Przeczytaj
Witaminy
Witaminy są zróżnicowaną grupą drobnocząsteczkowych związków niezbędnych do prawidłowego funkcjonowania organizmu. Większość z nich nie jest syntetyzowana w organizmie ludzkim, dlatego witaminy lub ich prekursory (prowitaminyprowitaminy) muszą być dostarczane wraz z pożywieniem. Zarówno ich niedobór (hipowitaminozahipowitaminoza), jak i nadmiar (hiperwitaminozahiperwitaminoza) jest szkodliwy dla zdrowia. Według podstawowej klasyfikacji witaminy dzieli się na rozpuszczalne w tłuszczach (A, D, E, K) oraz w wodzie (B, C).
Pełniąc funkcję koenzymów, witaminy biorą udział w metabolizmie węglowodanów, białek i tłuszczów oraz w gospodarce mineralnej organizmu.
Enzym a koenzym
Enzymy to katalizatory, czyli substancje, które przyspieszają reakcje chemiczne zachodzące w komórkach. Są związkami organicznymi przeważnie należącymi do białek (choć również niektóre cząsteczki RNA mają właściwości katalityczne). Cechą charakterystyczną enzymów jest specyficzność w stosunku do substratu i typu katalizowanej reakcji.
Część białkowa enzymu, określana jako apoenzymapoenzym, do specyficznego wiązania się z substratem wymaga zazwyczaj obecności jednostek niebiałkowych, tzw. kofaktorówkofaktorów (np. jonów nieorganicznych, koenzymówkoenzymów). Aktywne katalitycznie białko połączone z kofaktorem nazywa się holoenzymemholoenzymem.
Niektóre kofaktory tworzą tzw. grupy prostetycznegrupy prostetyczne. Są one silnie związane z białkiem poprzez wiązania kowalencyjne lub koordynacyjne i podczas reakcji enzymatycznej nie odłączają się od białka. Natomiast koenzymy są luźno związane z białkiem za pomocą wiązania niekowalencyjnego. Ich cechą charakterystyczną jest to, że podczas reakcji mogą się łączyć z różnymi cząsteczkami enzymu lub od nich odłączać. Koenzymami są m.in. witaminy.
Przykłady witamin jako koenzymów
Witamina B
Kompleks witamin B obejmuje witaminy: BIndeks dolny 11 (tiaminę), BIndeks dolny 22 (ryboflawinę), BIndeks dolny 33 (niacynę), BIndeks dolny 55 (kwas pantotenowy), BIndeks dolny 66 (pirydoksynę), BIndeks dolny 77 (biotynę), BIndeks dolny 99 i BIndeks dolny 1111 (kwas foliowy – grupa związków chemicznych różnych form kwasu foliowego) oraz witaminę BIndeks dolny 1212 (kobalaminę). Związki te są niezbędne w wielu procesach biochemicznych. Ich niedobór m.in. wywołuje podrażnienia skóry, zmniejsza odporność na stres i prowadzi do zaburzeń metabolizmu.
Tiamina (witamina BIndeks dolny 11) jest kofaktorem karboksylazy, uczestniczącej w przemianach węglowodanów do aldehydu octowego i dwutlenku węgla.
Ryboflawina (witamina BIndeks dolny 22) to prekursor dinukleotydu flawinoadeninowego (FAD) oraz mononukleotydu flawinowego (FMN), będących koenzymami oksydoreduktaz.
Niacyna (witamina BIndeks dolny 33) stanowi składnik formy utlenionej dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego (NADIndeks górny ++) i estru fosforanowego dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego (NADPIndeks górny ++), uczestniczących w metabolizmie węglowodanów, syntezie i modyfikacji cholesterolu oraz metabolizmie związków azotowych.
Kwas pantotenowy (witamina BIndeks dolny 55) jest składnikiem koenzymu A – nośnika grup acylowych podczas cyklu kwasu cytrynowego.
Witaminy BIndeks dolny 66, BIndeks dolny 77 i BIndeks dolny 99 są kofaktorami enzymów biorących udział w przemianach aminokwasów.
Witamina BIndeks dolny 66 uczestniczy w wydłużaniu łańcuchów kwasów tłuszczowych oraz produkcji hormonów (serotoniny, adrenaliny).
Witamina BIndeks dolny 77 bierze udział w syntezie tłuszczu i glikogenu.
Witamina BIndeks dolny 99, podobnie jak witamina BIndeks dolny 1212, uczestniczy w metabolizmie kwasów nukleinowych.
Witamina C
Witamina C (kwas askorbinowy) jest powszechnie kojarzona z dobroczynnym wpływem na odporność oraz aktywnością antyoksydacyjną.
W epoce wielkich odkryć geograficznych, na przełomie XVI i XVII w., niedobór witaminy C, prowadząc do choroby zwanej szkorbutem (gnilcem), stał się jedną z głównych przyczyn śmierci żeglarzy. Było to spowodowane ubogą dietą podczas długich rejsów. Do głównych objawów szkorbutu należą krwawienia z dziąseł, stawów oraz wypadanie zębów. W XVIII w. odkryto, że spożywanie soku z owoców cytrusowych może zapobiegać tej chorobie i ją leczyć.
Współczesna dieta jest bogata w witaminę C, dlatego dziś szkorbut występuje rzadko.
Kwas askorbinowy jest pochodną sacharydów. Wykazuje silne działanie redukujące, które umożliwia utrzymanie aktywności katalitycznej enzymów zawierających jony metali w centrum aktywnym. Witamina C uczestniczy przede wszystkim w syntezie kolagenu, jako kofaktor hydroksylazy prolinowej oraz hydroksylazy lizynowej. Dzięki obecności sąsiadujących ze sobą grup hydroksylowej i karbonylowej jest donorem wodoru lub elektronów wykorzystywanych podczas hydroksylacji prokolagenu w kolagen. Niedobór witaminy C często występuje u palaczy (dym tytoniowy ogranicza jej przyswajanie), u których w konsekwencji pojawiają się zmarszczki mimiczne. Nie jest natomiast znany toksyczny wpływ zbyt dużej podaży witaminy C. W przypadku przyjęcia nadmiernych ilości tej substancji organizm zaprzestaje jej wchłaniania z układu pokarmowego i wydala ją z moczem w postaci kwasu moczowego i szczawianów. Z tego względu prowadzi się badania wpływu dużych dawek witaminy C na ryzyko wystąpienia kamicy nerkowej.
Kwas askorbinowy syntetyzowany jest u większości kręgowców. Wyjątkiem są: naczelne, kawia domowa (potocznie świnka morska), pstrąg, łosoś i niektóre rasy psów (np. dalmatyńczyk), które pobierają witaminę C z pożywieniem.
Witamina K
Witamina K dostarczana jest do organizmu z produktami sojowymi oraz pochodzenia zwierzęcego. Bierze udział m.in. w syntezie białek kości (np. osteokalcyny – białka transportującego do kości jony wapnia: CaIndeks górny 2+2+) oraz czynników krzepnięcia krwi (II, VII, IX i X). Rola tego związku polega na potranslacyjnej obróbce białek. Witamina K jest m.in. kofaktorem dla enzymu gamma‑karboksylazy, katalizującego reakcję karboksylacji kwasu glutaminowego do kwasu gamma‑karboksyglutaminowego. Proces ten jest niezbędny do syntetyzowania czynników krzepnięcia krwi, a następnie przekształcenia protrombiny (czynnika II) w trombinę. Z kolei trombina umożliwia powstanie fibryny − białka tworzącego rusztowanie skrzepu i dzięki temu tamującego krwotoki. Ponadto witamina K zmniejsza ryzyko zwapnienia naczyń krwionośnych poprzez udział w karboksylacji tzw. białka MGP, co umożliwia jego wiązanie się z jonami CaIndeks górny 2+2+. Zapobiega to odkładaniu się wapnia i fosforu w ścianie naczyń krwionośnych, a w rezultacie pozwala zachować ich prawidłową średnicę.
Słownik
białkowa część enzymu
(ang. matrix Gla protein) białko Gla macierzy kostnej; wiąże wapń i uczestniczy w kontroli mineralizacji kości
rodzaj kofaktora; silnie związana z enzymem jednostka niebiałkowa
zespół objawów wywołany nadmiarem witamin, przede wszystkim tych, które mogą być magazynowane w organizmie (A, D, E, K)
zespół objawów wywołanych zbyt małą ilością jednej lub kilku witamin; hipowitaminoza powstaje na skutek niedoboru witamin w diecie lub w wyniku upośledzenia wchłaniania witamin z pożywienia, działania leków albo niezaspokojonego zwiększonego zapotrzebowania w przebiegu ciąży lub chorób
w pełni aktywny enzym, składający się z apoenzymu i kofaktora
rodzaj kofaktora; niebiałkowy składnik białek enzymatycznych, niezbędny do swoistego wiązania substratów; luźno związany z enzymem
niebiałkowy składnik holoenzymu, niezbędny do prawidłowego działania enzymu
związek chemiczny, który w wyniku reakcji chemicznych zostaje przekształcony w witaminę