Витамины

Витамины — это органические соединения, необходимые в малых количествах для нормального функционирования организма. Они не синтезируются в достаточном количестве в организме человека и животных, поэтому поступают преимущественно с пищей. Биологическая роль витаминов обусловлена их участием в метаболических процессах, коферментной активности и регуляции физиологических функций.

Классификация витаминов

Витамины подразделяются на две основные группы по растворимости:

1. Жирорастворимые витамины:

  • Витамин A (ретинол)
  • Витамин D (кальциферолы)
  • Витамин E (токоферолы)
  • Витамин K (филлохиноны и менахиноны)

Характеризуются способностью накапливаться в жировой ткани и печени, относительно устойчивы к кратковременной термической обработке, но чувствительны к окислению.

2. Водорастворимые витамины:

  • Витамин C (аскорбиновая кислота)
  • Витамины группы B: B1 (тиамин), B2 (рибофлавин), B3 (ниацин), B5 (пантотеновая кислота), B6 (пиридоксин), B7 (биотин), B9 (фолиевая кислота), B12 (кобаламин)

Обычно не накапливаются в организме в значительных количествах, легко выводятся с мочой, поэтому требуют регулярного поступления с пищей. Чувствительны к высокой температуре, кислой и щелочной среде, свету.

Химическая структура и свойства

Витамин A (ретинол) — моноальдегид или спирт с изопреновой цепью. Обладает антиоксидантными свойствами и участвует в процессах зрительного восприятия, клеточной дифференцировки.

Витамин D — производные 7-дегидрохолестерина, образующиеся под действием ультрафиолетового излучения. Регулируют метаболизм кальция и фосфора, обеспечивая минерализацию костной ткани.

Витамин E (токоферолы) — фенольные соединения с длинной алкильной цепью. Обладают антиоксидантной активностью, предотвращая перекисное окисление липидов мембран.

Витамин K — нафтохиноны с боковыми изопреновыми цепями. Участвуют в γ-карбоксилировании глутаминовой кислоты, необходимого для синтеза факторов свертывания крови.

Витамин C (аскорбиновая кислота) — лактон с восстанавливающими свойствами. Участвует в гидроксилировании проколлагена, метаболизме аминокислот, а также повышает всасывание железа.

Витамины группы B — биологически активные коферменты:

  • B1 (тиамин) — тиаминпирофосфат участвует в переносе альдегидных групп;
  • B2 (рибофлавин) — флавинмоно- и динуклеотид функционируют как переносчики электронов;
  • B3 (ниацин) — компонент NAD+ и NADP+, участвующих в окислительно-восстановительных реакциях;
  • B5 (пантотеновая кислота) — составная часть кофермента А, важного в метаболизме липидов;
  • B6 (пиридоксин) — превращается в пиридоксальфосфат, участвует в аминокислотном обмене;
  • B7 (биотин) — кофермент карбоксилаз, участвует в карбоксилировании соединений;
  • B9 (фолиевая кислота) — участвует в синтезе пуринов и пиримидинов;
  • B12 (кобаламин) — кофермент для изомеризации и метилирования, важен для синтеза ДНК.

Метаболическая роль

Витамины участвуют в широком спектре биохимических процессов:

  • Коэнзимная функция: многие витамины (например, B1, B2, B3, B6, B7, B12) являются частью коферментов, обеспечивающих каталитическую активность ферментов.
  • Антиоксидантная активность: витамины A, C и E защищают клетки от повреждений свободными радикалами.
  • Регуляция роста и дифференцировки: витамин A регулирует экспрессию генов, влияя на развитие тканей.
  • Минеральный обмен: витамин D контролирует кальциево-фосфорный обмен, обеспечивая костную плотность.
  • Кроветворение и свертывание: витамины K и B12 необходимы для синтеза факторов свертывания и форменных элементов крови.

Источники витаминов

Жирорастворимые: рыбий жир, печень, молочные продукты, растительные масла, зеленые листовые овощи. Водорастворимые: свежие фрукты и овощи, мясо, злаковые, бобовые, дрожжи.

Дефицит и избыточное поступление

Гиповитаминоз приводит к специфическим заболеваниям:

  • Недостаток витамина A — ксерофтальмия и снижение иммунитета.
  • Дефицит витамина D — рахит у детей, остеомаляция у взрослых.
  • Недостаток витамина E — гемолитическая анемия.
  • Гиповитаминоз группы B — полиневриты, анемии, нарушения метаболизма.
  • Дефицит витамина C — цинга, нарушения соединительной ткани.

Гипервитаминоз возможен преимущественно для жирорастворимых витаминов, вызывая токсические эффекты: повреждение печени, нервной системы, нарушение обмена кальция.

Химические методы анализа

Определение витаминов осуществляется методами:

  • Хроматография (тонкослойная, газовая, жидкостная) для разделения и количественного анализа;
  • Спектрофотометрия — выявление по специфическим поглощениям света;
  • Титриметрические методы — для кислот и оснований (например, витамин C);
  • Флуориметрия — измерение флуоресценции, применяемой для B2 и B6.

Синтетические и полусинтетические витамины

Химическая синтезация позволяет получать стабильные формы витаминов для фармацевтического применения. Например:

  • Ретинол ацетат и ретинол пальмитат — стабильные производные витамина A;
  • Эргокальциферол и холекальциферол — формы витамина D;
  • Аскорбиновая кислота синтезируется из глюкозы методом ферментативного окисления.

Синтетические витамины обладают биологической активностью, идентичной природным аналогам, но часто имеют лучшую стабильность к температуре и свету.

Оглавление