рефераты, курсовые, дипломы >>> биология, химия

 

Биологическая роль каротина и каротиноидов

 

СОДЕРЖАНИЕ:

1. Введение

1.1. Исторические данные

1.2. Установление химической структуры каротина

2. Основная часть

2.1. Природные изомеры каротина

2.2. Каротиноиды

2.3. характеристики каротина

2.4. Каротин как провитамин А

2.4.1. Общие сведения

2.4.2. Усвоение организмом и образование

витамина А.

2.5. Биологическая активность каротина и каротиноидов

3. Заключение

3.1. Витамин А и злокачественный рост

3.2. Физиологическое действие каротина

ИСТОРИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

в первый раз каротин был выделен в 1831 году Вакенродером из желтой репы и моркови. По имени данной последней - Daucus carota - он и получил свое заглавие. Несколько лет спустя, в 1837 году, Берцелиус методом экстрагирования спиртом выделил из осенних листьев зеленоватых растений желтое красящее вещество, названное им ксантофиллом. В 1847 году Цейзе обрисовал пигмент моркови, присвоив ему предположительно эмпирическую формулу С5 Н 8. позже, в 1861 году, Гуземан приписал каротину новенькую эмпирическую формулу С18 Н24О на основании данных элементарного анализа на углерод и водород ( С = 84,14, Н = 9,80 и С = 83,98, Н = 9,77 ).

Серия работ Арно ( 1885 - 1889 гг. ) Была ориентирована к дальнейшему выяснению химической природы каротина. Арно высказал предположение, что желтое красящее вещество, присутствующее в зеленоватых листьях различных растений ( ксантофилл Берцелиуса ), идентично красящему веществу моркови ( каротину Вакенродера ). Элементарный анализ пигмента, проведенный Арно, дал следующие результаты в трех определениях:

I. С = 88,55 II. С = 88,75 III. С = 88,70

Н = 10,59 Н = 10,67 Н = 10,62

Арно приписал исследованному желтому красящему веществу новенькую эмпирическую формулу С26Н38 ( теоретически для таковой формулы С = 89,14 и Н =10,86 ) и назвал его каротеном. Но этот термин потом не привился, и за пигментом осталось его прежнее заглавие - каротин.

Выводы Арно, за исключением констатации несомненного углеводородного характера каротина, были в последующем подвергнуты переоценке. Еще в 1883 году Бородиным было сделано наблюдение, легшее в базу всех дальнейших исследований в области красно - желто - оранжевых природных пигментов. Бородин доказал, что желтый пигмент, извлеченный из зеленоватых растений, не вполне идентичен каротину моркови и состоит из смеси минимум двух разных пигментов, в которой каротин находится только как составная часть в тех либо других количествах. Предложение Бородина подтвердилось в работах еще одного российского ботаника - Монтеверде и остальных исследователей. Так было положено начало исследованию комплекса каротиновых красящих веществ, которое длится и до реального времени.

Предложенная Арно эмпирическая формула для каротина оставалась не опровергнутой в течении 20 лет. Усилия ученых в конце XIX и в первые годы XX ст. Были ориентированы к тому, чтоб внести какую-или определенность в свойства и классификацию желто-оранжевых растительных пигментов. Бугарель получил каротин из зеленоватых листьев в кристаллическом виде и назвал его эритрофиллом. Остальные исследователи пробовали поделить и классифицировать спутников каротина. В собственных работах они приняли простые физико-химические приемы - фильтрование через активный уголь, обработку различными растворителями и т.Д. Некая наметка на возможность классификации желтых пигментов возникла тогда, когда в Сорби и Краус обратились к помощи спектрального анализа, определив полосы поглощения растворов веществ, выделенных из разных растворительных материалов. Но и тут, как верно отмечает Любименко, “несмотря на наличность оптических различий у исследованных Краусом пигментов, этот ученый не склонен был придавать им огромного значения и заместо того, чтоб ближе изучить химические и физические признаки отдельных представителей намеченных групп, он просто объявил их формами ксантофилла”.

некое оживление в исследовании природных красящих наметилось в начале текущего столетия. Оно связано с работами Вальштеттера по исследованию хлорофилла, разделению и идентификации пигментов, сопутствующих ему в растительных органах. В собственной работе “Исследование хлорофилла” Вильштеттер посвящает отдельную главу “желтым спутникам” этого распространенейшего в природе пигмента.

Вильштеттер и Миг в 1907 году выделяли каротин из сушенных листьев жгучей крапивы методом экстрагирования петролейным эфиром. По своим свойствам этот пигмент оказался совсем идентичным каротину из моркови. Анализ очищенного вещества дал следующие результаты в трех пробах:

I. С = 89,09 II. С = 89,50 III. С = 89,23

Н = 10,48 Н = 10,59 Н = 10,54

Среднее соотношение меж С и Н в анализах Вильштеттера и Мига было получено равным 1,406 ( у Арно - 1,428 ). таковой итог более всего приближается к эмпирической формуле С5 Н7. Определения же молекулярного веса вещества по точке кипения в хлороформе и сероуглероде привели авторов к конечной формуле С40Н56. Вильштеттер и Миг подтверждают правильность собственных выводов также на примере анализа иодида каротина, в итоге которого было получено:

I. С = 51,62 II. С = 51,69

Н = 6,20 Н = 6,25

I = 41,53 I = 41,71

Эти данные более соответствуют формуле С40Н56I3 ( С = 52,35; Н = 6,15; I = 41,50 ), чем формуле для иодида, предположенной Арно ( С26Н38I ).

Вольштеттер разграничил понятия “каротин” и “ксантофилл” и характеризовал ксантофилл, как оксипроизводное каротина. Вольштеттер указал также на ошибку Гуземана, принимавшего свое оксисоединение за каротин, в то время как по расчетам Вильштеттера оно как раз соответствовало ксантофиллу, имеющему формулу С40Н56О2.

таковым образом из работ Вильштеттера вытекает, что в растениях найдено как будто лишь два желтых пигмента - каротин и ксантофилл. Эмпирическая формула каротина, данная Вильштеттером, получила потом доказательство согласно структурному анализу. Существование же, не считая каротина, лишь одного ксантофилла было сомнительным, так как еще до исследований Вильштеттера , ботаниками был накоплен значимый материал по извлечению растительных желтых пигментов, владеющих различными спектральными чертами и растворимостями. Имеется в виду цитированные выше работы Бородина и остальных авторов. Впрочем и сам Вильштеттер, в конце концов, выразил колебание в однородности полученных им препаратов, что в последствии целиком оправдалось.

Замечательное открытие российского ботаника Цвета, опубликовавшего в 1910 году свою работу “Хромофиллы в растительном и животном мире”, показало единственно эффективный путь к разрешению данного вопроса. Цвет предложил воспользоваться для разделения желтых, бардовых и оранжевых пигментов способом хроматографической адсорбции, сделавшимся потом одним из более тонких орудий в органическом анализе.

Цвету удалось, изолировав каротин, расположить ту смесь, которую Вильштеттер назвал “ксантофиллом”, еще на четыре отдельных пигмента. Автор назвал их ксантофиллами a, a’ a’’ и b, но не успел подвергнуть всестороннему исследованию. Но путь для дальнейшего дифференцирования растительных пигментов был намечен совсем верно и обеспечил фуррор последующих исследований.

обилие желтых, бардовых и оранжевых красящих веществ растений в это время было доказано также фактом выделения углеводорода ликопина в целом ряде растений, где он сопутствует каротину ксантофиллу. Было установлено также наличие ликопина в томатах. Назревала необходимость ввести хотя бы предварительную рациональную классификацию каротиновых красящих веществ.

Первая попытка в этом направлении сделана в 1916 году Любименко в его работе “О превращениях пигментов пластид в живой ткани растения”. Классификация Любименко базировалась на двух признаках - растворимости пигментов в одном и том же органическом растворителе и сходстве спектров поглощения в сероуглеводороде, определяющихся зрительно при помощи спектроскопа. Автор делил, до этого всего, все пигменты хлоропластов на желтые и красные. Желтые, в свою очередь, по отношению к муравьиной кислоте делились на группу каротина, представители которой нерастворимы в кислоте, и группу ксантофилла, члены которой просто растворимы в муравьиной кислоте. К красным пигментам Любименко относил группу ликопина и группу родоксантина.

Группа каротина, согласно Любименко, насчитывала шесть отдельных представителей. Автор располагал их в следующие два ряда (см. Табл.).

ГРУППА КАРОТИНА  

диапазоны поглощения

в сероуглероде

(в mm)

интенсивность полос

 

1 полоса

2 полоса

 

первый ряд

Каротин a,

нераствор.

в спирте

538 - 510

492 - 475

I = II

Пигмент плодов Lycium ovatum, раствор. В горячем спирте

538 - 503

491 - 472

II > I

Каротин b просто раствор. В спирте

538 - 505

492 - 472

II > I

второй ряд

Каротин a’, раствор. В кипящем спирте

53 - 508

492 - 473

I = II

Пигмент плодов Solanum pseudocapsicumpseudocapsicum, раствор. В прохладном спирте

533 - 502

490 - 470

II > I

Каротин b’, просто раствор. В спирте

580 - 505

490 - 470

II > I

Каждый её ряд, состоящий из трех представителей, объединяется сходной спектральной чертой. Пигменты в пределах каждого ряда размещаются в порядке улучшения их растворимости в спирте. Автор отмечает, что наилучшая растворимость в спирте сопровождается также улучшением растворимости в уксусной кислоте. У каротина b, просто растворяющегося в обоих растворителях можно предположить наличие в молекуле кислорода, находящегося , но, не в хромофорной группе. Таковым образом Любименко включал в группу каротина не лишь обычный углеводород каротин a, который он идентифицировал с пигментом моркови, но также и кислородсодержащие соединения. Новый и более плодотворный период в исследовании каротина и родственных ему пигментов начался начался после первой мировой войны, когда у биохимиков начал накапливаться увлекательный материал о вероятной взаимосвязи меж каротином и не так давно открытым витамином А и об общности их физиологического деяния. В период 1928 - 1933 годов каротин и каротиноиды явились объектом углубленных исследований целого ряда химиков-органиков. Целью этих работ было окончательное выяснение химической природы и параметров каротина и сопутствующих ему родственных пигментов.

В 1928 году Цейхмейстер и его сотрудники, каталитически гидрируя каротин, установили, что его молекула содержит огромную алифатическую группировку. Дальнейшие работы по выяснению строения каротина принадлежат, основным образом, Карреру, обширно использовавшему хроматографический способ Цвета для разделения пигментов и их изомеров. В 1930 году, т.Е. Практически через сто лет после открытия каротина, была установлена его структурная формула. В этот же период времени были выделены и исследованы некие изомеры каротина и ряд каротиноидов.

появилась новая современная классификация каратиновых красящих веществ. Согласно данной классификации все известные нам каротиновые красящие вещества по структурному признаку можно поделить на две главных группы: соединения с 40 углеродными атомами в молекуле и соединения с числом атомов углерода в молекуле меньшим 40. К первой группе принадлежат углеводороды (каротин, его изомеры и ликопин), оксисоединения - непрерывные спирты, получившие собирательное заглавие “ксантофиллов”, и оксосоединения (кетоны). Вторая группа каротиновых красящих веществ представлена карбоновыми и оксикарбоновыми кислотами. Не считая того, найдено еще несколько специфичных каротиноидов, выделенных из органов животных. Число углеродных атомов в их молекуле достигает 80 ( афаницин ).

УСТАНОВЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ КАРОТИНА

Количество двойных связей в молекуле каротина было определено по подсчету количества молекул водорода, расходуемых при каталитическом гидрировании. Было найдено, что одна молекула каротина воспринимает 11 молекул Н2 и, следовательно, содержит 11 двойных связей. Такие же результаты получены при реакции каротина с хлоридом.

Ряд цепных выводов сделан из результатов опытов окислительного расщепления каротина. Окисление бензольного раствора каротина аква веществом перманганата при встряхивании влечет за собой выявления запаха фиалок. Такое же явление, но в меньшей степени, наблюдалось и при самоокислении каротина кислородом воздуха. Понятно, что химическим фактором, обусловливающим запах фиалки, является b-ионон:

который при окислении пермангантом способен давать следующий ряд товаров расщепления: a-a-диметилглутаровую кислоту (1), a-a-диметилянтарную кислоту (2) и диметилмалоновую кислоту (3):

схожий же ряд товаров расщепления был отмечен и Каррером при продолжительном окислении перманганатом каротина. Таковым образом было подтверждено присутствие в молекуле последнего b-иононового цикла.

доказательство этого факта вытекает также и из исследований сравнительного озонирования b-ионона и каротина, сделанных Пуммерером и сотрудниками. В обоих вариантах в продуктах расщепления было установлено наличие героновой кислоты:

При этом, при идентичных условиях опыта, из одной молекулы каротина выходит вдвое большее количество героновой кислоты, чем из b-ионона, что дало право вывести заключение о наличии в молекуле каротина двух b-иононовых циклов. О наличии двух циклическх систем в молекуле каротина можно судить также и по эмпирической формуле С40Н78 его восстановленного производного - бесцветного пергидрокаротина.

таковым образом на основании произнесенного выше, молекулу каротина можно представить состоящей из 2-ух b-иононовых колец, соединенных меж собой цепной алифатической группировкой, в которой имеется девять ненасыщенных связей (две другие находятся в циклах). Принимая во внимание интенсивную окраску каротина, которая традиционно связана с конъюгацией двойных связей, промежуточную алифатическую цепь каротина можно было разглядывать, как хромофор полиенового типа, состоящий из восемнадцати метиновых групп, у которых, согласно балансу брутто -формулы, некие водородные атомы замещены метильными группами.

Наличие метильных групп в промежуточной алифатической цепи молекулы каротина было доказано Куном и его сотрудниками. При окислении каротина пермангонатом калия выходит 4,4 молекулы уксусной кислоты. Окисление более твердым окислителем - хромовой кислотой - дает шесть молекул уксусной кислоты группировки типа

а хромовая кислота также и более насыщенные, как к примеру:

Можно было утверждать поэтому, что промежуточная полиметиновая цепь молекулы каротина содержит четыре метильных группы.

На основании совокупности всех скопленных экспериментальных данных Каррер выдвинул догадки о том, что промежуточная цепь молекулы каротина состоит из четырех метилбутадиеновых (изопреновых) остатков, попарно расположенных с обеих сторон центра симметрии молекулы.

Структурная формула каротина, установленная Каррером, имеет следующий вид:

ПРИРОДНЫЕ ИЗОМЕРЫ КАРОТИНА

Исследования по выяснению структуры каротина проводились сначало с пигментом, выделенным из моркови и принятым за незапятнанный каротин. Скоро была выяснена причина неких количественных неувязок в итоге опытов, обьясняющаяся тем, что каротин моркови представлял собой смесь отдельных изомеров. Приведенное выше строение оказалось присущим только одному изомеру каротина.

Пигмент моркови хроматографически был разделен на три изомерных компонента. Изомер симметричного строения составлял около 85% смеси. В количестве около 15% был представлен второй изомер. В продуктах его окисления было найдено меньшее количество героновой кислоты и наличие изогероновой кислоты, получающейся, традиционно, в итоге окислительного распада a-иононового цикла:

Отсюда, вполне естественно, можно было заключить, что в молекуле второго изомера с той же эмпирической формулой С40Н56 содержатся два разных цикла - один b-иононовый и второй a-иононовый:

Правильность таковой структурной формулы подтверждается и оптической активностью ( правым вращением ) этого соединения, обусловленной наличием асимметрического атома углерода.

Изомер симметричного строения был назван b-каротином, изомер с одним a-иононовым циклом - a- каротином.

Третий изомер пигмента моркови - g-каротин - был выделен и изучен Куном и Брокманом. При каталитическом гидрировании он присоединяет двенадцать молекул водорода и, следовательно, содержит уже двенадцать ненасыщенных связей. В продуктах озонирования g-каротин был найден ацетон в количестве 0,85 молекул на молекулу g-каротина. Из этих данных был сделан вывод о наличии на одном конце молекулы g-каротина открытой ненасыщенной алифатической группировки ( с одной дополнительной двойной связью )

которую можно разглядывать, как разорванное кольцо ионона, т.Е. Как псевдоионон:

таковым образом молекула g-каротина будет иметь следующий вид:

a-, b- и g-каротин являются более распространенными природными структурными изомерами каротина. Имея одинаковую эмпирическую формулу С40Н56, они различаются один от другого рядом параметров - температурой плавления, способностью адсорбироваться на окисях металлов, спектральными чертами. Структурной предпосылкой, обусловливающей эти конфигурации, как видно из всего изложенного выше, является различное размещение двойных связей на одном из концов молекулы.

За последнее время развитие техники очень узкого хроматографического разделения пигментов по Цвету позволило при исследовании растительных объектов найти новейшие изомеры каротина, встречающиеся в природе, правда, в существенно меньших количествах. Так, Винтерштейн из плодов гонокариума, более обеспеченного g-каротином, выделил 4-й изомер, названный d-каротином. Судя по максимумам поглощения d-каротина, лежащим меж такими для a-каротина и для каротиноида ликопина, новому изомеру приписана следующая предположительная формула:

Пятый природный изомер каротина найден в 1941 году Фрепсом и Кеммерером при хроматографическом разделении пигментов желтой кукурузы. На хроматограмме он давал светло-желтое кольцо, расположенное несколько выше четкоотделенного оранжевого кольца b-каротина. Новый пигмент, названный к-каротином, воспринимали поначалу за g-каротин, но спектроскопическое исследование показало, что новый изомер обнаруживает максимум поглощения, не соответствующий таковому для g-каротина. Строение нового изомера совсем еще не установлено. Понятно только, что в его молекуле имеется один b-иононовый цикл.

За последние годы также найдено еще два природных растительных пигмента, которые есть основания разглядывать, как изомеры каротина. Это V-каротин Стрейна, отысканный в моркови, и e-каротин Стрейна и Маннинга, выделенный из диатомовых водорослей. Последний получен авторами в кристаллическом состоянии. По своим химическим свойствам этот углеводород практически идентичен b-каротину. Но его спектральная черта приблежается к такой каротиноида виолаксантина.

Природные структурные изомеры каротина под влиянием естественных либо специально созданных условий способны, в свою очередь, изомеризоваться. При этом может быть получено огромное количество, основным образом, стериоизомеров. До последнего времени принято было считать эти стериоизомеры каротина продуктами только искусственного происхождения. Но современные данные ряда исследователей свидетельствуют о наличии таковых стериоизомеров в неких растениях. Таковым образом разделение изомеров каротина на природные и искусственные становится уже до некой степени условным.

Из всех узнаваемых до реального времени природных изомеров каротина наибольшее значение имеет b-каротин. К тому же он владеет очень широким распространением в природе. Совсем частенько ему сопутствует в том либо ином количестве a- и g-каротин. Оба этих последних, как будет указано далее, также являются провитаминами А, с вдвое меньшей по сравнению с b-каротином биологической активностью. Поэтому при изготовлении каротиновых препаратов традиционно нет необходимости в разделении трех изомеров. Смесь этих изомеров, выделенная из какого или сырьевого источника, к примеру из моркови, очищенная и перекристаллизованная, носит обобщающее заглавие “каротин”. Неперекристаллизованная смесь изомеров каротина известна как “сырой каротин”.

КАРОТИНОИДЫ

В подавляющем большинстве случаев изомеры каротина в природных источниках сопровождаются тем либо другим количеством очень родственных им по строению остальных растительных пигментов - каротиноидов. Некие из этих каротиноидов, как будет указано далее, владеют также провитаминной активностью.

остальные лишены этих параметров, но, будучи частыми спутниками каротина в исходных материалах, являются балластом, от которого необходимо освобождаться при приготовлении незапятнанных препаратов каротина и при аналитическом определении активности.

Каратиноиды, так же как и изомеры каротина, принадлежат к полиеновым естественным красящим веществам. Их молекулы построены по аналогичному с каротином структурному принципу - циклы либо псевдоциклы соединены алифатической группировкой из изопреновых остатков. Меж каротином и каратиноидами существует, повидимому, также и определенная генетическая связь.

Следует отметить, что некие растительные продукты накапливают в себе, наряду с каротином, преимущественные количества какого-или либо нескольких каротиноидов ( к примеру, ликопин в томатах, криптоксантин в желтой кукурузе и др. ) Количество разных каротиноидов, образующихся в органах растений, может быть очень разнообразным и насчитывает время от времени несколько десятков отдельных представителей. Каротиноиды в настоящее время еще далеко не полностью исследованы. Более либо менее чёткие данные о строении и свойствах известны только для главных пигментов данной группы.

Из каротиноидов углеводородного характера известен один ликопин, обширно распространенный в природе ( томаты, некие фрукты и ягоды ). По собственной структуре он различается от b-каротина наличием на концах молекулы не b-иононовых циклов, а псевдоиононов:

Хотя ликопин и принято относить к каротиноидам, но он практически является алифатическим изомером каротина, так же как и последний, углеводородом с эмпирической формулой С40Н56.

Отдельную группу каротиноидов составляет ряд ненасыщенных спиртов производных каротина. Они носят общее заглавие ксантофиллов, благодаря тому, что их первый представитель был найден в желтых листьях.

Из ксантофиллов более близок к каротину криптоксантин ( пигмент кукурузы ), имеющий эмпирическую формулу С40Н56О и следующую структуру:

Как видно, криптоксантин различается от b-каротина только структурой одного из циклов, который является гидроксилированным.

Другой представитель подгруппы ксантофиллов с эмпирической формулой С40Н56О - рубиксантин. У него имеется также один гидроксилированный атом b-иононовый цикл, второй же раскрытый (псевдоионон):

Каротиноид-ксантофилл с двумя гидроксилированными b-иононовыми циклами и эмпирической формулой С40Н56О2 ( пигмент яичного желтка ) носит заглавие зеаксантин:

Изомером зеаксантина является ксантофилл желтых листьев (лютеин), у которого первый гидроксилированный цикл b-иононовый, второй же a-иононовый :

Далее в перечне каротиноидов подгруппы ксантофиллов следует флавоксантин ( пигмент лютика ) с эмпирической формулой С40Н56О3, два изомера -виолаксантин ( пигмент анютиных глазок ) и тараксантин ( пигмент одуванчика ) с эмпирической формулой С40Н56О4. Строение этих оксипроизводных каротина еще недостаточно выяснено.

К ксантофиллам относится также фукоксантин ( пигмент бурых водорослей ) с эмпирической формулой С40Н60О6. Структура ксантина выяснена не так давно и представляется в следующем виде:

Капсантин С40Н58О3 - основной пигмент кожицы плодов паприки - подобно криптоксантину имеет в собственной молекуле один гидроксилированный b-иононовый цикл. На другом же конце молекулы капсантина - псевдоцикл:

Следующая подгруппа каротиноидов принадлежит к оксосоединениям. Из них более исследован родоксантин С40Н50О2:

В свое время родоксантин числился единственным кетопроизводным каротина. Но сейчас известны также афанин С40Н54О, являющийся

монокетопроизводным b-каротина:

и миксоксантин С40Н54О - аналогичное производное g-каротина:

К монокетонам относится также, как выяснилось, и каротиноид животного происхождения эхиненон С40Н58О + Н2.

Из каротиноидов с числом углеродных атомов, меньшим 40, более известны кроцетин и биксин ( карбоновые кислоты ) и азафрин (оксикислота). Вообще говоря, представители данной группы каротиноидов еще реже встречаются в природе и накапливаются лишь в растениях. Посреди них не найдено углеводородов. Есть догадки, в связи с этим, что каротиноиды с числом углеродных атомов 40 образуются в органах растений методом окисления каротиноидов с 40 углеродными атомами в молекуле.

Кроцетин С20Н24О4 является желтым пигментом шафрана. В нем четыре кислородных атома находятся в двух карбоксильных группах:

Популярный краситель для пищевых жиров биксин С24Н30О - красный пигмент семян Bixa orellana - представляет собой метиловый эфир дикарбоновой кислоты норбиксина С24Н28О4:

Другой краситель для жиров - азафрин С27Н38О4, получаемый из тропических растений видов Scrophulariacea, является оксикислотой со следующим строением:

Из каротиноидов животного происхождения нельзя еще не упомянуть ретинен, извлеченный из сетчатки глаза, приспособленной в темноте. Ретин является продуктом распада зрительного пурпура - родопсина и играется важную роль в механизме процесса зрения.

характеристики КАРОТИНА

Кристаллический каротин представляет собой вещество темного медно-красного цвета с блестящим металлическим цветом. Незапятнанные изомеры каротина различаются по оттенку окраски. Кристаллы b-каротина - оранжево-красные с броским блеском, a-каротин образует фиолетовые кристаллы с металлическим блеском, g-каротин -темнокрасные.

Форма кристаллов каротина еще недостаточно исследована. Следует предполагать наличие полиморфизма, основным образом в зависимости от природы растворителя. Олкович и Маттилл отмечают, не считая того, зависимость формы кристаллов от условий кристаллизации - температуры, концентрации, скорости остывания, продолжительности стояния раствора. По Цехмейстеру, каротин из смеси сероуглерода и спирта выкристаллизовывается в верно выраженных кубиках, из петролейного эфира, выпадает в виде призм; g-каротин из бензина выкристаллизовывается в виде призм либо пучков игл. Олкович и Маттилл следили при кристаллизации каротина образование ромбоэдров ( из петролейного эфира ), треугольных пластинок (из ацетона), игл (из хлороформа и метанола ), пучков игл (из сероуглерода и абсолютного спирта), квадратных пластинок (из петролейного эфира и метанола). Авторы считают, что, несмотря на различие формы, каротин постоянно кристаллизуется в гексагональной системе.

совсем незапятнанный каротин не имеет запаха. Но в связи с тем, что даже при самом тщательном хранении каротина в нем постоянно появляется некое количество товаров разложения, каротин приобретает приятный запах корней флорентийской фиалки, вызываемый b-иононом.

КАРОТИН КАК ПРОВИТАМИН А

общие сведения

Провитаминная сущность каротина заключается в том, что этот пигмент способен расщепляться в организме человека и многих животных с образованием витамина А. Таков, повидимому, единственный путь образования витамина А, не синтезирующегося без помощи других в природных условиях. В 1931 году Каррер установил, что витамин А является ненасыщенным спиртом состава С20Н29ОН с пятью конъюгированными двойными связями и b-иононовым циклом:

по другому говоря, витамин А представляет собой гидролизованную половину молекулы симметричного b-каротина и выходит из него методом окислительного распада по средней (центральной) двойной связи:

С40Н56 + 2Н2О = 2С20Н29ОН

но прошло достаточно много времени, пока была найдена эта взаимосвязь меж каротином и витамином А. В течении практически столетия каротин рассматривался только, как обширно распространенный растительный пигмент - спутник хлорофилла, не имеющий перспектив практического использования в качестве красителя вследствие собственной легкой окисляемости.

Окончательному установлению взаимосвязи меж каротином и витамином А предшествовала долгая научная дискуссия меж биохимиками и физиологами.

В 1918 году в печати возникла статья Стинбока и служащих. Авторы приводили результаты собственных наблюдений над физиологической ростовой активностью многих растений и растительных вытяжек, которая была аналогична по своему характеру активности ранее уже известного фактора А рыбьих жиров. В данной работе и в последующих исследованиях Стинбока и его служащих, было отмечено, что специфическое физиологическое действие растительных материалов находится в прямой зависимости от содержания в них липохромов, т.Е. Жирорастворимых красно-оранжевых и желтых пигментов. Дреммонд в 1919 году высказал сначало предложение о том, что один из этих пигментов обязан быть идентичен витамину А. Стинбок направил внимание на каротин и нашел, что он способен провоцировать рост крыс в отсутствии витамина А. Но в последующих собственных работах Дреммонд и сотрудники выступили с возражением против идентичности каротина с витамином А. Незапятнанный кристаллический каротин в опытах этих авторов не оказывал ожидаемого физиологического эффекта. Дреммонд утверждал, что положительный итог у Стинбока получен за счет каких-или примесей к недостаточно чистому продукту каротина. Другое возражение, выставленное Дреммондом, заключалось в том, что более эффективный продукт витамина А - жир печени рыб, а также и ряд остальных жиров, владеющих А-витаминной активностью, не содержат каротина и не покрашены в характерный для него красно-оранжевый цвет.

Дискуссия меж американским биохимиком Стинбоком и английским физиологом Дреммондом шла по очевидно неверному пути. Вопрос был разрешен только после появления экспериментальных работ Эйлера и его служащих и Мура. Обнаружилось, что каротин способен быть фактором роста только при наличии витамина D, который сопутствует витамину А в рыбьих жирах, но в применяемой Дреммондом диете для крыс, кормящихся каротином, полностью отсутствовал. Вторая ошибка Дреммонда заключалась в том, что он не учитывал незначительной степени ресорбции кристаллического каротина организмом без жировой Среды.

В 1929-1930 гг. Была совсем установлена А-витаминная физиологическая активность каротина, полученного из разных растительных материалов, и в первый раз найдено, что в печени кроликов, питающихся морковью, откладывается не каротин, а какое-то более бледно окрашенное вещество. Скоро выяснилось, что это вещество и является витамином А. При кормлении крыс жировой диетой, лишенной витамина А, но содержащей определенные дозы простого, двенадцать раз перекристаллизованного каротина, Мур обнаруживал появление в печени витамина А с характерной для него полосой поглощения при 328 mm, дающего по Карр-Прайсу интенсивную окраску с треххлористой сурьмой в хлороформе с максимумами поглощения 606 и 572 mm. Каппер, подвергнув спектральному исследованию препараты Мура, пришел к аналогичному заключению.

Наличие доказанной связи меж каротином и витамином А уже существенно облегчило расшифровку строения последнего. Анализ витамина А, произведенный Каррером, дал эмпирическую формулу соединения С20Н30О.

В 1933 году был синтезирован пергидровитамин А ( С20Н39ОН ), совсем идентичный пергидросоединению природного витамина А, а в 1937 году осуществлен синтез и самого витамина А. Таковым образом совсем подтвердилось строение молекулы витамина А и его взаимосвязь с каротином.

усвоения каротина организмом и образование витамина А

Витамин А находится в пищевых продуктах в виде эфиров ретинола, в основном, с пальмитиновой кислотой. Наряду с ними, очень принципиальным источником витамина А в питании служит каротин.

Каротин, попадая в организм человека, всасывается через стены кишечника, накапливается, в большей степени, в печени, где и расщепляется с образованием витамина А. Такая общественная схема усвоения каротина. Но эффективность данного процесса на отдельных его этапах подвержена значимым колебаниям в зависимости от огромного количества разных факторов.

Эфиры ретинола и каротиноиды, поступившие с пищей в желудочно-кишечный тракт, в виде жировых глобул поступают в узкую кишку, где в присутствии желчных кислот происходит их эмульгирование и образование мицелл.

Гидролиз эфиров ретинола до ретинола и свободных жирных кислот осуществляется неспецифической панкреатической липазой. Свободный ретинол и b-каротин образуют в просвете кишечника смешанные мицеллы, в состав которых входят желчные кислоты, жирные кислоты, моноглицериды, холестерин и др., И в таком виде достигают поверхности микроворсинок энтероцитов. Образование мицелл значительно увеличивает эффективность всасывания каротина и ретинола.

Всасывание каротина и каротиноидов происходит, основным образом, в верхней трети кишечника методом пассивной абсорбции с ролью переносчиков - при физиологических концентрациях витамина, либо пассивной диффузии - при более больших концентрациях. По иным данным, всасывание ретинола идет по активному механизму либо методом пиноцитоза.

Ресорбция каротина в кровь через кишечный эпителий зависит, до этого всего, от характера воспринимаемого организмом каротинового продукта. Само собой очевидно, что каротин сырых неизмельченных овощей и плодов ресорбируется в малой степени, ибо он находится внутри неподвижной клеточки и окружен аква средой, не являющейся для него растворителем. Существенно лучше протекает для него ресорбция в случае внедрения мелко измельченного продукта либо подвергнуто предварительной обработке, ослабляющей клеточные стены.

Решающим фактором для ресорбции каротина является наличие жировой среды. Богатая жиром диета упрощает усвоение каротина. При бедной жирами диете даже незапятнанный кристаллический каротин, принятый вовнутрь без жира, не владеет практически никаким физиологическим действием. Отсюда ясно, что наилучшей формой продукта каротина является его масляный раствор либо концентрат. Наибольшее количество каротина, растворенного в масле, способны усваиваться организмом на 70-80 и даже 90%. При этом природа самого масла имеет существенное значение, о чем свидетельствуют бессчетные наблюдения. Тут играется роль, повидимому и растворимость каротина в масле и наличие в масле окисляющих каротин примесей либо стабилизаторов, химический состав масла и остальные причины, влияющие на степень ресорбции каротина. Проведенные на крысах опыты Бомсков и Руфа проявили, что ресорбция каротина, растворенного в маргарине, фактически равна нулю. При добавлении к маргарину одного процента ненасыщенных жирных кислот ресорбция каротина превосходит 20%. Приведенные данные, правда, не согласуются с позднейшими исследованиями Абрамсона и Брюниуса, которые нашли, что b-каротин одинаково выявляет характеристики фактора роста, будучи растворенным в арахидном масле либо маргарине. Разумеется, рецептура маргарина имеет существенное значение.

Усвояемость организмом каротина и витамина А существенно повышается в присутствии a-токоферола (витамин Е), являющегося стабилизатором-антиоксидантом. Лучше всего ресорбируется каротин тех товаров, которые владеют более высоким содержанием витамина Е. Искусственное добавление a-токоферола к каротину в олифковом масле и к моркови также влечет за собой увеличение усвояемости. Типично, что при этом возрастает и содержание каротина в кале животных, что также может быть объяснено предохраняющим действием a-токоферола. Гуггенгейм считает наличие витамина Е важнейшим фактором усвоения каротина и витамина А. Автор изучал влияние природы масла на усвояемость каротина. В специально поставленных опытах животным давался масляный раствор каротина с концентрацией 1,6 мг пигмента в 1 мл. Получены следующие результаты:

Масло Содержание витамина Е Биологическая

в мг% ценность

Оливковое рафинированное 0,08 44

Кокосовое нерафинированное 0,03 45

Сезамовое нерафинированное 0,05 44

Хлопковое нерафинированное . 0,92 72

Льняное нерафинированное 0,23 61

Данные таблицы свидетельствуют о несомненном влиянии содержания витамина Е в маслах на биологическую ценность растворенного в них каротина.

В процессе всасывания каротина кишечником принимают роли желчные кислоты, прямо либо косвенно играющие роль в переносе каротина через кишечный эпителий. Опыты, проведенные на крысах, проявили, что больший эффект ресорбции каротина из кишечника имеет место тогда, когда каротин растворен в триолеине либо 40% растворе желчи. При применении кокосового и коровьего масла ресорбция понижалась. Нарушение желчного аппарата отрицательно сказывается на усвояемости каротина, что наблюдается у лиц, страдающих растройством желчного пузыря. В случае хронической диарреи и закупоривание желчных протоков, а также и при остальных расстройствах, связанных с долгим нарушением жирового обмена, ресорбция каротина может быть полностью исключена, а усвояемость витамина А существенно снижена. Мак Бейн склонен приписывать желчным продуктам по отношению к каротину и витамину А действие, аналогичное таковому инвертных мыл (улучшение растворимости). есть указания о том, что скорость ресорбции каротина может понижаться при определенных инфекционных заболеваниях и в течение некого времени после них.

не считая всех отмеченных выше факторов, на усвояемость каротина животным организмом оказывает заметное влияние и степень предварительного насыщения этого организма провитамином А, а также и размеры дозы. При неумеренном потреблении организмом каротина неусвоившийся его избыток разлагается в кишечнике либо, при наличии стабилизаторов, выходит из организма с калом в частично не поврежденном состоянии. Если же, вследствии отлично работающего ресорбционного аппарата, чрезмерное количество каротина всосалось в кровь из пищеварительного тракта, избыток каротина способен выделяться даже через кожу, которая благодаря этому приобретает желтый цвет.

Ресорбция каротина и витамина А в масляных растворах при иных равных условиях протекает, приблизительно, с одинаковым конечным эффектом, если это относится к умеренным дозам. Но огромные количества каротина не усваиваются так отлично, как витамин А. В особенности это верно, когда каротин вводится без жира либо при низкой жировой диете. Скорость ресорбции каротина и витамина А также не одинакова, что зависит, видимо, от величины молекулы. Девис и Мур определили, что наибольший уровень каротина в крови у крыс достигается при ресорбции спустя 7-8 часов после введения продукта. В случае витамина А аналогичный эффект достигается за 3-5 часов.

После поступления в энтероцит ретинол этерифизируется жирными кислотами, в большей степени пальмитиновой, тогда как каротин подвергается расщеплению с образованием двух молекул ретинола. Этерификация ретинола в энтероцитах происходит методом его взаимодействия с ацил-КоА, катализируемого микросомальной ацил-КоА: ретинолацилтрансферазой.

перевоплощение b-каротина в ретинол происходит в две стадии. На первой стадии под влиянием b-каротин-15,15’-диоксигеназы каротин расщепляется по месту центральной двойной связи полиеновой цепи, соединяющей два его b-иононовых кольца, до двух молекул ретиналя. На второй стадии ретиналь восстанавливается в ретинол при участии другого НАДН-(НАДФН)-зависимого фермента слизистой узкой кишки - ретинальдегидредуктазы. По мнению неких исследователей, крупная часть каротина в кишечнике расщепляется не по центральной, а по периферическим двойным связям, с образованием апокаратиналей и низкомолекулярных товаров окисления. Апокаротинали при участии НАД-(НАДФ) - зависимой каротинольоксидазы преобразуются потом в апокаротиноевые кислоты. Но убедительные опыты подтверждения в пользу физиологической значимости подобного механизма не получены.

Перейдя в кровь, каротин, как уже отмечалось выше, концентрируется в большей степени в печени. Понятно также, что определенное количество каротина через кровь откладывается в жировых тканях человека, скотины, лошади. Узнаваемый уровень содержания каротина поддерживается равномерно в крови. У млекопитающих каротин частично переходит в молоко, откладывается в надпочечниках и желтых телах яичника.

подтверждено, что у огромного количества животных каротин, поступающий в печень, подвергается расщеплению по оси симметрии молекулы с образованием витамина А. Конверсия происходит в клеточках Купфера и представляет собой медленный, изменчивый процесс, по всем вероятиям ферментативного характера. Каротин равномерно исчезает, и параллельно с этим накапливаются значимые количества витамина А. Динамика данного процесса, а также способность печени аккумулировать в себе каротин и витамин А зависят от особи. Начало конверсии у крыс, кроликов, кур и скотин наблюдается лишь через несколько дней после введения каротина в организм животного.

Способность печени неких животных накапливать в себе огромные количества витамина А поистине изумительна. Крыса может за несколько дней отложить такое количество витамина А, которое хватило бы на пищевые потребности нескольких месяцев. Известен опыт Мура, который специальной диетой добился насыщения печени крысы запасами витамина А на сто лет жизни. Наряду с этим кролик и морская свинка удерживают сравнимо маленькое количество витамина А даже при богатой каротином диете. У человека скопление витамина А в печени имеет тенденцию возрастать с возрастом.

Относительно низкая степень конверсии каротина наблюдается у скотин. Поэтому и молоко скотин, в зависимости от породы животного, может содержать в себе преобладающие количества либо каротина либо витамина А.

Способность конвертировать каротин в витамин А владеют не все животные. Её лишен организм кошек. Гаррис отрицает её вообще у всех плотоядных, которые обязаны, таковым образом, поддерживать обычный уровень витамина А в организме за счет животной пищи.

Факт конверсии каротина конкретно в печени выяснен с достаточной уверительностью. Подтверждено, что при разных заболеваниях печени, при фосфорном отравлении, при определенных болезнях скота, связанных с нарушением функции печени, каротин остается неконвертированным в клеточках Купфера в огромных количествах. Скорость расщепления каротина в печени существенно понижается также при заболевании диабетом.

очень увлекательный с химической точки зрения процесс конверсии каротина, согласно современным представлениям, происходит при участии специального фермента, названного каротиназой. Существование этого фермента, впрочем, нельзя считать еще полностью доказанным. Каротиназу изучали Олькотт и Мак Кэнн, которые демонстрировали реакцию конверсии каротина in vitro при действии печеночной ткани либо аква экстракта печени животных. Подобные же опыты были осуществлены потом и другими исследователями. Но целый ряд авторов докладывает о том, что им не удалось воспроизвести данной реакции. Эйлер склонен отрицать существование каротиназы, приписывая её роль крови. При действии на каротин свежей кровяной сыворотки быка ему удалось добиться некого эффекта конверсии.

Капланский и Балаба установили, что перевоплощение каротина в витамин А может происходить в тканях щитовидной железы под действием тиреоглобулина. При иодировании казеина, сывороточного глобулина и неких остальных белков авторам удалось получить препараты, приблежающиеся к тиреоглобулину по своему гормональному действию. При обработке коллоидного раствора каротина иодированным казеином отмечено образование некого количества витамина А, обнаруживаемого спектофотометрическим методом.

Разрешение вопроса о способности конверсии каротина химическим методом имеет только огромное практическое значение. При наличии такового способа, не связанного со очень сложными операциями и дающего удовлетворительные выходы, была бы разрешена неувязка получения препаратов витамина А из растительного сырья. Из приводимых фактов видно, что хотя каротин при хороших условиях его усвоения и равноценен практически полностью витамину А, все же непосредственному введению в организм препаратов витамина А сопутствует более стремительная ресорбция. Отпадает при этом и обусловленный факторами процесс конверсии. Литературные данные, касающиеся вопроса об искусственной конверсии каротина без внедрения каких-или вытяжек животного происхождения, совсем немногочисленны. Амад установил, что некие анаэробные бактерии владеют способностью переводить каротин в вещества, по спектральной характеристике приближающиеся к витамину А. Бауден и Снау подвергали растворы каротина в циклогексане облучению в атмосфере азота монохроматическим ультрофиолетом (265 mm) и получили продукты, близкие по характеристике к витамину А. Альдегид витамина А был получен Хантером и Вильямсом с совсем малым выходом при действии на раствор b-каротина в хлороформе и ледяной уксусной кислоте перекисью водорода при тщательно контролируемых условиях. После хроматографического отделения от иных товаров окисления альдегид восстанавливался по Пондорффу в витамин А - спирт, обладавший ожидаемой биологической активностью.

С точки зрения общепринятой гипотезы о происхождении витамина А только из каротина, на первый взор, кажется неясным - каким образом в жире печени целого ряда морских и пресноводных рыб накапливается большущее количество витамина А, в полторы тыщи раз превышающие наибольшее содержание каротина в растениях. Существует заслуживающая внимания теория происхождения витамина А в рыбьих жирах из каротина зеленоватых водорослей. Путь этих перевоплощений, но, еще более сложен, чем при описанной выше непосредственной конверсии. За счет богатых каротином диатомовых водорослей развивается фитопланктон, являющийся пищей для маленьких рыб. Хищные рыбы, питаются маленькими, сами уже не способны конвертировать каротин. Следовательно, где-то в средней цепи этих перевоплощений обязано происходить образование витамина, так как большему количеству фитопланктона в море соответствует большее содержание витамина А в печени больших рыб. Способность средних рыб увеличивать содержание витамина А при искусственном добавлении им в пищу каротина также говорит в пользу данной теории. Но у копепод, являющихся основной составной частью фитопланктона северных морей, найдены только следы каротина и неактивный каротиноид астацин. Последний найден также в яйцах неких видов фарели. Есть предложение, что астацин является промежуточным продуктом при образовании витамина А в организме рыб.

Конверсия каротина протекает, повидимому, время от времени и не по центральной двойной связи, а по соседней с ней. В таком случае из одной половины молекулы каротина может образоваться b-апо-5-каротинол - гомолог витамина А - с 22 углеродными атомами и 6 конъюгированными двойными связями. Наличие этого гомолога названного витамином А2, отмечено в жирах пресноводных рыб.

БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ КАРОТИНА И КАРОТИНОИДОВ

Биологическая активность каротина, т.Е. Степень способности его оказывать на организм такое же действие, как и витамин А, зависит эффективность процесса его усвоения и обычной функции конвертирующего аппарата. Витамин А, как было указано выше, ресорбируется в кишечнике быстрее каротина и в увеличенных дозах совершеннее. К тому же витамин А, как продукт, поступает в организм только в жировом растворе. Этап конверсии при применении витамина А полностью отпадает. Каротин же может вводиться в организм в самом разнообразном виде, происходя из разных источников. Таковым образом А-витаминная активность каротиновых препаратов - функция многих переменных факторов.

Первые исследования каротина, как провитамина А, считали его активность равной активности самого витамина (в равных весовых количествах). Это справедливо в идеальном случае, когда незапятнанный b-каротин, растворенный в масле, содержащем антиоксиданты, вводится небольшими дозами в нормально функционирующий организм. Тогда усвояемость того и другого продукта обязана быть, приблизительно, одинаковой, и конверсия каротина в печени произойдет количественно. Следовательно, будет ли введен в организм витамин А либо b-каротин в том же количестве - результирующей физиологический эффект обязан быть тот же самый. Само собой очевидно, что схожее явление может иметь место лишь при наличии одного b-изомера каротина, симметричная молекула которого при конверсии распадается на две равноценных молекулы витамина А. В весовом количестве витамин А выходит при этом даже незначительно больше, если принять в расчет две присоединяющихся при конверсии молекулы воды.

Целый ряд экспериментальных наблюдений вправду свидетельствует о том, что b-каротин и витамин А в различных весовых количествах практически одинаково восстанавливают рост крыс при маленьких дозах. Но, наряду с этим, имеется существенное количество данных, свидетельствующих о более низкой активности каротина по сравнению с витамином А. Джилем с сотрудниками считают, что, вообще говоря, активность витамина А в 1,66 раза выше активности каротина. Андерхилл и Кауерд на основании биологической проверки пришли к заключению о вдвое высшей активности витамина А по сравнению с каротином. Каррером была найдена даже в десять раз высшая активность витамина А.

Все эти разноречивые данные с трудом поддаются сравнению, так как различным исследователям практически нереально сделать идентичные условия биологической пробы. К тому же и пределы ошибок при биологическом испытании активности могут превосходить 100 процентов (Кауерд).С другой стороны, возможны ошибки и при химическом определении каротина в продуктах вследствии неучитываемого разложения и изомеризации. Не считая того, А-витаминная активность каротина может колебаться в зависимости от вида животного. Установленные закономерности для крыс нельзя механически переносить на остальных животных. Играется, повидимому, некоторую роль и возраст особи. Унгер утверждает, что для здорового взрослого человека нет различия усвояемости меж витамином А и каротином. Но для детей и стариков каротин, будто бы, не может заменить витамин А. Наряду с этим Сандлер подчеркивает благотворное влияние каротина на детей, что меж иным, подтверждается и известной нам практикой российских терапевтов.

огромное значение для А-витаминной активности каротина имеет состав изомеров в препарате. Если молекула b-каротина при конверсии нацело распадается на две молекулы витамина А, то при конверсии молекулы a- либо g-каротинов обязана быть равна лишь половине активности b-каротина, что и подтверждено еще Куном и Брокманом в 1933 году. Но и в этом, казалось бы вполне ясном вопросе, не обошлось без противоречий. Эйлер, Каррер и Цубрис не установили большой различия меж a- и b-каротинами, как факторами роста крыс. Впрочем ростовая функция каротина, согласно современным представлениям, уже не считается главнейшим и характерным признаком его физиологического деяния.

Биологическая активность каротина, вводимого с естественными продуктами, зависит также от происхождения этих товаров, от их обработки перед употреблением в пищу, от метода введения их в организм и величины дозы, от влияния сопутствующих веществ и от степени насыщенности организма каротином. Литературные данные по этому вопросу, но, довольно разноречивы. Согласно Грейвсу каротин зеленоватых растительных материалов более активен, чем каротин желтых и оранжевых товаров. Так, к примеру, активность каротина в варенной моркови, по данным автора достигает только 25% активности витимина А. Активность же каротина спаржи равна активности витамина А. По данным Эриксена и Хейгаарда каротин сырой моркови усваивается организмом лишь на 1%, каротин вареной моркови - на 19%. Для шпината же эти данные соответственно равны 45 и 48%. Шерман нашел, что каротин в шпинате владеет вдвое большей биологической активностью, чем каротин в моркови. Наряду с этим Смис и Отис говорят, что активность каротина в шпинате равна активности незапятнанного кристаллического каротина, растворенного в масле; активность же моркови - в шесть раз меньше. Такие же несовпадения имеют место и для люцерны, если сопоставить данные разных авторов. Схожих примеров можно было бы привести еще большее количество. Предпринятые Шерманом, а также Грейвсом, пробы обобщить все эти наблюдения, следует признать несостоятельными. В вопросе о сравнительной биологической активности витамина А и каротина, попадающего в организм с различными продуктами, нет еще совсем установившейся определенности.

Биологическая активность содержащих каротин либо витамин А препаратов либо товаров выражается в настоящее время в международных единицах ( I. U.). Интернациональная конференция по витаминам, состоявшаяся в 1931 году в Лондоне, приняла в качестве эталона А-витаминной активности незапятнанный, многократно перекристаллизованный каротин, полученный из моркови. За интернациональную единицу активности условились считать ту активность, которой владеет 1 g (одна тысячная миллиграмма) этого интернационального эталона каротина. Потом, но, выяснилось, что каротин моркови состоит из смеси изомеров и что a-изомер различается по активности от b-изомера. Поэтому на следующей конференции, 1934 году, в качестве эталона А-витаминной активности был принят незапятнанный b-каротин, растворенный в кокосовом масле. На базе сравнения активности старого эталона с активностью b-каротина было найдено, что международная единица равна 0,6 g b-каротина. Такое выражение А-витаминной активности существует и до сих пор. Еще реже можно встретить в литературе выражение А-витаминной активности в так называемых “крысиных единицах”. Крысиная единица - это то малое каждодневное количество b-каротина, которое довольно, чтоб предохранить крысу от А-авитаминоза (1,8-3,0 g b-каротина).

Следует держать в голове, что количество международных единиц в единице веса какого-или каротинсодержащего продукта выражает конкретно биологическую А-витаминную активность данного продукта, но отнюдь не является мерилом количественного содержания каротина, что обязано быть ясным на базе всего, произнесенного выше. Международной единице соответствует лишь 0,6 g незапятнанного b-каротина в кокосовом масле, но не 0,6 g каротина, воспринимаемого с различными продуктами. Бутс и сотрудники неверно критикуют опубликованные Пайком данные о А-витаминной активности овощей, полученной в итоге биологических испытаний. Сделав обычный пересчет каротина, определенного химическим методом в моркови, на витамин А, эти авторы не основательно утверждали, что биологическая активность моркови обязана быть еще большей, чем это было точно Пайком. Это, к огорчению, не единичный варианта. Остальные исследователи время от времени также склонны характеризовать активность препаратов методом обычного деления в них каротина на эквивалент международной единицы. Такие данные соответствуют, естественно, не реальной, а, так сказать, “потенциальной активности”, т.Е. Таковой, которая имела бы место, если бы каротин продукта при идеальных условиях очень усвоился организмом. Действительная же активность хоть какого продукта либо продукта может быть установлена в итоге биологического его тесты по сравнению с принятым интернациональным эталоном.

Большой энтузиазм представляет вопрос о зависимости меж биологической активностью и строением изомеров каротина и родственных им соединений. Вдвое меньшая активность a- и g-каротинов по сравнению с b-каротином свидетельствует о том, что как перемещение двойной связи в цикле, так и раскрытие цикла влечет за собой утрату активности. Последнее подтверждается также полным отсутствием А-витаминной активности у каротина и ликопина. Но и без раскрытия b-иононового цикла присоединение к нему кислорода с образованием кетогруппы также связанно с потерей активности. Аналогично влияет на активность и введение в цикл гидроксила. Так, к примеру, каротиноиды афанин (моно-кето-b-каротин) и криптоксантин (моно-гидрокси-b-каротин) имеют половинную по сравнению с b-каротином А-витаминную активность за счет сохранившихся в одной половине молекулы неизмененных b-иононовых циклов.

Обобщая эти наблюдения, можно было бы вывести общее заключение, что половинной, по сравнению с b-каротином, витаминной активностью владеют лишь те каротиновые красящие вещества, у которых в одной половине молекулы имеется неизмененный b-иононовый цикл (криптоксантин, афанин, миксоксантин, семи-b-каротинон, дигидро-b-каротин, b-каротин-моно-эпоксид, мутатохром и др.).

Результаты биологических испытаний соответствуют этим заключениям. В 1940 году Шормиллер экспериментально подтвердил на большом количестве объектов, что наличие в молекуле неизмененного b-иононового цикла является как бы непременным условием биологической активности соединений подобного типа.

но из этого правила есть некие исключения. Особые исследования проявили, что живой организм способен переводить некие первичные продукты окисления, гидрирования и галоидирования b-иононового цикла обратно в b-ионон. Произнесенное относится к b-каротин-моно- и ди-эпоксиду, дигидрокаротину и b-каротин-ди-иодиду, переходящем в организме в той либо другой степени опять в b-каротин. Винтерштейн и Функ говорят, что таковым методом можно получить А-витаминно-активное соединение из заранее неактивного каратиноида родоксантина. Дигидросоединение последнего имеет b-иононовое строение, в противоположность самому родоксантину, обладающему a-иононовым строением. Эйлер, Каррер и Цубрис получили активные соединения из неактивных каротиноидов зеаксантина и лютеина, имеющих гидроксилированные циклы, методом замещения гидроксилов на бром действием трехбромистого фосфора.

Способность животного организма восстанавливать эпоксиды до образования свободных от кислорода соединений отмечена в последнее время также Каррером и его сотрудниками. А-витаминная активность a-каротин-эпоксида, b-каротин-ди-эпоксида и лютеохрома была установлена экспериментально на крысах. Найдено, что a-каротин-эпоксид активен в дозе 10 g, b-каротин-ди-эпоксид в дозе 17 g и лютеохром в дозе 18 g. Следовательно, животный организм способен частично переводить эти соединения соответственно в a-каротин, b-каротин и мутатохром. Становится также понятным отсутствие активности у аурохрома, так как последний владеет кислородными атомами, заключенными в двух фураноидных группировках, не способных к восстановлению.

Второй структурный элемент молекулы - промежуточная алифатическая цепь - представляется, с первого взора, не имеющей никакого влияния на активность, так как она совсем одинакова у всех каротиновых красящих веществ - активных и неактивных. Но это не так. Один b-ионон, как понятно, А-витаминной активностью не владеет. Наличие полиметиновой цепи является непрерывным условием физиологического деяния его производных. Каррер в упоминавших выше работах по получению b-апо-каротиналей и соответствующих им каротинолов установил, что b-апо-2- и b-апо-4-каротинали и каротинолы владеют А-витаминной активностью. Владеет ею, естественно, и b-апо-6-каротинол. При дальнейшем же укорочении алифатической цепи активность исчезает. Следовательно активность при наличии b-иононового цикла обусловливается также и наличием определенной длины цепи конъюгации, включающей в себя не менее пяти двойных связей. Таковым образом витамин А является более экономной природной формой активного соединения, содержащего одни только нужные для биологической активности структурные элементы.

Нарушение конъюгации в алифатической цепи влечет за собой утрату активности. К такому же результату приводит и полное насыщение двойных связей (пергидрокаротин). Активность сохраняется только тогда, когда примыкающая к b-иононовому циклу часть алифатической цепи построена минимум из двух изопреновых остатков.

Исследования последних лет проявили, что А-витаминную активность b-каротина, находящегося в полной трансформе, за 100, то выходит следующая картина относительных активностей неких стериоизомеров (по результатам биологического тесты на крысах):

b-каротин 100

нео-b-каротин U 38

a-каротин .53

нео-a-каротин U .13

g-каротин 28

про-gкаротин 44

Из приведенных данных вполне разумеется, что наличие цис-конфигураций в молекуле каротина связано с заметным понижением активности. Таковым образом с целью предохранения от утраты активности изомеризации (долгое нагревание, работающих кислот, света и при производстве препаратов каротина нужно избегать условий, благоприятствующих его т.Д.).

КАРОТИНОИДНЫЙ СОСТАВ СЫВОРОТКИ КРОВИ

При исследовании в 1992-97 гг. Способом ВЭЖХ содержания каротиноидов в сыворотке крови разных групп населения России недостаточная обеспеченность этими пищевыми веществами ( суммарный уровень в крови <80 мкг\дл ) была выявлена у 31% взрослого населения г. Москвы, у 53% - г. Норильска, у 59% здоровых детей г. Норильска и у 69-87% детей, страдающих различными заболеваниями, ( г. Москва ). В каротиновом диапазоне обследованных обитателей России преобладают три главных каротиноида: ликопин, b-каротин, лютеин, на долю которых приходится в среднем 32,0%, 24,0% и 23,6% ( лютеин с зеаксантином ) соответственно. За ним следует a-каротин (7,0%), b-криптоксантин (5,4%), a-криптоксантин (0,9%) и неидентифицированные каротиноиды (7,1%).

дамы обеспечены каротиноидами лучше, чем мужчины, что, в первую очередь, обусловлено более высоким содержанием в их сыворотки крови b-каротина.

Среднее значения суммарного содержания каротиноидов в сыворотке крови частоболеющих детей, детей с хроническими заболеваниями ЖКТ и врожденными нарушениями обмена веществ (фенилкетонурия, гликогеноз, митохондриальная патология ) значительно снижены и составляют 41 - 67 мкг/дл.

Установлены средние арифметические значения и пределы колебаний содержания отдельных каротиноидов ( мкг/дл ) в сыворотке крови характерные для взрослых людей, обеспеченность которых всей суммой каротиноидов соответствует норме ( 80 - 230 мкг/дл ): ликопин - 42,3 ; b-каротин - 32,2; лютеин+зеаксантин - 27,3; a-каротин - 8,5; b-криптоксантин - 7,9; a-криптоксантин - 1,4.

Каротиновый диапазон сыворотки крови парней, женщин, беременных женщин и детей с низким содержанием суммы каротиноидов ( ниже 80 мкг/дл) различается от диапазона соответствующих групп людей с обычной обеспеченностью этими пищевыми веществами ( сумма каротиноидов в пределах 80 - 230 мкг/дл ) преимущественным понижением содержания главных каротиноидов: ликопина, лютеина, b-каротина и b-криптоксантина, на долю которых приходится от 62,6 до 96,0% всей суммы каротиноидов, присутствующих в крови.

Включение в рацион взрослых людей и детей, страдающих различными заболеваниями, пищевых товаров (крекеры, кукурузные палочки, растительное масло), обогащенных b-каротином, в количестве, обеспечивающем дополнительное потребление 5 мг этого каротиноида в день в течении трех недель, приводило к увеличению концентрации b-каротина в сыворотке крови обследуемых в среднем в 2-4 раза, не влияя существенным образом на содержание остальных каротиноидов.

ВИТАМИН А И ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫЙ РОСТ

Это вопрос служит в последние годы предметом бессчетных исследований, получивших отражение в ряде обстоятельных обзоров.

Исследования на экспериментальных животных проявили, что ретиноиды владеют способностью тормозить развитие опухолевого процесса. Более убедительный эффект ретиноиды проявляют в отношении химического канцерогенеза, в особенности, в случае рака кожи, грудной железы и мочевого пузыря. Во всех этих вариантах развитие рака происходит, как полагают, в согласовании с двухстадийной схемой (стадия инициации и стадия промоции), причем ретиноиды выступают в качестве обычных антипромоторов, то есть соединений, блокирующих не инициацию канцерогенеза, а его прогрессирование. В связи с этим их действие оказывается эффективным и при довольно значимом временном интервале меж действием канцерогена и применением ретиноидов.

Алиментарная недостаточность витамина А у животных ведет к увеличению их чувствительности к действию канцерогенов, в частности, афлатоксина, диметилгидрозина, 3-метилхолант-рена и др. В то же время имеются данные и о противоположном эффекте: дефицит витамина А подавлял рост опухолей толстой кишки, вызванный интраректальным введением N - метил-нитро - N - нитрозомочевины.

В отличии от данных о в большей степени ингибирующем действии ретиноидов на химический канцерогенез, данные об их эффектах в отношении вирусного канцерогенеза, трансплантируемых опухолей, а также опухолей, вызываемых УФ-облучением, противоречивы и, в основном, указывают на отсутствие способности ретиноидов к торможению роста опухолей этого происхождения.

В серии массовых эпидемиологических исследований была выяснена связь меж сниженным потреблением с пищей витамина А и завышенной частотой возникновения рака. При этом была найдена особая роль достаточного потребления с пищей b-каротина, который, как было уже отмечено, может оказывать эффекты, не связанные с его перевоплощением в организме в витамин А.

Была показана возможность использования ретиноидов не лишь для профилактики, но и для исцеления злокачественных новообразований, в частности, рака легкого, головы и шейки у людей. Только принципиальным достоинством ретиноидов является их способность повышать, а не понижать, в отличии от остальных противоопухолевых препаратов и лучевой терапии, иммунный ответ организма, которому принадлежит важнейшая роль в борьбе организма с опухолями. В связи с этим указывают на необыкновенную перспективность сочетания лучевой терапии с ретиноидами при лечении больных с новообразованиями.

ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ КАРОТИНА

Как было отмечено выше, каротин в животном организме расщепляется с образованием витамина А. В согласовании с этим и оказываемое каротинолом физиологическое действие, в основном, такое же, как и действие витамина А.

Авитаминозы и гиповитаминозы А очень разнообразны. Они выражаются в задержке развития и роста организма, падение в весе, поражении кожных покровов и слизистых оболочек и в связанном с этим понижением сопротивляемости инфекционным заболеваниям. Недочет витамина А вызывает понижение остроты зрения и болезни глаз - куриную слепоту, кератомаляцию и ксерофтальмию. Авитаминозы и гиповитаминозы А сопровождаются также общим исхуданием, потерей аппетита, растройством нервной системы и деятельности кишечника, нарушением деятельности полового аппарата, поражением дыхательных путей и слизистых оболочек носа и гортани и пр.

Патологические последствия авитаминоза А одинаковы для людей и огромного количества животных, для которых при этом в особенности типично заболевание дыхательной и пищеварительной систем, медленное эмбриональное развитие плода, склонность к абортам, потускнение волосяного покрова. У птиц снижаются инкубационные свойства и витаминность яиц, повышается смертность цыплят.

В настоящее время понятно, что большая часть витаминов различается многосторонним физиологическим действием. Но для целого ряда из них характерна, наряду с этим, все же определенная специфичность (витамин С - цынга, витамин В1 - бери-бери, витамин D - рахит и т.Д.). Для каротина и витамина А таковой специфичности установить нельзя.

сначало каротин и витамин А числились факторами роста. Понятно, что отсутствие в еде витамина А влечет за собой приостановку роста юных животных и детей и падение их веса. Но подобные явления наблюдаются и при отсутствии остальных витаминов, неких минеральных солей, аминокислот и пр. Обнаруженное потом свойство каротина и витамина А способствовать стойкости организма против инфекционных заболеваний дало право назвать витамин А “антиинфекционным”. С другой стороны, предохраняющая роль витамина А (и каротина) против глазных болезней, в частности ксерофтальмии, послужила основанием назвать его “антиксерофтальмическим”. За последние время исследователи физиологического деяния каротина и витамина А склонны разглядывать их гормональную функцию, как одну из более существенных для организма человека и животных. Последнее дает право предполагать наличие если не общности, то во всяком случае определенных точек соприкосновения в роли каротина для растительных и животных организмов.

Здоровый организм человека и животных нуждается в систематическом внедрении извне с пищевыми продуктами либо продуктами необходимыми для его обычного функционирования определенных количеств витамина А либо каротина. Применение последних в качестве профилактических и целительных агентов показано также и в ряде специфичных случаев. Каротин либо витамин А нужен беременным дамам и кормящим матерям для обычного питания и роста плода. Чрезмерное употребление витамина А на ранешних стадиях беременности может в неких вариантах привести к появлению дефектов у новорожденных. Как показало исследование профессионалов Бостонского института, для женщин, принимающих витамин А в дозе свыше 10 тыщ МЕ (интернациональных обычных единиц) в день, существует возможность рождения детей с деформацией лица, головы, сердца либо дефектами нервной системы.

В ходе исследования, которое проводилось с середины 80-х годов, были обследованы 22748 беременных женщин. В 339 вариантах у новорожденных нашли врожденные дефекты. При этом исследователи узнали, что приблизительно 2% будущих мам очень “налегали” на витамин А.

В наборах поливитаминов, продающихся в США без рецепта, как правило, витамин А содержится около 5 тыщ МЕ. В то же время в продажу поступает и витамин А в капсулах, содержащих до 25 тыщ МЕ. “Все будущие матери обязаны знать о возможной угрозы лишнего употребления витамина А”, - отметил автор исследования доктор Кеннет Ротман. Предостережение не распространяться на b-каротин, содержащийся в моркови и остальных овощах. Эту “растительную” форму витамина А исследователи считают совсем безвредной.

Детям витамин А полезен для обычного роста и правильного развития организма. Каротин и витамин А оказывают благотворное влияние на течение инфекционных детских болезней (корь, дифтерит, коклюш, бронхит, пневмония и др.). Поддерживая в обычном состоянии слизистые оболочки носа, горла и др., Каротин и витамин А повышают сопротивляемость организма людей всех возрастов к инфекционным заболеваниям и являются необходимыми при лечении хронических насморков, ларингитов, болезней дыхательных путей и пр.

Препараты каротина и витамина А рекомендуется воспринимать при камнях печени, почек, мочевого пузыря, при заболеваниях сальных, потовых и слезных желез, при гиперфункции щитовидной железы и базедовой болезни, а также при лечении пораженных участков кожи, ожогах, обмораживаниях, асептических и гнойных ранах. У здоровых людей каротин и витамин А делают лучше способность применяться к изменению освещения, повышают остроту зрения. Каротин и витамин А являются, повидимому, единственным радикальным средством для предупреждения и исцеления перечисленных выше глазных болезней - гемералоптии (куриной слепоты), кератомаляции и ксерофтальмии.

Не следует, но, считать, что физиологическое действие каротина связано лишь только с фактом перехода его в витамин А. В ряде случаев каротин, повидимому, владеет и самостоятельным физиологическим действием. Довольно убедительные данный в пользу этого догадки приводится, к примеру, Рачевским.

Истинная природа физиологического деяния каротина на животный организм не поддается еще в настоящее время сколько-нибудь чёткой обобщенной интерпретации, несмотря на богатство скопленного эмпирического материала. Более ясна картина роли структурных частей молекулы каротина в химических действиях, происхождения в зрительном аппарате (основным образом работы Гехта с сотрудниками и Вальда). Установлено, что структурные элементы молекулы каротина входят в состав ретинена, являющегося простетической группой белкового вещества родопсина (зрительного пурпура). Последний выполняет роль в процессе зрения, как фотосенсибилизатор и автоматический регулятор чувствительности глаза к свету.

Случаи гиперкаротиноза существенно более редкий, чем случаи гипервитаминоза А. При лишнем снабжении организма каротином последний традиционно ресорбируется отчасти. Если же ресорбция достигла значимых размеров, лишнее количество каротина может выделяться даже через кожу (“ксантоз”). Редкий вариант гипервитаминоза, повлекший за собой расширение печени катаракт и остальные серьезные расстройства.

Потребность человеческого организма в каротине либо витамине А, согласно современным данным, равна 3-5 мг для взрослых и 2-3 мг для детей. Интересно отметить возникновение за последние годы новой области внедрения каротина и витамина А в животноводстве - при разведении пушных зверей. Витаминизация кормов, при этом, способствует получению блестящего, прекрасного и прочного меха.

перечень ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Савинов Б.Г. Каротин (провитамин А) и

получение его препаратов. - Киев:Издательство

Академии Наук Украинской ССР, 1948 .

2. Душейко А.А. Витамин А - Киев: Наукова Думка,

1988.

3. Дмитровский А.А. Экспериментальная

витаминология, Ред. Островский Ю.М. - Минск:

Наука и техника, 1979.

4. Поздняков С.П. Успехи современной биологии -

1985. - 100, вып. 2 (5).

5. Плецитый К.Д., Лидак М.Ю. Витамин А и

синтетические ретиноиды в иммунологии и

онкологии. - Рига: Зинатне, 1984.

6. Сисакян Н.М., Биохимия и физиология

витаминов. 1953

7. Таранова А.Г. Каротиновый состав сыворотки

крови различных групп населения и влияние на

него пищевых товаров, обогощенных бета-

каротином: Автореф. - Москва , Ин-т питания АМН

России, 1998.

8. Потапов В.М Органическая химия. - Москва: -

Просвещение, 1983

9. Механизм межвитаминных взаимодействий.

Минск, Наука и техника, 1973 г.

10. Стайлер Л. Биохимия (в 3-х томах) - Москва: Мир,

1985.

11. Конъ И.Я. Биохимические механизмы деяния

витамина А: Автореф. Дис. Док. Мед. Наук. - Москва,

Ин-т питания АМН СССР, 1987.

12. журнальчик “Здоровье”, март, 1998.



 
Еще рефераты и курсовые из раздела
Циссус
Циссус Лукьянчик Ирина Циссус (Сissus)– растение семейства Виноградовых родом из тропических и субтропических районов Азии, Америки и Австралии. В природе встречается около...

Сеть в жизни пауков
сеть в жизни пауков В.Е.Ефимик Пауки обитают в разных биотопах. На суше они встречаются от пустынь до тундр. Существует много околоводных форм, а есть и поистине аква -...

Строение и характеристики координационных соединений меди(II) с некоторыми О, N – содержащими лигандами
Строение и характеристики координационных соединений меди(II) с некоторыми О, N – содержащими лигандами Скляр Александр Александрович Автореферат диссертации на соискание...

Эволюционные предпосылки поведения
Приложение главные типы научения, основанные на классификации, предложенной Торпом (1963). Тип научения черта поведенияПривыкание При продолжительном повторении...

Брусника
Брусника Местообитание. В лесотундре, равнинных и горных хвойных и хвойно-широколиственных лесах (не считая Крыма и Средней Азии), в тундрах Северо-Восточной Сибири....