Біологія. Комплексна підготовка до ЗНО і ДПА

Вітаміни

Вітаміни — низькомолекулярні органічні речовини, які в дуже малих кількостях (у міліграмах або навіть у мікрограмах) необхідні для нормального обміну речовин і життєдіяльності організму.

Більшість вітамінів не синтезується в організмі людини або синтезується в таких мізерних кількостях, що не може забезпечити його потреби. Джерелом вітамінів для людини є переважно продукти рослинного походження: овочі, картопля, зелень, фрукти, ягоди та соки з них. Проте окремі вітаміни містяться тільки в продуктах тваринного походження, наприклад, у печінці тріскових риб і жуйних тварин, молоці, яйцях.

За недостатньої кількості вітамінів у їжі в людей розвиваються захворювання, які називають гіповітамінозами. Найчастіше вони виникають за умови одноманітного й неповноцінного харчування. Гіповітамінози виліковуються з переходом на повноцінний раціон.

Повна відсутність у їжі якогось вітаміну спричиняє авітаміноз, який на ранніх стадіях захворювання виліковується шляхом введення в організм відповідного вітаміну. Тривала відсутність цього вітаміну в їжі призводить організм до загибелі.

Хвороба, що виникає внаслідок відсутності кількох вітамінів, називається поліавітамінозом. Проте типові авітамінози у наш час трапляються доволі рідко.

Уведення в організм великих доз деяких вітамінів може спричинити захворювання — гіпервітаміноз. Це стосується переважно жиророзчиних вітамінів, які здатні накопичуватися в організмі та виявляти токсичну дію. Важкі гіпервітамінози й отруєння виникають у разі вживання великої кількості вітаміну А (отруєння печінкою палтуса й інших морських риб) і зловживання препаратами вітаміну D.

Існує кілька класифікацій вітамінів, проте загальновизнаною є класифікація, що ґрунтується на їх фізичних властивостях. Усі вітаміни поділяють на дві групи: жиророзчинні та водорозчинні.

Жиророзчинні вітаміни нерозчинні у воді, але розчиняються в органічних розчинниках. Вони термостійкі, стійкі до зміни pH середовища. Особливістю всіх жиророзчинних вітамінів є здатність їх всмоктуватися в кишечнику тільки за наявності жирів, а також накопичуватися в організмі у великих кількостях, спричиняючи іноді гіпервітамінози.

Вітамін А міститься тільки у тваринних тканинах. Рослини позбавлені цього вітаміну, проте вони містять групу речовин, які в організмі ссавців служать попередниками вітаміну А — каротиноїди. На каротин багаті стручковий перець, морква, абрикоси.

За нестачі вітаміну А в організмі людини і тварин порушується діяльність слізних залоз, закупорюються слізні протоки, у результаті чого розвивається сухість рогівки ока — ксерофтальмія. Звідси походить й інша назва вітаміну А — антиксерофтальмічний. Ксерофтальмія призводить до розм’якшування роговиці — кератомаляції. Ксерофтальмія і кератомаляція є специфічними ознаками авітамінозу А. Вони можуть призвести до повної втрати зору.

У разі надмірного надходження вітаміну А в організм виникає гіпервітаміноз. Симптомами гіпервітамінозу є нудота, випадання волосся, часті переломи кісток. Запобігти йому можна правильним харчуванням і додержанням суворого контролю за споживанням вітаміну А. Потреба у вітаміні А для дорослої людини становить на добу 1,5-2,5 мг (або 3-5 мг β-каротину).

Вітамін D. Відомо кілька вітамінів групи D (D₂, D₃, D₄, D₅, D₆, D₇), які мають подібну будову. Найбільшу біологічну активність виявляють вітаміни D₂, (ергокальциферол) і D₃ (холекальциферол). Вітаміни групи D утворюються в організмі людини і тварин. У рослинах їх майже немає, у них містяться попередники вітаміну D — стерини, що є похідними циклопентанпергідрофенантрену. Найважливішим представником стеринів є ергостерин, який міститься у грибах і дріжджах. Іншим провітаміном є 7-дегідрохолестерин. Обидва попередники перетворюються у вітаміни в підшкірній жировій тканині під впливом ультрафіолетових променів: з ергостерину утворюється вітамін D₂, а з 7-дегідрохолестерину — D₃.

У разі нестачі вітаміну D в організмі відбувається порушення процесів усмоктування Кальцію з кишечника та реабсорбція Фосфору в нирках, унаслідок чого останній у великих кількостях виділяється з організму із сечею. У зв’язку із цим змінюється співвідношення цих йонів і різко знижується рівень Кальцію та Фосфору в крові, який відновлюється за рахунок вимивання цих елементів з кісток, унаслідок чого вони стають м’якими й під дією маси тіла викривлюються. У дітей розвивається рахіт (тому вітамін D називають ще антирахітним), у дорослих — остеомаляція (захворювання, пов’язане з декальцифікацією кісток і порушенням утворення кісткової тканини). Нестача Кальцію спричиняє також зміни в м’язах: вони втрачають здатність до скорочення, стають в’ялими.

Джерелом вітаміну D є риб’ячий жир, печінка тріски, тунця, сардин, а також вершкове масло, молоко, яєчний жовток.

Вітамін Е представлений групою вітамінів, які містяться в значній кількості в рослинних оліях і мають назву токофероли. Відсутність токоферолів у їжі негативно позначається на здатності організму до розмноження. Тому вітамін Е називають також антистерильним вітаміном, або вітаміном розмноження.

За нестачі або відсутності вітаміну Е спостерігаються патологічні зміни в сім’яниках, що супроводжуються атрофією сім’яних канальців. Це призводить до дегенеративних змін сперматозоїдів і порушення здатності до запліднення. Поступово припиняється спермоутворення, вироблення статевих гормонів, спостерігається деградація вторинних статевих ознак. Самки втрачають здатність до нормального виношування плоду. Плід і плацента розсмоктуються, відбувається викидень. Авітаміноз Е спричиняє також порушення білкового обміну, обміну ліпідів і деяких процесів вуглеводного обміну. Характерною ознакою цього авітамінозу є посилення окиснювальних процесів у м’язах, що призводить до виснаження організму.

У людей авітаміноз Е практично не трапляється, оскільки вітамін Е дуже поширений у природі. На нього багаті насіння злаків, плоди шипшини, яблука й інші фрукти й овочі. Трохи менше його міститься в м’ясі, вершковому маслі та жовтку яєць. Потреба людини у вітаміні Е становить приблизно 30 мг на добу.

Вітамін К. У 1939 р. з листків люцерни була виділена речовина, що стимулює синтез протромбіну та пришвидшує зсідання крові. Ця речовина була названа вітаміном К, або вітаміном коагуляції.

Вітамін К необхідний для синтезу в печінці білків, що забезпечують зсідання крові. Крім того, він прискорює загоєння ран і регенерацію тканин після опіків, а також бере участь в окисно-відновних процесах.

У людини авітаміноз К трапляється дуже рідко, оскільки цей вітамін у достатній кількості синтезується кишковою мікрофлорою. Крім того, потреба організму людини в цьому вітаміні забезпечується вживанням продуктів рослинного (капуста, томати, салат) і тваринного (печінка, м’ясо) походження.

Потреба людини у вітаміні К точно не встановлена, проте відомо, що в разі його дефіциту швидкість зсідання крові після щоденного введення 1-5 мг вітаміну К через деякий час повертається до норми.

Водорозчинні вітаміни. Характерним для цієї групи вітамінів є добра розчинність у воді і нерозчинність у жирах і органічних розчинниках.

Як правило, вітаміни, розчинні у воді, є в продуктах рослинного походження; більшість з них у своєму складі містять Нітроген. На відміну від жиророзчинних вітамінів, вони не накопичуються в людському організмі й виявляють свою біологічну дію, входячи до складу ферментів.

Вітамін B₁ (тіамін) був першим вітаміном, хімічний склад якого встановили хіміки-органіки. Назву «тіамін» він одержав завдяки наявності в його молекулі Сульфуру й Нітрогену.

Відсутність в їжі вітаміну B₁ спричиняє важке захворювання поліневрит, або бері-бері, поширене в країнах, де основним продуктом харчування населення є шліфований рис. Для захворювання характерні: специфічні ураження нервових стовбурів, хворобливість у ділянці серця, набряк нижніх кінцівок, живота, ослаблення секреції шлунка й перистальтики кишок, судоми та параліч м’язів.

Організм людини не синтезує тіамін і має одержувати його з їжею. У значних кількостях вітамін B₁ міститься у висівках злакових, хлібі грубого помолу, дріжджах. Із продуктів тваринного походження на вітамін B₁ багаті печінка, нирки і серце.

Вітамін В₂ (рибофлавін). Було виявлено, що для росту молодих пацюків необхідна речовина, що міститься в сироватці молока. Ця речовина була також виділена із сирого яєчного білка й одержала назву вітаміну В₂. За відсутності вітаміну В₂ у тварин спостерігається затримка росту, у людини — випадання волосся. Характерною ознакою авітамінозу В₂ є захворювання очей, що супроводжується васкуляризацією роговиці (проростання кровоносними судинами).

Згодом відбувається запалення рогівки й помутніння кришталика.

Іншою ознакою нестачі вітаміну В₂ є запалення слизових оболонок ротової порожнини, губ і сусідніх ділянок шкіри, що призводить до утворення тріщин.

Основним джерелом рибофлавіну є м’ясо та риба, молоко, зелені овочі. Добова потреба людини у вітаміні В₂ становить 2-4 мг.

Вітамін В₃ (пантотенова кислота). Під час вивчення умов, необхідних для росту дріжджів, була відкрита речовина, що виявилася чинником росту. Вона була названа пантотеновою кислотою (від грецьк. pantothen — скрізь присутній). Таку назву вітамін В₃ одержав за своє поширення в природі.

Відсутність пантотенової кислоти в їжі спричиняє порушення діяльності серця, нервової системи, нирок, травного тракту, розвиток дерматитів, знебарвлення волосся, зниження апетиту.

Джерелом пантотенової кислоти є продукти тваринного походження: м’ясо, яйця, молоко. Рослинні продукти містять менше цього вітаміну. Проте овочі (капуста, картопля, морква) також є важливим джерелом пантотенової кислоти для людини.

Вітамін В₅, РР (нікотинова кислота). Відкриття вітаміну РР, або нікотинової кислоти, пов’язане з вивченням хвороби пелагри (від італ. pelle agra — шершава шкіра). Хвороба супроводжується появою специфічних дерматитів (запалення шкіри), які розвиваються симетрично на кистях рук, щоках, інших ділянках тіла; сильними проносами (діареєю) і короткочасною втратою пам’яті (деменцією). Тому пелагру часто називають хворобою «трьох Д», маючи на увазі три її основні симптоми: дерматит, діарею і деменцію.

Нікотинова кислота міститься в хлібі з борошна грубого помолу, гречаній крупі, рисі, картоплі, моркві, м’ясі й рибі.

Вітамін В₆ (піридоксин). Відкриття цього вітаміну пов’язане зі з’ясуванням причин «пацюкової пелагри» — захворювання, яке додаванням у корм пацюкам вітаміну РР не виліковувалося. Згодом було встановлено, що така ж форма захворювання спостерігається не тільки в пацюків, але й в інших тварин, особливо поросят і дорослих свиней.

Вітамін В₆ міститься в пшеничних висівках, пивних дріжджах, ячмені, кукурудзі, печінці, м’ясі. Добова потреба людини в ньому становить 2-3 мг.

Вітамін В₁₂ (ніанкобаламін). Було встановлено, що в печінці тварин міститься речовина, яка в кількості мільйонних часток грама поліпшує кровотворні функції кісткового мозку. Ця речовина одержала назву антианемічного вітаміну, або вітаміну В₁₂. Вивчення його хімічної структури показало, що вона дуже складна. Елементарний хімічний склад його молекули — C₆₃H₉₀N₁₄PCo, відносна молекулярна маса — 1400. До складу вітаміну В₁₂, крім Кобальту, входять також аміногрупи і група — CN, у зв’язку із чим його ще називають ціанкобаламіном.

Нестача вітаміну В₁₂ в організмі людини спричиняє злоякісну анемію — хворобу Аддісона — Бірмера. Це нервово-дистрофічне захворювання з ураженням травного тракту, органів кровотворення і нервової системи. Головними симптомами хвороби є різке зменшення кількості еритроцитів, зниження рівня гемоглобіну, поява незрілих формених елементів крові, недостатнє утворення лейкоцитів. Захворювання супроводжується зниженням концентрації або повною відсутністю в шлунковому соці соляної кислоти.

Вітамін B₁₅ (пангамова кислота) за хімічною будовою є ефіром D-глюконової і диметиламінооцтової кислот. Авітаміноз B₁₅ трапляється дуже рідко. Проте пангамову кислоту застосовують під час лікування захворювань, пов’язаних з порушенням процесів метилювання деяких сполук. Вона бере участь у синтезі холіну, метіоніну, стерину, стероїдних гормонів. Кислота підвищує активність деяких ферментів тканинного дихання, впливає на синтез АТФ і креатинфосфату. Пангамова кислота синтезується в рослинах і мікроорганізмах. Вона міститься в оболонках зерен рису і дріжджах, печінці, нирках, м’ясі.

Вітамін С (аскорбінова кислота). Відкриття вітаміну С зв’язане із захворюванням під назвою «цинга», або «скорбут», характерною ознакою якого є ураження кровоносних судин, особливо капілярів, що супроводжується підвищенням їх ламкості й проникності. Унаслідок цього на тілі і внутрішніх органах людини з’являються точкові крововиливи. Характерною ознакою скорбуту є також захворювання зубів і кровоточивість ясен. У минулому цинга була однією з найпоширеніших хвороб у моряків під час тривалого плавання.

Багатими на вітамін С є шипшина, смородина, цитрусові, овочі, картопля. Склянка томатного соку, наприклад, забезпечує добову потребу організму у вітаміні (50-100 мг).

Оскільки особливістю вітаміну С є його швидка окиснюваність, необхідне щоденне введення його з їжею.

Істотний вплив на обмінні процеси, які відбуваються в слизовій оболонці шлунка й кишечника, здійснює S-метилметіонін (вітамін U), виділений з листя білокачанної капусти.

Вітамін U застосовують під час лікування виразки шлунку та дванадцятипалої кишки.