Obsah
Vitamíny
Vitamíny jsou látky, které se podílejí na metabolismu, ale nikoli energeticky, nedodávají energie a nehovoří se o nich jako o živinách. Často se přijímají jako provitamíny. Vitamíny jsou látky přírodní, vyskytují se jak ve všech živých organismech. Jsou to esenciální látky, jejichž příjem je tedy nutný v potravě. Vyšší organismy si je nedovedou syntetizovat, zato rostliny a mikroorganismy ano a tudíž pro ně nejsou vitamíny esenciálními.
Vitamíny jsou v organismech zastoupeny pouze v malém množství, ale i přesto jsou pro správnou funkci organismu nezbytné. Jsou to nízkomolekulární organické různorodé sloučeniny, které mění aktivitu enzymů. Jejich působení je různé. Nejčastější je jejich přítomností na enzymech ve formě koenzymů. Podílí se na správné funkci různých speciálních funkcí, jako je srážení krve a nebo vidění.
Při jejich příjmu může dojít ke 3 poruchám. První z nich je avitaminóza, která je způsobena naprostou absencí vitamínu v organismu. Druhou možností je hypovitaminóza, což je pouhá nedostatečná koncentrace vitamínu v těle. Jejich opakem ve hypervitaminóza, tedy přebytek vitamínu v těle, ale ta může nastat pouze u vitamínů lipofilních. U hydrofilních vitamínů totiž dochází k vyloučení nadbytečného množství vitamínu společně s močí.
Nyní trocha historie. Vitamíny byly objeveny roku 1880 ruským lékařem Luninem, který je označil za látky, jejichž přítomnost v potravě je nutná. Roku 1906 se začali značit písmeny. Nebylo to však klasické rozdělení, dělili se pouze na faktory A a B. Do faktoru A spadali látky jako škrob, cukry, tuky, bílkoviny (máslo a mléčný cukr), resp. vitamíny v nich obsažené, další nutné látky byly označeny pod faktorem B. Název vitamíny dostali až v 1912. Udělil jim ho pan Funk z vit + amin, neboli amin důležitý pro život. Amin to byl proto, protože izoloval ze slupek vitamín B1, látku proti nemoci beri-beri a ve struktuře B1 skutečně aminová skupina je. Dnes již ale víme, že ne všechny vitamíny mají aminovou skupinu a tak se označení vitamín držíme pouze z historických důvodů.
Rozdělení vitamínů
Vitamíny obecně dělíme na lipofilní, neboli hydrofobní a na hydrofilní. Struktura hydrofobních vitamínů je charakteristická dlouhými hydrofobními řetězci a přítomností nepolárních, nebo minimálně polárních skupin, jsou to například chininové skupiny a nebo maximálně jedna hydroxy skupina. Jejich počet je však v porovnání s velikostí vitamínu malý. Mezi lipofilní vitamíny řadíme vitamíny (Z)ADEK. Jejich potravním zdrojem budou pro nás především rybí tuk, oleje, obiloviny, játra, maso a mléko.
K lipofilním vitamínům někdy řadíme pod písmene F esenciální mastné kyseliny. Ty jsou součástí fosfolipidových membrán. Jejich zdrojem jsou rostlinné oleje. Jeho nedostatek se projevuje u zvířat poruchami růstu, u lidí není známa. Denní dávka je asi 6 mg. Jelikož jejich nutný denní příjem je vysoký, tak se dnes mezi vitamíny neřadí.
Hydrofilní vitamíny tvoří zbytek vitamínů. Ty jsou charakteristické tím, že ve své struktuře obsahují značné množství polárních vazeb a tedy i polárních skupin, které jim umožňují rozpouštět se ve vodě.
Lipofilní vitamíny
Vitamín A
Vitamín A se nazývá retinol. Má dlouhý hydrofobní řetězec s primární alkoholovou skupinou, díky systému konjugovaných vazeb je barevný. Vzniká rozštěpením červeného rostlinného barviva β karotenu. Jinak je vitamín A chemicky diterpen, je derivátem isoprenu.
V organismu se mění se využívá 11-cis-retinal, který vzniká mj. oxidací funkční skupiny. Ten se mění na all-trans-retinal, což je dáno působením elektomagnetického záření (světlem). Tato konformační změna se využívá v oku, pro vidění. K regeneraci retinalu na retinol, který je poté opět využit pro vidění dochází prostou absencí záření pronikajícího na retinal a dochází k němu v noci, když spíme. Jinak se retinolu říká oční purpur. Je to molekula zodpovědná za vnímání světla v oku. Vyskytuje na sítnici (retina), ale pouze v tyčinkách, tedy v buňkách vnímajících světlo a tmu.
Chybí-li vitamín A, tyto buňky špatně fungující a v okamžiku, kdy světelné podmínky nedovolují vidění barev, projevují se poruchy zraku, projevující se jako xeroftalmie, což je onemocnění, při němž dochází k vysychání povrchu spojivky. Česky se toto onemocnění nazývá šeroslepost.
Vitamíny D
Vitamínů D je podobně jako vitamínů B více druhů. Konkrétně rozeznáváme vitamíny D1 až D7 a o nich mluvíme jako o kalciferolech nebo jen kalciolech. Vitamíny D jsou steroidní látky. Provitamíny D obsahují steranový cyklus, který se působením UV záření štěpí v jedné vazbě.
Asi nejznámější je vitamín D2, kterému se říká ergokalciferol, provitamínu, z nějž D2 vzniká se potom říká ergosterol. Z látky odvozené od cholesterolu se ozářením získává vitamín D3 cholekalciferol.
Jeho nedostatek v dětství působí nevratné deformity kostry zvané křivice neboli rachitis. V dospělosti působí osteomalacii. Vitamín D je zodpovědný za zpětnou resorpci iontů, hlavně Ca2+ a P ze střeva, které se na tvorbě kostí podílí.
Vitamín E
Vitamín E se jinak nazývá antisterilní či tokoferol. Toto označení mu bylo přiřčeno, protože bylo dokázáno, že se podílí na spermatogenezi. Chemicky vzato je důležitým antioxydantem, má schopnost ničit radikály. Je také derivátem isoprenu. Je přítomen v ochablé svalovině.
Vitamíny K
I zde je hned několik variant vitamínu. Obecně je označujeme za fylochinony. Vitamín K1 se jmenuje fylochinon. Již z jeho názvu je patrné, že bude obsahovat nějaký chinon. Je to derivát naftochinonu. Jejich nejvýznamnějším zdrojem je escherichia coli, která se vyskytuje ve tlustém střevě, odkud ho člověk může využít. Vedle toho je důležitý jeho příjem z potravy.
Písmeno K je odvozeno od procesu koagulace, tedy od srážení krve, na němž se podílí. Vitamín K se totiž podílí na syntéze koagulačního faktoru II, známého jako protrombin. Je to plazmový protein, který se účinkem enzymů z rozpadlých krevních destiček a vápenatých iontů mění na enzym trombin.
Hydrofilní vitamíny
Vitamíny B
Vitamíny skupiny B jsou v organismu součástí enzymů, fungují jako jejich účinná nebílkovinná část, která se jmenuje kofaktor (nebo koenzym). Umožňují průběh základních enzymatických pochodů. Jejich nejdůležitějším zdrojem jsou obiloviny, mléko a maso. Prvním vitamínem B je B1 zvaný thiamin. Ten má ve své struktuře thiazol, což je pětičetný cyklus s hetereoatomem síry a dusíku. Mimo thiazolu je v jeho struktuře přítomen i heterocyklus pyrimidin. Vyskytuje se jako koenzym dekarboxylas, konkrétně se enzymy, které obsahují jako koenzym thiamin, podílí na dekarboxylaci 2-oxokyselin a nebo přenosu aldehydové skupiny.
Jeho avitaminóza působí onemocnění beri beri. Singhálsky beri znamená slabost. Onemocnění beri beri se projevuje únavností, záněty nervů a periferní myopatií, tedy poruchami činnosti svalů, které působí třes a křeče. Může docházet i k obrně.
riboflavin.png Dalším B vitamínem je vitamín B2, zvaný riboflavin. Ve formě flavinů je přítomný jako koenzym u enzymů přenášejících vodík, především u FAD, FMN. Jeho nedostatek se projevuje poškození sliznic, rtů a záněty jazyka. Působí tedy onemocnění zvané dermatitis, stomatitis a glositis.
Další vitamínem B je vitamín B5, neboli kyselina pantotenová. Řecky znamená panthotén všude, z toho lze snadno odvodit, že je opravdu hojně zastoupena nejen v organismu ale i v potravě. Její avitaminóza prakticky nenastává. Chemicky jde o derivát β alaninu. Obsahuje ve svém řetězci karboxylovou kyselinu a amidovou vazbu. V buňkách se často vyskytuje ve formě koenzymu A. Funguje tedy jako přenašeč acetylu ve formě acetyl CoA. Jeho nedostatek se projevuje poruchami metabolismu a apatií.
Další z B vitamínů je B6, který se jmenuje pyridoxin. Obsahuje pyridinový kruh. Je důležitý při přenosu aminových skupin v organismu (enzymy, které nazýváme transaminázy) a je součástí enzymu pro syntézu porfyrinů (tetrapyrrolů). Díky vitamínu B6 tak může docházet k syntéze hemu (popřípadě chlorofylu.) Avitaminóza nebo hypovitaminóza se projevuje anémií, nervovými poruchami a epileptickými křečemi.
Následujícím vitamínem B je B12, který se nazývá kobaltamin. Ten obsahuje porfirinový cyklus s centrálním jádrem Co3+. Jejich nejdůležitějším zdrojem jsou střevní bakterie, mléko, játra a nebo vejce. Může se podílet na syntéze dusíkatých heterocyklů. Funguje jako kofaktor různých enzymů. Může díky němu vznikat hemoglobin a dusíkaté báze pro DNA. Rostliny ho nejsou schopné vytvářet. Jeho nedostatek se projevuje anémií.
Jako vitamín B3 se označuje niacin, ale ten se česky označuje jako vitamín PP. Niacin je součástí koenzymů NAD a NADP. Slouží jako důležité přenašeče oxidoreduktáz, enzymů, které v organismu přenášejí elektrony a kationty H+. V nich uložená energie může být zužitkována v koncovém dýchacím řetězci, kdy se na krystách mitochondrií syntetizuje makroergní sloučenina ATP. Zkratka NAD znamená nikotinaminadenindinukleotid.
Avitaminóza vitamínu a se projevuje onemocněním pelagra. Jinak se jí říká nemoc 3D, jejími projevy jsou dermatitis, diarea (průjem) a demence. Člověk napadený pelagrou pak má typicky drsnou kůži. Od pelagry je odvozen i česká zkratka PP, jedná se tedy o protipelargický vitamín.
Kyselina listová-folová
Tento vitamín je složen z kyselina glutamové, p- aminobenzoové a pteridinu. V organismu působí jako kofaktor enzymů, které nazýváme transferázy. Jsou důležité pro krvetvorbu.
Vitamín H
Vitamín H se jmenuje biotin. Je odvozen od thiofanu a je podobný thiofenu. Je to nezbytný koenzym karboxyláz, což jsou enzymy, které substrát, s kterým reagují, substituují karboxylovou skupinou. Obsahuje spojený sirný a dusíkatý heterocyklus a karboxylovou skupinu. Jeho avitaminóza je velmi vzácná, produkují ho střevní bakterie.
Vitamín C
Vitamín C je kyselina askorbová. Je to derivát sacharidů, konkrétně glukózy. Z glukózy se také připravuje. Naopak se ničí oxidací. Jako první ho na moře proti kurdějím začali brát Angličané koncem 18. století.
Jeho avitaminóza se nazývá skorbut, tedy kurděje a proto je její český název proti kurdějová. Je to stejně jako vitamín A a E důležitý antioxydant, tedy vitamín, který funguje přímo jako redukční činidlo. Obsahuje tzv. laktonový kruh, obsahující kyslík a 4 uhlíky. Na druhém a třetím uhlíku jsou OH skupiny, které dodávají vodík pro hydrogenaci oxidačních činidel, která můžou organismus poškozovat.
Důležitý je také pro syntézu kvalitního pevného kolagenu. Kolagen je pevný protein, který zpevňuje klouby a kůži. Mění při jeho syntéze aminokyselinu prolin na 3-hydroxyprolin, který stabilitu kolagenu zvyšuje. Při nedostatku vitamínu C je kolagen křehký. To je důvod pro projevy skorbutu. Ten se projevuje na rtech, kůži, zubech ale i na kloubech. Pro primáty a morčata je jeho příjem nutný. Získávají ho z ovoce a zeleniny, vysoký obsah je především v šípku. Ostatní savci jej umí syntetizovat. Je pro ně tedy neesenciální sloučeninou.
Je nezbytný i pro příjem železa, mění přijímané Fe3+ na Fe2+, čímž umožňuje jeho přechod střevní stěnou. Funguje tu opět jako redukční činidlo. Vzdušný kyslík, kovy a nebo var budou jeho účinnost značně omezovat a to díky změně jeho struktury.
Platí pro něj, stejně jako pro všechny hydrofilní vitamíny, že se denně využije pouze určité množství a zbytek přijatého vitamínu se vyloučí. Toto množství se u kyseliny askorbové rovná přibližně 150 mg.