Синтез витаминов
Витамины и гормоны обладают способностью в малых количествах регулировать биологические процессы. В то время как гормоны у нормальных животных являются эндогенными продуктами и вырабатываются в их собственных железах внутренней секреции, витамины представляют собой продукты экзогенной природы и вводятся в организм с пищей.
Витамины - это незаменимые сложные органические вещества разнообразной структуры, являющиеся биологическими катализаторами химических реакций или реагентами фотохимических процессов, протекающих в живой клетке. Они участвуют в обмене веществ в основном в составе ферментных систем. В организм они поступают только из внешней среды в виде ферментов или коферментов или в виде провитаминов.
Потребность человека и животных в витаминах неодинакова. Некоторые витамины - тиамин (витамин В1), рибофлавин (В2), пантотеновая кислота (В3), пиридоксаль и пиридоксамин (витамины группы В6) и некоторые другие необходимы как катализаторы химических реакций для каждой живой клетки. Другие витамины нужны не всем животным. Так, например, аскорбиновая кислота (витамин С) нужна только человеку, обезьяне и морской свинке, а остальные животные способны к самостоятельному биосинтезу (для этих животных аскорбиновая кислота не является витамином).
Некоторые ненасыщенные органические кислоты, такие как линолевая, ли-ноленовая и арахидоновая, одновременно являются пластическим и энергетическим материалом и в то же время рассматриваются как витамины группы F.
По мере открытия отдельных витаминов их обозначали как буквами латинского алфавита, так и по их биологической роли: витамин Е – токоферол (по гречески токос - деторождение, феро - несущий), витамин А - аксерофтол (ксерофтальмия - глазное заболевание) и так далее. После того как были выделены новые индивидуальные вещества близкого, аналогичного и нового биологического характера к буквам присоединили цифровые обозначения. Так, вместо наименования "витамин В" в настоящее время для обозначения различных "витаминов комплекса В" использованы наименования от "витамина В1” до “витамина В14”.
Каталитические функции витаминов
Витамины являются типичными биокатализаторами в составе ферментных систем. Специфичность фермента зависит от природы реагирующего вещества, его пространственной конфигурации и белковой части фермента. В состав фермента витамин входит в виде сложного органического вещества небелкового характера – кофермента, который соединяется с его белковой частью. Белок фермента синтезируется организмом. Витамин же поступает с пищей и превращается в кофермент путем образования эфира с фосфорной кислотой или путем соединения сначала с D-рибофуранозой (нуклеозид) и затем этерификацией фосфорной кислотой (нуклеотид).
Витамины в составе ферментов катализируют реакции превращения белков, жиров и углеводов.
Провитамины
Иногда организм животного вместо витаминов удовлетворяется получением веществ, не являющихся витаминами, но и не синтезируемых организмом. В процессе обмена веществ в организме или фотосинтеза они переходят в витамины. Их называют провитаминами. Важнейшими провитаминами являются каротиноиды. Они содержат в своей молекуле структурную часть витамина А, в который переходят при расщеплении в процессе метаболизма.
Другая большая группа провитаминов – стерины. Они содержат двойные связи, при расщеплении образующие отдельные циклы. Стерины при облучении кожи ультрафиолетовыми лучами солнечного или искусственного света переходят в витамины группы D.
Никотиновая кислота, превращающаяся в никотинамид, является провитамином РР.
Витамин F
К витаминам алифатического ряда относятся ненасыщенные кислоты - линолевая, линоленовая и арахидоновая. Они содержат от 18 до 20 атомов углерода и от 2 до 4 несопряженных двойных связей:
Линолевая (С18) (І)
линоленовая (С18) (ІІ)
арахидоновая (С20) (ІІІ)
Эти три природные незаменимые жирные кислоты обладают полной цис-конфигурацией
Наибольшей, физиологической активностью обладает арахидоновая кислота (III), две другие (I) и (II) способны в организме переходить в нее. Таким образом, очевидно (III) является витамином, а (I) и (II) можно рассматривать как провитамины.
Для выделения линолевой и линоленовой кислот из природного сырья применяют метод кристаллизации жирных кислот, полученных омылением подсолнечного, льняного, макового, хлопкового, табачного и других масел, из ацетона или петролейного эфира при низкой температуре (от минус 60о до минус 70оС). Предварительно при минус 20оС отделяют насыщенные кислоты, а олеиновую – при минус 50оС.
Из этих трех незаменимых ненасыщенных жирных кислот синтезированы линолевая и линоленовая.
Основной синтез природной линолевой (I) кислоты ведут из бромистого амила (IV) и дибромгексана (VI). Из бромистого амила синтезируют 2-октинилбромид (V), а из дибромгексана получают ацетиленовый ацеталь (VII) в виде его магниевого производного (VIII). После конденсации (V) с (VIII), последующего окисления альдегидной группы и избирательного восстановление тройных связей диацетиленовой кислоты С18 (IX) до двойных получают (I).
Синтез линоленовой кислоты также проводят из ацетиленовых соединений. Витамин F в животном организме катализирует окисление насыщенных жирных кислот, участвуя в усвоении жиров и жировом обмене кожных покровов. Полноценная по витамину F пища должна иметь в своем составе 0.1% арахидоновой кислоты или 1% линолевой и линоленовой.
