Budowa chemiczna
organizmów
żywych – cz. 2
Budowa chemiczna
organizmów
żywych – cz. 2
POLIPEPTYDY
Łańcuchy polipeptydowe zbudowane są z
aminokwasów, które połączone są ze sobą
wiązaniem peptydowym. Grupa aminowa
łączy się z grupą karboksylową tworząc
dipeptyd, polipeptyd itd.
Białka różnią się między sobą liczbą,
rodzajem i sekwencją aminokwasów. Każde
białko to słowo utworzone z liter jakimi są
aminokwasy.
Wiązanie
peptydowe
C
O
N
H
formowanie
wiązania
peptydowego z
usunięciem wody
woda
glicyna
alanin
a
wiązanie peptydowe między
glicyna a alaniną
BIAŁKA
Zsyntetyzowany w komórce łańcuch
białkowy przypomina unoszącą się
swobodnie w roztworze "nitkę", która może
przyjąć dowolny kształt (w biofizyce
nazywa się to kłębkiem statystycznym) i
ulega procesowi tzw. zwijania białka
tworząc mniej lub bardziej sztywną
strukturę przestrzenną, zwaną strukturą lub
konformacja białka.
Tylko cząsteczki, które uległy zwinięciu do
takiej struktury, mogą pełnić właściwą
danemu białku rolę biochemiczną.
BIAŁKA
Łańcuchy tworzące białka mają
charakterystyczny trójwymiarowy kształt
(konformację), od niego zleżą
niejednokrotnie właściwości białek.
Ze względu na kształt mówimy o białkach
fibrylarnych – ich łańcuchy są wyciągnięte
i mają kształt długiej płytki oraz białka
globularne – ich łańcuchy zwinięte są w
strukturę sferyczną (globulę).
Ze względu na skalę przestrzenną,
pełną strukturę białka można opisać na
czterech poziomach:
Struktura pierwszorzędowa białka - określona przez
sekwencję (kolejność) aminokwasów w łańcuchu białkowym
Struktura drugorzędowa białka - są to lokalne struktury
powstające w wyniku tworzenia się wiązań wodorowych
pomiędzy tlenem grupy >C=O, a wodorem grupy -NH,
dwóch niezbyt odległych od siebie w łańcuchu wiązań
peptydowych.
Struktura drugorzędowa białka może mieć postać:
helisy - głównie helisy alfa (ang. α helix)
beta kartki (struktura beta-fałdowa) tworzącej "pofałdowane
kartki" (ang. β sheet)
Helisa alfa ma kształt cylindra. Ciasno skręcony łańcuch główny
polipeptydu tworzy wewnętrzną część cylindra, a łańcuchy boczne
aminokwasów wystają na zewnątrz w ułożeniu helikalnym
(śrubowym).
Helisę stabilizują wiązania wodorowe między grupami NH i CO
głównego łańcucha.
Grupa CO każdego aminokwasu wiąże się wiązaniem wodorowym
z grupą NH aminokwasu, zajmującego w sekwencji liniowej pozycję
wysuniętą
do przodu o cztery reszty aminokwasowe.
Każda reszta aminokwasowa jest przesunięta w stosunku do sąsiedniej
o 0,15 nm wzdłuż osi helisy i obrócona o kąt 100 stopni wokół osi. Na
jeden obrót helisy przypada więc 3,6 reszt aminokwasowych. Podobnie
jak każda śruba, helisa może być prawoskrętna lub lewoskrętna;
występująca w białkach helisa alfa jest prawoskrętna.
Helisa alfa…
…jest typowa dla białek fibrylarnych,
takich jak białka wełny, skóry,
paznokci, włosów. Białka te są
elastyczne, wiązania wodorowe mogą
bowiem ulegać rozerwaniu i tworzyć
się na nowo.
Harmonijka beta. W harmonijce tej łańcuch polipeptydowy,
zwany też nicią beta, jest całkowicie rozciągnięty, w odróżnieniu
od ciasno upakowanej helisy alfa. Odległość sąsiednich
aminokwasów wzdłuż osi długiej cząsteczki wynosi 0,35 nm,
podczas gdy w helisie alfa- 0,15 nm. Różnica dotyczy także
wiązań wodorowych stabilizujących strukturę przestrzenną.
Harmonijkę beta stabilizują wiązania wodorowe pomiędzy
grupami =CO i -NH, należącymi do odrębnych łańcuchów
polipeptydowych, natomiast w helisie alfa wiążą się wodorowo
grupy -CO i =NH aminokwasów należących do tego samego
łańcucha. Sąsiadujące ze sobą łańcuchy harmonijki mogą być
ułożone w jednym kierunku (równolegle) lub w kierunkach
przeciwnych (antyrównolegle). Fibroina jedwabiu na przykład jest
zbudowana prawie wyłącznie z antyrównoległych harmonijek
beta. Odcinki struktury beta są często powtarzającym się
motywem w białkach.
Struktura trzeciorzędowa białka…
…decyduje o ostatecznym trójwymiarowym kształcie
białka. Wzajemne położenie elementów struktury
drugorzędowej stabilizowane jest przez tworzenie
mostków dwusiarczkowych -S-S-, powstających
pomiędzy dwiema resztami cysteiny, dwoma resztami
metioniny lub też jednym metioniny i drugim cysteiny
w łańcuchu.
Strukturę trzeciorzędową stabilizują wiązania
wodorowe tworzone między grupami R aminokwasów w
sąsiednich pętlach tego samego łańcucha
polipeptydowego.
Czynnikiem stabilizującym są też oddziaływanie jonowe
między dodatnio i ujemnie naładowanymi grupami R.
Struktura trzeciorzędowa stabilizowana jest w wyniku
oddziaływania hydrofobowego między niepolarnymi
grypami R wykazującymi tendencję do skupiania się
wewnątrz cząsteczek globularnych na skutek unikania
kontaktu z zewnętrznym środowiskiem wodnym.
Struktura czwartorzędowa
białka…
…przestrzenna budowa białka zbudowanego z kilku
łańcuchów polipeptydowych zawierająca niejednokrotnie
struktury niebiałkowe:
cukry
lipidy
kwasy nukleinowe
barwniki
reszty kwasu fosforowego
Cztery zasocjowane podjednostki, z
których każda zawiera cząsteczkę
hemu (zaznaczoną na zielono). Nie
pokazano grup bocznych
aminokwasów, a tylko konformację
łańcuchów peptydowych - tzw. model
wstęgowy.
Model cząsteczki hemoglobiny:
Cząsteczka hemu zawiera położony centralnie atom żelaza (Fe2+)
umożliwiający jej wiązanie cząsteczek tlenu (O
2
). Jedna cząsteczka
hemoglobiny może przyłączyć od jednej do czterech cząsteczek
tlenu, co powoduje, że hemoglobina może występować albo w
stanie "odtlenowanym" (deoxyHb) lub w różnym stopniu
"utlenowania" (oxyHb). Hem nadaje białku (i krwi) czerwony kolor.
Białka
Wiele białek ma budowę domenową tzn.
wyróżnić w nich można kilka domen (regionów
o budowie globularnej) połączonych
fragmentami o strukturze mniej zwartej. Każda
z domen może pełnić inne funkcje.
Aktywność biologiczna danego białka może
być zniszczona na skutek zmiany sekwencji
aminokwasów. Aktywność biologiczną białek
niszczy też podwyższona temperatura. Lub
działanie kwasów, zasad związków
utleniających. Czynniki te zaburzają
trzeciorzędową strukturę. Proces ten
nazywamy denaturacją i jest on
nieodwracalny.
Istnieje wiele kryteriów podziału białek. Ze względu
na budowę i skład, dzielimy białka na proste i
złożone.
Białka proste zbudowane są wyłącznie z
aminokwasów.
protaminy - są silnie zasadowe, charakteryzują się
dużą zawartością argininy oraz brakiem
aminokwasów zawierających siarkę. Są dobrze
rozpuszczalne w wodzie. Najbardziej znanymi
protaminami są: klupeina, salmina, cyprynina,
ezocyna, gallina.
histony - podobnie jak protaminy są silnie
zasadowe i dobrze rozpuszczają się w wodzie. Są
składnikami jąder komórkowych łączą się z kwasem
dezoksyrybonukleinowym). W ich skład wchodzi
duża ilość takich aminokwasów jak lizyna i arginina.
Białka proste
albuminy - białka obojętne, spełniające szereg ważnych
funkcji biologicznych: są enzymami, hormonami i innymi
biologicznie czynnymi związkami. Dobrze rozpuszczają się
w wodzie i rozcieńczonych roztworach soli, łatwo ulegają
koagulacji. Znajdują się w tkance mięśniowej, mleku.
Albumina jest głównym białkiem występującym w osoczu,
stanowi 60% wszystkich zawartych w nim białek.
globuliny - w ich skład wchodzą wszystkie aminokwasy
białkowe, z tym że kwas asparaginowy i kwas glutaminowy
występuje w nich w większych ilościach; w odróżnieniu od
albumin są źle rozpuszczalne w wodzie, natomiast dobrze w
rozcieńczonych roztworach soli; są odpowiedzialne za
mechanizmy odpornościowe oraz wiążą tłuszcze i glukozę .
Występują w dużych ilościach w płynach ustrojowych i
tkance mięśniowej.
prolaminy - są to typowe białka roślinne, występują w
nasionach. Charakterystyczną właściwością jest zdolność
rozpuszczania się w 70% etanolu.
Białka proste
gluteliny - podobnie jak prolaminy - to typowe
białka roślinne pełniące role zapasowe, podobne do
prolamin, obecne są w bielmie nasion niektórych
traw. Stanowią 35-45% masy białek mąki;
posiadają zdolność rozpuszczania się w
rozcieńczonych kwasach i zasadach.
skleroproteiny - białka charakteryzujące się dużą
zawartością cysteiny i aminokwasów zasadowych
oraz kolagenu i elastyny, a także proliny i
hydroksyproliny, nierozpuszczalne w wodzie i
rozcieńczonych roztworach soli. Są to typowe
białka o budowie włóknistej, dzięki temu pełnią
funkcje podporowe. Do tej grupy białek należy
keratyna (główny składnik naskórka, włosów,
włókien wełny, paznokci, kopyt, rogów i piór).
Białka złożone:
chromoproteiny - złożone z białek prostych i
grupy prostetycznej - barwnika. Należą tu
hemoproteidy (hemoglobina, mioglobina,
cytochromy, katalaza, peroksydaza) zawierające
układ hemowy oraz flawoproteiny.
fosfoproteiny - zawierają około 1% fosforu w
postaci reszt kwasu fosforowego. Do tych białek
należą: kazeina mleka, witelina żółtka jaj,
ichtulina ikry ryb.
nukleoproteiny - są kompleksami kwasów
nukleinowych i białek; nukleoproteidy są
zlokalizowane w rybosomach, mikrosomach,
mitochondriach, a także w jądrach komórkowych.
Wirusy są zbudowane prawie wyłącznie z
nukleoproteidów.
Białka złożone:
lipidoproteiny - połączenia białek z tłuszczami prostymi
lub złożonymi, np. sterydami, kwasami tłuszczowymi.
Lipoproteidy są nośnikami cholesterolu (LDL, HDL,
VLDL); występują w plazmie krwi, żółtku jaja kurzego,
błonach i organellach komórkowych
glikoproteiny - są kompleksami białka i cukru; spełniają
szereg ważnych funkcji. Na powierzchni komórek biorą
aktywny udział w transporcie przez błony oraz działają
jako białka przenoszące jony pewnych metali (Fe3+,
Cu2+). Duża lepkość roztworów glikoproteidowych
nadaje im właściwości smaru. Stanowią substancje
śluzowe w wydzielinach gruczołów (wchodzą w skład
śliny) w płynach stawowych oraz w tkance łącznej.
metaloproteiny - zawierają jako grupę prostetyczną
atomy metalu (miedź, cynk, żelazo, wapń, magnez,
molibden, kobalt). Atomy metalu stanowią grupę czynną
wielu enzymów.
Białka ze względu na właściwości odżywcze
dzielimy na:
Białka doborowe (pełnowartościowe) - te
które w swoim składzie zawierają wszystkie
aminokwasy egzogenne. Do takich białek
zaliczamy np. albuminę, białko jaja kurzego,
białko mleka i mięsa.
Białka niedoborowe
(niepełnowartościowe) - te w których brakuje
choćby jednego aminokwasu egzogennego.
Przykładem takiego białka jest kolagen,
żelatyna.
Związki
wysokoenergetyczne…
…bogate w energię związki pośrednie, przenośniki
energii odwracalnie wiążące określone dawki energii
(energii użytecznej biologicznie) w postaci
fosforanowych wiązań wysokoenergetycznych; energia
ta gromadzona jest w całej cząsteczce, a uwalnia ją
rozerwanie (hydroliza) tego wiązania;
przykładowo, w procesie fosforylacji, gdy ATP
przechodzi w ADP, uwalniana jest energia około
30kJ/mol;
wiązanie wysokoenergetyczne oznacza się najczęściej
tyldą (
~
).
Związki
wysokoenergetyczne…
…(głównie ATP) są uniwersalne, ponieważ występują
powszechnie u wszystkich organizmów żyjących na
Ziemi, od najprostszych do najbardziej złożonych, a
energia ich wiązań chemicznych może być
wykorzystana przez komórkę do różnorodnych procesów
życiowych, takich jak: skurcz mięśni, transport przez
błony komórkowe, przewodzenie impulsów nerwowych,
ruch wici i rzęsek czy wszelkiego rodzaju biosyntezy.
Energia uwalniana w wyniku hydrolizy wiązań
wysokoenergetycznych niezbędna jest do procesów
syntezy różnych substancji komórkowych, ruchu
cytoplazmy, transportu, utrzymania organizacji złożonej
struktury, regulacji hormonalnej. U zwierząt nakładu
energii wymaga dodatkowo przewodnictwo w układzie
nerwowym, praca mięśni, zjawiska bioluminescencji i
inne.
Związki
wysokoenergetyczne…
do związków wysokoenergetycznych
należą m.in. ATP i inne di- i trinukleotydy
(ADP, CDP i CTP, UDP i UTP, GDP i GTP),
kwas fosfoenolopirogronowy,
fosfokreatyna, fosfoarginina, acetylo-CoA
(i inne estry tiolowe koenzymu A),
1,3-bifosfoglicerynian
ATP = adenozynotrifosforan
Pomiędzy pierwszą a drugą i drugą a trzecią grupą fosforanową są
wiązania
wysokoenergetyczne, zaznaczone tutaj symbolem
~
. Podczas
rozpadu takiego wiązania dochodzi do uwolnienia określonej porcji
energii.
Główną cząsteczką
magazynującą energię
jest adenozynotrójfosforan (ATP).
ADP + P + energia ---> ATP
ATP = adenozynotrifosforan
ATP + H
2
O → ADP + Pi
ADP – adenozynodifosforan
ATP + H
2
O → AMP +PPi
AMP - adenozynomonofosforan
ATP = adenozynotrifosforan
ATP tworzy się głównie podczas fosforylacji
oksydacyjnej w mitochondriach, oraz w czasie
fosforylacji substratowej np. w glikolizie) oraz
fosforylacji fotosyntetycznej w chloroplastach.
Tworzenie ATP mitochondrialnego sprzężone jest z
przemieszczaniem elektronów z cyklu Krebsa, mających
wysoką energię, na kolejne akceptory elektronów. ATP
powstały w łańcuchu oddechowym jest głównym
źródłem dostępnej energii u wszystkich heterotrofów. W
procesie glikolizy jedna cząsteczka glukozy dostarcza 2
cząsteczki ATP, zaś podczas utlenienia jednej cząsteczki
glukozy poczynając od glikolizy i kończąc na fosforylacji
oksydacyjnej powstaje 36 cząsteczek ATP.
Enzymy…
…wielkocząsteczkowe, w większości
białkowe biokatalizatory przyspieszające
specyficzne reakcje chemiczne wskutek
obniżenia ich energii aktywacji.
W obecności enzymu szybkość reakcji
może wrosnąć nawet 10
7
razy.
Enzymy zwiększając szybkość reakcji
chemicznej same nie ulegają zmianie.
Enzymy…
…są wysoce specyficzne względem
substratów, na które działają, i
produktów, które tworzą. Poza tym
aktywność enzymatyczna może być
regulowana, zmieniając się w
zależności od stężenia substratów,
lub innych cząsteczek.
Zmiany energii zachodzące podczas
przebiegu reakcji biochemicznej
Enzym zwiększa szybkość przebiegu reakcji, ale nie wpływa na ogólną zmianę
energii tej reakcji.
stan przejściowy
Miejsce aktywne enzymu…
…jest regionem, który wiąże substrat i przemienia
w produkt. Zazwyczaj jest to względnie niewielka
część całej cząsteczki enzymu i stanowi określoną
trójwymiarową przestrzeń, utworzoną przez reszty
aminokwasów, które w linowym łańcuchu
polipeptydowym mogą leżeć daleko od siebie.
Wiązanie substratu do
enzymu
Model "klucza i zamka" - w większości przypadków
enzymy są niezwykle specyficzne wobec swoich
substratów. Zarówno enzym jak i jego substraty są do
siebie geometrycznie dopasowane w taki sposób, że
idealnie pasują jeden do drugiego (jak "klucz i zamek").
Wiązanie substratu do
enzymu
Model indukowanego dopasowania - enzymy są zwykle
dość elastyczne strukturalnie, ich centrum aktywne podlega
ciągłym rearanżacjom przestrzennym podczas oddziaływania
z substratami. W rezultacie, substrat nie tyle wiąże się do
niezmiennego strukturalnie miejsca aktywnego, ale grupy
boczne aminokwasów je tworzące podlegają rearanżacjom
przestrzennym, ściśle dopasowując swe pozycje do
wiązanego substratu, co dopiero umożliwia przeprowadzenie
katalizy.
Enzymy, według mechanizmu reakcji
przez nie katalizowanych, można
podzielić na sześć głównych klas:
oksydoreduktazy: katalizują reakcje utleniania i
redukcji (przenoszą elektrony);
transferazy: przenoszą grupy funkcyjne;
hydrolazy: katalizują hydrolizę różnych wiązań, czyli
rozkład wiązań z udziałem cząsteczki wody ;
liazy: rozcinają różne wiązania na drodze innej niż
hydroliza czy utlenianie (często powstaje wiązanie
podwójne);
izomerazy: katalizują zmiany izomeracyjne
cząsteczek (przenoszenie grup w obrębie cząsteczki)
ligazy (syntetazy): katalizują wytwarzanie wiązań
miedzy dwoma cząsteczkami, co wiąże się z
rozpadem ATP,
Szybkość działania enzymu w
zależności od stężenia substratu
Szybkość działania enzymu w
zależności od temperatury
Szybkość działania enzymu w
zależności od pH
Koenzym i grupa
prostetyczna
Wiele enzymów wymaga do swego specyficznego
działania obecności małych jednostek
niebiałkowych o nazwie – kofaktory.
Kofaktorami może być jeden lub więcej jonów
nieorganicznych, np. Zn
2+
, Fe
2+
, albo złożona
cząsteczka organiczna o nazwie koenzym.
Taki metal lub koenzym, który jest kowalencyjnie
związany z enzymem, nazywa się grupą
prostetyczną.
Całość katalitycznie aktywnego enzymu wraz z
jego kofaktorem nosi nazwę holoenzymu
Sama białkowa część enzymu bez jego kofaktora
jest nazywana apoenzymem.
Koenzym i grupa
prostetyczna
Wiele koenzymów jest pochodnymi
prekursorów - witamin, które są często
istotnym składnikiem pożywienia, a których
niedostateczny dopływ wywołuje choroby z
niedoboru.
FAD, FMN – prekursor – ryboflawina (witamina
B
2
)
NAD
+
, NADP
+
– prekursor – niacyna (witamina
PP)
NAD
+
- dinukleotyd
nikotynoamidoadeninowy
NADP
+
-
fosforan dinukleotydu
nikotynoamidoadeninowego
są koenzymami biorącymi
udział w przenoszeniu
elektronów i reakcjach
oksydoredukcyjnych.
NAD
+
- jest częściej
używany w reakcjach
katabolicznych (rozkładu)
NADP
+
- jest używany w
reakcjach anabolicznych
(syntezy)
NAD
+
NADP
+
Inhibicja enzymu
Istnieje wiele typów cząsteczek, które są
zdolne do zakłócenia aktywności danego
enzymu. Każda cząsteczka działająca na
enzym w taki sposób że jego szybkość
katalityczna ulega zmniejszeniu określana
jest jako inhibitor.
Inhibitorami mogą być normalne
metabolity komórkowe, które hamują dany
enzym w ramach naturalnej metabolicznej
kontroli danego szlaku.
Inhibitorami mogą też być substancje obce
dla organizmu, takie jak toksyny czy leki.
Inhibicja nieodwracalna gdy inhibitor wiąże się
z enzymem nieodwracalnie.
Inhibicja odwracalna
Inhibitor kompetencyjny – jest zazwyczaj
strukturalnie podobny do normalnego substratu
danego enzymu. Dzięki temu współzawodniczy z
cząsteczkami substratu o wiązanie się z miejscem
aktywnym.
Inhibitor niekompetencyjny – wiąze się
odwracalnie w innym miejscu enzymu niż jego
miejsce aktywne i powoduje zmianę
przestrzennego kształtu enzymu, co prowadzi do
zmniejszenia aktywnosci katalitycznej.
Aktywacja proteolityczna
Większość enzymów jest syntezowana jako
większe, nieaktywne formy prekursorowe o
nazwie proenzymy. Aktywacja proenzymu
polega na nieodwracalnej hydrolizie jednego
lub więcej wiązań peptydowych.
Enzymy trawienne trypsyna i
chymotrypsyna powstają w trzustce jako
proeznymy (trypsynogen i
chymotrypsynogen).
Witaminy…
…to związki organiczne, które - nie będąc źródłem
energii (nie należą ani do białek, tłuszczów czy
węglowodanów), ani strukturalnym składnikiem
tkanek organizmu - są niezbędne do zachowania
zdrowia oraz prawidłowego przebiegu wszystkich
procesów metabolicznych zachodzących w tkankach
organizmu.
Witaminy wchodzą w skład enzymów, będących w
ludzkim organizmie katalizatorami reakcji
biochemicznych.
…są substancjami egzogennymi (tj. takimi, które są
niezbędne dla prawidłowego funkcjonowania
organizmu żywego i które muszą być dostarczone z
pożywieniem, gdyż sam organizm nie potrafi ich
wytworzyć).
Witaminy…
…charakteryzują się niewielką trwałością, są mało
odporne na działanie wysokiej temperatury, światła,
tlenu, zasadowego odczynu środowiska, zarówno w
czasie przechowywania, jak i procesów obróbki
kulinarnej, co w efekcie prowadzi do znacznego
zmniejszenia wartości odżywczej przygotowanej
żywności
Nazwę witaminy określa się kolejnymi literami
alfabetu, które wiążą się z jej pochodzeniem
(witamina C - cytrusy), z jej nazwą międzynarodową
(witamina A - akseroftol) lub z jej działaniem
(witamina K - od niemieckiego słowa "koagulation",
oznaczającego krzepnięcie, witamina H - od
niemieckiego słowa "Haut", oznaczającego skórę)
itd.
Witaminy
Obecnie uważa się, że istnieje 13 witamin: A, C, D, E, K
oraz osiem witamin z grupy B: tiamina (B1),
ryboflawina (B2), niacyna (B3), kwas pantotenowy
(B5), pirydoksyna (B6), biotyna (B7), kwas foliowy (B9)
i kobalamina (B12).
Pozostałe związki nazywane kiedyś witaminami i tak
oznaczone, np. witamina F, kwas pangamowy -
witamina B15, letril - witamina B17, obecnie nie są
przez naukę uznawane za witaminy, choć nazwa im
pozostała.
Wyróżnia się witaminy rozpuszczalne w tłuszczach: A,
D, E, K oraz witaminy rozpuszczalne w wodzie: B i C.
Witaminy
Witaminy rozpuszczalne w wodzie nie akumulują się w
ciele człowieka, są wydalane z moczem i w związku z
tym muszą być w sposób ciągły i systematyczny
dostarczane z pełnowartościowego pożywienia.
Witaminy rozpuszczalne w tłuszczach mogą być
magazynowane w organizmie w wątrobie i tkance
tłuszczowej.
Zbyt duża ilość niektórych witamin może doprowadzić
do hiperwitaminozy (zwłaszcza rozpuszczalnych w
tłuszczach), a długotrwały brak określonej witaminy
lub zespołu witamin powoduje chorobę zwaną
awitaminozą.
Witaminy rozpuszczalne w
tłuszczach
Witamina A = retinol
…odgrywa bardzo ważną rolę w procesie
widzenia, wchodzi bowiem w skład rodopsyny,
światłoczułego barwnika znajdującego się w
pręcikach siatkówki oka. Jest ona niezbędna do
prawidłowego funkcjonowania rogówki i
komórek nabłonka.
Źródłami witaminy A są: mleko, jaja, ser,
masło oraz warzywa i owoce szczególnie
czerwone i żółte. Karoten (prowitamina A
występująca w roślinach) jest odpowiedzialny
za nasyconą żółtą, pomarańczową i czerwoną
barwę roślin.
Witamina A
Niedobór witaminy:
- suche, łamliwe włosy,
- kruche, wolno rosnące paznokcie,
- kurza ślepota,
- zahamowanie wzrostu,
- infekcje i stany zapalne dziąseł oraz innych
narządów,
- suchość i szorstkość skóry,
- brak apetytu,
- oziębłość, bezpłodność,
- suche i łamliwe włosy,
- uczucie zmęczenia
Witamina A
..retinol znajduje się tylko w żywności
pochodzenia zwierzęcego;
..prowitamina A, zwana karotenem,
znajduje się w żywności pochodzenia
roślinnego.
Witamina A
Witamina A (jako retinol i karoten) należy do
witamin dość trwałych, która podczas gotowania i
prawidłowo przeprowadzonych procesów obróbki
termicznej nie ulega zmianie. W bardzo wysokich
temperaturach stosowanych podczas smażenia
dochodzi do dużych strat witaminy A. Retinol ulega
też łatwo rozkładowi w czasie jełczenia tłuszczu.
Witamina A jest wrażliwa na światło.
W związku z dużym obciążeniem oczu, osoby
których praca wiąże się z długim siedzeniem przed
monitorem komputera potrzebują więcej witaminy
A.
Witamina D = kalcyferol
Witamina D pełni istotną funkcję w regulowaniu
przemiany wapnia i fosforu oraz tworzeniu kości.
Witamina ta wzmaga wchłanianie wapnia i fosforu z jelit,
a także hamuje ilość wapnia wydalanego z organizmu.
Jest także niezbędna do optymalnego formowania układu
szkieletowego, pośrednio wpływa korzystnie na system
nerwowy i na skurcze mięśni w tym serca. Odpowiednia
ilość wapnia umożliwia sprawne przewodzenie impulsów
nerwowych. Witamina D zapobiega i łagodzi stany
zapalne skóry, reguluje wydzielanie insuliny, a tym
samym wpływa na odpowiedni poziom cukru w
organizmie. Korzystnie wpływa na słuch, gdyż decyduje o
dobrym stanie kostek ucha wewnętrznego. Oddziałuje na
komórki szpiku kostnego produkujące komórki obronne
(monocyty).
Witamina D
Nadmiar tej witaminy prowadzi do
zwiększenia stężenia we krwi wapnia,
a ten z kolei do powstawania kamieni
nerkowych.
Bogatym źródłem witaminy D są:
wątroba, ryby, jaja oraz wzbogacane
tą witaminą mleko i margaryna.
Witamina D
Niedobór witaminy:
- u niemowląt - krzywica dziecięca;
- u dzieci starszych i młodzieży - krzywica
późna;
- u starszych: zaburzenia struktury kości -
osteomalacja i zrzeszotnienie kości;
- krótkowzroczność;
- stany poirytowania, dolegliwości nerwicowe,
bezsenność, pesymizm.
Witamina D
… powstaje w skórze człowieka w wyniku
działania słonecznych promieni
ultrafioletowych.
Z pożywieniem przyjmuje się głównie jej formę
wstępną (prowitaminę), która w kolejnym
etapie przetwarzana jest w wątrobie, nerkach i
skórze na właściwą witaminę D.
Uważa się, że już dziesięć minut słonecznej
kąpieli codziennie w czasie letnich miesięcy
zapewnia odpowiednią dawkę tej witaminy na
cały rok.
Witamina E = tokoferol,
… bierze udział w przemianie materii, jako
związek antyoksydacyjny i zwiększający podaż
tlenu, zapobiega utlenianiu witaminy A,
nienasyconych kwasów tłuszczowych i innych
lipidów, uniemożliwiając tym samy tworzeniu się
toksycznych produktów i zapobiega rozwojowi
miażdżycy naczyń krwionośnych.
… obniża podwyższony poziom lipidów w
surowicy krwi.
Aktywując układy enzymatyczne oddychania
tkankowego, uczestniczy w procesach
odtruwania, chroni komórki przed stłuszczeniem,
podtrzymuje czynność tkanki mięśniowej, ułatwia
przyswajanie tlenu przez erytrocyty.
Witamina E
… pobudza produkcję substancji
przeciwzakrzepowych, zmniejszając ryzyko
rozwoju schorzeń naczyń krwionośnych.
… jest niezbędna u mężczyzn do prawidłowej
produkcji spermy, dlatego niedobór witaminy
E może prowadzić do bezpłodności.
… współdziała z witaminami A, C i
karotenoidami, zmniejszając ryzyko rozwoju
chorób nowotworowych.
Witamina E
Niedobór witaminy:
- zaburzenia funkcjonowania i osłabienie mięśni
szkieletowych (dystrofia);
- rogowacenie i wczesne starzenie się skóry oraz
gorsze gojenie się ran;
- zaburzenia neurologiczne, osłabienie zdolności
koncentracji, stany rozdrażnienia;
- niedokrwistość u niemowląt i dzieci,
- bezpłodność;
- pogorszenie wzroku;
- zwiększone ryzyko chorób sercowo naczyniowych.
Witamina E
Najlepszymi źródłami są oleje
roślinne (np. olej sojowy, olej z
kiełków pszenicy). Niewielkie ilości
znajdują się także w mleku.
Witamina ta ulega zniszczeniu pod
wpływem ciepła, dlatego zalecane
jest spożywanie żywności, która nie
uległa obróbce cieplnej.
Witamina K = filochinon,
fitochinon
… inicjuje syntezę protrombiny w wątrobie (białka
osocza krwi, które bierze udział w procesie
krzepnięcia krwi).
… uszczelnia śródbłonki naczyń krwionośnych,
zapobiega krwawieniom wewnętrznym oraz
krwotokom, jest czynnikiem zmniejszającym
nadmierne, obfite krwawienia miesiączkowe.
Uczestniczy w formowaniu tkanki kostnej, wpływa
na przemiany metaboliczne kwasów nukleinowych.
… posiada właściwości przeciwbakteryjne oraz
przeciwgrzybiczne, wykazuje również działanie
przeciwzapalne i przeciwbólowe.
Witamina K
Niedobór witaminy:
- obniżony poziom protrombiny we krwi
- wydłużony czas krzepnięcia krwi;
(krwotoki z nosa, układu pokarmowego i
moczowego);
- skaza krwotoczna noworodków -
głównie krwotoki z przewodu
pokarmowego.
Witamina K
Duża ilość tej witaminy
syntetyzowana jest w przewodzie
pokarmowym poprzez specjalne
grupy bakterii.
Jej źródłem mogą być: wątroba,
mleko, pomidory oraz warzywa
kapustne.
Witaminy rozpuszczalne w
wodzie
Witamina C = kwas
askorbinowy,
… uczestniczy w produkcji kolagenu i
podstawowych białek w całym organizmie
(kości, chrząstki, ścięgna, więzadła);
…uczestniczy w procesach metabolicznych
jako substancja przenosząca elektrony;
…jako jeden z najważniejszych
przeciwutleniaczy pełni także istotną funkcję
w reakcjach odtruwania i odporności
organizmu chroniąc go przed procesami
utleniania;
…uczestniczy w metabolizmie tłuszczów,
cholesterolu i kwasów żółciowych;
Witamina C
…jest czynnikiem stabilizującym układ
odpornościowy i immunologiczny;
…hamuje powstawanie w żołądku
rakotwórczych nitrozoamin;
…ma właściwości bakteriostatyczne i
bakteriobójcze w stosunku do niektórych
drobnoustrojów chorobotwórczych;
…bierze udział w biosyntezie hormonów kory
nadnerczy, podnosi odporność organizmu.
Witamina C
Niedobór witaminy:
- zaburzenia w tworzeniu kolagenu (zwiększona
łamliwość kości), wolniejsze gojenie się ran,
- bladość skóry i błon śluzowych,
- zaburzenia w przemianie kwasów tłuszczowych,
- osłabienie naczyń włosowatych i możliwości
powstawania mikrowylewów w różnych narządach,
- zmniejszenie odporności na infekcje,
- bóle mięśniowe, zmęczenie, apatia i brak apetytu,
- występowanie szkorbutu (gnilca) objawiającego
się obrzękami i krwawieniem z dziąseł oraz
wypadaniem zębów
Witamina C
Najlepszymi źródłami tej witaminy są owoce
cytrusowe, truskawki, porzeczki, dzika róża
oraz warzywa, tj. pietruszka, chrzan,
papryka.
Zapotrzebowanie organizmu na witaminę C
rośnie wraz ze zwiększeniem warunków
stresowych, np. zatrucia, długotrwałe
stosowanie niektórych leków (np. aspiryny,
barbituranów), palenie papierosów.
Witamina B1 = tiamina
… stanowi istotny czynnik w reakcjach
spalania węglowodanów w komórkach.
Szczególnie ważną rolę pełni witamina B1 w
czynnościach i regeneracji systemu
nerwowego.
…wspomaga proces wzrostu;
…wzmaga czynność acetylocholiny;
…działa synergicznie z tyroksyną i insuliną;
…pobudza wydzielanie hormonów
gonadotropowych.
Witamina B1
Tiamina przyspiesza gojenie się ran i
wykazuje działanie uśmierzające ból.
Nadmierna jej ilość może
doprowadzić do uszkodzenia systemu
nerwowego, wywołując
nadwrażliwość, osłabienie
organizmu, bezsenność, bóle głowy.
Witamina B1
Niedobór witaminy:
- porażenie nerwów i atrofia mięśni kończyn
(choroba beri beri),
- zaburzenia czynności centralnego układu
nerwowego (oczopląs, zaburzenia pamięci,
koncentracji, zakłócenia równowagi emocjonalnej),
- niewydolność krążenia (przyspieszona akcja serca,
powiększenie wymiarów serca, obrzęki kończyn
górnych i dolnych),
- zakłócenia w procesie trawienia (utrata łaknienia,
nudności, wymioty, biegunki),
- tachykardia,
- zaniki gruczołów dokrewnych
Witamina B1
Bogatym źródłem tej witaminy są:
wieprzowina, wątroba, drożdże,
groch, orzechy, pełne ziarna zbóż,
płatki owsiane, ostrygi, ziarno
słonecznika, kiełki pszenicy, mleko.
Witamina B1
Mąka jest zwykle wzbogacana w witaminę B1
w celu zrekompensowania strat powstałych
w procesie mielenia ziarna.
Słabym źródłem witaminy B1 u człowieka
jest flora bakteryjna przewodu
pokarmowego. U przeżuwaczy synteza
tiaminy odbywa się przez drobnoustroje
znajdujące się w przedżołądkach wskutek
czego zwierzęta te nie cierpią na jej
niedobory.
Witamina B1
Osoby ciężko pracujące fizycznie, sportowcy, kobiety
ciężarne i karmiące, a także ludzie palący papierosy,
nadużywający alkohol i spożywający duże ilości
cukru mają wyższe zapotrzebowanie na witaminę B1.
Witamina B1 należy do witamin najbardziej
wrażliwych na działanie wysokiej temperatury i
promieni jonizujących, łatwo ulega zniszczeniu w
środowisku zasadowym. Podczas procesów
kulinarnych straty sięgają 20-50%.
Ludzie z niedoborem tiaminy często padają ofiarą
komarów i innych owadów. Przyczyną jest niższy
poziom substancji odstraszających owady w skórze.
Ponadto tiamina przyspiesza gojenie się ran i
wykazuje działanie uśmierzające ból.
Witamina B2 = ryboflawina
… bierze udział w procesach utleniania i redukcji;
…współdziała w prawidłowym funkcjonowaniu
układu nerwowego;
…współuczestniczy z witaminą A w prawidłowym
funkcjonowaniu błon śluzowych, dróg oddechowych,
śluzówki przewodu pokarmowego, nabłonka naczyń
krwionośnych i skóry;
…uczestniczy w przemianach aminokwasów i
lipidów;
…odgrywa ważną rolę w funkcjonowaniu narządu
wzroku.
Witamina B2
Niedobór witaminy:
- spadek masy ciała,
- uczucie pieczenia skóry,
- uczucie bólu błon śluzowych,
- zapalenie błony śluzowej kącików ust (zajady),
- zapalenie rąbka czerwieni warg,
- przekrwienie błon śluzowych,
- zapalenie języka,
- zapalenie spojówek,
- zahamowanie rozwoju umysłowego u dzieci,
- niedokrwistość,
- światłowstręt
Witamina B2
bogatym źródłem tej witaminy są:
mleko oraz produkty mlekopochodne,
jaja, drożdże oraz większość
zielonych warzyw, tj. szpinak,
brokuły, szparagi.
Witamina B2
50% witaminy B2 ulega zniszczeniu po wystawieniu na
bezpośrednie działanie światła słonecznego; jest to
najważniejszy powód, dla którego nie sprzedaje się
mleka w przezroczystych szklanych butelkach.
Mąka jest często wzbogacana witaminą B2, oraz innymi
witaminami z grupy B w celu zrekompensowania strat
powstałych w procesie produkcyjnym.
Osoby żyjące w stresie potrzebują więcej witaminy B2,
dzięki niej jest możliwe wydzielanie adrenaliny z
komórek rdzenia nadnerczy.
Wszelkie sporty - gimnastyka, pływanie jogging, taniec
itp., zapewniają uzyskanie dobrej kondycji na wyższym
poziomie, jeżeli dostarczane posiłki zapewnią
odpowiednie dawki witaminy B2.
Witamina B3 = witamina PP,
kwas nikotynowy, niacyna
… uczestniczy w regulacji poziomu cukru we
krwi;
… uczestniczy w regulacji poziomu cholesterolu;
…uczestniczy w utrzymaniu odpowiedniego
stanu skóry;
…uczestniczy w regulacji przepływu krwi w
naczyniach,
…współdziała w syntezie hormonów płciowych.
Witamina B3
Niedobór witaminy:
- wystąpienia pelagry - tzw. rumień lombradzki -
szorstkość i zaczerwienienie skóry,
- zaburzenia w metabolizmie cukrów,
- zaburzenia procesu oddychania komórkowego,
- dysfunkcji układu trawiennego (biegunki,
spadek masy ciała, osłabienie),
- zakłócenia w funkcjonowaniu układu
nerwowego (bezsenność, zawroty głowy, bóle
głowy, zapalenie nerwów, zaburzenia pamięci ).
Witamina B3
…znaleźć ją możemy w czerwonym
mięsie, drobiu oraz rybach. Inne
źródła tej witaminy to: grzyby,
szparagi, zielone warzywa liściowe.
Witamina B3
jest to jedna z nielicznych witamin nieulegających
zmianom mimo procesów przetwarzania i
przechowywania żywności,
nadmierne spożywanie pokarmu zawierającego cukier
prowadzi do utraty witaminy PP,
kwasu nikotynowego i amidu tego kwasu nie należy
mylić ze szkodliwą nikotyną, która znajduje się w
tytoniu,
niedobór witaminy PP może spowodować niekorzystne
zmiany w osobowości, ponieważ witamina ta jest
konieczna do prawidłowego funkcjonowania mózgu i
obwodowego układu nerwowego,
Witamina B3
Badania przeprowadzone w Stanach
Zjednoczonych wykazały, że stosowanie
niacyny obniża poziom cholesterolu nawet o
22%.
Dzięki zdolnościom niacyny do rozszerzania
naczyń krwionośnych, jej stosowanie może
być pomocne w usuwaniu dolegliwości
krążeniowych u osób z wąskimi żyłami, oraz
łagodzeniu dolegliwości u osób cierpiących
na bóle migrenowe.
Witamina B5 = kwas
pantotenowy
…uczestniczy w syntezie hemu do
hemoglobiny i cytochromów.
Jako składnik koenzymu A bierze udział w
syntezie i rozkładzie kwasów tłuszczowych,
syntezie cholesterolu i hormonów
steroidowych.
Bierze udział w regeneracji komórek skóry i
błon śluzowych, uczestniczy w wytwarzaniu
przeciwciał.
Wspomaga proces pigmentacji włosów.
Witamina B5
Niedobór witaminy:
- zespół piekących stóp,
- zmęczenie, osłabienie,
- bóle głowy i brzucha,
- nudności i wymioty,
- zmniejszenie odporności immunologicznej,
- zmiany w skórze,
- zaburzenia pigmentacji włosów, siwienie,
- pęknięcia skóry w kącikach ust i oczu,
- bóle i sztywność stawów,
- skurcze ramion i nóg,
- kłopoty ze wzrokiem,
- obstrukcja
Witamina B5
Najlepszymi źródłami kwasu pantotenowego
są: czerwone mięso, drób, ryby, ziarna zbóż,
warzywa.
Kwas pantotenowy należy do najmniej
trwałych witamin z grupy B. W procesie
mielenia zboża straty kwasu pantotenowego
wynoszą około 50%, wskutek pieczenia
mięsa około 25 do 50%, a podczas
gotowania około 15 do 30%.
Witamina B5
U osób, których głównymi składnikami diety są
potrawy gotowane, żywność puszkowana, frytki,
białe pieczywo, pizza, makaron, ponadto spożywają
dużo cukru i słodyczy może wystąpić niedobór kwasu
pantotenowego.
Ludzie żyjący w stresie i pracujący ciężko fizycznie,
sportowcy - powinni przyjmować zwiększone dawki
tej witaminy.
W pożywieniu kwas pantotenowy występuje w formie
koenzymu, zaś jego nadmiar zostaje usunięty z
organizmu wraz z moczem. Dlatego, nie warto
aplikować pigułek "na zapas", lepiej zadbać, aby
dostawy były systematyczne, wraz ze zdrowymi
posiłkami.
Witamina B6 = pirydoksyna
… uczestniczy w przemianie aminokwasów,
syntezie białek oraz metabolizmie kwasów
tłuszczowych.
Podnosi odporność immunologiczną
organizmu i uczestniczy w tworzeniu
przeciwciał.
Pomaga w zamianie aminokwasu tryptofanu
na witaminę PP, co zwiększa poziom tej
witaminy w organizmie.
Witamina B6
Niedobór witaminy:
- stany zapalne skóry - dermatitis (łojotokowe
zmiany na twarzy, podrażnienie języka i błon
śluzowych jamy ustnej,
- zapalenie błony śluzowej jamy ustnej (języka,
kącików warg),
- zmiany w ośrodkowym układzie nerwowym (apatia,
bezsenność, nadwrażliwość, napady drgawek),
- zwiększona podatność na infekcje,
- nadmierne pocenie się,
- niedokrwistość makrocytarna
Witamina B6
Najlepszymi źródłami są: mięso
czerwone, drób, ryby, ziemniaki,
niektóre owoce i warzywa.
Witamina B6
Wraz ze wzrostem spożycia białka, rośnie
zapotrzebowanie na witaminę B6, podczas smażenia,
gotowania i peklowania mięsa ubytki witaminy B6
wynoszą 30-50%.
Stres, miesiączka, ciąża, dolegliwości serca, podeszły
wiek, zbyt niski poziom cukru we krwi i zażywanie
pigułek antykoncepcyjnych zwiększają
zapotrzebowanie na tą witaminę.
U ludzi nie stwierdzono ostrych niedoborów witaminy
B6, być może dlatego, że jest ona syntetyzowana
przez florę bakteryjną w przewodzie pokarmowym
człowieka.
Witamina B7 = witamina H,
biotyna
…pełni rolę przenośnika dwutlenku węgla w różnych
procesach przemiany materii.
Wytwarzana jest przez bakterie żyjące w przewodzie
pokarmowym.
Bierze udział w metabolizmie białek, cukrów i
tłuszczów, uczestniczy w syntezie kwasów
tłuszczowych, jak też przy wchłanianiu witaminy C.
Uczestniczy wraz z witaminą K w syntezie
protrombiny, białka odpowiedzialnego za prawidłowe
krzepnięcie krwi.
Wpływa na właściwe funkcjonowanie skóry oraz
włosów, zapobiega siwieniu włosów oraz łysieniu.
Witamina B7
Niedobór witaminy:
- łuszczycowe zmiany skóry na
dłoniach, nogach i ramionach,
wysuszenie i przebarwienia skóry oraz
błon śluzowych,
- podwyższenie poziomu cholesterolu i
barwników żółciowych we krwi,
- bóle mięśniowe, osłabienie i apatia
Witamina B9 = kwas foliowy
…uczestniczy w tworzeniu kwasów
nukleinowych DNA i RNA, syntezie
aminokwasów, puryn, pirymidyn;
…bierze udział w procesie podziału komórek;
…pełni ważną funkcję w procesie tworzenia
czerwonych ciałek krwi (wraz z witaminą B12);
…uczestniczy w procesach mielinizacji
(tworzenie osłonki mielinowej) neuronów i przy
przekształcaniu homocysteiny w metioninę.
Witamina B9
Niedobór witaminy:
- zaburzenia rozwojowe u płodu (wady cewy
nerwowej),
- niedokrwistość megaloblastyczna,
- nadpobudliwość,
- trudności w zasypianiu,
- słaby wzrost,
- problemy z trawieniem,
- niedożywienie,
- biegunka,
- utrata apetytu,
- osłabienie,
- rozdrażnienie,
- bóle głowy,
- zaburzenia zachowania.
Witamina B9
Bogate w tę witaminę są szczególnie warzywa o
zielonych liściach. Nieco mniejszą ich ilość zawierają
także: mleko i mięso.
Niezbicie wykazano, że występowanie wrodzonych
wad układu nerwowego u noworodków uwarunkowane
jest zbyt niskim spożyciem kwasu foliowego przez
kobiety przed zajściem i we wczesnych etapach ciąży.
W badaniach doświadczalnych wykazano, że od 60 do
80% witaminy rozkłada się w czasie przemiału zbóż na
jasną mąkę bądź podczas produkcji kasz
wysokooczyszczonych, np. manny.
Witamina B9
W zależności od sposobu przyrządzania potraw, do
gotującej wody przejść może nawet ponad 90% kwasu
foliowego a to za sprawą jego doskonałej
rozpuszczalności. Z tego powodu potrawy należy
zawsze gotować przy użyciu minimalnej ilości wody,
względnie nie należy jej wylewać, a zużyć do
sporządzenia np. sosu.
Przy udziale kwasu foliowego powstają tzw. hormon
szczęścia - serotonina działająca kojąco i uspokajająco
oraz noradrenalina, która jest odpowiedzialna za
aktywność i dynamikę w ciągu dnia.
Witamina B12 = kobalamina
…uczestniczy w tworzeniu czerwonych
komórek krwi, tworzeniu materiału
genetycznego (synteza DNA i RNA);
…uczestniczy w przemianach
metabolicznych tłuszczów i węglowodanów;
…uczestniczy w prawidłowym
funkcjonowaniu układu nerwowego;
…uczestniczy w przemianach puryn i
pirymidyn;
…zapobiega anemii złośliwej.
Witamina B12
Niedobór witaminy:
- zaburzenia powstawania ciałek krwi, zwłaszcza czerwonych -
niedokrwistość złośliwa, magaloblastyczna (choroba Addisona -
Biermera),
- zmiany zwyrodnieniowe błony śluzowej żołądka,
- zaburzenia żołądkowo jelitowe i brak apetytu,
- stany zapalne ust,
- zaburzenia w układzie nerwowym (zaburzenia czucia,
niezborność ruchów, zmęczenie, drętwienie rąk i nóg,
trudności w chodzeniu),
- zaburzenia wzrostu u dzieci,
- niemiły zapach ciała,
- hiperhomocysteinemia,
- jąkanie się,
- depresja,
- dolegliwości miesiączkowe.
Witamina B12
…prawie wyłącznie znajduje się w produktach
pochodzenia zwierzęcego.
Zapasy witaminy B12 zgromadzone w wątrobie
zdrowego człowieka wystarczają do pokrycia
zapotrzebowania człowieka na około 3 lata. Do
niedoboru dochodzi zazwyczaj u jaroszy, lub osób
z zaburzeniami wchłaniania w jelitach.
Wegetarianie wykluczający z diety jajka i
przetwory mleczne są narażeni na niedobory
witaminy B12, w perspektywie kilku lat, po
przejściu na wegetarianizm.
Witamina B12
Prawidłowo działająca tarczyca ułatwia
wchłanianie witaminy B12.
Witamina B12 aktywizuje substancje żelaza w
organizmie oraz umożliwia wchłanianie witaminy
A, gdyż pobudza karoteny do udziału w
przemianie materii, aby potem mogły się
przekształcić w aktywną formę tej witaminy,
Mikroflora przewodu pokarmowego człowieka ma
zdolność syntezy witaminy B12.
Słodycze, napoje słodzone i cukier uszkadzają
florę bakteryjną jelit - a to wpływa na zaburzenia
wchłaniania witaminy B12.