Biochemia 2008rozdział27.pdf
(
803 KB
)
Pobierz
383_402_R27_Biochemia2008.indd
R O Z D Z I A Ł
27
Witaminy
27.1. Witaminy rozpuszczalne w wodzie
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383
27.1.1. Witamina B
1
– tiamina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383
27.1.2. Witamina B
2
– ryboflawina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384
27.1.3. Witamina B
3
– niacyna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 385
27.1.4. Witamina B
5
– kwas pantotenowy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387
27.1.5. Witamina B
6
– pirydoksyna, pirydoksal, pirydoksamina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387
27.1.6. Biotyna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389
27.1.7. Kwas foliowy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389
27.1.8. Witamina B
12
– kobalamina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390
27.1.9. Witamina C – kwas askorbinowy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393
27.2. Witaminy rozpuszczalne w tłuszczach
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394
27.2.1. Witamina A – retinol, retinal, kwas retinowy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395
27.2.2. Witamina D – ergokalcyferol i cholekalcyferol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 398
27.2.3. Witamina E –
α
-tokoferol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399
27.2.4. Witamina K . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400
Witaminy są organicznymi, drobnocząsteczkowymi
składnikami diety człowieka, które muszą być dostarcza-
ne w drobnych ilościach. W odróżnieniu od większości
składników pokarmowych, witaminy nie są substratami
energetycznymi. Na ogół służą za substraty do syntezy
koenzymów.
Twórcą pojęcia witamina, czyli „amina życia” (łac.
vita
– życie) jest polski biochemik
Kazimierz Funk
(1884–1967), pracujący przez większość życia za grani-
cą. W świetle obecnej wiedzy nazwa ta nie jest w peł-
ni zasadna, ponieważ niektóre witaminy nie zawierają
w ogóle grup aminowych ani nawet azotu. Witaminy
dzielą się na dwie grupy, rozpuszczalne w wodzie i roz-
puszczalne w tłuszczach.
Zapotrzebowanie na witaminy jest dość dokładnie
poznane. W wielu krajach są zalecane określone dawki
dobowe poszczególnych witamin. Ich wartości są geo-
graficznie zróżnicowane i podlegają ciągłym korektom
wraz z postępem wiedzy na temat biochemii żywienia.
Zapotrzebowanie na witaminy zależy od płci, wieku,
masy ciała, sposobu odżywiania i stanu fizjologicznego.
Zdecydowanie wzrasta w okresie ciąży i laktacji.
27.1. Witaminy rozpuszczalne w wodzie
Witaminy rozpuszczalne w wodzie są łatwo wchła-
niane z jelit i transportowane do tkanek, gdzie są prze-
twarzane w aktywne koenzymy. Jako substancje drob-
nocząsteczkowe i rozpuszczalne w wodzie nie kumulują
się w organizmie do poziomu toksycznego, są łatwo
wydalane przez nerki.
27.1.1. Witamina B
1
– tiamina
Tiamina składa się z dwu części: pirymidynowej i tia-
zolowej, zespolonych mostkiem metylenowym (wzór
27.1). Poprzez fosforylację tiamina przechodzi w
pi-
rofosforan tiaminy
, TPP (
tiamine pyrophosphate
), peł-
niący funkcje koenzymatyczne. Reszty fosforanowe po-
chodzą z ATP, a miejscem wiązania pirofosforanu jest
grupa hydroksylowa tiaminy.
Witamina B
1
jest łatwo wchłaniana w jelicie cienkim
i transportowana do tkanek, gdzie jest fosforylowana
z wytworzeniem pirofosforanu tiaminy. Zapotrzebowa-
nie dobowe na tiaminę wynosi około 1 mg. Organizm
magazynuje około 30 mg witaminy B
1
, z czego większość
(około 80%) w postaci pirofosforanu tiaminy. Funkcja
383
27
Witaminy
wzór 27.1
ny w warunkach laboratoryjnych. Można tego dokonać,
mierząc wydalanie tiaminy z moczem lub przez wyka-
zanie wzrostu aktywności
transketolazy
krwinkowej, po
dodaniu do układu reagującego pirofosforanu tiaminy.
W przypadku dostatecznej zawartości witaminy B
1
we
krwi, dodatek TPP nie zwiększa aktywności
transketo-
lazy
, natomiast w przypadku jej niedoboru znacząco
zwiększa aktywność tego enzymu. W sposób pośredni
można wykazać niedobór tiaminy poprzez stwierdzenie
przyrostu stężenia mleczanu i pirogronianu po doust-
nym podaniu glukozy. Obniżona aktywność
dehydroge-
nazy pirogronianowej
, spowodowana niedoborem TPP,
powoduje spowolnienie procesu oksydacyjnej dekarbok-
sylacji pirogronianu i jego redukcję do mleczanu. Sprzy-
ja akumulacji pirogronianu i mleczanu w osoczu.
koenzymatyczna TPP polega na wiązaniu α-ketokwasów
w procesie ich oksydacyjnej dekarboksylacji i przeno-
szeniu aldehydów. Miejscem wiązania grupy C=O jest
atom C
2
pierścienia tiazolowego. Koenzym ten bierze
udział w reakcjach dwojakiego typu.
1. Pirofosforan tiaminy uczestniczy w reakcjach
oksydacyjnej dekarboksylacji α-ketokwasów w mito-
chondriach. Dotyczy to przede wszystkim dekarboksy-
lacji pirogronianu opisanej szczegółowo w rozdz. 7.3.1
oraz dekarboksylacji α-ketoglutaranu (rozdz. 8.1.4),
α-ketomaślanu i α-ketokwasów – powstałych w wyniku
deaminacji lub transaminacji aminokwasów.
2. Pirofosforan tiaminy, zawarty w cytosolu, uczest-
niczy w przebiegu szlaku pentozofosforanowego.
W reakcji katalizowanej przez
transketolazę
następuje
przeniesienie fragmentu dwuwęglowego (aldehydu gli-
kolowego) z jednego monosacharydu na drugi (rozdz.
12.2.2).
Niedobór tiaminy w krajach rozwiniętych jest zja-
wiskiem rzadkim. Występuje przede wszystkim u alko-
holików, w następstwie niedożywienia i upośledzonego
wchłaniania tej witaminy.
Archiwalna literatura medyczna zachowała opisy
ciężkiego niedoboru witaminy B
1
, który występował
masowo w Azji pod postacią choroby beri-beri. Pod
koniec XIX wieku, w związku z wprowadzoną zmianą
w technologii przetwarzania ryżu do celów spożywczych,
pojawiła się masowo najcięższa postać niedoboru tej wi-
taminy. Łuskanie i mielenie pozbawiało ryż witaminy B
1
zawartej w osłonkach ziaren. Choroba objawiała się po-
stępującym zanikiem mięśni, osłabieniem siły skurczo-
wej mięśnia sercowego, porażeniem mięśni okorucho-
wych, rozszerzeniem naczyń obwodowych, obrzękami
i licznymi objawami psychiatrycznymi.
Umiarkowany niedobór tiaminy powoduje dolegli-
wości żołądkowo-jelitowe, osłabienie siły mięśniowej
i objawy dysfunkcji nerwów obwodowych.
Niedobór tiaminy u alkoholików objawia się na ogół
licznymi objawami neurologicznymi. Choroba wcześnie
rozpoznana jest podatna na leczenie iniekcjami witami-
ny B
1
. Przewlekanie się choroby prowadzi do utrwale-
nia i nieodwracalności objawów neurologicznych.
Stan nasycenia organizmu tiaminą jest łatwy do oce-
27.1.2. Witamina B
2
– ryboflawina
Ryboflawina (witamina B
2
) zawiera pierścień dime-
tyloizoalloksazyny, który wiąże kowalencyjnie rybitol.
Jest to alkohol pięciowęglowy, zawierający 5 grup hy-
droksylowych. Może być uważany za produkt redukcji
rybozy. Ryboflawina spełnia tylko jedną funkcję biolo-
giczną. Jest substratem do syntezy FMN i FAD, które są
grupami prostetycznymi flawoprotein, pełniących funk-
cje enzymów oksydoredukcyjnych (ryc. 27.1). Zarówno
wolna ryboflawina, jak i zredukowane koenzymy flawi-
nowe cechują się żółtą barwą (łac.
flavus
– żółty), od
której pochodzi nazwa tej witaminy oraz zawierających
ją białek. Silnie absorbują światło fioletowe o długości
450 nm. W formie utlenionej silnie fluoryzują. Są ter-
mostabilne, natomiast bardzo podatne na inaktywację
poprzez światło widzialne.
Ryboflawina jest absorbowana z górnego odcinka je-
lita cienkiego na drodze transportu aktywnego. Poprzez
krew przemieszcza się do tkanek, gdzie przekształca
się w FMN i FAD. Nadmiar ryboflawiny jest wydalany
z moczem w postaci niezmienionej lub przekształconej
przez enzymy mikrosomalne wątroby. Zapotrzebowa-
nie dorosłych na ryboflawinę wynosi około 1,4–1,7 mg
na dobę. Taka ilość znajduje się w przeciętnej diecie.
Dobrym źródłem witaminy B
2
są między innymi wątro-
ba, drożdże, jaja ptasie, mięso, produkty zbożowe oraz
mleko.
Objawy niedoboru witaminy B
2
, zazwyczaj równocze-
śnie z niedoborami innych witamin, występują przede
wszystkim u alkoholików. Należą do nich przede wszyst-
kim stany zapalne jamy ustnej, gardła, kącików ust oraz
zmiany łojotokowe skóry. Objawom tym niekiedy towa-
rzyszy niedokrwistość.
Niedobór ryboflawiny może pojawić się u noworod-
ków poddawanych fototerapii z powodu hiperbiliru-
binemii. Pod działaniem światła rozpada się zarówno
bilirubina, jak i ryboflawina.
Dość prostym testem na wykrycie niedoboru rybo-
flawiny jest pomiar aktywności
reduktazy glutationowej
384
Witaminy rozpuszczalne w wodzie
27.1
w świeżym hemolizacie (produkt lizy krwinek czer-
wonych). Niedobór ryboflawiny sprawia, iż ilość FAD
w komórkach maleje, a wspomniany enzym wykazuje
tylko niewielką aktywność. Dodanie brakującego FAD
do układu reagującego powoduje znaczący przyrost ak-
tywności tego enzymu.
27.1.3. Witamina B
3
– niacyna
Niacyna (witamina B
3
) jest
kwasem nikotynowym
.
Amid tego kwasu –
niacynamid
jest elementem skła-
dowym NAD i NADP, obecnych zarówno w komórkach
człowieka, jak i w pożywieniu (wzór 27.2).
Niacyna nie jest typową witaminą, ponieważ może
ona powstawać także w organizmie człowieka, jako me-
tabolit tryptofanu (rozdz. 18.5.4). Jednak tryptofan sam
jest związkiem egzogennym, a jego przemiana do kwasu
nikotynowego jest bardzo mało wydajna. Do powstania
1 mg niacyny potrzeba 60 mg tryptofanu, a proces ten
wymaga obecności innych witamin, jak ryboflawina, pi-
rydoksyna i tiamina. Ich niedobór upośledza tworzenie
niacyny z tryptofanu. Z tego powodu endogenna niacy-
na nie zaspokaja potrzeb organizmu. Zarówno trypto-
fan, jak i niacyna muszą być dostarczane z pożywieniem.
Dzienne zapotrzebowanie dorosłego człowieka na nia-
cynę wynosi około 15–20 mg. Połowa tej ilości może
pochodzić z przemiany tryptofanu. Dobrymi źródłami
pokarmowymi niacyny są drożdże, mięso, wątroba,
orzechy ziemne i nasiona roślin strączkowych.
Produkty pokarmowe zawierają niacynę w postaci
NAD i NADP. Są one hydrolizowane w przewodzie
pokarmowym. Wolna niacyna i wolny niacynamid są
absorbowane w jelicie cienkim i transportowane do tka-
nek, gdzie wbudowują się ponownie do NAD i NADP
(ryc. 27.2). Nadmiar niacyny jest wydalany drogą ner-
kową, częściowo jako niezmieniony kwas nikotynowy,
częściowo w postaci różnych metabolitów.
Niedobór niacyny i tryptofanu w diecie wywołuje
zespół chorobowy, zwany pelagrą. Występuje przede
wszystkim w regionach o dużym spożyciu kukurydzy.
Ziarna tej rośliny zawierają mało tryptofanu i niacyny,
wzór 27.2
385
27
Witaminy
Ryc. 27.2. Niacyna i jej przemiana w koenzymy: NAD
+
i NADP
+
386
Witaminy rozpuszczalne w wodzie
27.1
a ponadto składniki te są trudno przyswajalne w prze-
wodzie pokarmowym, ponieważ występują w komplek-
sach z innymi substancjami.
Wczesnymi objawami choroby są uczucie znużenia,
brak łaknienia, zaburzenia procesu trawienia i motoryki
jelit oraz zmiany zapalne w jamie ustnej, obejmujące
głównie język. Objawami głębokiego niedoboru niacyny
są stany zapalne skóry (szczególnie eksponowanej na
działanie światła słonecznego), biegunki spowodowa-
ne rozległymi zmianami zapalnymi błony śluzowej jelit
i narastające z czasem trwania choroby zaburzenia psy-
chiczne, w ciężkich przypadkach nieodwracalne.
Kwas nikotynowy jest używany jako lek w leczeniu
hiperlipidemii. W wysokich dawkach (kilka gramów na
dobę) rozszerza naczynia obwodowe, zmniejsza uwalnia-
nie kwasów tłuszczowych z tkanki tłuszczowej i hamuje
wytwarzanie VLDL w wątrobie. Te efekty farmakolo-
giczne nie mają związku z funkcją witaminową kwasu
nikotynowego.
przemiany cysteiny. Fosforylacja panteteiny zachodzi
kosztem rozpadu ATP. Fragment nukleotydowy zawarty
w koenzymie A także pochodzi z ATP.
Dobowe zapotrzebowanie na tę witaminę ocenia się
na 4–7 mg. Powszechność występowania kwasu pantote-
nowego w materiale biologicznym sprawia, iż w patologii
ludzkiej nie obserwuje się objawów jego niedoboru.
27.1.5. Witamina B
6
– pirydoksyna, pirydoksal,
pirydoksamina
Termin witamina B
6
jest ogólną nazwą pokarmowych
prekursorów koenzymu,
fosforanu pirydoksalu
, PLP
(
p
yridoxa
l p
hosphate
). Obejmuje pirydoksynę, pirydok-
sal i pirydoksaminę oraz ich fosforylowane pochodne
(ryc. 27.4). Fosforylowane postacie witaminy B
6
są hy-
drolizowane w jelitach przez
fosfatazę alkaliczną
i w de-
fosforylowanej formie są absorbowane do krwiobiegu.
Mechanizm syntezy aktywnego koenzymu jest przedsta-
wiony na ryc. 27.4.
Całkowita zawartość PLP w organizmie dorosłych
wynosi około 25 mg. Zapotrzebowanie na witaminę B
6
jest proporcjonalne do zawartości białka w diecie i wy-
nosi 1,6–2,0 mg /dobę, w przeliczeniu na 100 gramów
spożytego białka. Wątroba, ryby, ziarna zbóż, orzechy,
rośliny strączkowe, żółtka jaj i drożdże są dobrymi źró-
dłami witaminy B
6
.
PLP stanowi grupę prostetyczną
aminotransferaz
.
Uczestniczy w przenoszeniu grup aminowych z α-ami-
nokwasu na α-ketokwas, w wyniku czego aminokwas
staje się ketokwasem, a ketokwas aminokwasem. Jest
przejściowym akceptorem i przenośnikiem grup ami-
nowych. Proces ten jest szczegółowo opisany w rozdz.
18.2.1. Ponadto PLP uczestniczy w innych reakcjach
związanych z metabolizmem aminokwasów i porfiryn,
np. jest koenzymem
dekarboksylazy glutaminianowej
,
kinureninazy
, uczestniczącej w metabolizmie tryptofanu
i
syntazy
δ
-aminolewulinianowej
, uczestniczącej w syn-
tezie hemu.
PLP pełni także funkcje koenzymu w reakcji katali-
zowanej przez
fosforylazę glikogenową
. Enzym ten wiąże
ponad połowę ogólnej ilości PLP obecnego w organi-
27.1.4. Witamina B
5
– kwas pantotenowy
Kwas pantotenowy składa się z β-alaniny i kwasu
pantoinowego (wzór 27.3).
Jest substratem do syntezy koenzymu A (ryc. 4.20)
i fosfopanteteiny (ryc. 27.3) – będącej składnikiem
syn-
tazy kwasów tłuszczowych
, a ściślej jednej z jej domen,
określanej symbolem ACP (
a
cyl-
c
arrier
p
rotein
). Cyste-
amina, zawarta w obydwu koenzymach, jest produktem
wzór 27.3
Ryc. 27.3. Fosfopanteteina, pochodna kwasu pantotenowego, stanowiąca grupę prostetyczną
syntazy kwasów tłuszczowych
387
Plik z chomika:
sylvia112
Inne pliki z tego folderu:
Biomechanika kliniczna - J. Błaszczyk.pdf
(206936 KB)
Biochemia dla Studentów Medycznych Studiów Licencjackich.pdf
(16506 KB)
Biochemia - Przewodnik do Ćwiczeń.pdf
(2411 KB)
BIOCHEMIA kolokwium_poprawkowe_4_2010z odpowiedziami.pdf
(39 KB)
BIOCHEMIA kolokwium_II_poprawa.pdf
(285 KB)
Inne foldery tego chomika:
► !!!Kręgosłup- ćwiczenia- Tablice!!!
Alergologia i Pulmonologia
Anatomia
Anestezjologia
Badania laboratoryjne
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin