Підручник з Біології і екології (рівень стандарту). 10 клас. Андерсон - Нова програма

§ 21. Вітаміни, їхня роль в обміні речовин

Що таке ферменти? Які ви знаєте вітаміни?

Довгий час уважали, що для життєдіяльності організму потрібні лише білки, жири, вуглеводи, вода та мінеральні солі. Але спостереження показували, що одноманітне харчування призводить до виникнення різних захворювань. Так, моряки під час довгих подорожей, не маючи в раціоні овочів і фруктів, хворіли на цингу (скорбут). У країнах Азії, де основною стравою був шліфований рис, значна частина населення була уражена бері-бері. У 1897 році голландський учений Христіан Ейкман дослідив, що причиною виникнення цього захворювання в курей була нестача певної речовини в їжі. Цю сполуку - а саме тіамін (вітамін B1) — у 1911 році виділив польський учений Казимир Функ і показав її ефективність у лікуванні бері-бері. Молекули тіаміну мають у своєму складі аміногрупу, тому вчений назвав його вітаміном (аміном життя).

Вітаміни (від лат. vitae - життя та аміни) - низькомолекулярні біологічно активні речовини різної хімічної природи, необхідні в невеликих кількостях для нормального обміну речовин і життєдіяльності організмів.

Властивості вітамінів. Для позначення кожного вітаміну, крім хімічної та фізіологічної назви, використовують літери латинського алфавіту. Наприклад, хімічна назва вітаміну А - ретинол, а фізіологічна - антиксерофтальмічний (рис. 96)

Рис. 96. Основні вітаміни організму людини та їх добова потреба

Позначення літерою

Хімічна назва

Фізіологічна назва

Добова потреба, мг

Жиророзчинні вітаміни

А

Ретинол

Анти ксерофтальмічний

1,5-2

D

Кальциферол

Анти рахітичний

0,02

Е

Токоферол

Антиоксидантний

20-40

К

Філохінон

Антигеморагічний

1-2

Водорозчинні вітаміни

B1

Тіамін

Антиневритний

1,2-2

B2

Рибофлавін

Вітамін росту

1,5-2

В3

Нікотинова кислота

Антидерматитний

10

В5(РР)

Пантотенова кислота

Антипелагричний

10-20

В6

Піридоксин

Антидерматитний

2-4

В9

Фолієва кислота

Фактор росту

0,3-1

В12

Ціанокобапамін

Антинематичний

0,003

C

Аскорбінова кислота

Антискорбутний

60-100

H

Біотин

Антисеборейний

0,15-0,3

Тепер відомо, що до вітамінів належать не лише аміни. Наприклад, вітамін D є стеролом, а вітамін А - циклічним спиртом. Основними властивостями вітамінів є висока біологічна активність, розчинність у жирах або воді, руйнування під час нагрівання, нетривалість існування.

Важливо відзначити, що тварини і рослини потребують майже всіх відомих науці вітамінів і зазвичай здатні їх синтезувати. Однак людина і низка тварин (наприклад мавпи) втратили цю здатність і тепер можуть поповнювати дефіцит вітамінів здебільшого за рахунок компонентів їжі. Усі основні групи харчових продуктів людини багаті на вітаміни, хоча жоден продукт не може повністю задовольнити потреби організму (рис. 97). Інколи в рослинних клітинах виробляються їхні попередники - провітаміни, які перетворюються у вітаміни в організмі. Крім того, деякі вітаміни, зокрема К і Н, синтезуються кишковою мікрофлорою, а вітамін D утворюється в шкірі під впливом ультрафіолетового випромінювання.

Біологічна роль вітамінів. Біологічна роль вітамінів у різних організмах подібна, але особливу увагу ми приділимо функціонуванню їх в організмі людини.

Сучасні дослідження свідчать про різноманітну участь вітамінів у процесах життєдіяльності організму. Більшість вітамінів є коферментами або їх попередниками, наприклад вітаміни групи В, К. Як коферменти, вітаміни беруть участь у багатьох ферментативних реакціях у клітині, допомагають засвоювати життєво необхідні органічні речовини, що містяться в їжі (значення коферментів ми розглядали в § 19). Вітаміни беруть участь в утворенні деяких гормонів - біологічно активних сполук, які регулюють різні етапи обміну речовин в організмі. Наприклад, вітамін D бере участь в утворенні стероїдних гормонів (статевих гормонів, кортикостероїдів). Деякі вітаміни, зокрема А, С, Е, мають антиоксидантні властивості і захищають наш організм від руйнівної дії вільних радикалів. Деякі вітаміни відіграють важливу роль в обміні мінеральних речовин. Наприклад, вітамін С (аскорбінова кислота) сприяє всмоктуванню організмом заліза, а вітамін Dбере участь у збереженні Кальцію і Фосфору.

Рис. 97. Вітаміни в харчових продуктах

Назва вітаміну

Харчовий продукт

В1 (тіамін)

Нежирне м’ясо, зернові, бобові, риба, печінка, яйця, зелень, чорний хліб

В6 (піридоксин)

Зернові, овочі, м'ясо, риба, банани, картопля, помідори, шпинат

В12 (ціанокобаламін)

Печінка, м’ясо, риба, молочні продукти, яйця, морська капуста

С (аскорбінова кислота)

Овочі і фрукти, особливо цитрусові, ягоди, полуниці, помідори, молода картопля, зелень

А (ретинол)

Вітамін А міститься в риб’ячому жирі, яєчних жовтках, печінці, молоці; провітамін А (β-каротин) -у червоних, помаранчевих, жовтих і темно-зелених овочах

D (кальциферол)

Риб’ячий жир, яєчні жовтки, молоко

К (філохінон)

Темно-зелені листкові овочі, капуста, свинина і печінка

Проаналізуйте інформацію. Чи вживаєте ви харчові продукти, які містять зазначені вітаміни?

Підготуйте повідомлення про вміст інших вітамінів у харчових продуктах, використовуючи інтернет-джерела.

Вітаміни впливають на регуляцію функціонування життєво важливих органів і систем організму, наприклад, вітаміни групи В важливі для роботи нервової системи, вітамін А - слизових оболонок і шкіри, вітамін С - сполучних тканин, а вітамін D - для формування кісткової тканини тощо. Від рівня забезпеченості їжі вітамінами залежить рівень розумової і фізичної працездатності, стійкість людини до впливу несприятливих факторів зовнішнього середовища (інфекційних захворювань, дії токсинів).

Добова потреба у вітамінах значною мірою залежить від віку, статі, маси тіла, стану організму (при захворюваннях потреба у вітамінах збільшується). Організму людини необхідні принаймні 20 різних вітамінів, добові потреби яких коливаються від 0,003 до 100 мг. Можна обчислити необхідну кількість харчового продукту на добу для задоволення потреби в певному вітаміні, зважаючи на вміст у ньому вітаміну та добову потребу для організму (рис. 98).

Порушення процесів обміну і виникнення багатьох захворювань часто пов’язане з відхиленням від нормального вмісту в організмі одного або групи вітамінів. Залежно від ступеня забезпеченості організму якимось вітаміном, розрізняють авітаміноз (відсутність), гіповітаміноз (нестача) та гіпервітаміноз (надлишок). Дефіцит може виникати через неспроможність засвоєння вітамінів клітинами організму. Причинами цього може бути руйнування вітамінів через підвищення кислотності шлунку (вітаміни В1, В5, С), порушення утворення транспортних білків (вітамін В12), зменшення надходження жовчі, що перешкоджає всмоктуванню жиророзчинних вітамінів, зміни мікрофлори тощо. Вітамінна недостатність також може виникати внаслідок зменшення надходження вітамінів з їжею, недотримання правил кулінарної обробки і зберігання харчових продуктів (рис. 99).

Рис. 98. Уміст вітамінів у харчових продуктах (у 100 г)

Вітамін С. Добова потреба - 100 мг

Вітамін D. Добова потреба - 20 мкг

Проведіть обчислення кількості (г) кожного харчового продукту для задоволення добової потреби у вітаміні.

Завдяки розширенню знань про раціональне харчування гіпо- й авітамінози стали досить рідкісними захворюваннями. Такі стани не треба плутати з виявами спадкових захворювань, які спричинюють порушення всмоктування і транспортування вітамінів, перетворення їх у коферменти тощо.

Ми опишемо деякі захворювання людини, що виникають унаслідок нестачі вітамінів. Бері-бері - хвороба, яка вражає нервову систему людини, призводить до слабкості, втрати апетиту, підвищеної збудливості і паралічу, пов’язана з нестачею вітаміну В1. За відсутності в харчових продуктах вітаміну С в людини порушується синтез колагену, що призводить до уповільнення росту сполучної тканини і загоєння ран, кровоточивості ясен, анемії, збільшується схильність до інфекційних захворювань - це вияви цинги (скорбута). Нестача вітаміну А спричинює захворювання, унаслідок якого людина не може бачити в умовах недостатньої освітленості, - гемералопію, або «курячу сліпоту». За більш тривалого дефіциту вітаміну А в людини розвивається хвороба ксерофтальмія, яка характеризується сухістю рогівки ока. Нестача вітаміну D викликає в дітей рахіт, за якого порушується мінералізація кісток, затримується розвиток зубів. Вітамін Е сприяє розвитку репродуктивної системи, а тому внаслідок його нестачі в чоловіків порушується утворення сперматозоїдів, а в жінок можуть спостерігатися відхилення в розвитку плода.

Вітамін К бере участь у регуляції процесів зсідання крові, сприяє зміцненню капілярів та припиненню кровотеч. Вітамін Н відіграє роль у вуглеводному обміні, взаємодіючи з інсуліном і, тим самим, стабілізує вміст глюкози в крові.

Рис. 99. Правила обробки та зберігання харчових продуктів, пов’язані з властивостями вітамінів

1. Вітаміни (особливо В1, С) руйнуються внаслідок надто тривалої термічної обробки або надто високої температури.

2. Ферменти розщеплення вітамінів малоактивні за низьких температур.

3. Поміж вітамінів багато водорозчинних.

4. Вітаміни В2, В6, В12, С, А швидко руйнуються внаслідок впливу світла.

5. Вітаміни А, Е, С легко окиснюються.

А Зберігати в непрозорих контейнерах.

Б Овочі та фрукти нарізати не дрібно, зберігати недовго. Поміщати в закриті контейнери або обгортати плівкою.

В Зберігати охолодженими.

Г Мити овочі та фрукти краще до нарізання.

Д Варити овочі рекомендується в невеликій кількості води, і поміщати їх туди після того, як вода закипить. Корисно вживати свіжими.

Установіть відповідність між властивістю вітамінів (1-5) і правилом обробки та зберігання харчових продуктів (А-Д).

1. Дайте означення поняття вітаміни.

2. Як називають вітаміни?

3. Схарактеризуйте властивості вітамінів.

4. Поясніть біологічну роль вітамінів.

5. Чому необхідно вживати різноманітну їжу?

6. Які ви знаєте захворювання, пов’язані з нестачею вітамінів?

7. Обґрунтуйте правила збереження вітамінів у харчових продуктах.