Содержание
Введение............................................................................................................................3
- История изучения и получения
в чистом виде........................................................4
- Физико-химические свойства
рибофлавина ……………………………………....9
- Рибофлавин в природе и в организме
животных и человека...............................11
Заключение..........................................................................................................................15
Список использованных
источников.............................................................................16
Приложение........................................................................................................................17
ВВЕДЕНИЕ
Витамины (от лат. vita — жизнь), группа
органических соединений разнообразной
химической природы, необходимых для питания
человека, животных и других организмов
в ничтожных количествах по сравнению
с основными питательными веществами
(белками, жирами, углеводами и солями),
но имеющих огромное значение для нормального
обмена веществ и жизнедеятельности.
Витамин B2 — один из важнейших водорастворимых
витаминов. Он влияет на рост и восстановление
клеток, входит в состав ферментов, играющих
существенную роль в реакциях окисления
в тканях человека и регулирующих обмен
белков, жиров и углеводов. Крайне важен
для поддержания нормальной функции глаз,
защищая их сетчатку от воздействия ультрафиолетовых
лучей. Рибофлавин назначают при лучевой
болезни, язвах и долго незаживающих ранах,
заболевании глаз, нарушениях функции
кишечника и др.
Целью настоящей работы является
анализ литературных данных о витамине
В2.
Исходя из данной цели, можно
выделить следующие задачи:
- изучить историю открытия
и получения витамина В2;
- рассмотреть физико-химические
свойства;
- изучить влияние рибофлавина
на организм животных и человека.
1. История изучения
и получение в чистом виде.
В 1926 году был выделен входящий
в комплекс витамина В термостабильный
фактор. При нагревании водного экстракта
дрожжей антиневритический фактор В1 разрушался, термостабильный
же фактор оказавшийся фактором роста,
не изменялся. Он был назван витамином
В2. Изучение витамина В2 привело к изучению и синтезу
важнейшего фермента живой клетки, к установлению
взаимосвязи ферментных и витаминных
свойств широко распространенных в природе
пигментов и, наконец, дало возможность
сделать некоторые обобщающие выводы
относительно механизма действия витаминов
в живой клетке. Идя различными путями,
независимо друг от друга, исследователи
пришли к одной цели – к синтезу фермента-витамина.
При В2-авитаминозе наблюдается прекращение
роста молодых животных и своеобразные
кожные поражения, напоминающие пеллагру.
В соответствии с этим витамин В2 был охарактеризован как водорастворимый,
термостабильный фактор, называемый также
антипеллагрическим, необходимый для
нормального роста, предупреждающий заболевания
кожи у молодых крыс и предохраняющий
человека от пеллагры. В 1932 году был установлен
параллелизм между наличием в растительных
и животных тканях желтого пигмента и
витамина В2. По этим данным экстракты
желтого красителя обладали ясно выраженной
зеленой флуоресценцией. Подобные хромогены
и цитохромы были выведены еще 1879 году
из сыворотки коровьего молока в виде
желто-оранжевого вязкого вещества, названного
лактохромом. Подобные соединения были
получены из различных растительных и
животных тканей разными исследователями.
Однако в свое время к этим красителям
не было привлечено должного внимания.
Интерес к ним возник в связи с биологическим
изучением выделенного из белков куриного
яйца желтого флуоресцирующего в водном
растворе красителя, названного овофлавином,
и выделенного аналогичным путем из молока
красящего вещества, получившего название
лактофлавин. Биологическое изучение
этих флавинов на крысах показало, что
действие их идентично с действием витамина
В2; они благоприятно влияли на
рост молодых крыс с экспериментальной
задержкой роста на почве В2-авитаминоза. Одновременно
было установлено, что витамин В2 антипеллагрическим действием
не обладает. Для того, чтобы предупредить
пеллагру у животных, находящихся на В2-авитаминозном рационе, к нему
необходимо было прибавлять, кроме флавина,
еще дрожжевой отвар. К этому времени было
уже доказано, что в дрожжах содержится
фермент – желтый пигмент, играющий in
vivo и in vitro важную роль в окислительно-восстановительных
реакциях.
В дальнейшем было установлено,
что желтый фермент идентичен с открытыми
ранее флавинами, а следовательно, и с
витамином В2. Это знаменательное открытие
имело большое значение для дальнейшего
изучения как витаминов, так и ферментов.
Дальнейшие работы привели к тому, что
уже 1935 году была определена химическая
структура лактофлавина, как трициклического
6,7-диметил-9-(D-рибитил)-бензолаллоксазина.
Этот кристаллический препарат вполне
активный в качестве фактора роста, не
оказывал, однако, лечебного действия
при пеллагре собак «black tongue», ни при пеллагре
человека. Одновременно было установлено,
что пеллагра – своеобразное заболевание
кожи и центральной нервной системы у
человека – излечивается комплексом витаминов
В2. В 1937 году был получен бесспорный
лечебный эффект при лечении пеллагры
собак никотиновой кислотой, выделенной
из рожей, оболочек риса и других объектов,
а вскоре опубликован ряд клинических
работ о терапевтическом действии никотиновой
кислоты при пеллагре человека. Этих данных
накопилось вполне достаточно для того,
чтобы в дальнейшем рассматривать пеллагру
как заболевание, связанное с отсутствием
в организме никотиновой кислоты, а не
лактофлавина. С момента получения кристаллического
витамина В2 – лактофлавина – дальнейшее
его изучение пошло весьма интересным
и своеобразным путем.
К этому времени было обнаружено,
что витамин В2 широко распространен в растительном
и животном мире. Кроме дрожжей, являющихся
превосходным источником, витамин был
выделен из печени и был назван гепатофлавином;
из почек и кишок – аналогичный ему ренофлавин;
из яичного белка – овофлавин и т. д. При
дальнейшем исследовании была установлена
тождественность всех этих флавинов с
витамином В2. При этом было обнаружено,
что часть флавина в природе находится
в свободном, водорастворимом и способном
к диализу состоянии, другая – иногда
более значимая часть – находится в организме
животных и растений в виде флавопротеина,
или желтого дыхательного фермента. В
1935 году удалось разделить флавопротеин
на составные элементы и вновь синтезировать
его из этих составных частей. Была предложена
следующая схема строения желтого дыхательного
фермента:
Согласно этой схеме, фермент
образуется из фосфорного эфира рибофлавина
путем агрегирования его к белку через
посредство фосфорной кислоты – с одной
стороны, и кислой и основной групп молекулы
протеина – с другой.
Приведем один из примеров выделения
витамина В2 из естественных продуктов.
Классическим способом получения флавинов
является адсорбция содержащих витамин
экстрактов фуллеровой землей (в кислой
среде), элюция адсорбированного витамина
смесью этилового спирта и пиридина, вторичная
адсорбция на подходящих гелях, применение
примесей, осаждение пикриновой кислотой
и кристаллизация витамина в виде таллиевых
или серебряных солей.
Для получения флавинов в качестве
исходного сырья используют сырую печень,
хлебные прессованные дрожжи, молочную
сыворотку.
Схема Труфанова по выделению
рибофлавина из дрожжей заключается в
следующем. Дрожжи подвергают автолизу
для отщепления флавина от белкового носителя.
Автолизат экстрагируют спиртом и подкисленной
водой, экстракт отделяют центрифугированием.
Рибофлавин из экстракта адсорбируют
на асканите, из асканита его элюируют
водно-спиртого-пиридиновой смесью. Из
элюата витамин В2 вновь адсорбируют сульфидом
свинца, после элюции повторно осаждают
азотнокислым серебром. Серебряная соль
разлагается сероводородом с последующей
очисткой.
Для синтеза рибофлавина было
предложено много способов. Вначале казалось,
что синтез через бензизоаллоксазины
является наиболее простым, но дальнейшие
исследования показали, что получение
бензизоаллоксазинов с глицидным остатком
в положении 9 представляют значительные
трудности.
Каррер предложил в начале свой
метод синтеза, по которому сахар (пентозу)
конденсируют с орто-фенилендиамином,
одна из аминогрупп которого этилирована
под давлением в автоклаве. Продукт конденсации
нагревают с аллоксаном в присутствии
10%-ной соляной кислоты, ацетильная группа
омыляется, амин соединяется с аллоксаном.
Однако этот метод также оказался
практически малопригодным. В 1934 году
был опубликован несколько более доступный
способ синтеза (рис. 1). Ортоксилол (I) нитруется
азотной кислотой в нитроксилол (II), который
путем дальнейшего восстановления в присутствии
палладия или губчатой платины переводится
под давлением в ксилидин (III). Ксилидин
конденсируется с хлороугольным эфиром
в ксилидинугольный эфир (IV), который последующим
нитрированием превращается в нитроксилидинугольный
эфир (V). Нитрогруппа в положении 5 восстанавливается
в аминогруппу (VI). Образующийся аминоксилидинугольный
эфир конденсируется с рибозой с одновременным
восстановлением в рибитилдиамино-ксилол
(VII); последний в присутствии борной кислоты
конденсируется с аллоксаном (VIII) в конечный
продукт синтеза, 6,7-диметил-9.(d-рибитил)-изоаллоксазин
(IX).
Схема 1 (рис. 1).
Получение рибофлавина синтетическим
путем представляется крайне важным, так
как из 1 кг нитроксилидина имеется возможность
получить до 1,15 кг рибофлавина, т.е. такое
количество, для получения которого потребовалось
бы переработать около 7 млн. литров молока.
Отыскивая более удовлетворительные
формы синтеза рибофлавина, исследователи
изучили около 40 различных флавинов и
их аналогов, из которых некоторые представляют
безусловный интерес.
2.Физико-химические
свойства рибофлавина
Химически чистый
препарат витамина В2 представляет собой
кристаллический порошок оранжево-желтой
окраски, со слабым запахом и слегка горьковатым
вкусом. Витамин В2 представляет собой
производное изоаллоксазина, связанного
с сахарным спиртом - D-рибитолом. В изоаллоксазине
восстановленный пиримидиновый цикл соединен
с пиразиновым и далее с бензольным. Изоаллоксазиновая
структура. Но она становится устойчивой,
если у центрального атома азота в положении
9 вместо водорода имеется углеродный
заместитель. Восстановленный сахар рибит
III замещен по положению 1 остатком изоаллоксазина.
Химическая
формула рибофлавина: C17H20N4O6. Витамин В2 растворяется в воде в пропорции
примерно 1:800. Он практически не растворим
в жирах, спирте, эфире, хлороформе, бензине.
Растворы рибофлавина имеют вид зеленовато-желтой
жидкости и в ультрафиолетовых лучах обладают
яркой желто-зеленой флуоресценцией. Под
влиянием длительного ультрафиолетового
облучения рибофлавин превращается в
соединения, не имеющие биологической
активности. Рибофлавин должен храниться
в защищенном от света месте. Витамин В2
разрушается в щелочных растворах, особенно
при нагревании, но устойчив в водных кислых
растворах. Название по номенклатуре ИЮПАК: 6,7-диметил-9-(D-1-ибитил)-изоаллоксазин.
3. Рибофлавин
в природе и в организме животных и человека.
Большое количество рибофлавина находится
в дрожжах и некоторых видах бактерий
(бактерии маслянокислого брожения содержат
до 15 мг% рибофлавина на сухой вес). Синтезируется
растениями. Играет важную роль в процессах
фотосинтеза и роста растения. В растениях
рибофлавин распространен неравномерно.
Он накапливается в пигментированных
частях растений. Источником в нашем питании
являются главным образом мясные продукты,
молоко и яйца, плоды, овощи и злаки, а также
некоторые продукты брожения (приложение
1).
В животном организме рибофлавин накапливается
до известного предела и образует депо
в печени, в почках, надпочечнике и желчном
теле; в умеренном количестве он находится
в других паренхиматозных органах и лишь
в очень небольшой концентрации обнаруживается
в крови. Основная часть рибофлавина в
органах и тканях животного находится
в связанном состоянии, в виде флавинэнзима
или ферментов другого строения.
Участие рибофлавина в окислительных
процессах, совершающихся в организме,
может быть условно изображено следующим
образом:
Желтый
фермент (R), присоединяя к себе водороды,
восстанавливается в бесцветное соединение
– лейкофермент (RH2); лейкофермент, потребляя кислород
тканей, вновь окисляется до желтого фермента.
В результате этой реакции образуется
перекись, в дальнейшем расщепляющаяся
в соответствии с схемой Баха. Присоединение
водорода к простетической группе фермента
схематически можно представить так:
Восстановление
желтого фермента может протекать за счет
систем, содержащих легко дегидрирующиеся
молекулы. Примером этого может служить
кодегидраза, имеющая в своей молекуле
восстановительный пиридин. Тогда схема
действия всей окислительно-восстановительной
системы легко может быть иллюстрирована
следующим образом:
Рибофлавин
является водорастворимым фактором, обеспечивающим
рост животного. Дневная доза в 3-5 γ обеспечивает
ежедневную прибавку в весе у крыс 0,9-1,0
г. Авитаминоз В2 у крыс проявляется, однако, не только
в остановке роста. У авитаминозных крыс
по прошествии трех месяцев начинается
облысение. Это сопровождается сшелушиванием
эпителия и экземоподобными образованиями.
В далеко зашедших случаях наблюдаются
явления со стороны нервной системы: ослабление
задних конечностей, вплоть до атаксического
парапареза. Имеются указания, что рибофлавин
участвует в процессах восстановления
зрительного пурпура и, следовательно,
способствует нормальному зрению. Под
его влиянием синие коротковолновые лучи
превращаются в глазу в свет с зеленой
флуоресценцией, к которому глаз животного
обладает наибольшей чувствительностью.