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.
Цей контент створено завдяки Міністерству освіти і науки України