Водорастворимые витамины и их роль

Витаминные вещества представляют собой низкомолекулярные соединения органического происхождения с разнообразным химическим строением. Стимулируют биохимические реакции, протекающие за счет ферментных систем, в которых витамины являются составной частью. Они в небольших дозах входят в состав пищевых продуктов, не способны продуцироваться человеческим организмом, за исключением витамина К, поэтому для нормальной работы всех органов и систем их содержание должно восполняться за счет полноценного питания или принятия витаминных препаратов.

Классификация витаминов

Как все химические вещества, витамины имеют несколько классификаций, главная из которых основана на их способности к растворению в водной среде или в жирах. Выделяют две основные группы: жирорастворимые и водорастворимые витамины. К первой группе относятся витаминные соединения, которые растворимы только в жирах: холекальциферол, ретинол, филлохинон, токоферол, каротиноидные пигменты. К водорастворимым витаминам относятся биологические соединения витаминной природы, которые не растворяются в жирах. Средой растворения для них является вода.

По химическому строению витаминных веществ их относят: к гетероциклическому ряду, алициклическому ряду, алифатическому ряду, ароматическому ряду.

Жирорастворимые и водорастворимые витамины могут выполнять в организме человека разную роль:

• антиоксидантов (ретинол, токоферол, аскорбиновая кислота, бета-каротин);
• прогормонов (ретинол и холекальциферол);
• коферментов (витамины группы В, филлохинон, биотин).

Можно применять классификацию по функциональной роли, хотя она менее распространена.

Перечень растворимых в воде витаминов

К водорастворимым витаминам относятся:

• все витамины из группы В,
• С витамин в виде кислоты аскорбиновой,
• Н витамин, представленный биотином,
• Р витамин в виде рутина, цитрина, катехинов, гесперидина.

Многочисленная группа В представлена 7 витаминами, некоторые из них представлены сразу несколькими активными формами:

• В₁ витамин в виде тиамина;
• В₂ витамин в виде рибофлавина;
• РР или В₃ витамин в виде никотиновой кислоты, никотинамида, ниацина;
• В₅ в виде пантотеновой кислоты, пантотената кальция;
• В₆ в виде пиридоксина;
• В_с или В₉ витамин в виде фолиевой кислоты;
• В₁₂ в виде кобаламина.

Водорастворимые витамины: общая характеристика

У представителей данной группы есть общие свойства, позволяющие охарактеризовать эту группу в целом.

1. Их способность к растворению в воде, а не в жирах. Благодаря этой особенности водорастворимые витамины быстро проходят сквозь стенку кишечника, не происходит их накопления в клетках различных тканей, за исключением кобаламина. Требуется ежедневный прием этих веществ.
   
2. Продукты, имеющие растительное происхождение, являются основными источниками для организма, но некоторые водорастворимые витамины поступают в большом объеме в составе животной пищи.
3. Время пребывания в организме составляет несколько дней, что обусловлено их быстрым выведением.
4. Недостаток одних витаминных веществ обуславливает неактивность других соединений витаминного происхождения.
5. Еще одна важная характеристика водорастворимых витаминов, связанная с быстрым выведением или расщеплением их избытка, позволяет не вызывать нарушений в работе всего организма.
6. Активность этих соединений наступает после реакции фосфорилирования, в результате которой присоединяется фосфатный остаток к молекуле витамина.

Химическая структура

Определить, какие витамины водорастворимые, а какие растворяются в жирах, можно по строению их молекулы. Представители, относящиеся к алициклическому и ароматическому ряду, являются жирорастворимыми веществами, а алифатические и гетероциклические витаминные вещества растворяются в водной среде, за исключением токоферола.

К алифатическому ряду относят кислоту аскорбиновую, которая является производной кислоты L-гулоновой. Выделяют две ее формы: L-аскорбиновую и дегидроаскорбиновую кислоту. Оба соединения могут переходить из одной формы в другую.

Еще одним представителем этого ряда считают пантотеновую кислоту, включающую D-2,4-дигидрокси-3,3-диметилбутановую кислоту и β-аланин, соединение которых происходит за счет амидной связи.

Гетероциклические соединения

Остальными водорастворимыми витаминами являются гетероциклические соединения, в составе которых имеются циклы из углерода и других элементов.

• Тиамин состоит из пиримидинового и тиазольного кольца, между которыми имеется метановый мостик.
• В основе рибофлавина имеются изоаллоксазин и рибитоловый спирт.
• РР витамин представлен кислотой никотиновой и ее амидом.
• В составе В₆ витамина (пиридоксина, пиридоксаля, пиридоксамина) имеется цикл в виде пиридинового кольца.
• В биотине обнаружен цикл в виде тиофенового кольца, соединенный с мочевиной и пентановой кислотой. Кислота фолиевая включает остаток птеридиновый, парааминобензойный и глутаминовый.
• Сложное строение у молекулы витамина В₁₂, которая имеет в своем составе ион кобальта.
• Р витамин объединяет группу биофлавоноидов, таких как катехин, флавонон, флавон, которые являются полифенольными соединениями.
  

Роль в биохимических процессах

Водорастворимые витамины являются коферментами для ферментных систем многих окислительных и восстановительных процессов. Именно они катализируют действия, как отдельных ферментов, так и их комплексов. Вот почему витаминная недостаточность приводит к нарушению обменных процессов.

Некоторые витамины (кислота аскорбиновая из водорастворимых) являются антиоксидантами, которые ингибируют окисление органических веществ в организме.

Витамины как составляющая часть биологических систем

Коферментная роль водорастворимых витаминов представлена в разнообразных реакциях. Ниже приведена информация об этих реакциях и составе ферментных систем.

• В₁ витамин в форме ТДФ включен в пируватдекарбоксилазный и α-кетоглутаратдегидрогеназный комплексы, под действием которых происходит окисление солей пировиноградной и α-кетоглутаровой кислоты.
• В₂ витамин после поступления в кровь участвует в образовании флавиновых коферментов ФМН и ФАД.
• В₃ витамин в виде никотиновой кислоты образует НАД и НАДФ, которые являются дегидрогеназными коферментами.
• В₅ витамин в виде пантотеновой кислоты участвует в синтезе ацетил-коэнзимаА и 4-фосфопантотеинового кофермента.
• С помощью В₆ синтезируются пиридоксальфосфат и пиридоксаминфосфат. Эти коферменты входят в состав ферментов, ускоряющих трансаминирование и декарбоксилирование аминокислотных остатков.
• Н витамин является карбоксилазным коферментом, входит в состав малонил-коэнзимаА и ацетил-коэнзимаА.
• Из В₉ синтезируются коферменты, отвечающие за перенос метильной, формильной, оксиметильной группы, образование нуклеотидов пуринового ряда, превращения глициновой и сериновой аминокислоты.
• В₁₂ участвует в образовании метилкобаламинового и дезоксиаденозилкобаламинового кофермента. Первый из них влияет на образование метиониновой аминокислоты и превращения кислоты фолиевой, а второй регулирует превращения, связанные с жирными кислотами и аминокислотами.
  

Признаки нехватки витаминов группы В

Значение водорастворимых витаминов для человеческого организма очень велико, а недостаточное их поступление приводит к развитию различных заболеваний.

Нехватка В₁ приводит к нарушению процессов пищеварения, полиневриту с дегенеративными изменениями нервной системы, который может закончиться параличом в виде болезни Бери-Бери. Еще одним признаком является ухудшение работы сердечно-сосудистой системы с изменением ритма сердца и увеличением его объемов.

Нехватка В₂ приводит к замедленным темпам роста в детском возрасте, воспалительным процессам в полости рта, трещинам уголков губ, дерматиту в районе носогубного треугольника, конъюнктивитам, катаракте, мышечной слабости.

Нехватка В₃ вызывает пеллагру, при которой наблюдаются кожные дерматиты, расстройства пищеварения в виде диареи, при сильном авитаминозе происходит расстройство нервной системы.

Недостаток В₅ витамина приводит к дерматитам, дистрофии ткани внутрисекреторных желез, сердца, почек, воспалению периферических нервов, параличу, выпадению волосяного покрова, истощению всего организма.

При авитаминозе В₆ наблюдается перевозбуждение нервной системы, судороги, детский дерматит.

Нехватка В₉ приводит к малокровию, лейкопении, задержке в росте молодого организма, нарушению эпителиальной способности к регенерации.

Авитаминоз В₁₂ витамина связан с развитием мегалобластной анемии, при которой уменьшаются размеры и численность эритроцитарных клеток, также происходят нарушения в работе нервной системы.

Недостаток витаминов С, Н, Р

При нехватке Р витамина кровоточат десны, наблюдаются подкожные кровоизлияния, общая слабость, утомляемость.

При авитаминозе витамина С развивается цинга, сопровождающаяся разрыхлением дёсен, расшатыванием зубов, хрупкостью капиллярных стенок.

Недостаточность Н витамина проявляется специфическими высыпаниями, покраснениями, шелушениями кожных покровов или избыточной сальностью, выпадением волосяного покрова, мышечными болями, усталостью, сонливостью и депрессивными состояниями.

Источники витаминов

Ввиду отсутствия кумуляции, водорастворимые витамины должны постоянно поступать в организм человека с пищей. Поэтому нужно знать, в каких продуктах они содержатся.

В₁ витамин содержится в оболочке зерен злаковых культур, в семенах бобовых растений, в клетках печени, почек, мозга, миокарде.

В₂ витамин присутствует в печени, почках, яйцах, молоке, дрожжах, богаты им шпинат, пшеница, рожь. Может вырабатываться в кишечнике человека.

Источником РР витамина служат рисовые и пшеничные отруби, дрожжи, печень и почки.

В₅, В₆ и Н витамины содержатся в печени, яйцах, мясе, рыбе, молоке, дрожжах. В₅ и В₆ присутствуют в картофеле, моркови, пшенице, яблоках. Все три витамина в небольшом количестве синтезируются в кишечнике.

В₁₂ витамин содержится в клетках печени и почек.

Много С витамина в свежих фруктах, овощах и зелени.

Витамин Р содержится в лимонах, черноплодной рябине, гречихе, чёрной смородине, чайных листьях, плодах шиповника.

Препараты водорастворимых витаминов

Не всегда продукты питания содержат достаточное количество витаминных веществ. Так, в результате термической обработки часть этих соединений разрушается, что приводит к недостаточному поступлению их в организм человека.

Восполнить их нехватку помогут препараты водорастворимых витаминов. В их состав входят как отдельные витаминные вещества, например, монопрепараты «Тиамин», «Бенфотиамин», «Кокарбоксилаза», «Рибофлавин», так и группа витаминов, например, препараты «Витрум», «Мультитабс», «Дуовит».