Витамины представляют собой группу органических соединений различной химической природы, которые необходимы животным и человеку в очень малых количествах по сравнению с основными питательными веществами. Они выполняют каталитическую функцию в организме. Открытие витаминов — одно из величайших достижений биологических наук конца XIX века.
Каждый вновь открытый витамин маркировался в основном заглавной буквой латинского алфавита. В настоящее время названия витаминов основываются на их химическом строении с сохранением их алфавитной формы. Витамины синтезируются в растительном организме, поэтому растения являются источником витаминов для человека и животных. По растворимости витамины делят на две большие группы:
Витамины растворимы в жирах и жирных растворителях. Витамины группы А (А
1
— С
20
Н
тридцать
О и А.
2
— С
20
Н
28
О) защищают от ксерофтальмии.
Витамины группы Д (Д.
2
, Д
3
, Д
4
, Д
5
, Д
7
) представляют собой высокомолекулярные спиртовые соединения из класса стеролов, в частности эргостеролы, из которых под действием ультрафиолетового излучения образуются витамины группы D. В животных организмах стеролы превращаются в витамин D под действием света. Следовательно, стеролы являются провитамином витамина D. Наиболее распространенный витамин D
2
(С.
28
ЧАС.
44
О). Витамины D предотвращают рахит.
Витамин Е – токоферол (С.
29
Н
50
О
2
). Высокомолекулярный спирт, устойчивый к температурам и кислотам, но чувствительный к свету и щелочам. Он часто встречается в растениях, особенно в зародышах семян, и в растительных жирах. В растениях встречается в свободной форме и в сложноэфирных соединениях. В животных организмах витамин Е предотвращает окисление и деградацию многих соединений. Недостаток витамина Е ухудшает половую функцию у животных.
Витамин К является производным нафтохинона (C.
11
Н
7
О
2
Р). Радикал R может быть остатком фитола C
20
Н
39
(витамин К
1
), или дифарнезил С
тридцать
Н
49
(витамин К
2
). Обычен у зеленых растений. У животных он отвечает за свертываемость крови. Витамин К в растениях
1
принимает участие в фотосинтезе.
Витамины содержат ряд несинтезируемых в организме животных и человека ненасыщенных жирных кислот — линолевую кислоту (С
18
Н
32
О
2
), линоленовая (С
18
ЧАС.
тридцать
О
2
) и арахидоновая кислота (C.
20
Н
32
О
2
). Комплекс этих кислот принято называть витамином F. Они предотвращают атеросклероз. В основном содержится в растительных маслах (особенно в льняном и конопляном), а также в рыбьем жире, рыбьем жире и мозговом жире.
Водорастворимые витамины. Витамин С — аскорбиновая кислота (С.
6
Н
8
О
6
). Предотвращает цингу. Он обладает окислительно-восстановительными свойствами у многих растений и участвует в процессах дыхания как переносчик атома водорода. Наибольшее количество аскорбиновой кислоты содержится в плодах шиповника, черной смородине и незрелых грецких орехах.
витамин В
1
— Тиамин, или аневрин, предотвращает авитаминоз. Гетероциклическое соединение эмпирической формулы C.
12
ЧАС.
18
НА СТРАНИЦЕ
4
SCl
2
. Часть фермента пируватдекарбоксилазы. Его больше всего во внешней оболочке зерновых и бобовых.
витамин В
2
— рибофлавин, пигмент желтый C.
17
ЧАС.
20
Н
4
О
6
. Часть большой группы флавиновых ферментов. Дефицит витамина В в пище
2
вызывает нарушение обмена веществ. Рибофлавин в изобилии содержится в дрожжах, печени, почках, молоке и молочных продуктах, а также в зеленых овощах.
витамин В
3
— пантотеновая кислота (С.
9
ЧАС.
17
О
5
Н). Он входит в состав кофермента А, который катализирует синтез лимонной кислоты, жирных кислот и стеролов и играет важную роль в процессе синтеза. Он содержится в тех же продуктах, что и рибофлавин.
витамин В
6
— пиридоксин (С
8
ЧАС.
11
О
3
N), производное пиридина. Входит в активную группу ферментов, катализирующих реаминирование аминокислот (аминоферез); эти ферменты играют важную роль в метаболизме белков у растений, животных и человека. При дефиците витамина В
5
Нарушается белковый обмен в организме.
витамин В
12
(цианокобаламин) — высокомолекулярное соединение, его молекула состоит из кобальтовой части, циановой группы, порфириноподобной группы (хромофора) и нуклеотидной части, в состав которой входит 5,6-диметилбензимидазол. витамин В
12
Это помогает предотвратить анемию и увеличивает использование организмом растительных белков. В растительной пище его нет. Основным источником этого витамина для человека являются продукты животного происхождения, особенно печень и почки. У травоядных он выделяется микрофлорой рубца.
Биотин — витамин Н (С.
10
ЧАС.
16
О
3
Н
2
С). Часть активной группы ферментов, катализирующих присоединение углекислого газа к жирным кислотам в процессе карбоксилирования. Принимает участие в превращении некоторых кислот в микроорганизмах. Дефицит биотина в пище приводит к поражению кожи, ногтей и выпадению волос.
Витамин РР представляет собой никотиновую кислоту (С.
6
ЧАС.
5
О
2
N, производное пиридина). Предотвращает заболевание пеллагрой. Он относится к ферментам редокс-дегидрогеназам, катализирующим высвобождение водорода из окисляющих органических веществ, который затем передается ферментам, к которым относится рибофлавин. Он может синтезироваться в организме из аминокислоты триптофана, поэтому пеллагра возникает при ее дефиците в пище. Наибольшее количество никотиновой кислоты содержится в дрожжах, зародышах пшеницы, отрубях, печени и почках животных.
витамин В
с
— фолиевая кислота (птероилглутаминовая) (C.
19
ЧАС.
19
О
6
Н
7
). Синтезируется из парааминобензойной кислоты, глутаминовой кислоты и птеридина. Недостаток этого витамина у человека и животных вызывает пернициозную анемию. Много фолиевой кислоты содержится в дрожжах, зеленых листьях растений и печени животных.
Многочисленные исследования выявили тесную связь между витаминами и биокатализаторами – ферментами. Большинство витаминов входят в состав своих активных простетических групп — коферментов. Поэтому заболевания, вызванные недостатком какого-либо витамина в пище (авитаминозы и гиповитаминозы), являются следствием отсутствия активной деятельности в организме соответствующего фермента, катализирующего различные биохимические изменения в процессе обмена веществ.
Биологический синтез отдельных витаминов в растительном организме взаимосвязан. Например, было показано, что никотиновая кислота и рибофлавин влияют на биосинтез витамина B.
1
витамины РР, В
2
и аденин влияют на биосинтез различных форм рибофлавина; образование никотиновой кислоты поддерживается витамином В.
6
и б
2
. Подкормка растений никотиновой кислотой, рибофлавином и тиамином положительно влияет на биосинтез провитамина А и каротина. Наличие тиамина предотвращает распад аскорбиновой кислоты и способствует более рациональному ее использованию. Было обнаружено, что одни витамины могут быть антагонистами других. Например, витамин К является антагонистом витамина РР, а окисление аскорбиновой кислоты ингибируется фолиевой кислотой.
Основными исходными веществами для синтеза витаминов в растениях являются углеводы, особенно глюкоза, аминокислоты, органические кислоты и другие соединения. Из этих веществ происходит биосинтез витаминов с участием различных ферментов, на который значительное влияние оказывают элементы минерального питания (азот, сера, кобальт и др.). На образование комплекса витаминов группы В отрицательно влияет низкая температура, а на содержание аскорбиновой кислоты (С.
6
Н
8
О
6
) увеличивается при более низких температурах.
Витамины влияют на обмен веществ, сами являются продуктами этого обмена, и естественно, что их образование в значительной степени зависит от физиологического состояния растительного организма. Известно, что корни многих растений не могут расти без витамина В.
1
ПП, Б
6
. Эти витамины попадают в корневую систему из листьев, где происходит их синтез. Перемещение витаминов из листьев в семена и корни происходит с оттоком к ним углеводов, аминокислот, жиров и других веществ.
Важная роль витаминов в растениях не ограничивается их участием в превращении соединений, находящихся в организме, они также оказывают существенное влияние на усвоение растением необходимых веществ из окружающей среды. Доказано, что при введении в растение витаминов группы В
1
Было показано, что С, РР и другие витамины увеличивают фотосинтез и количество сахаров. витамин В
1
и биотин входят в состав ферментов, участвующих в гетеротрофной ассимиляции СО.
2
поглощение корневой системой. Витамины играют важную роль в превращении минералов в растениях. Установлено, что витамин В
1
и H из сульфатов и органических соединений.
Глубокие нарушения в жизни растений наблюдаются при авитаминозе. Итак, при внесении в семена кукурузы, пшеницы и хлопчатника белого стрептоцида, т. е. антивитамина парааминобензойной кислоты, проростки авитаминизируются. В растениях парааминобензойная кислота связана с белками и аминокислотами. Его формула:
Дефицит этого витамина проявляется значительным угнетением активности окислительных ферментов — аскорбиноксидазы, полифенолоксидазы, снижением образования гетероалексина, витаминов С, В.
2
превращения крахмала, белков и жиров при прорастании семян, особенно при замедленном превращении белковых форм фосфора. Кукурузные улитки при авитаминозе толстые, короткие, с низким содержанием хлорофилла, корни недоразвиты и утолщены. В случае развития такого авитаминоза происходит задержка репродуктивных процессов. После введения парааминобензойной кислоты в авитаминодисперсные семена восстанавливается нормальный обмен веществ и рост растений. В естественных условиях корневая система удовлетворяет свои потребности в витаминах за счет витаминов, образующихся в листьях и синтезируемых микроорганизмами в почве.
Чтобы выяснить, усваиваются ли витамины корнями из почвы, были проведены опыты на культурах корневых тканей. Семена прорастали в стерильных условиях, а при достижении корнями 1-2 см появляющиеся верхушки срезали и переносили на стерильную безвитаминную среду. Через 1-2 недели корни перестали расти; при добавлении в среду тиамина, пиридоксина и никотиновой кислоты их рост восстанавливался. Корням разных растений нужны разные витамины. Например, корни льна хорошо росли, когда вводили только тиамин, в то время как корни люцерны прекращали быстрый рост, когда вводили только тиамин или никотиновую кислоту.
Таким образом, витамины являются биокатализаторами определенных функций растительного организма и процессов, происходящих в нем.
