База рефератов

Тюменская Государственная Медицинская Академия

       кафедра  медицинской химии

Биологическая  роль  каротина  и  каротиноидов.

                                                             Научный  руководитель:

                                                                         профессор  Сторожок Н.М.

                                                                             Преподаватель:

                                                                             Дарюхина Е.Н.

                                                                                               Исполнитель:

                                                                                                 Севодин Н.Н.     

                                    Тюмень - 1998 г.

                         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.  Свойства  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

  Впервые  каротин  был  выделен  в  1831  году  Вакенродером  из  желтой  репы  и  моркови.  По  имени  этой  последней - Daucus  carota - он  и  получил  свое  название.  Несколько  лет  спустя,  в  1837  году,  Берцелиус  путем  экстрагирования  спиртом  выделил  из  осенних  листьев  зеленых  растений  желтое  красящее  вещество,  названное  им  ксантофиллом.  В 1847  году  Цейзе  описал  пигмент  моркови,  присвоив  ему  предположительно  эмпирическую  формулу  С₅ Н ₈.  Позднее,  в  1861  году,  Гуземан  приписал  каротину  новую  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  направлена  к  дальнейшему  выяснению  химической  природы  каротина.  Арно  высказал  предположение,  что  желтое  красящее  вещество,  присутствующее  в  зеленых  листьях  разных  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  новую  эмпирическую  формулу  С₂₆Н₃₈  ( теоретически  для  такой  формулы  С = 89,14  и  Н =10,86 )  и  назвал  его  каротеном.  Однако  этот  термин  впоследствии  не  привился,  и  за  пигментом  осталось  его  прежнее  название - 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  основу  всех  дальнейших  исследований  в  области  красно - желто - оранжевых  природных  пигментов.  Бородин  доказал,  что  желтый  пигмент,  извлеченный  из  зеленых  растений,  не  вполне  идентичен  каротину  моркови  и  состоит  из  смеси  минимум  двух  различных  пигментов,  в  которой  каротин  присутствует  лишь  как  составная  часть  в  тех  или  иных  количествах.  Предложение  Бородина  подтвердилось  в  работах  еще  одного  русского  ботаника - Монтеверде  и  других  исследователей.  Так  было  положено  начало  изучению  комплекса  каротиновых  красящих  веществ,  которое  продолжается  и  до  настоящего  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  направлены  к  тому,  чтобы  внести  какую-либо  определенность  в  характеристики  и  классификацию  желто-оранжевых  растительных  пигментов.  Бугарель  получил  каротин  из  зеленых  листьев  в  кристаллическом  виде  и  назвал  его  эритрофиллом.  Другие  исследователи  пытались  разделить  и  классифицировать  спутников  каротина.  В  своих  работах  они  приняли  простейшие  физико-химические  приемы - фильтрование  через  активный  уголь,  обработку  различными  растворителями  и  т.д.  Некоторая  наметка  на  возможность  классификации  желтых  пигментов  появилась  тогда,  когда  в  Сорби  и  Краус  обратились  к  помощи  спектрального  анализа,  определив  полосы  поглощения  растворов  веществ,  выделенных  из  различных  растворительных  материалов.  Однако  и  тут,  как  правильно  отмечает  Любименко,  “несмотря  на  наличность  оптических  отличий  у  исследованных  Краусом  пигментов,  этот  ученый  не  склонен  был  придавать  им  большого  значения  и  вместо  того,  чтобы  ближе  изучить  химические  и  физические  признаки  отдельных  представителей  намеченных  групп,  он  просто  объявил  их  формами  ксантофилла”.

  Некоторое  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  своей  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  путем  экстрагирования  петролейным  эфиром.  По  своим  свойствам  этот  пигмент  оказался  совершенно  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  между  С  и  Н  в  анализах  Вильштеттера  и  Мига  было  получено  равным  1,406  ( у  Арно - 1,428 ).  Такой  результат  более  всего  приближается  к  эмпирической  формуле  С₅ Н₇.  Определения  же  молекулярного  веса  вещества  по точке  кипения  в  хлороформе  и  сероуглероде  привели  авторов  к  окончательной  формуле  С₄₀Н₅₆.  Вильштеттер  и  Миг  подтверждают  правильность  своих  выводов  также  на  примере  анализа  иодида  каротина,  в  результате  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.

Таким  образом  из  работ  Вильштеттера  вытекает,  что  в  растениях  обнаружено  как  будто  только  два  желтых  пигмента - каротин  и  ксантофилл.  Эмпирическая  формула  каротина,  данная  Вильштеттером,  получила  впоследствии  подтверждение  согласно  структурному  анализу.  Существование  же,  кроме  каротина,  только  одного  ксантофилла  было  сомнительным,  так  как  еще  до  исследований  Вильштеттера  , ботаниками  был  накоплен  значительный  материал  по  извлечению  растительных  желтых  пигментов,  обладающих  различными  спектральными  характеристиками  и  растворимостями.  Имеется  в  виду  цитированные  выше  работы  Бородина  и  других  авторов.  Впрочем  и  сам  Вильштеттер,  в  конце  концов,  выразил  сомнение  в  однородности  полученных  им  препаратов,  что  в  последствии  целиком  оправдалось.

  Замечательное  открытие  русского  ботаника  Цвета,  опубликовавшего  в  1910  году  свою  работу  “Хромофиллы  в  растительном  и  животном  мире”,  показало  единственно  эффективный  путь  к  разрешению  данного  вопроса.  Цвет  предложил  пользоваться  для  разделения  желтых,  красных  и  оранжевых  пигментов  методом  хроматографической  адсорбции,  сделавшимся  впоследствии  одним  из  наиболее  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  изучению.  Однако  путь  для  дальнейшего  дифференцирования  растительных  пигментов  был  намечен  совершенно  правильно  и  обеспечил  успех последующих  исследований.

  Разнообразие  желтых,  красных  и  оранжевых  красящих  веществ  растений  в  это  время  было  подтверждено  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  визуально  при  помощи  спектроскопа.  Автор  делил,  прежде  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  легко  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.).