времена люди замечали взаимосвязь между пищей и состоянием здоровья. Так, древняя египетская медицина предполагала, что для избавления от куриной слепоты необходимо есть большое количество куриной печени. Сейчас известно, что в этом продукте содержится витамин А, который отвечает, помимо прочего, за сумеречное зрение. В середине восемнадцатого века врач Джеймс Линд, долгое время проведший в плавании, обнаружил зависимость между употреблением матросами кислых продуктов и вероятностью развития у них цинги. Эти исследования были подтверждены знаменитым капитаном Джеймсом Куком, и уже в конце XVIII века лаймы и лимоны (или сок из них) стали обязательной частью рациона английских моряков.
В 1880 г. русский учёный Н.И. Лунин, изучавший роль минеральных веществ в питании, заметил, что мыши, которых кормили искусственным молоком (в его состав входили казеин, жир, сахар и соли) все равно погибали, в то время как животные, получавшие натуральное молоко, были здоровы и чувствовали себя нормально. Ученый сделал вывод, что в молоке есть и другие незаменимые для питания вещества.
В 1889 г. Х. Эйкман проводил эксперименты на заключённых и высказал предположение, что в шелухе риса содержится вещество, предотвращающее полиневриты. Казимир Функ в 1912 г. выделил тиамин и назвал класс веществ «витаминами» (аминами жизни). А в 1929 году ученые Фредерик Хопкинс и Христиан Эйкман получили Нобелевскую премию за открытие витаминов. К сожалению, заслуги Лунина и Функа не были в то время признаны ни российским, ни зарубежным научными сообществами.
Потихоньку, помаленьку накапливались знания, которые позволили выделить некоторые общие свойства ранее неизвестных "веществ", названных впоследствии витаминами.
Общие свойства витаминов
- они не синтезируются в организме человека и, следовательно, должны поступать с пищей;
- они не являются ни пластическим, ни энергетическим материалом, но обеспечивают нормальный метаболизм, т.е. пластические и энергетические процессы без них невозможны;
- обладают высокой биологической активностью, следовательно, потребность в них очень маленькая (измеряется миллиграммами);
- это соединения различной химической природы, но обязательно низкомолекулярные;
- организм чувствителен как недостатку, так к избытку этих соединений, причём и недостаток, и избыток вызывает заболевания со своей характерной клинической картиной.
Итак, что же такое витамины?
Витамины (от лат. vita – жизнь) – низкомолекулярные органические соединения, не синтезируемые в организме человека и животных, являющиеся незаменимыми факторами питания и обладающие высокой биологической активностью.
Это может быть интересно
По данным исследований (Micronutrient Initiative, USA) применение витаминно-минеральных комплексов позволяет:
- предотвратить 4 из 10 детских смертей;
- снизить материнскую смертность более чем на треть;
- повысить работоспособность на 40%;
- увеличить IQ на 10-15 пунктов;
- увеличить валовой продукт страны на 5%.
Так что ВИТАМИНЫ - ЭТО ОЧЕНЬ И ОЧЕНЬ ВАЖНО!!!
Витамины
Классификация и названия витаминов
Классификация
Витамины имеют очень разнообразные строение и функции, поэтому их классификация – достаточно сложная задача. Единственная принятая классификация делит витамины по растворимости на:
- Жирорастворимые (А, Д, Е, К).
- Водорастворимые (группа В, С, Р).
Основные особенности жирорастворимых витаминов:
- они растворяются в жирах;
- легко всасываются, однако для этого необходимы жиры в качестве растворителя, а также жёлчные кислоты;
- в организме человека они могут накапливаться в депо, таких как печень и жировая ткань;
- возможно развитие как гипер-, так и гиповитаминоза, однако более характерен гипервитаминоз;
- каждый из жирорастворимых витаминов функционирует по своему индивидуальному механизму;
- молекулярные аспекты действия некоторых из них до конца не изучены.
Основные особенности водорастворимых витаминов:
- не накапливаются в организме человека и избыток выводится с мочой;
- для них типичными являются гипо(а)витаминозы;
- они также составляют часть активного центра ферментов;
- некоторые из них требуют специальных механизмов всасывания.
Выделяют также группу витаминоподобных веществ, к которой относятся холин, инозит, оротовая, липоевая и парааминобензойная кислоты, полиненасыщенные жирные кислоты, карнитин, биофлавоноиды (кверцетин, чайные катехины) и ряд других соединений, обладающих теми или иными свойствами витаминов.
Витаминоподобные вещества похожи по действию на витамины, но отличающиеся рядом особенностей:
- они могут синтезироваться в организме, но в недостаточных количествах;
- их биологическая активность значительно ниже, поэтому потребность значительно больше (измеряется граммами);
- они могут являться энергетическим или пластическим материалом (например, холин участвует в построении мембран, а полиненасыщенные жирные кислоты могут как входить в состав биомембран, так и использоваться в качестве источников энергии);
- при недостатке витаминоподобных веществ имеют место нарушения метаболизма, но без характерной клинической картины.
Витаминоподобные соединения также классифицируют по растворимости:
Жирорастворимые (коэнзим Q, витамин F – полиненасыщенные жирные кислоты).
Водорастворимые (холин, карнитин, пангамовая, липоевая и оротовая кислоты, инозит и др.).
Как образуется название витаминов
У всех витаминов три типа названий:
- Буквенное (по мере открытия – А, В и т.д.).
- Химическое (В1 – тиамин, серный амин, В2 – рибофлавин и т.д.).
- Клиническое. Оно складывается из названия заболевания, которое предотвращается данным витамином + приставка анти- (антирахитический, антиневритный и т.д.).
Что это такое: провитамины, витамеры и антивитамины?
Провитамины
Вы, наверное, обращали внимание, что иногда на упаковках продуктов пишут какие там содержатся витамины. Однако, чаще всего речь идет не о витаминах как таковых, а об их своеобразных прообразов.
Провитамины (др.-греч. προ- — перед, раньше) — биохимические предшественники витаминов, которые в организме превращаются в их активные формы (собственно, витамины).
Иными словами, провитамин становится витамином только после определенных химических реакций в организме человека. Почти каждый витамин имеет свой так называемый "прообраз".
Например для синтезирования витамина К, который необходим организму для поддержания свертывающей и противосвертывающей системы крови, минерализации костей, используется провитамин – филлохинон, но превращение состоится лишь при условии нормального состояния микробиома кишечника.
Витамеры
Большинство известных витаминов представлено не одним, а несколькими соединениями, обладающими сходной биологической активностью. Для наименования групп подобных родственных соединений применяют буквенные обозначения. Витамеры принято обозначать терминами, отражающими их химическими природу.
Витамеры (витамины + греч. meros часть) различные химические формы одного витамина, проявляющие одинаковый специфический биологический эффект, но отличающиеся степенью влияния на организм.
Например, витамин E представлен группой витамеров — α-, β-и γ-токоферолами, а витамин В6 имеет: пиридоксол, пиридоксаль и пиридоксамин.
Антивитамины
Антивитамины – это вещества, имеющие структурное сходство с витаминами, но не обладающие биологической активностью, или вещества, вызывающие химическую модификацию витаминов.
Первая группа - это так называемые истинные, матерые антивитамины. Их действие основано на конкурентном антагонизме: заняв место витаминов в структуре фермента, антивитамины не выполняют их специфических функций, в связи с чем развиваются нарушения биохимических процессов.
Вторая группа - это антивитамины биологического происхождения. Они разрушают или связывают молекулы витаминов.
Например, фермент тиаминаза, содержащийся в сырой рыбе, вызывает распад молекул тиамина, а яичный белок авидин связывает биотин в биологически неактивный комплекс.
Важно: в последующих уроках мы будем разбирать каждый витамин подробно и обязательно будем рассматривать наличие у него провитаминов, витамеров и антивитаминов.
Источники витаминов
Источники витаминов
Источники витаминов:
- Животная и растительная пища (основной).
- Синтез микрофлорой толстого кишечника.
- Провитамины – соединения, содержащие в своей структуре витамины, но не обладающие биологической активностью. Провитамин может синтезироваться или поступает с пищей (например, никотиновая кислота, β-каротин и др.).
- Витамины – лекарственные формы.
Витаминоподобные вещества
Витаминоподобные вещества – это большая группа биологически активных веществ, имеющих некоторые свойства витаминов, но не соответствующих всем параметрам, характерным для витаминов. Иногда такие вещества называют псевдовитаминами (квазивитамины).
Витаминоподобные вещества (псевдовитамины)
Витаминоподобные вещества близки к обычным витаминам и необходимы организму в сравнительно малых количествах. Несмотря на это, они обладают достаточно сильным воздействием на организм человека – усиливают действие основных витаминов и микроэлементов. Их основное отличие от классических витаминов состоит в том, что недостаток витаминоподобных веществ не приводит к патологическим изменениям организма, как это происходит при нехватке микро- и макроэлементов. Витаминоподобные вещества безвредны и обладают низкой токсичностью.
Виды витаминоподобных веществ
Все витаминоподобные вещества успешно применяются в терапевтических целях. Данный класс веществ можно разделить на жирорастворимые и водорастворимые.
К жирорастворимым витаминоподобным веществам относят:
1. Витамин F (эссенциальные жирные кислоты).
2. Витамин Q (коэнзим Q, убихинон).
К водорастворимым витаминоподобным веществам относят:
- Витамин В4 (холин).
- Витамин В8 (инозит, инозитол).
- Витамин В13 (оротовая кислота).
- Витамин В15 (пангамовая кислота).
- Карнитин.
- Парааминобензойная кислота (ПАБК, фактор роста бактерий и фактор пигментации).
- Витамин U (S-Метилметионин).
- Витамин N (липоевая кислота).
Дисбаланс витаминов в организме человека
Нарушения обмена витаминов бывают двух типов:
- гипо- и авитаминозы;
- гипервитаминозы.
Гипо(а)витаминозы – заболевания, возникающие вследствие недостаточности или отсутствия витаминов в организме.
Гипо(а)витаминозы 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 витаминов;
- нарушения усвоения витаминов на клеточном уровне (образования активных форм, взаимодействия с апоферментами и т.д.);
- поступления антивитаминов.
Гипервитаминозы – заболевания, возникающие вследствие избыточного поступления витаминов в организм (острые или хронические отравления витаминами). Гипервитаминозы характерны для жирорастворимых витаминов, поскольку они в отличие от водорастворимых могут накапливаться в некоторых органах и тканях.