Витамины как биологически активные вещества

К открытиям приводит

случайность, но своевременная

Почему витамины были открыты значительно позже других факторов питания?

О существовании такой группы веществ, как витамины, в наше время знает каждый человек. Известно, что витамины должны находиться в пищевых продуктах, а их отсутствие в пище может вызвать различные нарушения обмена веществ и даже тяжелые заболевания. Однако понадобились годы кропотливого труда, чтобы удалось выделить витамины из природных материалов, изучить их свойства, найти способы оптимального использования в рационах человека, а также в лечебных целях.

Каким образом узнали о существовании витаминов? Многовековой опыт врачей подсказывал, что многие заболевания человека, несомненно, связаны с дефектами питания. При этом даже самая обильная пища не гарантирует от этих заболеваний.

Особенно страдали путешественники и мореплаватели. Так, например, цинга вызвала гибель большего числа моряков, чем морские бои и кораблекрушения. Известно, что из 160 участников экспедиции Васко де Гама, прокладывавшего путь в Индию, 100 человек погибли от цинги. Моряки в течение длительного времени питались почти исключительно солониной. Правда, имеются исторические свидетельства о том, что средиземноморские пираты запасали бочки с лимонным соком и благодаря этому могли очень долго жить в море.

К числу болезней, связанных с пищевой недостаточностью, относятся цинга, рахит, пеллагра, бери-бери (полиневрит) и ряд других.

Первое экспериментальное доказательство того, что кроме белков, жиров и углеводов, существуют другие незаменимые факторы питания, было получено в классическом научном эксперименте, который провел Николай Иванович Лунин в 1880 г. Он пришел к выводу: «..вышеупомянутые опыты учат, что невозможно обеспечить жизнь белками, жирами, сахарами, солями и водой – из этого следует, что в молоке…содержатся помимо этих веществ, другие, незаменимые для питания. Представляет большой интерес исследовать эти вещества и изучить их значение для питания». В чем заключались опыты Н.И. Лунина?

Н.И. Лунин изучал значение минеральных солей в питании.

Подопытные мыши были разделены на две группы: экспериментальную и контрольную.

ортрет Эйкмана

Экспериментальная группа получала пищу из искусственно приготовленной смеси. В нее входили химически чистые вещества: молочный белок (казеин), молочный жир, молочный сахар, вода и минеральные соли.

Контрольная группа мышей получала натуральное молоко.

Мыши, находившиеся на экспериментальной диете, через некоторое время переставали расти и развиваться, теряли в весе, переставали поедать предложенный им корм и, наконец, погибали, если им не начинали давать натуральное молоко.

ортрет Функа

Таким образом, впервые было экспериментально доказано, что существуют незаменимые для питания вещества, кроме всех ранее известных. Эти опыты были повторены и подтверждены другими учеными (обязательное условие в научных исследованиях).

Н.И. Лунина считают основоположником науки – витаминологии.

Следующий шаг в истории открытия витаминов сделал голландский врач Ц. Эйкман в 1896 г.

Работая тюремным врачом на о. Ява, он обратил внимание на то, что среди заключенных практически не встречалась болезнь бери-бери, которая была широко распространена в этом регионе. Ц. Эйкман предположил, что имеется прямая связь между заболеванием и характером питания. Заключенным давали в пищу неочищенный рис и отходы его обработки (рисовые отруби), в то время как остальное население питалось очищенным (полированным) рисом. Сходная болезнь возникала у кур и голубей, живших в тюремном дворе и питавшихся отходами пищи. Ц, Эйкман перевел заболевших кур на питание неочищенным рисом – заболевание прошло. Эйкман приготовил экстракт из рисовых отрубей и с его помощью также вылечил заболевших кур.

Было экспериментально доказано, что в оболочках риса содержится неизвестное вещество, предохраняющее от очень тяжелого заболевания – бери-бери.

И лишь 1911 г. польскому ученому Казимиру Функу удалось выделить это вещество из оболочки риса в кристаллическом виде. В его составе Функ обнаружил аминогруппу (-NH2). Так и родился термин «витамины» - от латинского «vita» - жизнь, т.е. vitamin – «амин жизни». В дальнейшем выяснилось, что многие вещества класса витаминов не только не содержат аминогруппы, но даже азота (например, витамин С – аскорбиновая кислота). Однако термин «витамины» настолько прочно вошел в обиход, что менять его не имело смысла.

В настоящее время известны десятки витаминов. До тех пор, пока не были изучены состав и химическая структура витаминов, их выделяли из природных продуктов. Насколько это было трудно, можно судить по следующим примерам:

Для получения нескольких граммов витамина В1требовалась сложная переработка 1 тонны дрожжей;

0,5 г витамина В2 получали при обработке 1 тонны молочной сыворотки;

Из 30000 яиц удавалось выделить 11 г биотина (витамина Н);

Из 50000 апельсинов – несколько граммов витамина С.

Понятно, почему витамины были открыты позже других факторов питания:

Витамины содержатся в природных продуктах в очень малых количествах;

Необходимо было найти доказательства, что нарушение обмена веществ в организме связано с питанием;

Витамины имеют различную химическую природу и выделить их было трудной задачей для химиков;

После того, как были установлены химический состав и структура витаминов, стало возможным промышленное производство витаминов путем их химического синтеза.

Что показали результаты химического синтеза витаминных препаратов?

При исследовании химической природы витаминов оказалось, что многие из них встречаются группами по 3-5 и более родственных соединений (витамины группы А, группы В и др.) Витамины одной группы незначительно отличаются и по химической природе и по степени их физиологической активности. Для выяснения роли различных функциональных групп таких соединений было синтезировано много их искусственных аналогов. При этом выяснилось, что некоторые производные витаминов оказывают на организм противоположное действие по сравнению с витаминами. Эти вещества получили название «антивитамины». Будучи «ложными заменителями», они тормозят или нарушают нормальное течение обменных процессов. Возникает острая витаминная недостаточность даже в тех случаях, когда соответствующий витамин поступает с пищей в достаточном количестве.

Такими антагонистами витаминов являются, например и антибиотики, сульфаниламидные препараты. Так, стрептоцид угнетает рост бактерий, потому что является антивитамином пара-аминобензойной кислоты, а она служит витамином роста бактерий. Сравните стрептоцид и пара-аминобензойную кислоту по составу и строению (рис…) – они очень близки, этим и объясняется их участие в биохимических процессах.

В чем проявляется биологическая активность витаминов?

Механизм действия витаминов был расшифрован в результате длительных и сложных исследований. Установлено, что витамины являются биологическими катализаторами, большинство из них входит в состав ферментов. Так, витамин В1входит в состав фермента, осуществляющего процесс декарбоксилирования. Витамин РР входит в состав ферментов дегидрогенирования окислительных процессов и т.п.

Имеются витамины, которые образуют не ферментарные системы, а другие сложные вещества в организме. Например, витамин А1 входит в состав белка, обеспечивающего световосприятие зрительного нерва, а также участвует в образовании специфического фермента – лизоцима. Лизоцим содержится в легочной ткани, в слизистой оболочке глаз, во многих выделениях (носовая слизь, слезы и др.). и это – не случайно. Это все те места, которые непосредственно соприкасаются с внешней средой, с болезнетворными бактериями. Лизоцим обладаем бактерицидным действием.

Таким образом, установлено, что витамины, имея различную химическую природу, обладают общей биохимической функцией – являются биологическими катализаторами, регуляторами обмена веществ в организме.

У каждой группы витаминов имеется в организме также свой путь проявления биологической активности.

Для практических целей и для понимания процессов обмена веществ в организме существенное значение имеет изучение комплексов витаминов, как друг с другом, так и с другими веществами.

Образ жизни

Полезно запомнить: четыре группы витаминов, растворимых в жирах –А, Д, Е, К и учитывать их особенности при применении.

Имейте в виду: при лечении антибиотиками – не забывать согласовать с врачом курс витаминизации и строго соблюдать его.

Вопросы и задания

Соберите аннотации к витаминным препаратам, выпускаемыми разными фармацевтическими фирмами. Сопоставьте дозировки различных витаминов, их сочетание, рекомендации к приему.