Водорозчинні вітаміни

До водорозчинних вітамінів належать вітаміни групи В, С, Р.

Вітамін В₁ (тіамін).

Будова і фізико-хімічні властивості. Молекула тіаміну складається з двох компонентів – похідного піримідину (2-метил-5-гідроксиметил-6-амінопіримідину) і похідного тіазолу (4-метил-5-гідроксіетилтіазолу):

 

Хімічно чистий препарат вітаміну В₁ – це безбарвні кристали з запахом дріжджів, добре розчинні у воді (в 1 мл води розчиняється 1 г вітаміну) і погано розчинні в жирових розчинниках.

При введенні в організм тіамін за участю АТФ фосфорилюється і перетворюється на тіамінпірофосфат (кокарбоксилазу). Каталізує реакцію фермент фосфотрансфераза.

Тіамін в організмі перебуває як у вільному, так і в зв’язаному стані, однак високу біологічну активність має лише тіамінпірофосфат. Він нагромаджується в м’язах, печінці, нирках, мозку, але в організмі не депонується.

Біологічна дія. Проявами нестачі вітаміну В₁ є втрата апетиту, порушення секреторної і моторної функції кишок. Спостерігаються також порушення з боку нервової системи: підвищена збудливість, боязливість, схильність до галюцинацій, втрата здатності до зосередження та втрата пам’яті на недавні події, порушення розумової діяльності. При більш тривалій відсутності вітаміну В₁ виникає втрата чутливості, сильні болі по ходу нервових волокон, особливо в нижніх кінцівках, розвивається м’язова слабкість, у важких випадках – атрофія м’язів, параліч спочатку нижніх, а потім і верхніх кінцівок, кахесія (виснаження). Останні симптоми особливо характерні для важких форм В₁-авітамінозу, внаслідок яких розвивається захворювання “бері-бері”.

Механізм впливу вітаміну В₁ на різні процеси в організмі визначається його коферментними функціями. У вигляді тіамінпірофосфату він входить до ферментних систем організму, які контролюють важливі ланки обміну речовин. У вигляді тіамінпірофосфату вітамін В₁ виконує роль коферменту таких ферментів, як піруватдегідрогеназа, a-кетоглутаратдегідрогеназа і транскетолаза. Перші два ферменти забезпечують окислювальне декарбоксилування a-кетокислот (піровиноградної і a-кетоглутарової), а третій є ключовим ферментом пентозо-фосфатного циклу перетворення вуглеводів, який забезпечує аеробне окислення їх в обхід гліколізу і циклу три карбонових кислот.

Декарбоксилування піровиноградної кислоти має надзвичайно важливе значення в енергетичному обміні, оскільки забезпечує повне окислення вуглеводів до кінцевих продуктів з виділенням значної кількості енергії. Крім того, піровиноградна кислота є зв’язуючою ланкою між обміном білків і вуглеводів.

При недостатньому надходженні вітаміну В₁ спостерігається значне нагромадження a-кетокислот, що призводить до порушення кислотно-лужної рівноваги, негативно впливає на функціонування центральної і периферичної нервових систем.

Поширення і потреба. Вітамін В₁ міститься в продуктах рослинного і тваринного походження. Особливо багато його в висівках рису і пшениці, пекарських (2 мг %) і пивних (5 мг %) дріжджах, бобових і зернових культурах (0,1-2,0 мг %). Міститься вітамін В₁ також у печінці, м’ясі, овочах і фруктах.

Вітамін В₂ (рибофлавін).

Будова і фізико-хімічні властивості. У хімічному відношенні рибофлавін є 6,7-диметил-9-(D-1-рибітол)-ізоалоксазином:

 

Вітамінні властивості має не вільна, а фосфорильована форма вітаміну В₂. Фосфорилювання рибофлавіну здійснюється в печінці, м’язах, нирках та деяких інших органах і тканинах.

Під впливом специфічних ферментів фосфорильована форма вітаміну В₂ перетворюється на моно- і динуклеотиди (ФМН і ФАД), які при сполученні з білками виконують важливу роль у метаболічних процесах організму. Тепер виділено велике число ферментів, які у вигляді кофактора містять ФАД, рідше ФМН.

Симптомами арибофлавінозу є характерні ураження слизових оболонок губ, ротової порожнини, внутрішніх органів. Досить типовим є своєрідний глосит – з’являються виразка в ротовій порожнині, запалений язик стає пурпурно-червовим, шорстким, грибовидні сосочки ущільнюються, з’являються тріщини. Виникають зміни залоз слизової оболонки губ – тріщини, злущування епітелію, розвивається ангулярний стоматит. При В₂-авітамінозі спостерігається також своєрідний дерматит, себорейна екзема на носо-губних складках, віках, шкірі обличчя, внутрішніх раковинах, кистях рук.

Порушується нормальне відтворення клітин кишкового епітелію, що призводить до кишкових кровотеч, виразкових колітів, шлунково-кишкових розладів.

В основі біологічної дії вітаміну В₂ в організмі лежить участь його в процесах біологічного окислення. Фосфорильована форма рибофлавіну утворює простетичну групу деяких ферментів (дегідрогеназ), які беруть участь у поетапному транспорті водню або електронів по системі дихального ланцюга. Одночасно з транспортом атомів водню й електронів проходять процеси фосфорилювання з утворенням АТФ.

Поширення і потреба. Вітамін В₂ досить поширений у продуктах рослинного і тваринного походження. Значна кількість його міститься в дріжджах (2-4 мг %), яєчному жовтку (0,52 мг %), молочних продуктах (0,19-0,54 мг %), м’ясі великої рогатої худоби (0,17 мг %). В менших кількостях вітамін В₂ знайдено в хлібобулочних виробах (0,12-0,27 мг%), овочах і фруктах (0,03-0,06 мг %).

Вітамін В₃ (пантотенова кислота).

Будова і фізико-хімічні властивості. В хімічному відношенні пантотенова кислота є похідним b-аланіну, який через аміногрупу сполучений з гідроксимонокарбоновою кислотою і є a,g-дигідрокси-b,b’-диметилбутирил-bаланіном.

Біологічна роль. Виражені симптоми В₃-авітамінозу у людини зустрічаються досить рідко. Найхарактернішим з них є слабкість, швидка стомлюваність, парестезії (оніміння) кінцівок, дерматити, схильність до інфекційних захворювань, зниження кислотності шлункового соку і деякі інші. Причиною розвитку В₃-авітамінозу може бути пригнічення розвитку кишкової мікрофлори високими дозами антибіотиків і сульфаніламідів.

У складі коферменту А (КоА-SH) пантотенова кислота входить до складу ферментів, які каталізують реакції ацетилювання і переацетилювання, синтез і розщеплення жирів, багато реакцій три карбонового циклу, синтез стероїдів, гемоглобіну, ацетилхоліну. Ацетил-КоА бере участь у синтезі окремих амінокислот, холіну, гістаміну та деяких інших важливих для організму речовин.

Поширення і потреба. Пантотенова кислота міститься в усіх клітинах рослинних і тваринних організмів. З харчових продуктів тваринного і рослинного походження найважливішими за вмістом пантотенової кислоти є печінка (70 g/г), внутрішні органи тварин (30-40 g/г), яйця (63 g/г), молоко (2,9 g/г), зернові, особливо гречка (36 g/г), овочі і фрукти (6,2-9,7 g/г).

Вітамін В₅ (нікотинова кислота, нікотинамід, вітамін РР, ніацин).

Будова і фізико-хімічні властивості. За хімічною природою нікотинова кислота є піридин b-карбоновою кислотою:

 

В живих організмах джерелом утворення нікотинової кислоти є амінокислота триптофан. Незначна кількість нікотинової кислоти синтезується мікрофлорою кишок.

Нікотинова кислота в організмі легко перетворюється в амід.

Біологічна дія. При недостатньому надходженні в організм вітаміну В₅ або при білковому голодуванні виникає захворювання, яке дістало назву пелагри. Для пелагри характерними є три групи симптомів: дерматит, діарея, деменція. У зв’язку з цим вона дістала назву хвороби “трьох Д”.

Дерматит виявляється в тому, що шкіра на відкритих ділянках тіла червоніє, стає шорсткою, покривається пухирцями, які лопаються, утворюючи виразки, темно-коричневі плями.

Друга група симптомів пелагри – порушення функції органів травлення (діарея). При цьому спостерігається запалення слизових оболонок ротової порожнини, язик стає червоним, блискучим, з’являються тріщини. В процесі травлення зменшується вміст соляної кислоти в шлунку, виникають проноси, нудота і, як наслідок, значне виснаження організму.

Третя група симптомів, яка виникає в особливо важких випадках, - розлад діяльності нервової системи, втрата пам’яті, марення, недоумство (деменція).

В основі біологічної дії вітаміну РР лежить його участь у синтезі коферментних систем деяких ферментів, які каталізують різноманітні метаболічні реакції в багатьох ланках обміну речовин. Нікотинамід входить до складу багатьох ферментів дегідрогеназ у формі динуклеотиду, тому їх називають ще піридиннуклеотидами. Це насамперед нікотинамідаденіндинуклеотид (НАД⁺) і нікотинамідаденіндинуклеотидфосфат (НАДФ⁺).

Поширення і потреба. Нікотинова кислота, як і інші вітаміни групи В, знайдена в багатьох продуктах тваринного і рослинного походження. Значна кількість її міститься в печінці, нирках, м’ясних продуктах, молоці і молочних продуктах, зернобобових культурах. Особливо багато її в висівках і дріжджах. В овочах і фруктах вміст нікотинової кислоти незначний.

Вітамін В₆ (піридоксин).

Будова і фізико-хімічні властивості. Назва піридоксин (вітамін В₆) об’єднує групу близьких за складом і властивостями речовин – піридоксол, піридоксаль і піридоксамін, які є похідними піридину:

 

В організмі ці три форми можуть переходити одна в одну.

Біологічна дія. При недостатньому надходженні піридоксину з продуктами харчування, а також при порушенні синтезу його мікрофлорою кишок виникає явище В₆-автіамінозу. Особливо чутливі до нестачі піридоксину в раціоні тварини з однокамерним шлунком. Захворювання розвивається поступово, спочатку спостерігається підвищена збудливість, м’язова слабкість, млявість, потім з’являється себореєподібні зміни різних ділянок шкіри навколо очей та носа, на вухах і кінцівках. Це захворювання дістало назву акроденії, або симетричного дерматиту. Тривала відсутність в організмі піридоксину призводить до дегенеративних змін у різних органах, припиняється ріст, виникають порушення з боку центральної нервової системи, які виявляються в характерних лише для В₆-автамінозу епілептиформних судорогах.

В організмах людини і тварин піридоксин перебуває у зв’язаному стані в основному у вигляді піридоксальфосфату, який входить до складу різних ферментних систем, цим і зумовлюється його фізіологічна роль і організмі. Піридоксальфосфат, зокрема, входить до складу ферментних систем, які беруть участь у декарбоксилюванні, переамінуванні, рацемації амінокислот.

Піридоксальфосфат бере безпосередню участь у синтезі простетичних груп складних білків – порфіринів, які входять до складу молекул гемоглобіну, міоглобіну, цитохромів, каталази, пероксидази – речовин, що відіграють важливу роль в організмі. Порушення синтезу білків при В₆-автамінозі негативно впливає не вміст окремих білкових фракцій у сироватці крові – значно знижуються фракції глобуліну, які пов’язані з виробленням антитіл, в результаті чого послаблюються захисні бар’єрні функції організму. Піридоксальфосфат позитивно впливає на глікоген регулюючу та антитоксичну функцію печінки, сприяє нормалізації вуглеводного обміну, стимулює синтез жирів в організмі, позитивно впливає на діяльність ендокринної системи.

Поширення і потреба. Вітамін В₆ міститься в продуктах рослинного і тваринного походження. В рослинах піридоксину більше, а в тваринних тканинах 85-90% В₆-вітамінної активності зв’язано з піридоксалем і піридоксаміном. Багато вітаміну В₆ у пшеничних висівках, дріжджах, печінці, м’язах. Добова потреба дорослої людини становить 2-4 мг вітаміну В₆, лікувальна доза 10-100 мг.

Вітамін В₁₂ (ціанкобаламін, кориноїди).

Хімічна будова і фізико-хімічні властивості.