Composto organico essenziale per la funzione della maggior parte delle forme di vita, presente in tracce nelle cellule. Nella loro forma biologicamente attiva, le v. svolgono la loro azione come cofattori di numerose vie metaboliche cellulari e in vari processi fisiologici. Sebbene queste sostanze siano essenziali per molte forme di vita, la loro importanza biologica è stata riconosciuta la prima volta solo nel 1912 da F.G. Hopkins, il quale dimostrò sperimentalmente che gli animali per una crescita normale necessitano che siano presenti nella dieta, oltre alle proteine, ai grassi, ai sali minerali e ai carboidrati, anche altri fattori. Ma fu C. Funk, nello stesso anno, a ricavare un’ammina, estratta dalla buccia e dalla pula del riso, che alleviava i sintomi del beri-beri e a denominarla vitamina. Le v. sono state isolate e caratterizzate biochimicamente solo dal 1935 (v. B1 e B2), poiché sono presenti in concentrazioni molto basse e la loro natura chimica è in genere molto complessa. Le v. spesso non sono sintetizzate de novo dagli organismi e dall’uomo e, quindi, devono necessariamente essere introdotte con la dieta sia nella forma di v. sia in quella di provitamine; queste ultime rappresentano i precursori, che vengono trasformati nell’organismo stesso nella v. vera e propria; ne sono classici esempi il beta-carotene, precursore della v. A, e la provitamina D, presente soprattutto nel latte e derivati, che si trasforma nell’organismo nella sua forma attiva per azione dei raggi solari. Le v. sono classificate in due grandi gruppi: le idrosolubili e le liposolubili.
Le v. idrosolubili, indispensabili per la vita di qualsiasi essere vivente, batteri, piante e animali, sono quelle meglio studiate e caratterizzate e delle quali si conoscono più approfonditamente proprietà e funzioni. I composti appartenenti a questa classe sono in genere componenti di coenzimi (come il NAD e il FAD), e quindi svolgono un ruolo fondamentale per il corretto funzionamento di numerose reazioni enzimatiche che appartengono alle principali vie metaboliche necessarie alla sopravvivenza cellulare. Sono v. idrosolubili: la tiammina o v. B1, la cui forma attiva è la tiamminapirofosfato; la riboflavina o v. B2, presente nei coenzimi FMN e FAD; l’acido nicotinico o niacina, nota anche come v. B3 o v. PP, presente nei coenzimi NAD e NADP; l’acido pantotenico o v. B5, presente nel coenzima A; la piridossina o v. B6 (➔ piridossolo); l’acido folico o v. B9, in forma attiva acido tetraidrofolico; la cianocobalammina o v. B12, la biotina o v. H; l’acido lipoico; l’acido ascorbico o v. C. Le v. idrosolubili si trovano principalmente nel citoplasma, nel liquido interstiziale e nel sangue e il loro eccesso è eliminato con le urine. Queste v. non sono immagazzinate dall’organismo ed è quindi importante introdurne una certa quantità ogni giorno con la dieta. Oltre alle v. idrosolubili, esistono nelle cellule molte altre sostanze solubili in acqua, ugualmente necessarie come fattori di crescita per alcuni organismi, ma presenti in quantità decisamente maggiori: questo gruppo comprende l’inositolo, la colina e la carnitina.
Le v. liposolubili, a differenza della maggior parte delle idrosolubili, si ritrovano soprattutto sulle membrane cellulari e in genere non si comportano come cofattori enzimatici, ma svolgono azioni e funzioni più generali. Infatti, esse hanno azione di regolazione, come nel caso della v. D, o ergocalciferolo o colecalciferolo (➔ calciferolo); oppure svolgono una fondamentale azione antiossidante, come la v. A, nota anche come retinolo, e la v. E, o tocoferolo; talvolta hanno anche azione simil-ormonale. Le v. liposolubili, inoltre, non sono fattori essenziali per batteri, piante e animali inferiori, mentre lo sono per i Vertebrati. Appartiene a questa classe anche la v. K (➔), conosciuta come fillochinone o fitonadione. Le fonti più ricche di queste v. sono i grassi e gli oli vegetali, la verdura e i lipidi della carne, del burro e delle uova. Le v. liposolubili vengono assorbite insieme ai grassi a livello dell’intestino tenue, in presenza della bile e dei succhi pancreatici. Le v. A e D vengono immagazzinate nel fegato, a differenza della v. E, che si concentra principalmente nel tessuto adiposo. Malattie dell’assorbimento dei grassi, diarrea o disturbi del sistema digestivo possono alterare l’assorbimento di queste vitamine.
Alcuni microrganismi o manifestazioni patologiche sono detti vitaminoresistenti in quanto resistono all’azione antagonista o curativa di una o più vitamine. La vitaminologia è il ramo delle scienze biologiche che si occupa dello studio delle vitamine.