Витамины

Витам и ны (от лат. vita — жизнь), группа органических соединений разнообразной химической природы, необходимых для питания человека, животных и других организмов в ничтожных количествах по сравнению с основными питательными веществами (белками. жирами. углеводами и солями ), но имеющих огромное значение для нормального обмена веществ и жизнедеятельности.

Первоисточником витаминов служат главным образом растения (см. Витаминоносные растения). Человек и животные получают витамины непосредственно с растительной пищей или косвенно — через продукты животного происхождения. Важная роль в образовании витаминов принадлежит также микроорганизмам. Например, микрофлора, обитающая в пищеварительном тракте жвачных животных, обеспечивает их витаминами группы В. Витамины поступают в организм животных и человека с пищей, через стенку желудочно-кишечного тракта, и образуют многочисленные производные (например, эфирные, амидные, нуклеотидные и др.), которые, как правило, соединяются со специфическими белками и образуют многие ферменты. принимающие участие в обмене веществ. Наряду с ассимиляцией в организме непрерывно совершается диссимиляция витаминов. причём продукты их распада (а иногда и малоизменённые молекулы витаминов ) выделяются наружу. Недостаточность снабжения организма витаминами ведёт к его ослаблению (см. Витаминная недостаточность), резкий недостаток витаминов — к нарушению обмена веществ и заболеваниям — авитаминозам, которые могут окончиться гибелью организма. Авитаминозы могут возникать не только от недостаточного поступления витаминов. но и от нарушения процессов их усвоения и использования в организме .

Основоположник учения о витаминах русский врач Н. И. Лунин установил (1880), что при кормлении белых мышей только искусственным молоком. состоящим из казеина. жира. молочного сахара и солей. животные погибают. Следовательно, в натуральном молоке содержатся и другие вещества. незаменимые для питания. В 1912 польский врач К. Функ, предложивший само название «витамины », обобщил накопленные к тому времени экспериментальные и клинические данные и пришёл к выводу, что такие заболевания, как цинга, рахит. пеллагра, бери-бери, — болезни пищевой недостаточности, или авитаминозы. С этого времени наука о витаминах (витаминология) начала интенсивно развиваться, что объясняется значением витаминов не только для борьбы со многими заболеваниями, но и для познания сущности ряда жизненных явлений. Метод обнаружения витаминов. примененный Луниным (содержание животных на специальной диете — вызывание экспериментальных авитаминозов), был положен в основу исследований. Было выяснено, что не все животные нуждаются в полном комплексе витаминов. отдельные виды животных могут самостоятельно синтезировать те или иные витамины. В то же время многие плесневые и дрожжевые грибы и различные бактерии развиваются на искусственных питательных средах только при добавлении к этим средам вытяжек из растительных или животных тканей. содержащих витамины. Таким образом, витамины необходимы для всех живых организмов .

Изучение витаминов не ограничивается обнаружением их в естественных продуктах с помощью биологических тестов и другими методами. Из этих продуктов получают активные препараты витаминов. изучают их строение и, наконец, получают синтетически. Исследована химическая природа всех известных витаминов Оказалось, что многие из них встречаются группами по 3—5 и более родственных соединений, различающихся деталями строения и степенью физиологической активности. Было синтезировано большое число искусственных аналогов витаминов с целью выяснения роли функциональных групп. Это способствовало пониманию действия витаминов. Так, некоторые производные витаминов с замещенными функциональными группами оказывают на организм противоположное действие, по сравнению с витаминами. вступая с ними в конкурентные отношения за связь со специфическими белками при образовании ферментов или с субстратами воздействия последних (см. Антивитамины ).

Витамины имеют буквенные обозначения, химические названия или названия, характеризующие их по физиологическому действию. В 1956 принята единая классификация витаминов. которая стала общеупотребительной.

Наличие химически чистых витаминов дало возможность подойти к выяснению их роли в обмене веществ организма. Витамины либо входят в состав ферментов. либо являются компонентами ферментативных реакций. При отсутствии витаминов в организме нарушается деятельность ферментных систем, в которых они участвуют, а следовательно, — и обмен веществ. Известно несколько сот ферментов. в состав которых входят витамины. и огромное количество катализируемых ими реакций. Многие витамины — преимущественно участники процессов распада пищевых веществ и освобождения заключённой в них энергии (витамины B1. В2. PP и др.). Участвуют они и в процессах синтеза: B6 и В12 — в синтезе аминокислот и белковом обмене, В3 (пантотеновая кислота ) — в синтезе жирных кислот и обмене жиров. Вс (фолиевая кислота ) — в синтезе пуриновых и пиримидиновых оснований и многих физиологически важных соединений — ацетилхолина. глутатиона. стероидов и др. Менее изучено действие жирорастворимых витаминов. однако несомненно их участие в построении структур организма. например в образовании костей (витамин D), развитии покровных тканей (витамин А ), нормальном развитии эмбриона (витамин Е и др.). Таким образом, витамины имеют огромное физиологическое значение. Выяснение физиологической роли витаминов позволило использовать их для витаминизации продуктов питания, в лечебной практике и в животноводстве. Особенно широко стали применяться витамины после освоения их промышленного синтеза. См. также Витаминные препараты.

Лит. Кудряшов Б. А. Биологические основы учения о витаминах. М. 1948 (имеется библ.); Валдман A. Р. Значение витаминов в питании сельскохозяйственных животных и птицы, Рига, 1957; Березовский В. М. Химия витаминов. М. 1959; Труфанов А. В. Биохимия и физиология витаминов и антивитаминов. М. 1959; Шилов П. И. и Яковлев Т. Н. Основы клинической витаминологии, Л. 1964 (имеется библ.); Букин В. Н. Пантамат кальция (витамин B15 ), М. 1968; Vitamine. Chemie und Biochemie, Hrsg. von J. Fragner, Bd 1—2, Jena, 1964—65 (имеется библ.); Wagner A. F. Folkers K. Vitamins and coenzymes, N. Y. [1964]; The vitamins: chemistry, physiology, pathology, methods, 2 ed. ed. W. Н. Sebrell, R. S. Harris, v. 1, N. Y. — L. 1967.

В. Н. Букин.

Получение витаминов . Витамины получают главным образом синтетически и лишь в некоторых случаях отдельные стадии в цепи синтеза выполняются биологическими способами. Производство концентратов витаминов из продуктов растительного или животного происхождения почти полностью потеряло своё значение.

Получение витаминов относится к тонкому органическому многостадийному синтезу. Химическими методами синтезируют следующие витамины. А, B1. B2. В3. B6. Вс. С, D2. D3. Е, К, PP, а В12 — ферментативными методами микробиологического синтеза. Ферментацией пользуются также на одной из стадий синтеза витамина С. Этот витамин в виде индивидуального кристаллического вещества высокой степени чистоты образуется при восстановлении D-глюкозы в D-copбит. Последний ферментативно окисляют в L-copбозу, которую после ряда операций превращают в витамин С (I). Витамин А (ретинол ) синтезируют, исходя из псевдоионона (II), который циклизуют в b -ионон и затем через ряд сложных операций превращают в ретинол (III). Псев-доионон служит также исходным сырьём для многостадийного синтеза изофитола, используемого при получении чистого витамина Е ( a -токоферилацетата, IV).

Витамин K3 (2-метил-1,4-нафтохинон) получают окислением 2-метилнафталина. Витамином K3 пользуются в медицинской практике в виде растворимой в воде натриевой соли бисульфитного производного (V).

Витамин В2 (рибофлавин. VIII) образуется при культивировании Eremothecium ashbyii и других микроорганизмов без выделения в виде сухой биомассы (с использованием только для кормления с.-х. животных), а синтетический рибофлавин (применяемый в медицине) получают в виде кристаллического продукта деструктивным окислением D-глюкозы (из кукурузного крахмала ) в D-apaбоновую кислоту и рядом других операций превращают в конечный продукт — жёлто-оранжевые кристаллы высокой степени чистоты. Важное производное рибофлавина — его кофермент рибофлавин-5'-фосфат натрия (IX, R = Na), применяемый для инъекций, получают фосфорилированием рибофлавина. а другой кофермент — ФАД (IX, R — остаток аденозин-5'-фосфата) получают конденсацией рибофлавина-фосфата и аденозин-5'-фосфата.

Витамин B6 (пиридоксин. X, а) синтезируют, конденсируя метоксиацетил-ацетон с циануксусным эфиром в присутствии аммиака в 2-метил-4-метоксиметил-5-циан-6-оксипиридин, который подвергают нитрованию. затем рядом операций превращают в пиридоксин. Известен также и другой способ получения пиридоксина — через 4-метил-5-пропоксиоксазол диеновым синтезом с формалем бутен-2-диола-1,4. Другими формами B6 являются пиридоксол (X, б) и пиридоксамин (X, в).