КНОРРЕ_3227

400 Глава 18. Витамины

клеточную мембрану без энергетических затрат, в клетке же она быстро вос­ станавливается в аскорбиновую кислоту. Поэтому есть основания считать, что транспортной формой витамина С является дегидроаскорбиновая кислота.

Наличие витамина С в продуктах питания необходимо для человека и жи­ вотных из отряда приматов, морской свинки и некоторых других. У предста­ вителей этих видов отсутствуют ферменты глюкуроноксидаза и гулоноксидаза, катализирующие биосинтез аскорбиновой кислоты из углеводов. Осталь­ ные животные и, вероятно, все растения могут синтезировать ее из глюкозы.

Витамин С - один из наиболее широко распространенных в природе ви­ таминов. Главным его источником являются свежие овощи и фрукты, но до­ вольно много его и в животных тканях. Суточная потребность в витамине С составляет 75 мг, однако некоторые исследователи (например, дважды Нобе­ левский лауреат Лайнус Полинг) склонны считать, что желательны сущест­ венно большие дозы вплоть до 1-1,8 г ежедневно.

В медицине аскорбиновая кислота применяется не только для лечения цинги, но и при геморрагических диатезах, кровотечениях, ряде инфекцион­ ных и иммунных заболеваний, для нормализации липидного обмена при ате­ росклерозе, усиленном физическом и умственном напряжении, простуде, а также при химиотерапии рака.

§ 18.5. Жирорастворимые витамины

Большая группа витаминов представлена жирорастворимыми вещества­ ми. К ним относятся витамины A, D, Е и К, представляющие собой масляни­ стые, плохо растворимые в воде вещества. В их основе лежат остатки пятиуг­ леродного углеводорода изопрена:

С Н 2=С (С Н 3)-С Н =С Н 2

Жирорастворимые витамины могут запасаться в организме в больших ко­ личествах, поэтому их отсутствие в пище не проявляется на физиологическом уровне в течение достаточно долгого времени.

Витамин А {ретинол, аксерофтол, антиксерофталъмический фактор)

известен в трех формах: витамин Аь выделяемый из печени морских рыб; Аг, выделяемый из печени пресноводных рыб, и 11-г/иоизомер витамина Ai (не­ овитамин А). По химическому строению они представляют собой шести­ членные ненасыщенные циклы, связанные с углеводородным радикалом, по­ строенным из нескольких изопреновых единиц:

Предшественником витамина D3 (холекальциферола) является 7- дегидрохолестерин, при УФ-облучении которого образуется витамин D3:

7-Дегидрохолестерин присутствует в коже человека, и для его превраще­ ния в витамин D3 достаточно солнечного облучения, так что суточная потреб­ ность в витамине D взрослого человека (7-12 мкг) легко удовлетворяется. Сле­ дует отметить, что дозы витамина D свыше 1,5 мг в день крайне токсичны.

Витамины D являются предшественниками стероидных гормонов: 1а-

гидроксихолекальциферола, \а,25-дигидроксихолекалъциферола и других, ко­ торые образуются при гидроксилировании витаминов в печени и почках жи­ вотных и человека. Эти гормоны регулируют всасывание Са2+ в кишечнике, гомеостаз Са2+ в крови, обмен кальция и фосфата, приводящий к построению нормальной костной и отчасти мышечной ткани.

Суточная потребность в витамине D для детей составляет 10-25 мкг в за­ висимости от возраста, физиологического состояния и соотношения солей фосфора и кальция в рационе. При гипоили авитаминозе D у детей развива­ ется рахит, проявляющийся в размягчении и деформации костей из-за недос­ таточности в них кальция. Заболевание связано не с нехваткой кальция в пи­ ще, а с недостатком гормонов. На ранних стадиях болезни лечение витами­ ном D может исправить деформацию, однако на более поздних стадиях она становится необратимой. При недостаточном воздействии солнечных лучей на кожу необходимо поступление витамина D с жиром печени рыб, где его содержится больше всего, или со сливочным маслом, молоком, яйцами.

Исследование процесса размножения животных привело к открытию ви­ тамина Е, или а-токоферола. Молекула витамина состоит из ароматического кольца и длинной изопреноидной боковой цепи:

На сегодняшний день выделено из растительных масел, а также синтези­ ровано химическим путем 7 различных токоферолов, отличающихся друг от друга числом и расположением метальных групп в бензольном кольце, но все они проявляют значительно меньшую биологическую активность, чем а- токоферол. Токоферолы синтезируются только в растениях. Они содержатся главным образом в зернах пшеницы и риса, маслах (подсолнечном, кукуруз­ ном и др.), в зеленых растениях (салат, шпинат). У животных недостаток ви­ тамина Е приводит к бесплодию, поражению миокарда и других мышечных тканей, сосудистой и нервной систем. Рекомендуемая ежедневная доза а- токоферола для человека - 10-30 мг. Важнейшей установленной функцией ви­ тамина Е является защита полиненасыщенных жирных кислот в липидах мем­ бран от окисления кислородом, которая происходит благодаря способности фенольного гидроксила восстанавливать образующийся пероксидный радикал.

Витамины К - это большая группа витаминов коагуляции или антигеморрагических витаминов (геморрагия - заболевание, связанное с низкой скоростью свертывания крови). К витаминам К относятся соединения струк­ туры 1,4-нафтохинона с изопреноидными боковыми цепями различной дли­ ны в положении 3 кольца. Витамин Кь или фитохинон - это производное 2- метил-1,4-нафтохинона, содержащее в положении 3 20-углеродный фитиль­ ный радикал:

О

С Н 3

С Н 2 - С Н = С - ( С Н 2 ) з - С Н - ( С Н 2 ) з - ( ^ Н - ( С Н 2 ) з - С Н - С Н з

снэ сн3 сн3 сн3

Витамин К, (филлохинон)

Группа витаминов Кг (менахиноны) представляет собой ту же структуру, но содержит боковую цепь длиной от 4 до 9 изопреновых единиц.

Кроме природных витаминов К] и К2, получено большое число их синте­ тических аналогов, часто обладающих более высокой биологической актив­ ностью. К их числу относится витамин Кз, который вообще лишен боковой цепи:

Витамин Кз является промежуточным продуктом метаболизма остальных витаминов К.

В процессе свертывания крови важную роль играет карбоксширование остатков глутамата белка тромбина, ответственного за образование тромба. Реакция катализируется филлохиноном и проходит по механизму, представ­ ленному на схеме ниже.

В реакции участвует 0 2, по-видимому, служащий источником образова­ ния ОН', который, образуясь вблизи у-С-Н-связи, облегчает отрыв протона, необходимый для присоединения молекулы СОг.

Витамины группы К необходимы человеку прежде всего для нормализа­ ции или ускорения процесса свертываемости крови. Они участвуют в реак­ ции карбоксилирования остатков глутамата белка плазмы крови протромби­ на с образованием у-карбоксиглутамата,

который лучше, чем сам глутамат, связывает ионы Са2+

Это способствует активации протромбина и отщеплению его N-концевого фрагмента, содержащего Са2+-связывающие участки, с образованием белка тромбина. Тромбин является ферментом, превращающим фибриноген в фиб­ рин - нерастворимый волокнистый белок, способствующий формированию кровяного сгустка.

Витаминами К богаты растительные продукты, особенно зеленые части растений. Для человека потребность в нем определяется величиной порядка

К обычно бывает только у новорожденных, у взрослых людей он может бьгть обусловлен либо дисбактериозом, вызванным применением антибиотиков и сульфамидных препаратов, либо плохим всасыванием из-за недостаточной выработки его эмульгатора - желчи. Витамин К дают новорожденным, а так­ же больным до и после операций на печени или желчном пузыре для поддер­ жания нормального уровня протромбина в крови. Очень большие дозы вита­ мина К токсичны.

§ 18.6. Витаминоподобные вещества

Нередко к витаминам относят соединения, которые не подпадают под данное в начале раздела определение, поскольку иногда они должны присут­ ствовать в пище в больших, а не в микроколичествах, и принимают непо­ средственное участие в процессах метаболизма или в формировании клеточ­ ных структур. Некоторые из них могут синтезироваться в организме, но не всегда количество их достаточно. Такие вещества называют витаминоподоб­

ными.

Под названием витамин F условно объединяются ненасыщенные кисло­ ты: олеиновая, линолевая, линоленовая и арахидоновая (см. табл. 20 в § 14.1). Люди должны получать их с пищей, поскольку у млекопитающих нет фер­ ментов, способных катализировать образование двойной связи между девя­ тым и десятым атомами углерода. Основным их источником являются расти­ тельные масла, рыба, птица.

Важными витаминоподобными соединениями являются коферменты Q, или убихиноны, называемые также витаминами Q (Qe-Qio, цифровой индекс означает количество изопреноидных звеньев в боковой цепи).

Коферменты Q могут находиться в окисленной и восстановленной форме, благодаря чему они участвуют в окислительно-восстановительных реакциях, в том числе в цепи переноса электронов.

п = 6 -10

ОН

ОН О

Катехин

Они используются при лечении поражений кровеносных сосудов, диате­ зов, гипертонии, кори, скарлатины, сыпного тифа и т. д.

Из приведенных, далеко не исчерпывающих данных о функциях витами­ нов видно, что они играют исключительно важную роль в жизнедеятельности животных организмов. Открытие витаминов и введение их в медицинскую практику является одной из важнейших вех в становлении современной ме­ дицины.

Глава 19. Антибиотики

§ 19.1. Общие представления об антибиотиках. Принципы их классификации

Антибиотиками называют природные вещества, выделяемые из ряда низших организмов, которые, не обладая токсичностью к их продуцентам,

вмалых концентрациях избирательно подавляют рост и размножение опре­ деленных групп микроорганизмов, а значит, обладают способностью подав­ лять патогенные микроорганизмы, являющиеся возбудителями различных заболеваний. Первый антибиотик - пенициллин - был открыт в 1928 году А. Флемингом (A. Fleming, Нобелевская премия по физиологии и медицине, 1945 г.). Флеминг показал, что один из штаммов гриба Penicillium notatum, попавший в культуру стафилококков, вызывает их лизис. Позднее были об­ наружены штаммы, в 1000 раз более производительные, например, штамм P. Chrysogenum, с которым еще во время войны работала советский микро­ биолог Зинаида Виссарионовна Ермольева (1898 - 1974). Применение пени­ циллина во время Второй мировой войны для борьбы с сепсисом сохранило жизнь тысячам раненых и ознаменовало начало новой эры в развитии меди­ цины. В 1945 г. были установлены структуры бензилпенициллина и ряда дру­ гих антибиотиков этой группы.

Огромные успехи в лечении гнойных заболеваний индуцировали актив­ ный поиск новых антибиотиков. В настоящее время выявлено множество ан­ тибиотиков, установлена их структура и создано большое число производ­ ных, обладающих таким же или даже более эффективным биологическим действием.

Пенициллин, полученные на его основе производные и целый ряд других антибиотиков подавляют размножение микроорганизмов, нарушая процессы образования клеточной стенки или функционирования мембран. Эту группу антибиотиков используют для борьбы с многочисленными бактериальными инфекциями (§§ 19.2, 19.3).

По различию мишеней, на которые действуют бактерицидные антибиоти­ ки, их разделяют на грамположительные и грамотрицательные. Классифи­ кация микроорганизмов по этому признаку был введена еще в конце XIX ве­ ка датским биологом Грамом, и эти группы отличаются способностью окра­ шиваться анилиновыми красителями. Эти две группы бактерий отличаются

впервую очередь толщиной клеточной стенки. У грамотрицательных микро­ организмов клеточная стенка состоит из 1-2 слоев пептидогликана, который составляет порядка 10 % объема клеточной стенки. Однако у них имеется еще дополнительная внешняя мембрана. У грамположительных микроорга-