Функции витаминов. Коферментные функции витаминов

Химическое строение витамина С тогда еще не было известно, не существовало, разумеется, и соответствующих химических или физических методов определения его содержания в пищевых продуктах. И несмотря на это, анализ был сделан с помощью так называемого биологического метода.

Общий принцип биологических методов определения многих веществ заключается в том, что их выявляют путем испытаний на живых организмах, отвечающих определенным образом на введение исследуемого вещества или, напротив, на его исключение из среды обитания. Для работы с витамином С таким удобным объектом оказались морские свинки, которые не способны синтезировать в своем теле витамин С и при его отсутствии в пище заболевают цингой. Их помещают на диету, в которой имеются все необходимые им пищевые вещества, за исключением витамина С. У животных неизбежно развивается цинга, от которой они погибают спустя 4 недели. Если к С авитаминозной диете добавлять продукт, содержащий витамин С в количестве, удовлетворяющем потребность морской свинки и этом факторе питания, то она остается здоровой. Если витамин С с испытуемым продуктом вводится, но в недостаточных количествах, то заболевание развивается и протекает в хронической форме.

Этим методом и воспользовался автор для исследования полученных двух образцов томатной пасты. Он поместил несколько десятков морских свинок на С-авитаминозную диету. Часть животных добавок к этой диете не получала. Все они заболели цингой и спустя 3—4 недели погибли. Прочих животных, получавших С-авитаминозный корм, он разбил на группы по 5 голов и добавлял к основной диете каждой группы различные количества испытуемых продуктов: 1, 2, 3, 4, 5  и 6 г. Животные, получавшиепо 1 и 2 г томат-пасты № 1, в конце концов заболели цингой, прочие остались здоровыми. Это означало, что потребное морской свинке количество витамина С заключено в 2—3 г томат-пасты № 1 в среднем — в 2,5 г. Минимальное количество томат-пасты № 2, предохранявшее морских свинок от цинги, оказалось равным 5 г, то есть заключалось между 4 и 5, в среднем в 4,5 г продукта. Таким образом, было выяснено, что томатная паста № 1 почти в 2 раза богаче витамином С, чем паста № 2.Для того чтобы можно было давать сравнительную оценку витаминной активности любых продуктов, один из них принимали за стандарт. Для витамина С в качестве такого международного стандарта была принята противоцинготная активность 1 мл лимонного сока. Если капуста предохраняет морскую свинку от цинги в дозе

5 г, а лимонный сок — в дозе

1 г, то это означает, что

1 гкапусты содержит в 5 раз меньше биологических единиц витамина С, чем лимонный сок.

В настоящее время, когда химическое строение витаминов известно, для их определения применяют обычно соответствующие химические и физические методы. Но для некоторых витаминов биологический метод определения до сих пор продолжает оставаться более чувствительным и специфическим. Только результаты анализа выражают уже не в условных биологических единицах, а в весе химически чистого витамина, содержащегося в определенном весовом количестве исследуемого материала. Для биологического определения некоторых витаминов в качестве тест-объекта используют нуждающиеся в них микроорганизмы.Естественно, что, как только обнаруживали новый фактор витаминной природы, сразу возникала необходимость его как-то обозначить —и ему присваивали условное название в виде буквы латинского алфавита. Витамин, предохраняющий от заболевания цингой, назвали витамином С, от рахита — витамином D, от пеллагры — витамином РР и т. д.

Параллельно с буквенными обозначениями ввели названия, указывающие на заболевание, от которого предохраняет витамин: противоцинготный (витамин С), антирахитический (витамин D), противопеллагрический (витамин РР) и т. д. По мере расшифровки химической природы витаминов буквенные их обозначения стали заменять названиями, отвечающими определенной химической структуре: аскорбиновая кислота (витамин С), кальциферол (витамин D), никотиновая кислота (витамин РР).По мере расширения и углубления знаний о химической природе витаминов выяснилось, что часть заболеваний, развивающихся у животных при исключении из их корма некоторых продуктов, является последствием отсутствия и нище не одного витамина (не моноавитаминозом), а нескольких (полиавитаминозом). Иначе говоря, порой оказывалось, что тот пищевой фактор, который первоначально принимали за индивидуальное химическое вещество, является смесью из нескольких витаминов. Поэтому в перечне витаминов мы видим несколько веществ, обозначенных буквой В,— витамины В1, В2, В3 и другие; то, что первоначально было принято за индивидуальное химическое вещество и было обозначено буквой В, впоследствии разделили на целый ряд отдельных витаминов, различных по своему химическому строению и действию в организме. Наряду с этим оказалось, что некоторые витамины в пищевых продуктах и тканях организма присутствуют в виде нескольких форм, построенных по одному плану, но различающихся некоторыми деталями своего строения, причем характер действия всех этих модификаций одинаков. Поэтому в перечне витаминов мы видим, например, не кальциферол (витамин D), а кальциферолы, не токоферол (витамин Е), а токоферолы.Мы уже писали, что, когда в начале ХХ столетия Функ приблизился к познанию строения первого витамина (обозначенного сперва просто буквой В, а затем переименованного в витамин В1), предохраняющего от бери-бери, он обнаружил в его молекуле азот. В связи с этим он предположил, что все вещества подобного типа содержат в своих молекулах атомы азота, относятся к так называемым аминам, и обозначил их термином витамины (жизненно необходимые амины). В дальнейшем было выяснено, что не все витамины содержат в своих молекулах азот. Более того: оказалось, что различные витамины относятся к самым разнообразным классам органических соединений.

Если любой из огромного числа известных простых белков можно охарактеризовать, как молекулу, состоящую из некоторого числа связанных между собою аминокислот, если любой простой липид (нейтральный жир) представляет собой соединение (сложный эфир) трехатомного спирта глицерина с тремя жирными кислотами, то для витаминов такого обобщающего определения, основанного на общности принципа химического строения, быть не может: среди витаминов имеются соединения, относящиеся к различным классам органических веществ.

Общими для витаминов являются следующие признаки. Все они сравнительно низкомолекулярные органические соединения, основным источником которых для человека и животных служит пища, то есть это эссенциальные (незаменимые) факторы питания; они выполняют функции регуляторов обмена веществ и проявляют биологическую активность в весьма малых концентрациях. Последнее обстоятельство говорит о том, что витамины не играют сколько-нибудь существенную роль в качестве пластических (материал для построения тела) или энергетических компонентов питания.

Единственный признак, по которому принято классифицировать витамины, разбивая их на две группы,— растворимость. Большая часть витаминов растворима в воде, некоторые растворяются только в жирах и жировых растворителях — горячем спирте, эфире, хлороформе и т. п. В соответствии с этим приводимый нами перечень витаминов разбит на две группы: водорастворимые и жирорастворимые.

Мы приводим перечень известных витаминов, в котором на первом месте стоят их буквенные обозначения, а в скобках указываем названия, отражающие их химическую природу. Для некоторых витаминов в этом перечне буквенные обозначения отсутствуют, несмотря на то, что они им первоначально присваивались (например, парааминобензойную кислоту называли витамином H, витамином В; фолиации — витамином М оротовую кислоту — витамином В13. Отсутствие общепринятого буквенного обозначения для таких витаминов объясняется тем, что их химическая структура была выяснена настолько быстро после обнаружения их биологической активности, что термин «витамин» для них не использовался достаточно долго, чтобы стать широко принятым.

В основу перечня витаминов мы положили «Временные правила для общих обозначений и тривиальных названий витаминов и родственных им соединений», рекомендованные в

1972 г. Комитетом по номенклатуре Международного союза нутриционистов (специалистов по питанию). Поэтому некоторые наименования в этом перечне отличаются от тех, которыми пользовались авторы ранее вышедших изданий, посвященных витаминам.

Каковы же общие функции витаминов в организме?Еще в 90-х годах прошлого столетия, когда лишь отдельные ученые вели речь о каких-то веществах неизвестной природы, отсутствие которых в пище приводит к заболеваниям, выдающийся русский врач-патолог В. В. Пашутин писал: «Невольно является даже мысль о ферментном (химическом) действии рассматриваемых веществ, так мало их требуется для произведения столь сильного эффекта». Спустя три десятилетия уже было известноо существовании витаминов, но ничего не знали об их химической природе. В1922 г. академик Н. 3. Зелинский писал, что значение витаминов для организма заключается не в том, что они являются энергетическим или строительным материалом, а в том, что они вызывают в клетках организма деятельность, подобную деятельности ферментов. Он предположил, что витамины, поступающие с пищей, используются в организме для построения ферментов. Эти замечательные предвидения оправдались. Мы знаем, что большинство водорастворимых витаминов служат материалом, из которых в организме строятся ферменты, точней говоря — коферменты.В последние годы стало выясняться, что другая группа витаминов — жирорастворимые — играет существенную роль в работе биологических мембран — компонентов клеток, которым принадлежит особая роль в жизненных процессах.Коферментные функции витаминов

Как мы уже говорили, большинство ферментов — это двухкомпонентные системы, состоящие из белка (апофермента) и небелковой части — кофермента. Однокомпонентными ферментами, состоящими только из белков, являются лишь те, которые катализируют процессы гидролиза; все прочие классы ферментов имеют коферменты. И свыше чем в 150 из них в коферментной части молекулы присутствуют витамины или продукты их превращений.

Название, функция и классификация коферментов являются еще предметом разногласий. Выдающийся советский биохимик, сделавший крупные открытия в области учения о ферментах, академик Александр Евсеевич Браунштейн считает, что условно можно разграничить две функции коферментов: непосредственное участие в каталитическом превращении субстрата, активирование и перенос молекулы субстрата или ее части от одного фермента к другому.Витамины участвуют в осуществлении обеих этих функций коферментов. Они входят в состав ферментных систем, катализирующих различные типы химических реакций: переноса атомов водорода (электронов); переноса химических групп; синтеза, изомеризации и расщепления углеродных связей.

Еще статьи по данной теме: