Вітаміни і авітамінози

У другій половині XIX століття вчені вважали, що для життя достатньо білків, жирів, вуглеводів, води й мінеральних солей. Однак досліди спростували це уявлення.

Відкриття вітамінів

1880 року російський лікар Микола Іванович Лунін провів експеримент: він годував мишей штучною сумішшю, що містила очищені білки, жири, вуглеводи й солі молока в тих самих пропорціях, що й натуральне молоко. Миші гинули. Натомість миші, які отримували цільне молоко, залишалися здоровими. Лунін дійшов висновку, що в їжі є ще невідомі життєво необхідні речовини.

1912 року польський біохімік Казимир Функ виділив із рисових висівок речовину, яка запобігала хворобі бері-бері. Він запропонував назву «вітаміни» (від лат. vita — життя + amin — амін, бо спершу вважав, що всі такі речовини містять аміногрупу). Хоча пізніше з'ясували, що не всі вітаміни є амінами, назва закріпилася.

Що таке вітаміни і яка їхня роль

Вітаміни — це низькомолекулярні органічні сполуки різної хімічної природи, які потрібні організму в дуже малих кількостях. Вони не є джерелом енергії (на відміну від білків, жирів і вуглеводів) і не слугують будівельним матеріалом для клітин. Їхня головна функція — регуляторна: більшість вітамінів входить до складу коферментів — небілкових компонентів ферментів, без яких ферменти не можуть працювати. Таким чином вітаміни регулюють обмін речовин.

Більшість вітамінів не синтезується в організмі людини (або синтезується в недостатній кількості), тому вони мають надходити з їжею. Винятки: вітамін D утворюється в шкірі під дією ультрафіолету, вітамін K і деякі вітаміни групи B синтезуються бактеріями товстого кишечника, а вітамін A може утворюватися з провітаміну каротину, що міститься в рослинах.

Авітаміноз, гіповітаміноз і гіпервітаміноз

Порушення надходження вітамінів призводить до трьох типів станів:

• Авітаміноз — хвороба, спричинена повною відсутністю певного вітаміну в організмі. Наприклад, цинга (відсутність вітаміну C) або бері-бері (відсутність вітаміну B₁).

• Гіповітаміноз — стан, коли вітаміну надходить недостатньо, але не до повної відсутності. Симптоми менш виражені, ніж при авітамінозі. Гіповітамінози нерідко спостерігаються навесні, коли в раціоні мало свіжих овочів і фруктів.

• Гіпервітаміноз — отруєння надлишком вітаміну. Найчастіше виникає через безконтрольний прийом вітамінних препаратів. Небезпечний насамперед для жиророзчинних вітамінів A і D, які накопичуються в печінці й жировій тканині. Надлишок водорозчинних вітамінів переважно виводиться із сечею, тому гіпервітамінози для них трапляються рідше.

Вітаміни, які утворюються в організмі

Хоча більшість вітамінів має надходити з їжею, деякі організм здатен синтезувати самостійно:

• Вітамін D — утворюється в шкірі під дією ультрафіолетового випромінювання сонця. Тому його називають «сонячним вітаміном».

• Вітамін K — синтезується бактеріями товстого кишечника (мікробіотою).

• Деякі вітаміни групи B (зокрема B₂, B₆, B₁₂) — частково синтезуються мікрофлорою кишечника, але цього недостатньо для повного забезпечення організму.

• Вітамін A — може утворюватися в печінці з провітаміну каротину (помаранчевого пігменту рослин).

Жиророзчинні вітаміни розчиняються в жирах і органічних розчинниках, але не розчиняються у воді. Вони всмоктуються в кишечнику разом із жирами, можуть накопичуватися в печінці й жировій тканині, тому їхній надлишок небезпечний (гіпервітаміноз). До цієї групи належать A, D, E та K.

Вітамін A (ретинол)

Джерела: риб'ячий жир, печінка (особливо яловича), вершкове масло, жовток курячого яйця. У рослинах міститься провітамін A — каротин (помаранчевий пігмент), який в організмі перетворюється на ретинол. Багаті на каротин: морква, гарбуз, абрикоси, шпинат, петрушка. Важливо: каротин засвоюється лише разом із жирами, тому моркву краще їсти з олією чи сметаною.

Функції: входить до складу зорового пігменту родопсину в паличках сітківки (забезпечує сутінковий зір), потрібен для росту, підтримання здоров'я шкіри та слизових оболонок.

Нестача: куряча сліпота (погіршення зору в сутінках), сухість шкіри й рогівки ока (ксерофтальмія), зниження імунітету.

Вітамін D (кальциферол)

Джерела: риб'ячий жир, печінка риб (тріски, палтуса), жовток, вершкове масло. Крім того, він утворюється в шкірі під дією ультрафіолетового проміння (тому його називають «сонячним вітаміном»).

Функції: регулює всмоктування кальцію й фосфору в кишечнику та їхній обмін, забезпечує мінералізацію кісток і зубів.

Нестача: у дітей — рахіт (м'які, викривлені кістки, деформація грудної клітки, запізніле прорізування зубів); у дорослих — розм'якшення кісток (остеомаляція). Надлишок (гіпервітаміноз D) спричиняє відкладання солей кальцію в судинах і нирках, що може призвести до пошкодження цих органів.

Вітамін E (токоферол)

Джерела: рослинні олії (соняшникова, оливкова, кукурудзяна), зародки злаків, горіхи (волоські, мигдаль), насіння, зелень.

Функції: антиоксидант — захищає клітинні мембрани від окисного пошкодження, потрібен для нормальної роботи статевих залоз, підтримує імунітет.

Нестача: порушення репродуктивної функції (безпліддя, викидні), м'язова слабкість, гемоліз еритроцитів.

Вітамін K (філохінон)

Джерела: зелене листя (шпинат, капуста білоголова, броколі, салат), печінка. Крім того, його синтезують бактерії товстого кишечника.

Функції: потрібен печінці для синтезу протромбіну та інших факторів зсідання крові.

Нестача: кровоточивість, порушення зсідання крові (геморагічний синдром). Особливо небезпечний дефіцит K у новонароджених, оскільки в них ще не сформувалася мікрофлора кишечника.

Водорозчинні вітаміни розчиняються у воді, тому їхній надлишок переважно виводиться із сечею, а не накопичується в організмі. Через це гіпервітамінози для них трапляються рідко, але вони потребують регулярного надходження з їжею. До цієї групи належать вітамін C, вітаміни групи B і вітамін PP.

Вітамін C (аскорбінова кислота)

Джерела: шипшина (найбагатше джерело), чорна смородина, солодкий перець, цитрусові (лимон, апельсин), капуста (особливо квашена), зелень (петрушка, кріп).

Функції: бере участь у синтезі колагену — білка, що забезпечує міцність стінок судин, зв'язок, сухожиль, шкіри; підтримує імунітет (стимулює роботу лейкоцитів); сприяє засвоєнню заліза; є антиоксидантом.

Нестача: цинга — хвороба, що проявляється кровоточивістю ясен, розхитуванням і випадінням зубів, крововиливами в шкіру й м'язи, слабкістю, анемією. В історичному контексті цинга була бичем моряків у тривалих плаваннях, де не було свіжих овочів і фруктів.

Вітамін B₁ (тіамін)

Джерела: хліб з борошна грубого помелу, висівки, крупи (гречана, вівсяна), бобові (горох, квасоля), дріжджі, свинина.

Функції: входить до складу коферменту, що забезпечує обмін вуглеводів; потрібен для нормальної роботи нервової системи, серця та м'язів.

Нестача: бері-бері — хвороба, що вражає периферичні нерви (поліневрит), спричиняє м'язову слабкість, паралічі, порушення роботи серця. Історично хвороба поширилася в регіонах, де люди харчувалися переважно очищеним (полірованим) рисом, позбавленим оболонки, у якій міститься тіамін.

Вітамін B₁₂ (ціанокобаламін)

Джерела: лише продукти тваринного походження — печінка, м'ясо (яловичина, свинина), риба, яйця, молоко та молочні продукти. У рослинній їжі вітамін B₁₂ практично відсутній. Особливість: для його всмоктування в кишечнику потрібен особливий білок — внутрішній фактор Касла, який виробляється слизовою оболонкою шлунка.

Функції: потрібен для кровотворення (дозрівання еритроцитів у кістковому мозку) і нормальної роботи нервової системи (потрібен для утворення й підтримання мієлінової оболонки нервових волокон). Це єдиний вітамін, що містить атом кобальту.

Нестача: злоякісна (B₁₂-дефіцитна) анемія — порушення дозрівання еритроцитів, що призводить до анемії; крім того, можливі неврологічні порушення (оніміння кінцівок, порушення ходи).

Вітамін PP (нікотинова кислота, ніацин)

Джерела: м'ясо, печінка, риба, дріжджі, хліб грубого помелу, бобові, горіхи. Частково може синтезуватися в організмі з амінокислоти триптофану.

Функції: входить до складу коферментів НАД і НАДФ, які беруть участь в окисно-відновних реакціях клітинного дихання та обміну речовин.

Нестача: пелагра — хвороба, що проявляється трьома основними симптомами (три D): дерматит (запалення шкіри, особливо на відкритих ділянках), діарея (пронос), деменція (порушення психіки).

Вітамін B₂ (рибофлавін)

Джерела: молоко, яйця, печінка, дріжджі, мигдаль. Функції: входить до складу коферментів окисно-відновних реакцій. Нестача: тріщини в кутиках рота (ангулярний стоматит), запалення слизових оболонок рота й язика, запалення очей (кон'юнктивіт).

Різноманітний раціон — найкращий спосіб забезпечити організм усіма необхідними вітамінами. Різні групи продуктів постачають різні вітаміни:

• Овочі, фрукти, ягоди й зелень — вітамін C, каротин (провітамін A), вітамін K.

• Хліб з борошна грубого помелу й крупи — вітамін B₁, вітамін PP.

• Продукти тваринного походження (м'ясо, печінка, риба, яйця, молоко) — вітамін A, D, B₁₂.

• Рослинні олії й горіхи — вітамін E.

Як зберегти вітаміни в їжі

Вітамін C — найбільш уразливий. Він руйнується під час нагрівання, контакту з киснем повітря, з металами (особливо залізом і міддю) та під час тривалого зберігання. Щоб зберегти його в їжі:

• Овочі варіть недовго й кладіть у киплячу воду (це зменшує час дії тепла).

• Каструлю накривайте кришкою (менше контакту з киснем).

• Нарізайте овочі безпосередньо перед вживанням або приготуванням.

• Квашена капуста й заморожені ягоди добре зберігають вітамін C упродовж зими.

Особливості засвоєння вітамінів

Жиророзчинні вітаміни (A, D, E, K) засвоюються лише в присутності жирів. Тому, наприклад, моркву (багату на каротин) краще їсти з олією, сметаною або вершками — так каротин перетвориться на вітамін A і всмокчеться.

Вітамінні препарати слід приймати тільки за порадою лікаря. Безконтрольне вживання може призвести до гіпервітамінозу, особливо небезпечний надлишок вітамінів A і D, які накопичуються в організмі й можуть спричинити отруєння.

Профілактика авітамінозів

• Різноманітне харчування — основа профілактики гіповітамінозів.

• Для профілактики рахіту: прогулянки на сонці (утворення вітаміну D у шкірі), а для немовлят — препарати вітаміну D за призначенням лікаря.

• Веганам (людям, які не вживають жодних продуктів тваринного походження) потрібне додаткове джерело вітаміну B₁₂, оскільки він міститься лише в тваринній їжі. Без цього розвивається B₁₂-дефіцитна анемія.

Приклад 1. Логічні пари: вітамін → наслідок нестачі

Установіть відповідність між вітаміном (1–4) і наслідком його нестачі (А–Д).

Вітамін: 1 — A, 2 — D, 3 — C, 4 — B₁

Наслідок нестачі: А — куряча сліпота, Б — рахіт, В — цинга, Г — бері-бері, Д — пелагра

Розв'язання: Згадаймо, який авітаміноз відповідає кожному вітаміну. Вітамін A — куряча сліпота (порушення сутінкового зору). Вітамін D — рахіт (м'які й викривлені кістки в дітей). Вітамін C — цинга (кровоточивість ясен, втрата зубів). Вітамін B₁ — бері-бері (ураження нервів, паралічі). Вітамін PP спричиняє пелагру (дерматит, діарея, деменція) — це зайва буква Д.

Відповідь: 1 — А, 2 — Б, 3 — В, 4 — Г.

Чому інші варіанти неправильні: Буква Д (пелагра) зайва, бо пелагру спричиняє нестача вітаміну PP, якого немає в переліку вітамінів. Якби хтось обрав Д для B₁, це було б помилкою — бері-бері викликає нестача B₁, а не PP.

Приклад 2. Логічні пари: вітамін → джерело або спосіб утворення

Установіть відповідність між вітаміном (1–4) і його джерелом чи способом утворення (А–Д).

Вітамін: 1 — D, 2 — K, 3 — B₁₂, 4 — C

Джерело / спосіб утворення: А — утворюється в шкірі під дією ультрафіолету, Б — синтезують бактерії кишечника, є в зеленому листі, В — лише продукти тваринного походження, Г — шипшина, чорна смородина, Д — рослинні олії, зародки злаків

Розв'язання: Вітамін D утворюється в шкірі під дією ультрафіолету (А). Вітамін K синтезують бактерії кишечника, і він також міститься в зеленому листі (Б). Вітамін B₁₂ міститься лише в продуктах тваринного походження (В). Вітамін C багатий у шипшині та чорній смородині (Г). Буква Д (рослинні олії, зародки злаків) — це джерело вітаміну E, якого немає в переліку.

Відповідь: 1 — А, 2 — Б, 3 — В, 4 — Г.

Чому інші варіанти неправильні: Якщо сплутати джерела вітамінів C і E, то можна помилково обрати Д для C, але рослинні олії — джерело вітаміну E, а не C.

Приклад 3. Вибір однієї відповіді: симптом — нестача вітаміну

У дитини спостерігають м'які викривлені кістки ніг. Нестача якого вітаміну найімовірніша?

А — A, Б — C, В — K, Г — D

Розв'язання: М'які викривлені кістки — типова ознака рахіту, який спричиняє нестача вітаміну D. Вітамін D регулює обмін кальцію й фосфору, його дефіцит порушує мінералізацію кісток, через що вони стають м'якими й деформуються під вагою тіла.

Відповідь: Г — D.

Чому інші варіанти неправильні: Варіант А (куряча сліпота) — це нестача вітаміну A, симптом — погіршення зору в сутінках, а не деформація кісток. Варіант Б (цинга) — нестача вітаміну C, симптоми — кровоточивість ясен, випадіння зубів, а не викривлення кісток. Варіант В — нестача вітаміну K спричиняє порушення зсідання крові, а не проблеми з кістками.

Приклад 4. «Два твердження»: оцінка правильності

Оцініть правильність двох тверджень:

I. Гіпервітаміноз спричиняють насамперед жиророзчинні вітаміни, бо вони накопичуються в організмі.

II. Вітамін C добре зберігається під час тривалого варіння.

Варіанти відповіді: А — правильне лише I, Б — правильне лише II, В — обидва правильні, Г — обидва неправильні.

Розв'язання: Твердження I правильне. Жиророзчинні вітаміни (A, D, E, K) дійсно можуть накопичуватися в печінці й жировій тканині, тому їхній надлишок спричиняє гіпервітаміноз. Найчастіше небезпечні гіпервітамінози A і D. Твердження II неправильне, оскільки вітамін C руйнується під час нагрівання, особливо при тривалому варінні.

Відповідь: А — правильне лише I.

Чому інші варіанти неправильні: Б (правильне лише II) — помилка, бо вітамін C не зберігається при варінні. В (обидва правильні) — помилка, бо II хибне. Г (обидва неправильні) — помилка, бо I правильне.

• Переплутують рахіт (вітамін D) і цингу (вітамін C). Рахіт — це м'які й викривлені кістки через порушення мінералізації (нестача D), а цинга — кровоточивість ясен та випадіння зубів через порушення синтезу колагену (нестача C). Запам'ятай: D — деформація кісток (рахіт), C — цинга (кровоточивість ясен).

• Відносять вітамін C до жиророзчинних, а D — до водорозчинних. Вітамін C розчиняється у воді, а D — у жирах. Усі вітаміни групи B і C — водорозчинні; A, D, E, K — жиророзчинні. Запам'ятай: жиророзчинні — A, D, E, K (легко: «АДЕКа»).

• Вважають вітаміни джерелом енергії чи будівельним матеріалом. Це поширена помилка. Вітаміни не дають енергії (на відміну від білків, жирів і вуглеводів) і не будують тканини. Їхня роль — регуляторна: вони входять до складу коферментів, без яких ферменти не працюють.

• Вважають, що вітамін D надходить лише з їжею. Насправді значна частина вітаміну D утворюється в шкірі під дією ультрафіолету. Навіть якщо в раціоні мало риб'ячого жиру чи печінки, достатнє перебування на сонці може запобігти дефіциту.

• Вважають, що надлишок будь-яких вітамінів нешкідливий. Це небезпечна помилка. Гіпервітамінози A і D можуть спричинити серйозні отруєння: вітамін A — ураження печінки, вітамін D — відкладання солей кальцію в судинах і нирках. Надлишок водорозчинних вітамінів менш небезпечний, оскільки вони виводяться із сечею, але й він може мати негативні наслідки.

• Пов'язують анемію лише з нестачею заліза. Анемія може бути спричинена не лише дефіцитом заліза, а й нестачею вітаміну B₁₂ (B₁₂-дефіцитна анемія) або вітаміну B₉ (фолієвої кислоти). Тому аналіз крові при анемії має включати перевірку рівня B₁₂.

Тема вітамінів входить до теми 4.9 програми НМТ з біології («Обмін речовин і перетворення енергії в організмі людини»). На НМТ перевіряють:

• знання ролі вітамінів і наслідків їх нестачі чи надлишку;

• уміння розрізняти жиророзчинні й водорозчинні вітаміни;

• уміння співвідносити вітаміни з продуктами-джерелами.

Формати завдань

У демоваріанті НМТ-2026 тему 4.9 представляє завдання № 20 — вибір однієї відповіді з чотирьох (1 бал). Це завдання формату «два твердження» з розрахунком енергетичної цінності добового раціону за таблицею. Вітамінів воно не стосується, хоча вітаміни належать до тієї самої теми 4.9.

Крім того, вітаміни можуть перевіряти у форматі логічних пар (завдання 25–28):

• Ліві позиції — чотири вітаміни (1–4), праві — п'ять варіантів (А–Д), одна буква зайва.

• Тематика пар: «вітамін → авітаміноз» або «вітамін → джерело / спосіб утворення».

• Кожна правильна пара приносить 1 бал, навіть якщо інші пари не вдалися.

Стратегія виконання

• Спершу з'єднай пари, у яких ти абсолютно впевнений: наприклад, D — рахіт, C — цинга.

• Потім методом виключення знайди зайву букву — вона відповідатиме тому вітаміну, якого немає в лівому стовпчику.

• У завданнях на «два твердження» перевіряй кожне твердження окремо. Користуйся знанням: жиророзчинні вітаміни накопичуються → гіпервітаміноз небезпечний; вітамін C руйнується під час нагрівання.

• Жиророзчинні вітаміни — A, D, E, K (запам'ятай: «АДЕКа»). Водорозчинні — C, вітаміни групи B, PP.

• A — куряча сліпота (погіршення сутінкового зору). D — рахіт (м'які деформовані кістки). K — порушення зсідання крові.

• C — цинга (кровоточивість ясен, випадіння зубів). B₁ — бері-бері (ураження нервів, паралічі). B₁₂ — анемія (порушення кровотворення). PP — пелагра (дерматит, діарея, деменція).

• Вітамін D утворюється в шкірі під дією ультрафіолету, звідки й назва «сонячний вітамін».

• Гіпервітамінози небезпечні насамперед для жиророзчинних вітамінів A і D, які накопичуються в печінці та жировій тканині.

• Вітамін C руйнується під час нагрівання, контакту з киснем і тривалого зберігання; найкраще зберігається в квашеній капусті та заморожених ягодах.

• Жиророзчинні вітаміни засвоюються лише з жирами — тому моркву (каротин) їдять з олією чи сметаною.

• Веганам потрібне додаткове джерело вітаміну B₁₂, оскільки він міститься лише в тваринній їжі.