Витамины

ВИТАМИНЫ (от латинского vita - жизнь), низкомолекулярные органические соединения различной химической природы, необходимые для нормальной жизнедеятельности организмов; обладают высокой биологической активностью и требуются организму в очень небольших количествах (человеку, например, от нескольких мкг до нескольких десятков мг в сутки). Учение о витаминах называется витаминологией.

Историческая справка. В 1880 русский врач Н. И. Лунин экспериментально доказал, что кроме белков, углеводов, жиров, солей и воды для нормального развития и роста животных необходимы особые вещества неизвестной природы, которые содержатся в природных продуктах питания (например, в молоке). Несколько позднее Х. Эйкман установил, что болезнь бери-бери развивается при использовании в пищу только полированного риса, а излечивается при приёме водных экстрактов рисовой шелухи или отрубей. Им был сделан вывод, что в шелухе от риса содержится какой-то фактор (в дальнейшем он был назван витамином В₁), необходимый организму. В начале 20 века Ф. Г. Хопкинс пришёл к выводу, что развитие таких известных заболеваний, как цинга и рахит, связано с недостатком факторов питания (названы позже витаминами С и D). В 1912 году К. Функ выделил из рисовых отрубей вещество, излечивающее от бери-бери. Поскольку это вещество содержало аминогруппу и обладало некоторыми свойствами аминов, он предложил все жизненно необходимые вещества, требуемые организму в малых количествах, называть витаминами. Впоследствии, однако, выяснилось, что не все вещества этого класса содержат аминогруппы. Тем не менее, термин «витамин» настолько прочно вошёл в жизнь, что менять его не имело смысла.

Классификация витаминов, их обозначения. Витамины принято делить на растворимые в воде и растворимые в жирах. К водорастворимым витаминам относятся витамин С и витамины группы В: тиамин (В₁), рибофлавин (В₂), пантотеновая кислота (В₅), а также витамины В₆, В₁₂, ниацин (РР), фолацин и биотин (витамин Н). Ими богаты главным образом продукты растительного происхождения. Жирорастворимыми являются витамины А, D, Е и К. Их много в продуктах животного происхождения (особенно в печени), они присутствуют в растительном масле и отчасти в зелёных листьях и овощах. Описана также группа витаминоподобных соединений - некоторые флавоноиды (рутин и др.), холин, инозит, липоевая, оротовая, пангамовая кислоты, которые обладают сходной с витаминами биологической активностью, но их функции в организме не столь специфичны. Большинство витаминов представлено не одним, а несколькими соединениями (витамерами), обладающими сходной биологической активностью. Для обозначения подобных групп родственных соединений используют слово «витамин» с буквенными обозначениями, то есть каждая такая группа обозначается одной буквой. Для индивидуальных соединений, обладающих витаминной активностью, используют названия, отражающие их химическую природу, например ретиналь (альдегидная форма витамина А), эргокаль-циферол и холекальциферол (формы витамина D).

Синтез витаминов живыми организмами. Большинство витаминов в активной и неактивной (в виде провитаминов - предшественников витаминов) форме синтезируется растениями и микроорганизмами, которые также нуждаются в витаминах. В организме человека и животных может синтезироваться незначительное число витаминов (например, никотиновая кислота из триптофана, витамин А из каротиноидов растений, витамин D из присутствующих в пище провитаминов D под действием УФ-облучения). Некоторые витамины (например, витамин В₁₂) могут синтезироваться только микрофлорой кишечника. Для полного удовлетворения потребностей в витаминах человек и животные должны получать их в готовом виде с продуктами питания и кормами. Однако набор витаминов в рационе различных групп животных может быть разным. Например, витамин С необходим в качестве компонента пищи рыбам, высокоорганизованным птицам, некоторым млекопитающим (например, человеку, обезьянам, морским свинкам, ряду летучих мышей) и не обязателен для рациона животных, в организме которых присутствуют ферменты, обеспечивающие синтез витамина С из глюкозы (например, земноводные, пресмыкающиеся).

Роль витаминов в обмене веществ, их источники и нормы потребления; антивитамины. В отличие от других незаменимых факторов питания (аминокислоты, жирные кислоты, углеводы и др.), витамины не являются материалом для биосинтеза каких-либо веществ или источником энергии. Однако они участвуют практически во всех биохимических и физиологических процессах, составляющих в совокупности обмен веществ. Большинство витаминов группы В в организме являются предшественниками коферментов - компонентов, входящих в активный центр ферментов. Коферменты сами по себе не обладают каталитической активностью и приобретают её лишь при взаимодействии с белковой частью фермента (апоферментом). В качестве коферментов витамины участвуют в энергетическом обмене (тиамин, рибофлавин), биосинтезе и превращениях аминокислот (витамины В₆ и В₁₂), жирных кислот (пантотеновая кислота), пуриновых и пиримидиновых оснований (фолацин), в образовании ацетилхолина, стероидов и других соединений. Функции жирорастворимых витаминов связаны с процессами фоторецепции (витамин А), свёртывания крови (витамин К), всасывания Са (витамин D) и др. Ряд витаминов (витамины Е, С) составляет группу витаминов-антиоксидантов; они тормозят окислительные процессы в организме и препятствуют образованию свободных радикалов, повреждающих различные структуры клеток и органов.

Некоторые аналоги и производные витаминов, называемые антивитаминами, проникая в клетки, могут вступать в конкурентные отношения с витаминами, разрушать клетки, вырабатывающие их, и так далее. Например, сульфаниламидные препараты, обладающие антимикробной активностью, разрушают микрофлору кишечника, лишая тем самым организм животных и человека источника витаминов.

Нарушение обмена витаминов. Нарушения нормального обмена веществ чаще связаны с недостаточным поступлением витаминов в организм (гиповитаминоз) и значительно реже с их полным отсутствием (авитаминоз) в потребляемой пище. Иногда наблюдается чрезмерное поступление витаминов (главным образом А, D, К) - гипервитаминоз. Описаны наследственные формы витаминной недостаточности или полного их отсутствия в организме, которые протекают на фоне его обеспеченности всеми известными витаминами. Они вызываются врождёнными дефектами, связанными с нарушениями всасывания витаминов в кишечнике, превращений провитаминов в активные формы витаминов, а также с нарушениями синтеза коферментов или соответствующих им ферментов. О признаках витаминной недостаточности в организме смотри в таблице.

Получение витаминов и их использование. Важная роль витаминов в питании человека и животных стимулировала развитие витаминной промышленности. Витамины получают химическим и микробиологическим синтезом, а также из природных источников. Их добавляют в продукты питания и корма для профилактики и лечения витаминной недостаточности человека и животных (смотри Витаминотерапия). Витамины обогащают питательные среды при культивировании изолированных тканей растений, микроорганизмов.

Лит.: Combs G. The vitamins: fundamental aspects in nutrition and health. 2nd ed. San Diego, 1998; Романовский В. Е. Витамины и витаминотерапия. Ростов н/Д., 2000; Морозкина Т. С. Витамины. Минск, 2002; Филиппова И. А. Синтетические витамины. СПб., 2003; Спиричев В. Б. Витамины, витаминоподобные и минеральные вещества. М., 2004.