БІОХІМІЯ ДЛЯ ВЧИТЕЛЯ - Ф.Ф. БОЄЧКО - 1985

ОСНОВНІ ХІМІЧНІ КОМПОНЕНТИ КЛІТИН

ВІТАМІНИ

За висловом академіка В. О. Енгельгардта, «вітаміни виявили себе своєю відсутністю». І справді, люди спочатку зіткнулись із симптомами вітамінної недостачі. Розкриваючи причини її виникнення, відкривали вітаміни, вивчали їх структуру і властивості.

Слід зазначити, що пріоритет відкриття вітамінів належить вітчизняній науці. У 1880 р. російський лікар М. І. Лунін дослідами на тваринах (мишах) встановив, що харчування їх штучно виготовленим молоком, яке складалось з білків, жирів, вуглеводів та мінеральних солей, було недостатнім для нормального розвитку організму. У тварин, що утримувались на такій дієті, припинявся ріст і виникали різні захворювання, які часто призводили до смерті. Коли до такого штучного раціону добавляли невелику кількість натурального коров’ячого молока, тварини розвивались нормально.

Таким чином, на основі цих даних М. І. Лунін вперше висловив припущення, що в молоці, крім білків, жирів, вуглеводів і мінеральних солей, містяться ще інші, невідомі на той час речовини, які необхідні для життя і розвитку організму.

У 1911 р. польський вчений К. Функ назвав ці речовини вітамінами. їх назва походить від латинського слова «vita» — життя і «amin» — азотиста сполука, що містить амінну групу. Хоч дещо пізніше, після відкриття і вивчення будови ряду вітамінів, було встановлено, що аміногрупа міститься лише в окремих вітамінах, однак, ця назва збереглася до цього часу.

Дослідження в галузі вітамінології проводяться й нині. І зараз відкривають і вивчають нові вітаміни, досліджують їх фізико-хімічні властивості і біологічну дію, розробляють технологію промислового добування вітамінів та їх широкого використання в сільському господарстві і медицині.

Вітаміни —- це група органічних біологічно активних речовин різної хімічної природи, що синтезуються переважно в рослинах і в невеликих кількостях необхідні для забезпечення нормальної життєдіяльності організму людини і тварин.

При порушенні нормального постачання організму людини вітамінами розвиваються захворювання, що називаються авітамінозами або гіпоавітамінозами. При недостачі в організмі кількох вітамінів виникає захворювання — поліавітаміноз. Ці захворювання супроводжуються розладом обміну речовин, зниженням стійкості організму проти інфекційних захворювань, зменшенням витривалості до фізичних і нервових навантажень, зниженням працездатності та ін. Для вітамінозів характерні і певні специфічні захворювання. При недостачі вітаміну А, наприклад, виникає захворювання очей, вітаміну D — рахіт, вітаміну В5 — пелагра, вітаміну С — цинга і т. д.

Академік О. М. Бах з приводу важливості вітамінів для організму писав, що важко знайти такий розділ фізіології або біохімії, який би не стосувався вчення про вітаміни. Обмін речовин організму, діяльність органів чуттів, функції нервової системи, ферментативні процеси, явища росту і розмноження і т. ін.— усі ці різноманітні і корінні за своєю важливістю галузі біологічних дисциплін найтісніше пов’язані з ученням про вітаміни.

Причиною розвитку гіпо- і авітамінозів в людини і тварин можуть бути зовнішні і внутрішні фактори. До зовнішніх факторів належить недостатнє введення вітамінів в організм з продуктами харчування. До внутрішніх факторів відносять різні види захворювань, при яких підвищується потреба у вітамінах або гальмується засвоєння відповідних вітамінів. Це захворювання органів травлення (виразка шлунку, знижена кислотність), печінки, нервової системи, інфекційні захворювання (дизентерія, черевний тиф, туберкульоз, грип та ін.). Потреба організму у вітамінах змінюється при різних умовах життя і діяльності людини. Так, при посиленні росту, важкій фізичній праці, вагітності, годуванні дитини материнським молоком потреба у вітамінах зростає.

Причиною виникнення авітамінозів може бути одноманітна їжа. Особливе значення має білкова повноцінність раціону. При зниженні в харчових продуктах норми білків порушується засвоєння цілого ряду вітамінів, зокрема С, В2, нікотинової кислоти, порушується перетворення каротину у вітамін А та ін.

Таблиця 9. Номенклатура та класифікація вітамінів

Забезпечення організму людини вітамінами набуває особливого значення наприкінці зими і весною, коли організм максимально використовує свої запаси вітамінів.

Але й надмірне введення вітамінів негативно впливає на обмін речовин, зумовлює інтоксикацію організму, тобто розвивається захворювання, що називається гіпервітамінозом. Токсично впливає на організм надлишок жиророзчинних вітамінів, оскільки вони можуть нагромаджуватись в організмі. Надлишок водорозчинних вітамінів менш шкідливий, оскільки вони легше виводяться з організму через нирки.

Нині відомо близько ЗО вітамінів, вивчено їх властивості і характер фізіологічної дії та здійснено хімічний синтез відповідних вітамінних препаратів. У багатьох випадках характерну для того чи іншого вітаміну біологічну дію мають не одна, а кілька речовин, які відрізняються окремими деталями хімічної будови. Вони називаються вітамерами. Прикладом може бути вітамін А, який має два вітамери — А₁ і А₂, вітамін D — близько десяти вітамерів і т. д.

Номенклатура та класифікація вітамінів грунтуються на хімічній будові, властивостях і біологічній дії на організм. Часто вітаміни позначаються буквами латинського алфавіту або мають назви, що характеризують їх фізіологічну дію. У 1956 р. комісія по біохімічній номенклатурі Міжнародного союзу чистої і прикладної хімії прийняла нову номенклатуру вітамінів, що грунтується на хімічній будові вітамінів (табл. 9).

Хімічна будова і біологічна роль вітамінів

Усі відомі вітаміни поділяють на дві групи — жиро- і водорозчинні.

Жиророзчинні вітаміни. Нерозчинні у воді і добре розчиняються в органічних розчинниках, термостабільні і стійкі проти зміни pH середовища. Жиророзчинні вітаміни мають здатність відкладатись в запас і найчастіше виконують пластичну функцію. Вважають, що вони впливають на генетичний апарат і ліпопротеїдні мембрани клітини, виявляють позитивну дію на синтез ферментів і гормонів, беруть участь у формуванні, рості і розвитку ембріонів, утворенні і регенерації кісткової та епітеліальних тканин, у процесах зсідання крові. До жиророзчинних належать вітаміни A, D, E, К, F і YX.

Вітаміни групи А. У природних джерелах вітамін А поширений у вигляді вітаміну А₁ (ретинолу) і А₂ (дегідроретинолу):

Чисті препарати вітаміну А являють собою світло-жовту маслянисту рідину або блідо-жовті голчасті кристали, добре розчинні в жирах, ацетоні, бензолі, спирті та інших розчинниках. Під впливом повітря легко окислюються і втрачають свою біологічну активність.

В організмі людини і тварин вітамін А відіграє досить важливу біологічну роль. При недостатній кількості або відсутності його в раціоні гальмуються процеси росту і розвитку, виникають зміни в епітеліальних клітинах, зокрема відбувається ороговіння епітелію, порушується його захисна функція.

Досить специфічною ознакою А-авітамінозу є захворювання очей. На ранній стадії виникає таке захворювання очей, як «куряча сліпота» (гемералопія). Вона характеризується тим, що людина вдень бачить нормально, а в сутінках втрачає здатність розрізняти предмети. Це зумовлено зниженням вмісту родопсину в сітківці ока внаслідок сповільнення його синтезу в темноті, а тому при слабкому освітленні світлове подразнення сприймається слабко.

При посиленні А-авітамінозу розвивається ксерофтальмія, що призводить до висихання рогівки ока. Внаслідок некрозу глибоких шарів рогівка мутніє і виникає так звана кератоміляція — утворюється більмо і повністю втрачається зір.

Значні зміни в зоровому процесі при недостачі вітаміну А пояснюються тим (за І. В. Савицьким), що цей вітамін бере участь в утворенні зорового пурпуру (родопсину), який є фотосенсибілізатором, тобто речовиною, яка підвищує чутливість зорових елементів до світла. Родопсин складається з білка — опсину і альдегідної форми вітаміну А (ретиналю). Ретиналь утворюється відщепленням двох атомів водню від первинної спиртової групи вітаміну. Він може бути в цис- і транс-формах. Під дією світла цис-ретиналь переходить у транс-ретиналь, і родопсин розпадається на білок опсин і альгідну форму ретиналю. У темряві ці частини сполучаються, зоровий пурпур регенерує (мал. 20).

Вітамін А бере активну участь у багатьох ланках обміну речовин. Так, за даними досліджень радянського біохіміка К. М. Леутського та його співробітників, вітамін А необхідний для засвоєння і синтезу білків і нуклеїнових кислот. Недостача білків у раціоні гальмує відкладання вітаміну А в печінці. В умовах А-авітамінозу порушується обмін тригліцеридів, фосфоліпідів, стеринів і стеридів. Вітамін А необхідний для нормальної каталітичної активності ферментативних систем тканинного дихання і обміну мінеральних речовин. З’ясовано, що вітамін А відіграє важливу роль у процесах регуляції проникності клітинних мембран.

Мал. 20. Схема участі вітаміну А в акті зору (за І. В. Савицьким).

Вітаміни групи D. Під цією назвою об’єднують групу речовин з антирахітичною дією, які є похідними стеринів тваринного і рослинного походження. Стерини перетворюються у вітамін D після їх ультрафіолетового опромінення. Серед стеринів найбільш поширеними і вивченими є ергостерин і 7-дегідрохолестерин. При ультрафіолетовому опроміненні вони перетворюються відповідно у вітаміни D₁ і D₃:

Вітаміни D₂і D₃ — безбарвні кристали, які добре розчиняються в органічних розчинниках. Вони швидко руйнуються, втрачаючи біологічну активність, при дії окисників і мінеральних кислот.

Недостача вітаміну D в організмі зумовлює захворювання, яке називається рахітом. Ця хвороба особливо часто виникає в дітей, які перебувають в приміщеннях, куди потрапляє мало світла.

Найбільші зміни при рахіті спостерігаються в кістковій тканині. Рахітична кістка на відміну від нормальної багатша на воду і містить менше золи. Так, якщо відношення золи до органічних речовин у здоровій висушеній кістці становить 3 : 2, то в рахітичній — 1 : 4. Це призводить до того, що кістки стають м'якими і легко викривляються під вагою тіла. Отже, D-авітаміноз характеризується глибокими порушеннями мінерального обміну в організмі. При перших симптомах недостачі вітаміну D знижується вміст фосфору в крові, а потім — і вміст кальцію. Припускається, що вітамін D бере участь у мобілізації фосфору з тканин І перетворенні фосфору в неорганічну форму.

Є дані, які свідчать, що вітамін D сприяє всмоктуванню кальцію і фосфору з кишечника в кров і відкладанню їх у кістковій тканині та підвищує активність лужної фосфатази.

Вітамін D є важливим регулятором метаболічних процесів в організмі. При недостачі вітаміну D в організмі збільшується виділення із сечею амінокислот, порушуються процеси окислення в тканинах організму. Вітамін D позитивно впливає на синтез кальційзв’язуючого білка, посилює процеси окислювального фосфорилювання.

Вітаміни групи К. Під цією назвою об’єднують групу речовин, похідних 2-метил-І, 4-нафтохінону. Серед них відносно добре вивчені вітаміни К₁ і К₂:

Біологічна активність вітаміну К₁ майже в два рази вища, ніж вітаміну К₂. Перший з них виділений з люцерни і являє собою маслянисту речовину, а другий — з риб’ячого борошна і є кристалічною речовиною.

У 1943 р. академік О. В. Палладій синтезував аналог вітаміну К — вікасол, який на відміну від вітамінів К₁ і К₂ добре розчиняється у воді:

Завдяки цій властивості вікасол широко застосовується як кровоспинний засіб.

При недостачі вітаміну К в організмі значною мірою порушується зсідання крові і можуть виникати навіть самовільні кровотечі. Це пояснюється тим, що вітамін К бере участь у синтезі компонентів, які зумовлюють зсідання крові, а також позитивно впливає на ендотеліальні оболонки кровоносних судин. Крім того, вітамін К прискорює загоєння ран і виразок.

Вітамін К входить до складу ферменту-протеїду менадіонредуктази, бере участь в окислювальному фосфорилюванні. Він позитивно впливає на біосинтез білків крові — альбумінів і глобулінів та синтез окремих ферментів — пепсину, трипсину, амілази і деяких інших.

Вітаміни групи Е. Вивчення хімічної природи речовин, які мають біологічну дію вітаміну Е, показало, що вони являють собою три різновидності токоферолу: α, β і γ.

Для α-токоферолу властива така структура:

α-Токоферол характеризується відсутністю метильної групи в сьомому положенні, а γ-токоферол — у положенні 5. Виділено ще кілька токоферолів, які відрізняються між собою кількістю і різним розміщенням метильних груп у бензольному ядрі.

Вітамін Е відіграє важливу біологічну роль у метаболічних процесах організму. При Е-авітамінозі в організмі нагромаджуються токсичні речовини, спостерігається розсмоктування зародка і припинення вагітності; порушується обмін білків, зокрема у м’язах, зменшується вміст міозину і міогену, а кількість калогену зростає. У м’язах також знижується концентрація глікогену, АТФ і креатинфосфорної кислоти. У цих умовах істотно посилюються окислювальні процеси. Вважають, що вітамін Е відіграє роль антиоксиданиту, затримує окислення жирів, зокрема ненасичених жирних кислот, вітаміну А та ряду інших біологічно важливих для організму речовин.

Водорозчинні вітаміни. Ці вітаміни добре розчиняються у воді і не розчиняються в жирах та багатьох органічних розчинниках. Вони термолабільні, чутливі до зміни pHсередовища і, на відміну від жиророзчинних, не відкладаються в запас. Однією з особливостей цієї групи вітамінів є те, що більшість з них входить до складу ферментативних систем у вигляді простетичної групи або коферментів.

Вітамін Ві (тіамін). Він був відкритий одним з перших. Хімічна будова цього вітаміну була встановлена в 1935 р.

Він являє собою білий кристалічний порошок, добре розчинний у воді. У тканинах організму вітамін піддається фосфорилюванню з утворенням тіамінпірофосфату (кокарбоксилази).

В умовах Ві-авітамінозу виникає захворювання «бері — бері», або поліневрит. Воно характеризується порушенням діяльності центральної і периферичної нервової системи, що призводить до паралічу. Внаслідок недостачі вітаміну Ві порушується діяльність серцево-судинної системи і шлунково-кишкового тракту.

Встановлено, що вітамін Ві у вигляді тіамінпірофосфату виконує роль коферменту карбоксилази, яка каталізує реакції декарбоксилювання піровиноградної та інших а-кетокислот з наступним розпадом їх до ацетил-КоА і СО₂. Недостача вітаміну В і призводить до нагромадження в організмі продуктів вуглеводного обміну, зокрема піровиноградної кислоти, що в свою чергу зумовлює ацидоз, порушення кислотно-лужної рівноваги, а також функцій нервової системи, гальмує ряд реакцій трикарбонового циклу — основного процесу, під час якого вивільняється енергія, що використовується для синтезу необхідних для організму речовин. Тіамінпірофосфат входить також до складу важливого ферменту — транскетолази, яка активує пентозний цикл окислення вуглеводів.

В₂-авітаміноз характеризується затримкою росту, запаленням шкіри — дерматитами, васкуляризацією рогівки (проростання рогівки ока кровоносними судинами), випаданням волосся та ін.

Основна роль рибофлавіну в організмі полягає в тому, що він є складовою частиною (простетичною групою) ферментативних систем, які беруть участь в окислювально-відновних процесах. Входить він до складу ферментативних систем у вигляді флавінмононуклеотиду (ФМН) і флавін- аденіндинуклеотиду (ФАД). ФАД є коферментом ферментів р-окислення жирних кислот, сукцинатдегідрогенази, ксантиндегідрогенази та ряду інших, що каталізують аероб’ ні окислювально-відновні процеси. ФМН — складова частина ферментів, які беруть участь у дезамінуванні амінокислот.

Вітамін В₂ відіграє важливу роль в обмінних процесах, позитивно впливає на засвоєння організмом поживних речовин.

Вітамін В₃ (пантотенова кислота) було добуто в чистому вигляді і досліджено його структуру в 1938 р.

За зовнішнім виглядом — це в’язка олієподібна рідина жовтого кольору, добре розчинна у воді і погано розчинна в органічних розчинниках. Стійка проти дії світла, кисню повітря і нагрівання в нейтральному середовищі. Вітамін В₃ має здатність до кристалізації та утворення солей, серед яких важливе значення має пантотенат кальцію.

Основними ознаками В₃-авітамінозу є втрата апетиту, сповільнення росту, дерматити, депігментація і випадання волосся, дегенеративні зміни в ряді органів і систем організму.

Вітамін В₂ (рибофлавін) має таку будову:

Біологічна роль пантотенової кислоти в організмі людини і тварин полягає в тому, що вона входить до складу коферменту ферментів-протеїдів, які каталізують важливі біохімічні процеси. Так, американський біохімік Ф. Ліпман встановив, що вітамін В₃ входить до складу коферменту А (див. с. 226), який бере участь у перетворенні ліпідів і вуглеводів.

Пантотенова кислота позитивно впливає також на мінеральний обмін, на діяльність ряду ендокринних залоз (щитовидної, підшлункової, кори надниркових залоз), на функції серцево-судинної та нервової систем.

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

Встановлено, що активність вітамінів мають нікотинамід і нікотинова кислота.

На практиці використовується головним чином нікотинамід. Він являє собою білі голчасті кристали, добре розчинні у воді і спирті, стійкі проти дії нагрівання і окислення.

При недостачі вітаміну В₅ виникає захворювання, яке називається пелагрою. Воно характеризується цілим рядом симптомів. Спочатку спостерігається депігментація і дерматити шкіри. Шкіра стає шорсткою, з’являються виразки. Пізніше виникають розлади шлунково-кишкового тракту, настають зміни в слизових оболонках. При тяжких формах В₆-авітамінозу виникають порушення центральної нервової системи і психіки, які можуть перейти в стан божевілля з галюцинаціями і маренням.

Біологічна роль вітаміну В₅ визначається тим, що він є складовою частиною коферментів значної кількості ферментів, які беруть участь в окислювально-відновних процесах. Нікотинамід входить до складу коферментів нікотинамідаденіндинуклеотиду (НАД⁺) і нікотинамідаденінди- нуклеотидфосфату (НАДФ⁺), які каталізують перенесення атомів водню від одних субстратів на інші субстрати, ко- ферменти або простетичні групи. Тому при недостачі вітаміну В5 в організмі насамперед порушуються процеси тканинного дихання, що в свою чергу призводить до порушення обміну речовин в організмі. Так, в умовах В₅-авітамінозу зменшується загальна кількість білків в органах і тканинах, змінюється співвідношення між фракціями альбумінів і глобулінів внаслідок зменшення здатності організму до засвоєння білків раціону.

Вітамін В₅ бере активну участь у обміні вуглеводів. При пелагрі спостерігається підвищення рівня молочної і піровиноградної кислот і знижується вміст цукру в крові.

Введення в організм аміду нікотинової кислоти супроводжується рядом гемодинамічних реакцій — підвищується кров’яний тиск, частішає пульс, збільшується швидкість кровообігу. В результаті судинорозширювального ефекту спостерігається гіперемія обличчя, виникають почуття жару, поколювання в різних ділянках тіла.

Вітамін В₆ об’єднує три біологічно активні речовини — піридоксин, піридоксамін і піридоксаль:

В організмі всі ці три речовини перетворюються одна в одну в результаті окислення, відновлення, гідратації та відщеплення аміаку. Вітамін В₆ в тканинах і органах здебільшого перебуває у вигляді піридоксальфосфату.

Вітамін В₆ відіграє важливу роль в обміні речовин. Він входить до складу ферментативних систем, які беруть участь у перетворенні амінокислот — переамінуванні, декарбоксилюванні, рацемізації.

Вітамін В₆ бере безпосередню участь у синтезі складних білків-порфіринів, які входять до складу молекули гемоглобіну, міоглобіну, цитохромів, каталази, пероксидази. Порушення синтезу білків при В₆-авітамінозі негативно впливає на вміст окремих білкових фракцій — значно знижуються фракції глобулінів, які пов’язані з виробленням антитіл, в результаті чого послаблюються захисні функції організму. Вітамін В₆ позитивно впливає на глікогенрегулюючу та антитоксичну функцію печінки, сприяє нормалізації вуглеводного обміну, стимулює синтез жирів в організмі.

Вітамін В₁₂ (ціанкобаламін) складається з двох частин — хромофорної і нуклеотидної і має таку будову:

Це єдиний вітамін, який містить в своєму складі метал — кобальт. Вітамін Ві₂ являє собою кристалічну речовину рубіново-червоного кольору, яка добре розчинна у воді та етиловому спирті, руйнується від дії сонячного світла і високих температур.

В організмі людини і тварин вітамін B₁₂ зв’язаний 8 білком через кобальт. Завдяки своїй нуклеотидній частині він виконує в основному коферментні функції.

У разі недостачі вітаміну B₁₂ в організмі тварин затримується ріст, розвиваються анемія, дерматити, відбувається огрубіння волосяного покриву, порушується координація рухів та ін. Особливо важливу роль відіграють ціанкобаламін у процесах кровотворення. Так, при В₁₂-авітамінозі спостерігається порушення нормального кровотворення в кістковому мозку, виникає багато недозрілих кров’яних клітин, оскільки утворення еритроцитів затримується. У зв’язку з цим вміст гемоглобіну в крові різко знижується — розвивається анемія.

Вітамін В_!2 бере активну участь у метаболічних процесах організму. Під впливом вітаміну B₁₂ підвищується вміст нуклеїнових кислот, особливо рибонуклеїнової. Він бере також участь в обміні ряду амінокислот, зокрема в синтезі лабільних метильних груп метіоніну і в ресинтезі метіоніну з гомоцистеїну.

Вплив вітаміну В₁₂ на вуглеводний обмін пов’язаний з його дією на утворення глутатіону і сульфгідрильновмісних ферментів, які беруть участь у процесах гліколізу. Він активно діє на жировий обмін, стимулюючи біосинтез та використання жирів в організмі.

Вітамін С (аскорбінова кислота) за хімічною природою близький до гексоз. Аскорбінова кислота є похідним α-гулонової кислоти. Легко може перетворюватись з відновленої форми в окислену і навпаки.

Аскорбінова кислота — це біла кристалічна речовина, легко розчинна у воді і спирті і нерозчинна в жирах та органічних розчинниках. Вона добре розчиняється в кислому середовищі, легко руйнується від нагрівання, особливо в лужному середовищі при наявності кисню і важких металів.

У тваринних і рослинних організмах аскорбінова кислота перебуває у вільному і зв’язаному станах.

При недостачі вітаміну С в організмі виникає захворювання — цинга. Першими її симптомами є загальна кволість, сонливість, пригніченість, зниження апетиту, шлунково-кишковий розлад. Пізніше виникають болі в суглобах і м’язах, послаблюються функції серцево-судинної системи, внаслідок підвищення проникності та ломкості стінок судин і капілярів з’являються крововиливи в м’язах та на шкірі (патехії).

Досить характерним симптомом захворювання на цингу є пошкодження ясен (гінгівіт) — слизова оболонка набрякає, кровоточить, тканина відмирає, утворюються виразки, зуби оголюються і випадають. Явища авітамінозу найчастіше виявляються в перші місяці весни, особливо при неповноцінному харчуванні.

Вітамін С позитивно впливає на біосинтез основної міжклітинної речовини сполучної тканини білка колагену, цементуючої речовини, яка склеює ендотеліальні клітини судин і клітин організму.

Важливе значення має аскорбінова кислота для організму, що росте, оскільки вона разом з глутатіоном і флавінами підтримує на належному рівні окислювально-відновні процеси, бере участь у ряді обмінних процесів, регулює мінеральний обмін. Важлива роль належить вітаміну С у виведенні з організму токсичних речовин.

Аскорбінова кислота підвищує реактивність організму, зміцнює його захисні механізми, сприяє виробленню організмом антитіл, підвищує бактерицидні показники крові та фагоцитарну активність лейкоцитів, посилюючи цим самим стійкість організму проти різних захворювань. Ось чому вітамін С називається антиінфекційним вітаміном.

Поширення вітамінів та потреба в них організмів

Вітаміни широко розповсюджені в живій природі. Вони містяться в усіх органах і тканинах організму людини, тварин і рослин, деякі з них — і в клітинах мікроорганізмів.

Вітаміни синтезуються мікроорганізмами і вищими рослинами. В організмі людини вітаміни не синтезуються, за винятком тих випадків, коли вони утворюються з подібних за хімічним складом органічних речовин, що називаються провітамінами. Так, каротин, який міститься в рослинах, потрапляючи в організм людини з продуктами харчування, з участю ферменту каротинази перетворюється у вітамін А. Деякі стерини, які містяться в шкірі людини, під дією ультрафіолетового опромінення перетворюються у вітамін D. Окремі вітаміни, головним чином водорозчинні, синтезуються мікрофлорою кишечника.

Проте кількість таких синтезованих організмом вітамінів незначна і не може задовольнити в них потребу. Основним джерелом вітамінів для людини є продукти харчування. Багато вітамінів, зокрема водорозчинних, не мають здатності нагромаджуватись в організмі в значних кількостях. Тому при недостатньому введенні вітамінів в організм з їжею запаси їх в органах і тканинах швидко виснажуються.

Основним депо вітамінів в організмі людини і тварин є печінка, у рослинах — їх зелені частини стебел, листя, а також плоди. Значна кількість жиророзчинних вітамінів, зокрема вітамінів групи А і D, є в риб’ячому жирі.

Нижче наведено дані, які характеризують вміст різних вітамінів в продуктах харчування людини (табл. 10).

Кількість вітамінів у продуктах харчування залежить від комплексу факторів: їх сорту, виду, терміну і умов зберігання, клімато-географічних умов, кулінарної обробки та ін. Так, встановлено, що вміст вітаміну С в картоплі, вирощеної в західних областях України, менший, ніж у картоплі, яка вирощена в інших областях республіки.

Змінюється вміст вітамінів у продуктах і при їх зберіганні. Кількість вітаміну С в картоплі при її зберіганні до весни зменшується на 50—75 %. Ступінь зменшення цього вітаміну в овочах і фруктах залежить і від температури повітря — чим вона вища, тим більша втрата вітаміну.

Руйнування вітамінів відбувається при кулінарній обробці продуктів: вітаміну А — до 10 %, Ві—у середньому 30%, В₂ — 50%, В₅ — 30%, вітаміну С —у середньому 60 %.

Важливим питанням у вітамінології є розробка добової потреби людини у вітамінах залежно від статі, віку, професії, інтенсивності праці, клімату, фізіологічного стану та умов побуту. Нин і прийнято розглядати потребу організму у вітамінах, виходячи з калорійності харчування, тобто в зв’язку з енергетичним балансом та із співвідношенням у раціоні основних його складових частин. Встановлено, наприклад, що на 4200 кДж добового раціону людини потрібно вітамінів: Ві — 0,6 мг, В₂ — 0,8 мг, В₅ — 6,5 мг, В₆— 0,7 мг.

Таблиця 10. Вміст вітамінів у продуктах харчування людини

Примітка. Умовні позначення: риска (—)—вміст вітаміну в продукті не визначали; цифра 0 — вітаміну в продукті немає.

Оскільки в чоловіків обмінні процеси відбуваються інтенсивніше і в них більша маса тіла порівняно з жінками, то і потреба їх у вітамінах вища, ніж у жінок, в середньому на 15 %. Висловлюються думки, що людям похилого віку для нормальної життєдіяльності організму необхідно вітамінів на 25 % більше, ніж для людей середнього віку. Це, очевидно, можна пояснити тим, що в людей похилого віку змінюються активність багатьох ферментативних систем і процеси всмоктування вітамінів у шлунково-кишковому тракті.

Потреба людини у вітамінах значною мірою залежить від виду та інтенсивності трудової діяльності.

Але потреба організму людини у вітамінах залежить і від ряду інших факторів, зокрема від характеру харчування, температури навколишнього середовища, вживання ліків та ін. Наприклад, при харчуванні їжею, яка містить підвищену кількість вуглеводів, зростає потреба організму у вітамінах В_1, В₂, В₅, С і А. Підвищене введення в організм білків зумовлює підвищену потребу у вітамінах В₂ і B₆.

Значно впливає на потребу у вітамінах температура. В умовах низьких температур потреба у вітамінах зростає. Аналогічно діє висока температура. Так, за даними досліджень, у робітників гарячих цехів втрата вітаміну С з потом за зміну становить у середньому 18 мг, В₁ — 0,3 мг, що відповідає 25 і 15 % добової потреби організму в цих вітамінах.

Тривале введення в організм таких лікарських препаратів, як антибіотики, може призвести до порушення нормального співвідношення мікрофлори кишечника і зниження синтезу цілого ряду вітамінів — В_1, В₂, В₃, B₅, фолієвої кислоти і вітаміну К. Антибіотики можуть виявляти й іншу активуючу дію на вітаміни в різних органах і тканинах організму. Усе це підвищує добову потребу організму у вітамінах. Зростає потреба організму у вітамінах при багатьох інфекційних захворюваннях та його інтоксикації.

Практичне використання вітамінів

Вітаміни в тваринництві. Підвищення продуктивності тварин значною мірою залежить від повноцінності їх кормового раціону, важливими компонентами якого є вітаміни. Потреба тварин у вітамінах різна: у жуйних вітаміни групи В синтезуються в рубці; свині і птиця повинні одержувати їх з кормами.

Недостатнє введення вітамінів в організм тварин з кормами призводить до гіпо-та авітамінозів. Загальні ознаки цього захворювання дорослих тварин такі: зниження продуктивності, безплідність, втрата маси, розлад функцій травлення, парези, параліч, судороги.

В ембріональний період розвитку організму нестача вітамінів призводить до розсмоктування і загибелі плоду, спотворення його або мертвонародженості. У постембріональному періоді це захворювання характеризується зниженням апетиту, кволістю, припиненням росту та ін. У всіх сільськогосподарських тварин недостача вітамінів призводить до зниження стійкості організму проти інфекційних і простудних захворювань.

В зв’язку з цим багато вітамінів широко використовують в тваринництві для підвищення продуктивності тварин, біологічної цінності тваринних продуктів, профілактики і лікування цілого ряду захворювань.

Так, використання різних препаратів вітаміну А і його провітаміну— каротину дає можливість підвищити продуктивність тварин у середньому на 10—25 %. Препарати вітаміну А особливо важливі для молодняка, оскільки в перші тижні життя організм молодих тварин погано засвоює каротин. У Латвійському інституті тваринництва і ветеринарії розроблено схему підкормки молодняка вітамінами А і D. При годуванні телят молозивом до нього добавляють 100 мг вітаміну А і 2,5 мг вітаміну D, що відповідає їх вмісту приблизно в 100 л молока. Цього виявилося достатньо для створення відповідних запасів вітамінів у телят, забезпечення їх нормального розвитку і приросту маси до двомісячного віку. З підвищенням у раціонах корів кількості каротину в два рази збільшуються надої молока на 10— 15 % і його А-вітамінна цінність.

Використання вітаміну D в тваринництві позитивно впливає на розвиток кісткової тканини, запліднення корів після їх першого парування, вмісту кальцію і фосфору та нормальне їх співвідношення.

Вітамін D має важливе значення для профілактики родильного парезу корів, використовується при лікуванні рахіту, остеопорозу, тетанії поросят тощо.

Раціони, багаті на вітамін Е, і препарати цього вітаміну використовуються при лікуванні м’язової дистрофії та порушенні статевих функцій молодняка. Добавляючи вітамін Е до раціону, можна запобігти епідемічним абортам у корів, парезам, і паралічам у птиці.

Важливе значення у тваринництві мають вітаміни групи В. Так, при відгодівлі свиней на раціоні із зерна кукурудзи (до 50 %), ячменю, гороху і люцерни з добавкою 0,12 мг вітаміну В₁ на 1 кг живої маси підвищувався приріст маси. У раціонах телят і ягнят тіамін використовують для прискорення їхнього росту й розвитку.

Завдяки добавлянню вітаміну В₁₂ до раціону супоросних і підсосних маток збільшується жива маса поросят порівняно з контрольною групою і підвищується молочність маток.

Встановлено, що після добавляння вітаміну В_!2 до раціону молодняка поліпшується використання білка рослинних кормів, що дає можливість зменшити витрати кормів тваринного походження, а також знизити рівень білка в раціонах свиней і птиці. Кормосуміші, збагачені вітаміном Ві2, ефективніші, якщо використовуються в комплексі з антибіотиками.

Вітаміни в медицині. Потреба здорової людини у вітамінах в основному визначена. Що стосується хворих людей, то потреба їх у вітамінах вивчена далеко ще не достатньо. Але не викликає сумніву той факт, що в період захворювання організм потребує підвищеної кількості окремих вітамінів. Зміна потреби у вітамінах насамперед зумовлена характером захворювання, його вираженістю і тривалістю.

Дослідження, проведені за останні десятиріччя, свідчать, що вітаміни ефективні при багатьох захворюваннях. Вітамін А, наприклад, який сприяє нормальному стану слизових оболонок дихальних шляхів, підвищує опірність організму проти респіраторних та інфекційних захворювань. Його використовують при бронхітах, коклюші, туберкульозі тощо. Дехто з дослідників рекомендує застосовувати вітамін А для лікування уражень шкіри, ран, опіків, при лікуванні слізних, сальних і потових залоз, при каменях у печінці, нирках і сечовому міхурі.

Вітамін D застосовують для профілактики і лікування рахіту, а також при бронхіальній астмі, туберкульозному захворюванні очей, при отруєнні свинцем.

Вітамін Е використовується при порушенні статевої функції у чоловіків, у жінок, при захворюваннях нервово- м’язової системи і сполучної тканини. Він дає позитивні результати при лікуванні виразки шлунка та виразкових захворювань шкіри.

Вітамін Ві застосовують при лікуванні різних невритів і поліневритів, при астенічних станах, які супроводжуються депресією, швидкою втомою, станом тривоги. Сприятливо впливає вітамін В₁ на серцево-судинну систему, виявляє позитивну дію при захворюванні органів травлення: при хронічних гастритах шлунка, які пов’язані з порушенням його секреторної функції, при виразці шлунка і дванадцятипалої кишки.

Вітамін В₂ застосовують при захворюванні очей — кератитах, дегенерації рогівки, катаракті та для запобігання васкуляризації рогівки ока. У комплексі з іншими речовинами вітамін В₂ використовують в клініці шкіряних захворювань. Так, рибофлавін виявляє лікувальну дію при еритродермії, себорейних екземах, стрептококових пошкодженнях шкіри, опіках та ін.

Вітамін В₅ корисний при серцево-судинній недостатності. Він зумовлює розширення дрібних судин, артеріол і капілярів. У цих умовах спостерігається посилення тонусу периферичних судин і збільшення швидкості кровотоку. Використовують вітамін В₅ при захворюваннях нервової системи, деяких формах цукрового діабету, при шкіряних захворюваннях тощо.

Значний інтерес в клінічній практиці викликає вітамін В|₂. Його застосовують при деяких порушеннях функцій кровотворних органів та змінах нервової системи: при лікуванні різних видів анемії, хронічних гастритів, колітів, при різних дерматитах і стоматитах, при багатьох захворюваннях очей, легень і печінки. Вітамін В₁₂ нормалізує порушену при захворюванні Боткіна вуглеводну, антитоксичну і до певної міри пігментну функції печінки.

Особливо широко використовується в практичній медицині вітамін С. Багаточисленні дослідження показали, що включення вітаміну С в комплекс лікувальних засобів при захворюванні шлунково-кишкового тракту позитивно впливає на синтез та активність протеолітичних ферментів, стан кровоносних капілярів, слизових оболонок, стимулює загоювання виразок, глікогеину, антитоксичну і білковоутво- рюючу функцію печінки, підвищує апетит і загальне самопочуття хворих. Вітамін С використовують в хірургії для прискорення заживання ран та зростання переломів кісток.

Аскорбінова кислота є позитивним допоміжним засобом при лікуванні анемії. Вона позитивно діє на серцево-судинну систему, зокрема запобігає атеросклеротичним змінам у судинах. Вітамін С високоефективний при лікуванні захворювань нервової системи, очей, шкіри і є важливим профілактичним фактором простудних захворювань.