Витамин A (ретинол). Изучение этого витамина начато в 1909 г., а синтез осуществлен в 1933 г. Витамин A имеет несколько витамеров, из которых наиболее распространенным считают витамин A₁ (его много в печени морских рыб):

Витамин A₂ отличается от A₁ добавочной двойной связью между 3-м и 4-м углеродными атомами шестичленного цикла (содержится в печени пресноводных рыб).

Обе формы (A₁ и A₂) существуют в виде ряда геометрических изомеров, но лишь некоторые из них физиологически активны. Таким образом, витамин A состоит из смеси циклических ненасыщенных спиртов характерного химического строения с большим числом сопряженных двойных связей. Это кристаллические тела лимонно-желтого цвета с температурой плавления от 59 до 64°С (в зависимости от вида геометрического изомера), хорошо растворимые в жирах и жирорастворителях: бензине, серном эфире, хлороформе, ацетоне и др.

Витамины группы А легко окисляются как в лабораторных условиях (посредством MnO₂), так и в организме. Окисляясь в организме, при участии биокатализатора, ретинол (спирт) превращается в ретиналь (альдегид), тоже обладающий активностью витамина A:

Однако при отсутствии O₂ ретинол устойчив даже при 100°С. В тканях животных организмов, например в печени, витамин A часто находится в форме сложных эфиров с пальмитиновой кислотой. В таком виде он более устойчив и, следовательно, может запасаться впрок, высвобождаясь по мере надобности. К другим тканям и органам ретинол транспортируется, соединяясь с ретинолсвязывающим белком крови, впервые выделенным в 1968г. (М=21000, составлен из 181 аминокислотного остатка, первичная структура выяснена в 1974 г.).

При отсутствии в пище витамина A в организме животного и человека развивается ряд специфических патологических изменений (А-авитаминоз): ослабление зрения (сумеречная, или «куриная», слепота), поражение эпителиальных тканей (сухость, слущивание эпителия), в том числе роговицы глаза (сухость ее и воспаление называются ксерофтальмией, отсюда и название витамина A — антиксерофтальмический). Кроме того, при A-авитаминозе наблюдается торможение роста, падение в массе и общее истощение организма.

Сухость кожи и слизистых оболочек, способствующая проникновению в организм болезнетворных микробов, ведет к возникновению дерматитов, бронхитов и катаров дыхательных путей. Витамин A, предохраняющий от этих инфекционных заболеваний, относят поэтому к группе антиинфекционных витаминов.

У растений только при достаточном содержании предшественников витамина A (каротиноиды) происходят нормальное прорастание пыльцы и оплодотворение.

Механизм участия витамина A в поддержании нормального состояния эпителиальных тканей неизвестен. Роль его в поддержании остроты зрения выяснена: окисленная форма витамина A (ретиналь) в виде цис-изомера является простетической группой белка — опсина, образуя с последним хромопротеин родопсин, или зрительный пурпур — основное светочувствительное вещество сетчатки (ретины) глаза (отсюда и название ретинол). Родопсин открыт более столетия тому назад (1876) Ф. Боллом.

Опсин имеет М=38 850, содержит два олигосахаридных фрагмента, соединенных с полипептидной цепью из 347 аминокислотных остатков, чередование которых выяснено (Овчинников Ю.А. и сотр., 1982). Ретиналь подсоединен к опсину иминной связью, возникающей при взаимодействии его альдегидной группы с ε-NH₂-группой лиз₂₉₅. Под действием света происходит расщепление родопсина на белок (опсин) и ретиналь, который одновременно переходит в транс-форму. Эти процессы связаны с преобразованием энергии световых лучей в зрительное возбуждение, что до сих пор с трудом поддается расшифровке. Последующие этапы обмена транс-ретиналя при участии ряда оксидоредуктаз и изомераз ясны из следующей схемы:

Характерно, что из шести возможных геометрических изомеров ретиналя только один — 11-цис-ретиналь — находится в такой пространственной конфигурации, которая допускает соединение с белком, в результате чего образуется родопсин. В то же время полная транс-форма ретиналя по своей пространственной конфигурации такова, что не может находиться в соединении с белком. Поэтому переход цис-ретиналя в транс-ретиналь под действием света (выцветание родопсина) сопровождается распадом зрительного пигмента родопсина на белок и транс-ретиналь:

Квантово-химические расчеты строения ретиналя позволяют более глубоко понять его возможную роль в зрительном акте. Система из сопряженных двойных связей в молекуле ретиналя создает условия для возникновения геометрических изомеров в первую очередь по двойным связям между 9—10-м и 11—12-м атомами углерода, как это следует из значений порядка связей (они здесь минимальны по сравнению с таковыми при 7—8-м и 13—14-м атомами):

Если при взаимодействии цис-ретиналя (в составе родопсина) с квантами света происходит возбуждение электронов, что можно рассматривать как начальную фазу возникновения электрического импульса, то, видимо, цис-транс-переход может служить своеобразным блокирующим механизмом, обеспечивающим односторонний ход процесса утилизации световой энергии.

Источниками витамина A для человека являются рыбий жир, печень рыб и домашних животных, желток яйца, сливочное масло, зеленые части растений и красномякотные овощи (морковь, перец, томаты и др.) В двух последних витамин A содержится в виде провитамина, которым является β-каротин. Молекула β-каротина распадается в кишечной стенке человека и животных с образованием двух молекул витамина A₁.