Биологическая роль витаминов, липидов, процессов брожения

1. Классификация, свойства и биологическая роль витаминов

Современная классификация витаминов не является совершенной. Она основана на физико-химических свойствах (в частности, растворимости) или на химической природе, но до сих пор сохраняются и буквенные обозначения. В зависимости от растворимости в неполярных органических растворителях или в водной среде различают жирорастворимые и водорастворимые витамины.

1. ВИТАМИНЫ, РАСТВОРИМЫЕ В ЖИРАХ.

Витамин A (антиксерофталический).

Витамин D (антирахитический).

Витамин E (витамин размножения).

Витамин K (антигеморрагический).

2. ВИТАМИНЫ, РАСТВОРИМЫЕ В ВОДЕ.

Витамин В₁ (антиневритный).

Витамин В₂ (рибофлавин).

Витамин PP (антипеллагрический).

Витамин В₆ (антидермитный).

Пантотен (антидерматитный фактор).

Биотин (витамин Н, фактор роста для грибков, дрожжей и бактерий, антисеборейный).

Инозит.

Парааминобензойная кислота (фактор роста бактерий и фактор пигментации).

Фолиевая кислота (антианемический витамин, витамин роста для цыплят и бактерий).

Витамин В₁₂ (антианемический витамин).

Витамин В₁₅ (пангамовая кислота).

Витамин С (антискорбутный).

Витамин Р (витамин проницаемости).

Многие относят также к числу витаминов холин и непредельные жирные кислоты с двумя и большим числом двойных связей. Все вышеперечисленные - растворимые в воде - витамины, за исклдючением инозита и витаминов С и Р, содержат азот в своей молекуле, и их часто объединяют в один комплекс витаминов группы В.

 

ВИТАМИН А (ретинол, аксерофтол)

 

Основные источники в природе

Витамин А, жирорастворимый витамин, встречается в природе в двух основных видах - в виде ретинола, содержащегося только в животных источниках, и определенных каротиноидов (провитаминов) , содержащихся только в растительных источниках. Каротиноиды - это те соединения, которые придают многим фруктам и овощам желтую и оранжевую окраску. Бета-каротин является наиболее распространенным и известным среди каротиноидов. Бета-каротин является предшественником витамина А или "провитамином А", поскольку его активность витамина А проявляется только после трансформации в ретинол в организме. Расщепление одной молекулы бета-каротина специфическим кишечным ферментом приводит к образованию двух молекул витамина А.

Большое количество бета-каротина содержится в моркови, желто- и зелено-листных овощах (например, шпинате, брокколи) , тыкве, абрикосах и дыне. Преобразованный витамин А или ретинол содержится в печени, яичном желтке, рыбе, цельном молоке, сливочном масле и сыре.

 

Витамин В₁

 

Синонимы: Тиамин, фактор против бери-бери, анеурин, противоневритный фактор.

Основные природные источники

Витамин В₁ содержится в различных продуктах, но, в основном, в небольших количествах. Более всего тиамина содержится в сушеных пивных дрожжах. Другими источниками тиамина являются мясо (свинина, баранина, говядина), птица, цельные зерновые злаки, орехи, бобовые растения, сушеные бобы и животная пища.

В процессе перемола пшеницы в белую муку или при полировки коричневого риса с образованием белого риса зерна злаковых теряют тиамин, содержащийся в отрубях.

 

Человек

Человек и другие приматы нуждаются в постоянном поступлении в организм витамина В₁ вместе с пищей.

 

Основные антагонисты

Ряд продуктов, такие как кофе, чай, свежая рыба, орехи бетеля и некоторые злаковые, действуют как антагонисты данного витамина.

Медицинские препараты, вызывающие головокружение, потерю аппетита, повышение кишечной функции или мочевыделение, приводят к снижению количества тиамина в организме.

Отравления мышьяком или другими тяжелыми металлами вызывают неврологические симптомы недостатка тиамина. Эти металлы блокируют важный метаболический этап, включающий тиамин в качестве кофермента.

 

Витамин В12

Витамин В₁₂ относится к группе кобальтосодержащих корриноидов, известных как кобаламины. Он также известен как фактор против пернициозной анемии, экзогенный фактор Кастла, или животный белковый фактор. Наиболее важными в организме человека кобаламинами являются гидроксикобаламин, аденозилкобаламин и метилкобаламин, последние два представляют собой активные формы кофермента. Цианокобаламин является синтетической формой витамина В₁₂, благодаря своей доступности и стабильности получившей широкое клиническое применение. В организме человека цианокобаламин превращается в активные формы кофермента.

 

Основные природные источники

Витамин В₁₂ содержится преимущественно в продуктах животного происхождения, в особенно в отдельных органах (печень, почки, сердце, мозги). Другим важным источником витамина В₁₂ являются рыба, яйца и молочные продукты.

В продуктах растительного происхождения витамин В₁₂ практически отсутствует. Кишечные бактерии синтезируют витамина В₁₂, но в обычных условиях осуществляют этот синтез в тех областях, где всасывание не происходит.

 

Витамин В₂

 

Синонимы: Официально признанное название витамина В₂ - рибофлавин. Ранее он также назывался витамин G, лактофлавин, овофлавин, гепатофлавин, вердофлавин и урофлавин. Большинство из этих названий указывают на источник, из которого данный витамин был исходно выделен, т. е. молоко, яйца, печень, растения и моча.

 

Основные природные источники

Рибофлавин является одним из наиболее широко распространенных витаминов. Рибофлавин содержится во всех клетках животных и растений, но лишь немногие продукты являются богатыми источниками данного витамина. Наибольшая концентрация рибофлавина обнаруживается в дрожжах и печени, но наиболее распространенными диетическими источниками рибофлавина являются молоко и молочные продукты, мясо, яйца, овощи и зелень. Зерна злаков, хотя и содержат не слишком много рибофлавина, являются важными источниками данного витамина для тех, у кого злаковые составляют основной компонент пищевого рациона. Витаминизированная мука и мучные изделия позволяют получать достаточное количество витамина В₂. Рибофлавин из животных продуктов усваивается лучше, чем из растительных источников. В коровьем, овечьем и козьем молоке не менее 90% рибофлавина находится в свободной форме, в большинстве других источников он обнаруживается связанным с белками.

 

Витамин В₆

 

Синонимы: Термин витамин В₆ или пиридоксин используется для обозначения целой группы родственных веществ, взаимозаменяемых в процессе метаболизма, а именно: пиридоксол (спирт) , пиридоксаль (альдегид) и пиридоксамин (амин).

 

Основные природные источники

В пищевых продуктах витамин В₆ обычно связан с белками. Пиридоксол обнаруживается главным образом в растениях, а пиридоксаль и пиридоксамин главным образом обнаруживаются в животных тканях. Превосходными источниками пиридоксина являются цыплята, коровья печень, свинина и телятина. Хорошими источниками пиридоксина также являются ветчина и рыба (тунец, форель, палтус, сельдь, лосось) , орехи (арахис, грецкий орех) , хлеб, крупа и цельные зерна злаковых. В целом овощи и фрукты достаточно бедны витамином В₆, хотя некоторые из продуктов этого класса содержат пиридоксин в весьма значительном количестве, в частности фасоль, цветная капуста, бананы и изюм.

 

Человек

Человек и другие приматы для удовлетворения потребностей своего организма нуждаются во внешних источниках витамина В₆, поступающего вместе с пищей. Незначительное количество витамина В₆ может синтезироваться кишечными бактериями.

 

Основные антагонисты

Известно более 40 различных медицинских препаратов, способных взаимодействовать с витамином В₆ и приводить к снижению его статуса в организме. Основными антагонистами витамина В₆ являются:

·  дезоксипиридоксин, эффективный аниметаболит;

·  изоцианид, туберкулостатический препарат;

·  гидралазин, препарат против повышенной чувствительности;

·  циклосерин, антибиотик; и

·  пенициламин, препарат используемый при лечении болезни Вильсона.

С другой стороны, витамин В₆ может сам выступать в качестве антагониста у пациентов, страдающих болезнью Паркинсона и проходящих лечение препаратом L-дофа, при этом действие пиридоксина оказывается противоположным действию L-дофа.

 

Бета-каротин

Бета-каротин является одним из природных каротиноидов, которых насчитывается свыше 600. Каротиноиды - это пигменты от желтого до красного цвета, которые широко распространены в растениях. Порядка 50 каротиноидов способны воспроизводить активность витамина А и поэтому их относят к числу каротиноидов, являющихся провитамином А. Бета-каротин - наиболее распространенный и наиболее эффективный провитамин А в наших продуктах.

Теоретически одна молекула бета-каротина может расщепляться на две молекулы витамина А. Однако в организме бета-каротин только частично превращается в витамин А, а оставшаяся часть накапливается в неизменном виде. Более того, доля бета-каротина, превращающегося в витамин А в организме, контролируется статусом витамина А, что в результате позволяет избежать явлений токсичности, вызванной избытком витамина А в организме. Согласно полученным в настоящее время данным бета-каротин, являясь безопасным источником витамина А, выполняет еще много важных биологических функций, которые могут быть никак не связаны с его статусом провитамина.

 

Основные природные источники

Наилучшими источниками бета-каротина являются ярко-желтые/оранжевые овощи и фрукты и темно-зеленые листовые овощи, а именно:

·  Желтые/оранжевые овощи - морковь, батат, тыква, кабачки.

·  Желтые/оранжевые овощи - абрикосы, дыня мускусная, папайя, манго, карамболь, нектарин, персики.

·  Темно-зеленые листовые овощи - шпинат, брокколи, салат эндивий, капуста, цикорий, салат эскариоль, кресс водяной зеленые листья свеклы, репы, горчицы, одуванчика лекарственного.

·  Другие овощи и фрукты, являющиеся хорошими источниками бета-каротина - тыква обыкновенная, аспарагус, зеленый горошек, кислые сорта вишен, слива домашняя.

Содержание бета-каротина в овощах и фруктах может быть различным в зависимости от сезона и степени зрелости. Биологическая ценность бета-каротина из овощей и фруктов зависит от их метода приготовления перед употреблением. Поэтому всякие указания относительно содержания бета-каротина в продуктах являются лишь приблизительными величинами.

Биотин (витамин Н)

 

Синонимы

Биотин - водорастворимый член группы витаминов В, известный также под названиями витамин Н, витамин В8 и кофермент R. Хотя существуют восемь различных форм биотина, только одна из них, а именно, D-биотин, встречается в природных соединениях и проявляет полный спектр биологической активности.

 

Основные природные источники

В малых количествах биотин обнаруживается в большинстве пищевых продуктов. Наиболее богатыми его источниками являются дрожжи, печень и почки. Также много его содержится в яичном желтке, соевых бобах, орехах и крупах. Данные, полученные в экспериментах на животных, демонстрируют, что биологическая доступность биотина варьируется в значительных пределах.

Микроорганизмы, вырабатывающие биотин, находятся в толстом кишечнике, но роль и масштаб его энтерального синтеза во всём метаболизме биотина не известны.

 

Основные антагонисты

Авидин, гликопротеин, содержащийся в белке сырого яйца, связывается с биотином и делает его неабсорбируемым. Таким образом, всасывание больших количеств сырого яичного белка кишечником в течение долгого времени может привести к дефициту биотина.

Отмечалось также, что применение антибактериальных препаратов, вредящих микрофлоре кишечника может понизить уровень биотина. В то же время, результаты испытаний на людях не дают возможности утверждать это категорически. Сообщается также о взаимодействии биотина с некоторыми противосудорожными препаратами.

Витамин C

 

Синонимы

Аскорбиновая кислота, противоскорбутный витамин.

 

Основные природные источники

Цитрусовые, черная смородина, сладкий перец, петрушка, цветная капуста, картофель, батат, брокколи, брюссельская капуста, земляника, гуава, манго. В зависимости от сезона в одном стакане среднего размера (т. е. , 100 г) свежеприготовленного сока содержится от 15 до 35 мг витамина С.

 

Основные антагонисты

Ряд химических соединений, действию которых подвергается человек, такие, как загрязнители воздуха, промышленные токсины, тяжелые металлы, табачный дым, а также некоторые фармакологически активные соединения, в частности, антидепрессанты и диуретики могут привести к увеличению потребности в витамине С. Это также имеет место в при наличии определенных вредных привычек, например, при злоупотреблении алкоголем.

 

Витамин D

 

Синонимы

Витамин D - общее название группы жирорастворимых соединений, необходимых для поддержания минерального баланса в организме. Он также известен как кальциферол и противорахитический витамин. Его основными формами являются витамин D2 (эргокальциферол растительного происхождения) и витамин D3 (холекальциферол животного происхождения).

Поскольку холекальциферол синтезируется в коже при воздействии ультрафиолетовых лучей на 7-дегидрохолестерин, производное холестерина, содержащееся в животном жире, витамин D не соответствует классическому определению витамина.

Тем не менее в силу целого ряда факторов, оказывающих влияние на его синтез, к числу которых относятся широта, сезон, степень загрязнения воздуха, участок кожи, подвергаемый ультрафиолетовому воздействию, пигментация, возраст и т. д. , витамин D считается важнейшим компонентом продуктов питания.

 

Основные природные источники

Богатейшими природными источниками витамина D являются рыбий жир и морская рыба типа сардин, сельди, лосося и скумбрии. Небольшое количество витамина D содержится также в яйцах, мясе, молоке и сливочном масле. В растениях содержится скудное количество витамина D, а в орехах и фруктах его нет вовсе. Того количества витамина D, которое содержится в грудном молоке, не достаточно для восполнения потребностей организма новорожденного.

 

Основные антагонисты

Холестирамин (смола, используемая для прекращения реабсорбции желчных кислот) и слабительные на основе минеральных масел угнетают абсорбцию витамина D из кишечника. Кортикостероидные гормоны, противосудорожные препараты и спирт могут влиять на абсорбцию кальция путем уменьшения реакции на витамин D. Исследования на животных также показали, что противосудорожные препараты стимулируют ферменты в печени, что приводит к усиленному разрушению и выводу витамина.

 

Витамин Е

Под названием витамин Е известны восемь встречающихся в природе соединений. Четыре из них называются токоферолами, а четыре - токотриенолами, и все они различаются с помощью префиксов a-, b-, g- и d. Альфа-токоферол - наиболее распространенный и биологически наиболее активный из всех встречающихся в природе форм витамина Е.

Название токоферол происходит от греческого слова "токос", означающего роды, и слова "ферейн", означающего рождать. Данное название было выбрано таким образом, чтобы подчеркнуть его важную роль в воспроизводстве различных видов животных. Окончание "ол" означает, что вещество является спиртом.

 

Основные природные источники

Растительные масла (арахисовое, соевое, пальмовое, кукурузное, сафлоровое, подсолнечное и т. д. ) и зародыши пшеницы являются наиболее ценными источниками витамина Е. К числу других источников витамина Е относятся орехи, семена, цельные зерна и зеленые листовые овощи. Некоторые основные продукты питания типа молока и яиц содержат небольшое количество a-токоферола.

К тому же витамин Е добавляют в маргарин и другие продукты питания.

 

Основные антагонисты

При одновременном приеме железо уменьшает поступление витамина Е в организм; это особенно критично в случае анемии у новорожденных. Потребность в витамине Е связана с количеством полиненасыщенных жирных кислот, поступающих с пищей. Чем больше количество таких кислот, тем больше потребность в витамине Е.

 

Фолиевая кислота

 

Синонимы

Фолиевая кислота (химическое наименование: птероил-глютаминовая кислота) относится к группе витаминов В. Она известна также под названием фолацин, витамин ВС, витамин В9 , а также фактор Lactobacillus casei, хотя в настоящее время эти наименования вышли из употребления.

Термин "фолаты" используется для обозначения всех членов семейства соединений, в которых птероевая кислота связана с одной или более молекул L-глютамата.

 

Основные источники в природе

Фолаты широко представлены в разнообразных пищевых продуктах. Наиболее богатым источником являются печень, темно-зеленые листовые овощи, бобы, пшеничные проростки и дрожжи. Среди других источников можно назвать яичный желток, свеклу, апельсиновый сок, хлеб (мука из цельного зерна).

Большая часть пищевых фолатов находится в полиглютаматной форме, которые, прежде чем попасть в кровяное русло, преобразуются в стенке малого кишечника в моноглютаматную форму. Фактически адсорбируется только около пятидесяти процентов фолатов, потребляемых с пищей. В обычных условиях фолаты, синтезируемые кишечными бактериями, не вносят существенного вклада в обеспечение фолатами организма человека, так как бактериальный синтез фолатов обычно ограничен толстым кишечником (ободочная кишка) , тогда же как абсорбция происходит главным образом в верхней части тонкого кишечника (тощая кишка).

 

Основные антагонисты

Ряд хемиотерапевтических агентов (например, метотрексат, триметоприм, пириметамин) ингибируют фермент дигидрофолат редуктазу, которая необходима для метаболизма фолатов.

Многие лекарства могут влиять на абсорбцию, утилизацию и сохранность фолатов. Среди этих лекарств находятся пероральные контрацептивы, алкоголь, холестирамин (лекарство, применяемое для понижения уровня холестерина в крови) , такие антиэпилептические агенты как барбитураты и дифенилгидантоин, а также сульфазалазин, который является одним из сульфонамидов, используемых для лечения неспецифического язвенного колита. Кроме того, лекарства, снижающие кислотность в кишечнике, такие как антациды и современные противоязвенные лекарства, как было показано, влияют на абсорбцию фолиевой кислоты.

 

Витамин К

 

Синонимы

Витамин К известен во многих формах. Витамин К₁ (филлохинон, фитонадион) обычно содержится в растениях. Витамин К₂ (менахинон) , обладающий примерно 75 % активности витамина К₁, синтезируется бактериями в кишечнике человека и различных животных. Витамин К₃ (менадион) является синтетическим веществом, которое может быть преобразовано в К₂ в кишечнике.

 

Основные природные источники

Наилучшими пищевыми источниками витамина К являются зеленые листовые овощи такие, как зеленая ботва репы, шпинат, брокколи, капуста и латук. К числу других источников с высоким содержанием витамина К относятся соевые бобы, говяжья печень и зеленый чай. Хорошими источниками являются яичный желток, овес, цельная пшеница, картофель, помидоры, аспарагус, сливочное масло и сыр. Более низкое содержание витамина К обнаруживается в говядине, свинине, ветчине, молоке, моркови, кукурузе, у большинства фруктов и многих других овощей.

Важным источником витамина К₂ является бактериальная флора в тощей кишке и подвздошной кишке. Однако степень использования менахинона, синтезированного микроорганизмами кишечника, до сих пор не ясна.

 

Основной антагонист

Антикоагулянты такие, как дикумароль, 4-гидроксикумароль (производное дикумароля) и инданедионы снижают использование зависимых от витамина К факторов свертываемости.

Антибиотики, болезни кишечника, минеральное масло и радиация подавляют всасывание витамина К. Большое количество витамина Е может усилить антикоагулянтное действие антагонистов витамина К таких, как варфарин. У пациентов с синдромом пониженного всасывания жиров или заболеваниями печени также есть риск развития недостаточности витамина К.

 

Основные антагонисты

Дефицит микроэлемента меди в организме может тормозить процесс преобразования триптофана в ниацин. Лекарственный препарат "пеницилламин" также вызывает торможение преобразования триптофана в ниацин в биохимических процессах у человека, возможно, благодаря, в какой-то части, хелатирующему действию меди, входящей в состав пеницилламина.

Лекарственные препараты "рифампин" и "изониазид" (противотуберкулёзные) тормозят усвоение ниацина.

Биохимический путь от триптофана к ниацину сильно зависит от изменений в составе питания. Из них наибольшее значение имеет дефицит витамина В6, снижающий уровень синтеза ниацина из триптофана.

Ниацин

 

Синонимы

Термин "ниацин" относится как к никотиновой кислоте, так и к её аминопроизводному, никотинамиду (ниацинамиду). Устаревшими названиями для никотиновой кислоты являются витамин В3, витамин В4 и Р-Р фактор (Pellagra-Preventative factor, т. е. фактор профилактики пеллагры).

"Насыщенность ниацинами" пищевых продуктов определяется как концентрация в них никотиновой кислоты, образованной в результате превращения находящегося в пище триптофана в ниацин. Ниацин является членом семейства витаминов В.

 

Основные природные источники

Никотинамид и никотиновая кислота широко распространены в природе. В растениях чаще содержится никотиновая кислота, в то время как в животных организмах чаще содержится никотинамид.

Дрожжи, печень, мясо птицы, орехи и бобовые растения - основной источник ниацина среди пищевых продуктов. В меньшем количестве они содержатся в молоке и листьях овощей.

В зерновых продуктах (пшеница, кукуруза) никотиновая кислота связана с некоторыми компонентами, содержащимися в крупе, и поэтому не обладает биологической активностью. Особые методы обработки, как например, обработка зерна водным раствором щёлочи или извести повышают биологическую активность никотиновой кислоты, содержащейся в этих продуктах.

Триптофан, как аминокислота, являющаяся предшественником (или провитамином) ниацина, ответственна за две трети общей биологической активности необходимой для нормального пищевого рациона взрослых. Важными источниками триптофана являются мясо, молоко и яйца.

Пантотеновая кислота

 

Синонимы

Пантотеновая кислота относится к группе витаминов В. Ее название в переводе с греческого означает "повсюду". Прежние названия-синонимы: витамин В5, антидерматитный фактор цыплят, антипеллагрический фактор цыплят. В природе встречается в форме D-пантотеновой кислоты.

 

Основные природные источники

Пантотеновая кислота широко представлена в продуктах питания, главным образом в составе кофермента А (кофермент ацетилирования). Его особенно много в дрожжах и в органах животных (печень, почки, сердце, мозг) , но, по-видимому, обычным источником его поступления в организм являются яйца, молоко, овощи, бобовые и цельные зерновые продукты. В пище, подвергнутой обработке, количество пантотеновой кислоты будет снижено, если конечно эта потеря не возмещается впоследствии. Пантотеновая кислота синтезируется микроорганизмами кишечника, но количество вырабатываемой ими пантотеновой кислоты и его роль в питании человека до конца не выяснены.

 

Основные антагонисты

Этанол вызывает снижение количества пантотеновой кислоты в тканях при сопутствующем увеличении ее уровня в сыворотке. Эти данные дают основание предполагать, что утилизация пантотеновой кислоты у страдающих алкоголизмом нарушена.

Наиболее известным антагонистом пантотеновой кислоты, который используется в эксперименте для ускорения проявления признаков дефицита витамина, является омега-метил пантотеновая кислота. Кроме того, в экспериментах на животных было показано, что L-пантотеновая кислота также вызывает антагонистическое действие.

Метил-бромид, фумигант, используемый для борьбы с паразитами в местах хранения продуктов питания, вызывает разрушение пантотеновой кислоты в пище, которая подвергается воздействию этого фумиганта.

Помимо этих двух главных групп витаминов, выделяют группу разнообразных химических веществ, из которых часть синтезируется в организме, но обладает витаминными свойствами. Для человека и ряда животных эти вещества принято объединять в группу витаминоподобных. К ним относят холин, липоевую кислоту, витамин В15 (пангамовая кислота) , оротовую кислоту, инозит, убихинон, парааминобензойную кислоту, кар-нитин, линолевую и линоленовую кислоты, витамин U (противоязвенный фактор) и ряд факторов роста птиц, крыс, цыплят, тканевых культур. Недавно открыт еще один фактор, названный пирролохинолинохиноном. Известны его коферментные и кофакторные свойства, однако пока не раскрыты витаминные свойства.