|
| |
ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ ВИТАМИНОВ.
Ко второй половине 19 века было выяснено,что пищевая ценность
продуктов питания определяется содержанием в них в основном следующих
веществ:белков,жиров,углеводов,минеральных солей и воды.
Считалось общепризнанным,что если в пищу человека входят в опре-
деленных колличествах все эти питательные вещества,то она полностью
отвечает биологическим потребностям организма.Это мнение прочно укоре-
нилось в науке и поддерживалось такими авторитетными физиологами того
времени,как Петтенкофер,Фойт и Рубнер.
Однако практика далеко не всегда подтверждала правильность укоре-
нившихся представлений о биологической полноценности пищи.
Практический опыт врачей и клинические наблюдения издавна с не-
сомненностью указывали на существование ряда специфических заболева-
ний, непосредственно связанных с дефектами питания,хотя последнее пол-
ностью отвечало указанным выше требованиям.Об этом свидетельствовал
также многовековой практический опыт участников длительных путешест-
вий.Настоя щим бичом для мореплавателей долгое время была цинга;от нее
погибало моря ков больше,чем,например,в сражениях или от кораблекруше-
ний.Так,из 160 уча стников известной экспедиции Васко де Гама прокла-
дывавшей морской путь в Индию,100 человек погибли от цинги.
История морских и сухопутных путешествий давала также ряд поучи-
тельных примеров,указывавших на то,что возникновение цинги можетбыть
предотвращено,а цинготные больные могут быть вылечены,если в их пищу
вводить известное колличество лимонного сока или отвара хвои.
Таким образом,практический опыт ясно указывал на то,что цинга и
некоторые другие болезни связанны с дефектами питания,что даже самая
обильная пищя сама по себе еще далеко не всегда гарантирует от подоб-
ных заболеваний и что для предупреждения и лечения таких заболеваний
необходимо вводить в организм какие-то дополнительные вещества,которые
содержаться не во всякой пище.
Эксперементальное обоснование и научно-теоретическое обобщение
этого многовекового практического опыта впервые стали возможны благо-
даря открывшем новую главу в науке исследованием русского ученого Ни-
колая Ивановича Лунина,изучавшего в лаборатории Г.А.Бунге роль мине-
ральных веществ в питании.
Н.И.Лунин проводил свои опыты на мышах,содержавшихся на искусс-
твенно приготовленной пище.Эта пища состояла из смеси очищенного казе-
ина(белок молока),жира молока,молочного сахара,солей,входящих в состав
молока и воды.Казалось,налицо были все необходимые составные части мо-
лока;между тем мыши,находившееся на такой диете,не росли,теряли в ве-
се,переставали поедать даваемый им корми,наконец,погибали.В то же вре-
мя контрольная партия мышей,получившая натуральное молоко,развивалась
совершенно нормально.НА основании этих работ Н.И.Лунин в 1880 г. при-
шел к следущему заключению:"...если,как вышеупомянутые опыты учат,не-
возможно обеспечить жизнь белками,жирами,сахаром,солями и водой,то из
этого следует,что в молоке,помимо казеина,жира,молочного сахара и со-
лей,содержатся еще другие вещества,незаменимые для питания.Представля-
- 2 -
ет большой интерес исследовать эти вещества и изучить их значение для
питания".
Это было важное научное открытие,опровергавшее установившееся по-
ложения в науке о питании.Результаты работ Н.И.Лунина стали оспари-
ваться;их пытались объяснить,например,тем,что исскуственно приготов-
ленная пища,которой он в своих опытах кормил животных,была якобы нев-
кусной.
В 1890 г.К.А.Сосин повторил опыты Н.И.Лунина с иным вариантом
исскусственной диеты и полностью подтвердил выводы Н.И.Лунина.Все же и
после этого безупречный вывод не сразу получил всеобщее признание.
Блестящим подтверждением правильности вывода Н.И.Лунина установ-
лением причины болезни бери-бери,которая была особенно широко расп-
ростронена в Японии и Индонезии среди населения,питавшегося главным
образом полированным рисом.
Врач Эйкман,работавший в тюремном госпитале на острове Ява,в 1896
году подметил,что куры,содержавшиеся во дворе госпиталя и питавшиеся
обычным полированным рисом,страдали заболеванием,напоминающим бери-бе-
ри.после перевода кур на питание неочищенным рисом болезнь проходила.
Наблюдения Эйкмана,проведенные на большом числе заключенных в
тюрьмах Явы,также показали,что среди людей,питавшихся очищенным ри-
сом,бери-бери заболевал в среднем один человек из 40,тогда как в груп-
пе людей,питавшихся неочищенным рисом,ею заболевал лишь один человек
из 10000.
Таким образом,стало ясно,что в оболочке риса (рисовых отрубях)
содержиться какоето-то неизвестное вещество предохраняющее от заболе-
вания бери-бери.В 1911 году польский ученый Казимир Функ выделил это
вещество в кристалическом виде(оказавшееся,как потом выяснилось,смесью
витаминов);оно было довольно устойчивым по отношению к кислотам и вы-
держивало,например,кипячение с 20%-ным раствором серной кислоты.В ще-
лочных растворах активное начало,напротив,очень быстро разрушалось.По
своим химическим свойствам это вещество принадлежало к органическим
соединениям и содержало аминогруппу.Функ пришел к заключению,что бе-
ри-бери является только одной из болезней,вызываемых отсутствием ка-
ких-то особых веществ в пище.
Несмотря на то,что эти особые вещества присутствуют в пище,как
подчеркнул ещё Н.И.Лунин,в малых количествах,они являются жизненно не-
обходимыми.Так как первое вещество этой группы жизненно необходимых
соединений содержало аминогруппу и обладало некоторыми свойствами ами-
нов,Функ(1912)предложил назвать весь этот класс веществ витамина-
ми(лат.vta-жизнь,vitamin-амин жизни).Впоследствии,однако,оказалось,что
многие вещества этого класса не содержат аминогруппы.Тем не мение тер-
мин "витамины"настолько прочно вошел в обиход,что менять его не имело
уже смысла.
После выделения из пищевых продуктов вещества,предохраняющего от
заболевания бери-бери,был открыт ряд других витаминов.Большое значение
в развитии учения о витаминах имели работы Гопкинса,Степпа,Мак Коллу-
ма,Мелэнби и многих других учёных.
В настоящее время известно около 20 различных витаминов.Установ-
- 3 -
лена и их химическая структура;это дало возможность организовать про-
мышленное производство витаминов не только путём переработки продук-
тов, в которых они содержаться в готовом виде,но и искусственно,путём
их химического синтеза.
ОБЩЕЕ ПОНЯТИЕ ОБ АВИТАМИНОЗАХ;ГИПО- И ГИПЕРВИТАМИНОЗЫ.
Болезни,которые возникают вследствии отсутствия в пище тех или
иных витаминов,стали называть авитаминозами.Если болезнь возникает
вследствие отсутствия нескольких витаминов,её называют поливитамино-
зом.Однако типичные по своей клинической картине авитаминозы в настоя-
щеевремя встречаються довольно редко.Чаще приходиться иметь дело с от-
носительным недостатком какого-либо витамина;такое заболевание называ-
ется гиповитаминозом.Если правильно и своевременно поставлен диаг-
ноз,то авитаминозы и особенно гиповитаминозы легко излечить введением
в организм соответствущих витаминов.
Черезмерное введение в организм некоторых витаминов может вызвать
заболевание,называемое гипервитаминозом.
В настоящее время многие изменения в обмене веществ при авитами-
нозе рассматривают как следствие нарушения ферментных систем.Известно,
что многие витамины входят в состав ферментов в качестве компонентов
их простетических или коферментных групп.
Многие авитаминозы можно рассматривать как патологические состоя-
ния,возникающие на почве выпадения функций тех или других кофермен-
тов.Однако в настоящее время механизм возникновения многих авитамино-
зов ещё неясен,поэтому пока ещё не представляется возможность тракто-
вать все авитаминозы как состояния,возникающие на почве нарушения
функций тех или иных коферментных систем.
С открытием витаминов и выяснением их природы открылись новые
перспективы не только в предупреждении и лечении авитаминозов,но и в
области лечения инфекционных заболеваний.Выяснилось,что некоторые фар-
мацевтические препараты (например,из группы сульфаниламидных) частично
напоминают по своей структуре и по некоторым химическим признакам ви-
тамины,необходимые для бактерий,но в то же время не обладают свойства-
ми этих витаминов.Такие "замаскерованные под витамины" вещества захва-
тываются бактериями,при этом блокируются активные центры бактериальной
клетки,нарушается её обмен и происходит гибель бактерий.
КЛАССИФИКАЦИЯ ВИТАМИНОВ.
В настоящее время витамины можно охарактеризовать как низкомоле-
кулярные органические соединения,которые,являясь необходимой составной
частью пищи,присутствуют в ней в чрезвычайно малых количествах по
сравнению с основными её компонентами.
Витамины-необходимый элемент пищи для человека и ряда живых ор-
- 4 -
ганизмов потому,что они не ситезируются или некоторые из них синтези-
руются в недостаточном количестве данным организмом.Витамины-это ве-
щества,обеспечивающее нормальное течение биохимических и физиологичес-
ких процессов в организме.Они могут быть отнесены к группе биологичес-
ки активных соединений,оказывающих своё действие на обмен веществ в
ничтожных концетрациях.
Витамины делят на две большие группы:1.витамины,растворимые в жи-
рах,и 2.витамины,растворимые в воде.Каждая из этих групп содержит
большое колличество различных витаминов,которые обычно обозначают бук-
вами латинского алфавита.Следует обратить внимание,что порядок этих
букв не соответствует их обычному расположению в алфавите и не вполне
отвечает исторической последовательности открытия витаминов.
В приводимой классификации витаминов в скобках указаны наиболее
характерные биологические свойства данного витамина-его способность
предотвращать развития того или иного заболевания.Обычно названию за-
болевания предшествует приставка "анти",указывающая на то,что данный
витамин предупреждает или устраняет это заболевание.
1.ВИТАМИНЫ,РАСТВОРИМЫЕ В ЖИРАХ.
Витамин A (антиксерофталический).
Витамин D (антирахитический).
Витамин E (витамин размножения).
Витамин K (антигеморрагический)
2.ВИТАМИНЫ,РАСТВОРИМЫЕ В ВОДЕ.
Витамин В1 (антиневритный).
Витамин В2 (рибофлавин).
Витамин PP (антипеллагрический).
Витамин В6 (антидермитный).
Пантотен (антидерматитный фактор).
Биотин (витамин Н,фактор роста для грибков,
дрожжей и бактерий, антисеборейный).
Инозит. Пара-аминобензойная кислота
(фактор роста бактерий и фактор пигментации).
Фолиевая кислота(антианемический витамин,витамин роста для цып-
лят и бактерий).
Витамин В12 (антианемический витамин).
Витамин В15 (пангамовая кислота).
Витамин С (антискорбутный).
Витамин Р (витамин проницаемости).
Многие относят также к числу витаминов холин(см.в конце) и
непредельные жирные кислоты с двумя и большим числом двойных связей.
Все вышеперечисленные-растворимые в воде-витамины,за исклдючением ино-
зита и витаминов С и Р,содержат азот в своей молекуле,и их часто
оъединяют в один комплекс витаминов группы В.
- 5 -
ВИТАМИНЫ,РАСТВОРИМЫЕ В ВОДЕ.
ВИТАМИН В2 (рибофлавин).
Химическая природа и свойства витамина В2.
Выяснению структуры витамина В2 помогло наблюдение,что все актив-
но действущие на рост препараты обладали жёлтой окраской и желто-зе-
лённой флоуресценцией.Выяснилось,что между интенсивностью указанной
окраски и стимулирущим препарата на рост в определённых условиях име-
ется параллелизм.
Вещество желто-зеленной флоуресценцией,растворимое в воде,оказа-
лосьвесьма распространенным в природе;оно относится к группе естест-
венных пигментов,известных под названием флавинов.К ним принадлежит
например флавин молока(лактофлавин).Лактофлавин удалось выделить в хи-
мичеси чистом виде и доказать его тождество с витамином В2.
Витамин В2-желтое кристалическое вещество,хорошо растворимое в
воде,разрушающееся при облучении ультрафиолетовыми лучами с образова-
нием биологически неактивных соединений(люмифлавин в щелочной среде и
люмихром в нейтральной или кислой).
Витамин В2 представляет собой метилированное производное изоал-
локсазина,к которому в положении 9 присоединён спирт рибитол;поэтому
витамин В2 часто называют рибофлавином,т.е. флавином,к которому присо-
единён пятиатомный спирт рибитол:
СНОН
|
НОСН
|
НОСН
|
НОСН
|
СН
|
NH N N N
C——O HC CO
| | | | | | | |
NH NH
N C——O HC N CO
Изоаллоксазин Витамин В2 (6,7-диметил-9-D-
рибитилизоаллоксазин)
Наличие активных двойных связей в циклическрй структуре рибофла-
вина обуславливает некоторые химические реакции,лежащие в основе его
биологического действия.Присоединяя водрод по месту двойных связей,ок-
рашенный рибофлавин легко превращается в бесцветное лейкосоедине-
ние.Последнее,отдавая при соответствущих условиях водород,снова пере-
ходит в рибофлавин,приобретая окраску.Таким образом,химические особен-
ности строения витамина В2 и обусловленные этим строением свойства
предопредиляют возможность участия витамина В2 в окислительно-восста-
новительных прцессах.
- 6 -
СОДЕРЖАНИЕ ВИТАМИНА В2 В НЕКОТОРЫХ ПРОДУКТАХ И ПОТРЕБНОСТЬ В НЁМ.
Витамин В2 широко распростренён во всех животных и растительных
тканях.Он встречается либо в свободном состоянии(например,в моло-
ке,сетчатке),либо,в большенстве случаёв,в виде соединения,связанного с
белком.Особенно богатым источником витамина В2 являются дрожжи, пе-
чень,почки,сердечная мышца мелкопитающих, а также рыбные продукты.До-
вольно высоким содержанием рибофлавина отличаются многие растительные
пищевые продукты.
Ежедневная потребность человека в витамине В2,по-видемому,равня-
ется 2-4 мг рибофлавина.
РОЛЬ В ОБМЕНЕ ВЕЩЕСТВ.
Витамин В2 встречается во всех растительных и животных тканях,хо-
тя и в различных количествах.Это широкое распространение витамина В2
соответствует участию рибофлавина во многих биологических процес-
сах.Действительно,можно считать твёрдо установленным,что существует
группа ферментов,являющихся необходимыми звеньями в цепи катализаторов
боилогического окисления,которые имеют в составе своей простетической
группы рибофлавин.Эту группу ферментов обычно называют флавиновыми
ферментами.К ним принадлежат,например,желтый фермент,диафораза и ци-
тохромредуктаза.Сюда же относятся оксидазы аминокислот,которые осу-
ществляют окислительное дезаменированиеаминокислот в животныхтка-
нях.Витамин В2входит в состав указанных коферментов в виде фосфорного
эфира.Так как указанные флавиновые ферметны находятся во всех тка-
нях,то недостаток в витамине В" приводит к падению интенсивности тка-
невого дыханидыхания и обмена веществ в целом,а следовательно,и к за-
едлению роста молодых животных.
В последнее время было установленно.что в состав простетических
групп ряда ферментов,помимо флавоновой группы,входят атомы метал-
лов(Cu,Fe,Mo).
ВИТАМИН РР (антипеллагрический витамин,никотинамид).
При отсутствии витамина РР(от английского pellagra preventing) в
пище у человека возникает заболевание,получившее название пеллагры.
ХИМИЧЕСКАЯ ПРИРОДА ВИТАМИНА РР.
Анипеллегрическим витамином является никотиновая кислота или её
амид.Никотиновая кислота была известна химикам ещё с 1867 года,но
только 70 лет спустя было установлено,что это относительно простое и
хорошо изученное вещество играет роль важней шего витамина.
Никотиновая кислота представляет собой белое кристалическое ве-
щество хорошо растворимое в воде и спирте.При кипячении и автоклавиро-
вании биологическая активность никотиновой кислоты не изменяется.
| ——СООН | ——COONH
| | | |
N N
Никотиновая кислота Амид никотиновой кислоты
- 7 -
Активностью антипеллагрическоговитамина обладает как сама никоти-
новая кислота,так и амид никотиновой кислоты.
По-видимому,в организме свободная никотиновая кислота быстро
превращается в амидникотиновой кислоты.который и является истинным ан-
типеллагрическим витамином.
При введении никотиновой кислоты людям и животным,страдающим пел-
лагрой,все признаки заболевания исчезают.
СОДЕРЖАНИЕ ВИТАМИНА РР В НЕКОТОРЫХ ПРОДУКТАХ И ПОТРЕБНОСТЬ В НЁМ.
Антипеллагричекий витамин довольно широко распространён в приро-
де,благодаря чему пеллагра при нормальном питании встречается ред-
ко.Большое количество витамина РР находится в рисовых отрубях,где со-
держание его доходит почти до 100 мг%.В дрожжах и пшеничных отрубях,в
печени рогатого ското и свиней также содержится довольно значительное
количество этого витаина.
Растения и некоторые микробы,а также,по-видимому,и некоторые жи-
вотные(крысы)способны синтезировать антипеллагрический витамин и поэ-
тому могут развиваться нормально и без поступления извне.В настоящее
время выяснено,что РР может синтезироваться в организме из триптофа-
на;недостаток триптофана в питании или нарушение его нормального обме-
на играет поэтому важную роль в возникновении пеллагры.Человек,по-ви-
димому не обладает достаточной способностью к синтезу антипеллагричес-
кого витамина, и доставка никотиновой кислоты или её амида с пищей не-
обходима,особенно при диете,не содержащей соответствущего количества
триптофана и пиридоксина,например,при резком преобладании в пищевом
рационе кукурузы(маиса).Суточная потребность в этом витамине для людей
исчисляется в 15-25 мг для взрослых и 15 мг для детей.
РОЛЬ В ОБМЕНЕ ВЕЩЕСТВ.
Никотиновая кислота,точнее её амид,играет исключительно важную
роль в обмене веществ.Достаточно сказать,что в состав ряда кофермент-
ных груп,катализирущих тканевое дыхание,входит амид никотиновой кисло-
ты.
Отсутствие никотиновой кислоты в пище приводит к нарушению синте-
за ферментов,катализирущих окислительно-восстановительные реакции,и
ведет к нарушению механизма окисления тех или иных субстратов тканево-
го дыхания.
Избыток никотиновой кислоты выводится из организма с мочой в виде
главным образом N1-метилникотинамида и частично некоторых других ее
производных.
| ———COONH
| |
N
|
CH
N1-метилникотинамида
- 8 -
ВИТАМИН В6(ПИРИДОКСИН).
Химическая природа и свойства витамина В6.
Вещества группы витамина В6 по своей химической природе являются
производными пиридина.Одно из них-пиридоксол(2-метил-3окси-4,5-диокси-
метилпиридил)-белое кристалическое вещество,хорошо растворимое в воде
и спирте. CHOH
|
HO—— |——CHOH
| |
HC——
N
Пиридоксо
Пиридоксолустойчив по отношению к кислотам и щелочам(например,5
н.коцетрации),но легко разрушается под влиянием света при pH=6,8.
СОДЕРЖАНИЕ ВИТАМИНА В6 В НЕКОТОРЫХ ПРОДУКТАХ И ПОТРЕБНОСТЬ В НЁМ.
Витамин В6 весьма распространён в продуктах как живого,так и рас-
тительного происхождения.Особенно богаты им рисовые отруби,а также за-
родыши пшеницы,бобы,дрожжи,а из животных продуктов-почки,печень и мыш-
цы.
Потребность человека в этом витамине точно не установлена,но при
некоторых формах дерматитов,не поддающихся излечению витамином РР или
другими витаминами,внутривенное введение 10-100 мг пиридоксина давало
положительный лечебный эффект.Предпологают,что потребность организма
человека в этом витамине составляет приблизительно 2 мг в день.
У человека недостаточность витамина В6 чаще всего возникает в ре-
зультате длительного приёма сульфаниломидов или антибиотиков-синтоми-
цина,левомицина,биомицина,угнетающих рост кишечных микробов,в норме
синтезирующих пиридоксин в колличестве,достаточном для частичного пок-
рытия потребности в нём организма человека.
РОЛЬ В ОБМЕНЕ ВЕЩЕСТВ.
Два производных пиридоксила-пиридоксаль и пиридоксамин-играют
важную роль в обмене аминокислот.Фосфорилированный пиридоксаль(фосфо-
пиридоксаль)участвует в реакции переаминирования-переносе аминогруппы
с аминокислоты на кетокислоту.Другими словами,система фосфопиридок-
саль-фосфопиродоксамин выполняет коферментную функцию в процессе пере-
аминирования.
H
C CH NH
| O |
HO—— ——CHOH HO—— ——CHOH
| | | |
HC—— | HC—— |
N N
Пиридоксаль Пиридоксамин
- 9 -
Н
C CH NH
| O ОН | ОН
HO—— ——CH—О—Р—О HO—— ——CH—О—Р—О
| | ОН | | ОН
HC—— | HC—— |
N N
Фосфопиридоксаль Фосфопиридоксамин
Кроме того, было показано,что фосфопиридоксаль является кофермен-
том декарбоксилаз некоторых аминокислот.Таким образом,две реакции азо-
тистого обмена:переаминирование и декарбоксилирование аминокислот осу-
ществляются при помощи одной и той же коферментной группы,образующейся
в организме из витамина В6.Далее установлено,что фосфопиридоксаль иг-
рает коферментную роль превращения триптофана,которое,по-видимому,и
ведёт к биосинтезу никотиновой кислоты.а также в превращениях ряда се-
русодержащих и оксиаминокислот.
ВИТАМИН С (АСКОРБИНОВАЯ КИСЛОТА).
К числу наиболее известных с давних времён заболеваний,возникаю-
щих на почве деффектов в питании,относится цинга,или скорбут.В средине
века в Европе цинга была одной из страшных болезней,принимавший иногда
характер повального мора.Наибольшее число жертв цинга уносила в могилу
в зимнее и весеннее время года,когда население европейских стран было
лишено возможности получать в достаточном колличестве свежие овощи и
фрукты.
Окончательно вопрос о причинах возникновения и способов лечения
цинги был разрешен эксперементально лишь в 1907-1912 гг. в опытах на
морских свинках.Оказалось,что морские свинки,подобно людям,подвержены
заболеванию цингой,которая развивается на почве недостатков в питании.
Стало очевидным,что цинга возникает при отсутствии в пищеособого
фактора.Этот фактор,предохраняющий от цинги,получил название витамина
С,антицинготного,или антискорбутного,витамина.
ХИМИЧЕСКАЯ ПРИРОДА ВИТАМИНА С.
Химическая природа аскорбиновой кислоты была выяснена после выде-
ления её в кристаличекой форме из ряда животных и растительних продук-
тов.особенно большое значение в ряду этих исследований имели работы
А.Сент-Дьердьи и Хэворта.
Строение витамина С было окончательно установлено синтезом его из
- 10 -
L-ксилозы.Витамин С полДалее
| |
|
