vitaminok - em.sapientia.siculorum.roem.sapientia.siculorum.ro/pdf/oktatasi segedanyagok...2c ch 3 n...
TRANSCRIPT
Vitaminok
Általános jellemzés, fogalomTartós tengeri út SkorbutHántolt rizs fogyasztása beriberi (1896)
Megelőzhetők étrend kiegészítésselRizskorpa kivonat megelőzi a beriberitHatóanyag: aminvegyület (B1 vitamin)
Létfontosságú (vitális) amin: vitamin
Vitamin:szerves vegyület,a szervezet nem tudja szintetizálni (eleget),energiát nem szolgáltatnak,anyag- és energiaforgalomhoz nélkülözhetetlen,(kivételek: pl. C-vit., csak az embernek, majomnak, tengeri malacnak vitamin).
Elnevezés:Latin abc szerintHasonló élettani hatás, de más eredet:
számindexek (B1, B2,.....B15)
A vitaminok fiziológiai hatása
Prosztetikus vitaminokKatalitikus szabályozó tényezők,fehérjékhez kapcsolódva enzimek.
Induktív vitaminokÉlettani hatásuk nem mindenben tisztázott.
Vitaminszükséglet: μg/kg, mg/kg
Hipovitaminózis: a vitamin hosszabb idejű hiánya
Avitaminózis: a vitamin hiánya betegséget okoz
Hipervitaminózis: a vitamin sokszoros túladagolása
A vitaminok felosztása
Biológiai hatás, kémiai szerkezet, oldhatóság alapján
Zsíroldható vitaminok: A, D, E, K.
Vízoldható vitaminok: B1, B2, nikotinsav, B6, pantoténsav, folsav, biotin, B12, B15, U, C.
Provitaminok: vitaminná tudnak alakulni.
Antivitaminok: vitamin-antagonisták. (pl. enzimből kiszorítják a vitamint)
Zsíroldható vitaminok
hiány: enzimaktivitás csökken vagy nő,szabályozzák egyes fehérjék bioszintézisét,avitaminózis ritka, hipervitaminózis veszélye nagyobb, (szervezet tárolni tudja).
A-vitamin
Hiány:szürkületi vakság (farkasvakság),hámsejtek elszarusodása, bőr kiszáradása (hámvédő vitamin),lassul a csontok növekedése.
Hipervitaminózis: hajhullás, hámlás, bőrgyulladás, végtagfájdalom.
Szerkezet:tengeri halak májából: A1édesvízi halak májából: A2
Élettani hatás: A1 100%, A2 30–40%
20 szénatomos telítetlen alkoholok = β-jonon-gyűrű+ izoprének oldallánca.
Oxidáció A-vitamin-aldehid A-vitamin-sav100% korlátozott
hasznosulás
H 2 C
H 2 C C
C
CC C
C C
C C
CC
C
C H 3
H 3 C C H3 C H 3 CH3H
H2
H H H H
C H2OHH
A 1-vitamin H2C
H CC
C
C C C
C C
CC
C C
C
C H 3
H 3C C H3 C H 3 CH 3H
H
H H H H
C H2 O H H
A2-vitamin
A-vitamin palmitinsav észtere: hatás 100%
Négy kettős kötés = 16 cisz-transz izomerA-vitamin: mindig transz a molekula nyújtott és
egy síkban helyezkedik el.
A-vitamin előfordulás:tengeri hal, máj, vese, tej, tojássárgája, tüdő,növényekben 12 karotinoid típusú vegyület:
α, β, γ-karotin: C40H56Kriptoxantin: C40H56O Karotináz A1-vitamin
Napi szükséglet: 0,8−1,5 mg A-vitamin, 5−9 mg β-karotin.
Sok β-karotin: sárgarépa, rebarbara, paraj
β-jonon-gyűrű
Technológia:hőnek ellenállóoxidációra érzékeny
olajok hidrogénezése vitamin inaktiválódás
Karotin felszívódás: rossz hatásfok (2%)
Karotin enzimes átalakulás A1-vitamin A1-vitamin-észter májban raktározódik (240−500 mg/máj).
Vérben hidrofil fehérjéhez kapcsolódik: 500–800 μg/dm3.
D-vitamin
Élettani hatás: Ca- és P-felszívódás, csontokba beépülés szabályozása (kalciferol).
Hiány: angolkór (rachitis)Csont Ca3(PO4)2- és CaCO3-tartalma 66%-ról 16%-ra csökken.
Növekedés lelassulás fejlődésben visszamaradás kis termet.
Előállítás: ergoszterinből és 7-dehidro-koleszterin-ből UV fénnyel.
H 3 C CH3
CH3
CH3
H 3 C
H3C
H O
H3C C H 3
CH3
CH3
H3C
HO
H2C
ergoszterin
UV-fény
D 2-vitamin
12 3
4 56 7
8 9 10
11 12
13 14 15
1617
18
19
20
21 22
2324
25
D-hipervitaminózis:csont törékennyé válik,vér Ca-szintje nő érelmeszesedés.
Természetben jobbára D3-vitamin, D2-vitamin csak néhány halmájolajban.
Emberben D3 és D2 biológiai hatása azonos.Szükséglet: 20 éves korig napi 10 μg, később napi 5 μg (kivétel a terhes, vagy szoptatós anya).
Szervezetben folyamatosan képződik.Sok D vitamin: kaviár, lazac, vaj, máj.
Élelmiszerekben sok provitamin.
Tej UV D-vitamin (Anglia)
H 3 C
H3C
H 3 C
H O
CH3
CH3
H3C
H2C
H3C
H O
CH 3
CH3UV-fény
D 3-vitamin 7-dehidro-koleszterin
E-vitamin (tokoferolok, tokotrienolok)
Éllettani hatás:antioxidáns hatású vegyület esszenciális
zsírsavakat, membránlipideket védik az oxidációtól,
gyulladásgátló, -mérséklő hatás,csökkenti a véredények permeabilitását.
Hiány: meddőség, vérszegénység, izomsorvadás.
Kémiai szerkezet:O-tartalmú kromángyűrű + fitil-oldalláncAlapvegyület a tokol: 2-metil-2-alkil-6-hidroxi-
kromán.
2-metil-2-alkil-6-hidroxi-kromán
O CH3
CH3
CH3 CH3 CH3
HO
tokol
O
CH3H O
H 3 C CH3
RCH3
O
CH3H O
CH3
RCH3
α-tokoferolβ-tokoferol
O
H O
H 3 C CH3
RCH3
O
HO
CH3
RCH3
γ-tokoferol δ-tokoferol
Biológiai hatás
Tokotrienolok: oldalláncban 3 kettős kötés.Tokoferolok: sárga színű olajok, oxidációra érzékeny, redukáló vegyületek.α-tokoferol ecetsav észtere: biológiai aktivitás nagyobb, kevésbé érzékeny az oxidációra.Legnagyobb antioxidáns hatás: α- és β-tokoferol.Az ember szükséglete: 5−15 mg/nap.Telítetlen zsírsav növeli a szükségletet.
Sok E-vitamin:hüvelyes magvakban,gabonamagvak csírájában,vajban,levélzöldségekben.
K-vitamin (fillokinon)
Hiány: súlyos vérszegénység a gyomor- és bélrendszerben, véralvadás elmaradás, mert a protrombint a máj nem szintetizálja kellőmennyiségben.
Bélflóra termeli (egészségeseknél hiány Ø)
Kémiai szerkezet:K1, K2: 2-metil-naftokinon-származékokK1: fitil-oldalláncK2: prenil-oldallánc (izoprén egységekből).2-metil-naftokinon; mindkét molekulában azonos.
O
O
C H 3
C H 2 C H C
CH3
(CH2CH2CH2CH)3CH3
CH3
K 1 -vitamin (2-metil-3-fitil-1,4-naftokinon)
O
O
C H 3
C H 2 CH C
CH3
(CH2CH2CH C)n CH3
CH3
K 2-vitamin (2-metil-3-difarnezil-1,4-naftokinon)
K1-vitamin: növényi eredetű élelmiszerekben.
K2-vitamin: állati eredetű élelmiszerekben.Bél mikroflóra K2-vitamint termel.
Előfordulás:zöld levelekben (paraj, káposzta),állati eredetű élelmiszerekben (máj, vese),2-metil-naftokinon: 100% vitaminhatás.
K3-vitamin (az oldalláncot a szervezet szintetizálja)K-vitamin-szükséglet: 1−4 mg/nap.
Ubikinon: K-vitamin hatású vegyület, a szervezet képes a szintézisére.
n = 3–12, az oldallánc C-atomjai száma: 20–65
O
O
H 3 C O
H3 C O
CH3
nH n = 5–10
ubikinon
Vízoldható vitaminokLegrégebben ismertek: B1-, C-vitamin.B-vitamincsoport számindexszel (1, 2, 6, 12, 15)
A később megismertek elnevezése kémiai szerkezet alapján.
Biológiai szerep:Biológiai oxidációt katalizáló enzimek koenzimjei részei, FAD, NAD, Ac-CoA, FADH, NADH.Nincsenek provitaminjaik.Hiánytünetek gyorsan lépnek fel.Hipervitaminózis ismeretlen (de a túlzott vitaminfogyasztás káros: C-vitamin oxálsav vesekő).
B1-vitamin (tiamin, aneurin)Hiány:
Beriberi a hántolt rizst fogyasztóknál.Ideggyulladás, izomgyengeség, álmatlanság, ödéma, szívműködés zavara, bénulás halál.Szénhidrát-anyagcsere felbomlik piroszőlősav, tejsav a szövetekben: lebontást B1-vitamin-tartalmú enzim végzi (piroszőlősav dekarboxiláz, .... transzketoláz).
Elnevezés: tiamin, S és NH2-csoport a molekulában.aneurin: antineuritiszes hatás.
Technológia: savanyú oldatokban hőtűrő, semleges-, lúgos közeg: levegőjelenlétében hő hatására bomlik,nehézfémsók, oxidálószerek, H2SO3gyorsan inaktiválják.
Leghőérzékenyebb B-vitamin.
N
N
N
H3C NH2 S
CH3
CH2CH2OH
+HC
HCC
C
CC N
C
CN C
NH
CON
HH
OH
N
N N H
N
H 3C
C H 2
C C
H O H H O
C H H H O
C H 2H O
H3C O
O
B1-vitamin (tiamin) izoalloxazin
B2-vitamin (riboflavin)
B-vitamin-hatásúak:tiamin-diszulfid,allil-tiamin (hagymaolajban).
Előfordulás:gabonamagvak héja és csírarésze, élesztő.
Szükséglet: 1,5–2 mg/nap.
B2-vitamin (riboflavin, laktoflavin)
Hiány:Száj és nyelv nyálkahártyájának a duzzadása, berepedezése.Általános fáradtság, látási zavarok.Állatoknál szőrzet kihullás, vérszegénység.Flavinokhoz tartozó színes vegyület izoalloxazin-vázzal.Hőre nem érzékeny, fényre könnyen bomlik.
Előfordulás: máj, vese, hal, tojás, tej, zöldség.
B2-vitamin-szükséglet: 1,5–2 mg/nap.
Biológiai szerep:FMN, FAD kofaktora részt vesz az oxidációban; 2 N-atomon 2 H-t köt meg színtelen leukoflavin.
Nikotinsavamid (PP-vitamin, niacin)
Hiány:kukoricát fogyasztóknál pellagra,általános fáradtság,emésztőcsatorna működésének zavara,száj, nyelv, nyálkahártya, bőrfelület gyulladása, berepedése, hámlása.
Szerkezet: nikotinsav, szervezetben nikotinsavamid.
Biológiai szerep: NAD alkotórésze; H-felvétel, -leadás biológiai oxidáció.
Előfordulás: gabonamagvak héja, élesztő, máj, vese, hús, tej, tojás, zöldségek.
Szerep:Gyomornedv: sósavképzés.Koleszterinszint csökkentés.Értágító hatás.
Szükséglet: 10–20 mg/nap.
Előállítható Trp-ból, de a hatásfok nagyon rossz. (60 mg Trp 1 mg niacin).
Kukorica: nagyon kevés nikotinsavamid és Trp.
N
CO
OH
N
CO
NH2
nikotinsav (niacin)
nikotinsavamid (niacinamid)
Nikotinsav bioszintézise triptofánból
N
C H 2 C H COOHN H 2
H
CO
NH CHO
N H 2
COOHC H CH2 CO
NH2
NH2
CO O H CHCH2
CO
NH2
N H 2
COOHC H C H 2
O H
COOH
NH2
OH
CO H
COOHNH2
COOH
N
CO O H
triptofán formil-kinurenin kinurenin
3-hidroxi-kinurenin 3-hidroxi-antranilsav amino-aldehid nikotinsav
B6-vitamin (piridoxin)
Hiány:pellagrára emlékeztető tünetek,nyálkahártya gyulladása,bőr cserepes, hámlik, szőrzet kihullik.
Hipovitaminózis: fehérje-anyagcsere zavar.
Piridoxin = piridoxol, piridoxál, piridoxamin
növényi állatieredetű
N
CH2OHOHHOH2C
CH3 N
COHHOH2C
CH3
HO
N
CH2NH2OHHOH2C
CH3
piridoxol piridoxaminpiridoxál
Biológiailag aktív alak: piridoxál-5-foszfát.
N
COHH2C
CH3
HO
OPHO
HO O
Intermedier anyagcserében: aminotranszferázok,aminosav dekarboxilázok koenzimje.
Szükséglet: 2–3 mg/nap.Előfordulás: hús, máj, tojássárgája, zöldségek,
hüvelyesek, bélbaktériumok is termelik.
piridoxol piridoxál piridoxamin
Pantoténsav
Hiány:fáradékonyság, nyugtalanság, izomgörcs,emésztési zavarok.Avitaminózis állatban: növekedési és szaporodási zavar, bőr alatti vérzések, idegműködési zavarok.
Élesztőgombáknak növekedési faktor.
Szerkezete: pantoinsav β-alaninnal képzett peptidje.Savas jellegű,semleges közegben fénynek, oxigénnek ellenáll,savak, lúgok inaktiválják.
Pantotenol (pantoténsavnak megfelelő alkohol)Pantetein (pantoténsav + cisztein dekarboxilezési
terméke)
C
C H 3
C H 3
C H O H C N H C H 2 C H 2 C O O H
O
C H 2H O
C
C H 3
C H 3
C H O H C N H C H 2 C H 2 C O
N H C H 2 C H 2 S H
O
C H 2 H O
pantoténsav
pantetein
Biológiai szerep:
a Co-A alkotórésze. (pantetein + ADP CoA)kb. 70 enzim alkotórésze
acilcsoport átvitel,szénhidrát-, zsír-, aminosav-lebontás,zsírsavak, szteroidok, porfirin bioszintézise.
Folsav(csoport) (pteroil-glutaminsav)
Hiány: vészes vérszegénység.Folsav + B12-vitamin: vörös és fehér vérsejtek,
vérlemezkék képződésének szabályozója.emésztőrendszer, nyálkahártya működése.
N
N
N
N H 2N
O H
C H 2 N H C O H N C H
C O O H
C H 2C H 2C O O Hfolsav
Szerkezet:
Pteroesav + 1, 3, vagy 7 glutaminsav (elsőglutaminsav amidkötéssel, többi γ-peptidkötéssel)
p-amino-benzoesav + pteridin származéka
Biológiai szerep:
Pteroil-Glu 5,6,7,8-tetrahidro-folsav folinsav szintetázok, transzferázok, izomerázokkoenzimjének alkotórésze.
Előfordulás: máj, vese, hús, gomba, spárga, kelbimbó, zöldségfélék.
Szükséglet: 0,4 mg/nap.
aszkorbinsav
Biotin (H-vitamin)
Avitaminózis: étvágytalanság, bőrgyulladás szőrzetkihullás, bőr elzsírosodása.
Szerkezet:2 öttagú heterogyűrű + valeriánsav oldallánc.
Biocitin: lizinnel képzett savamid.
Biocitin aldehidalakja: biotinál, szintén aktív.
H N N H C O
C O O H C H 2C H 2C H 2C H 2 S H 2 C
H C C H
C H
H N N H C O
C O C H 2C H 2C H 2C H 2S H 2C
H C C H
C H N H C H 2C H 2C H 2C H 2C H H 2N C O O H
biotin biocitin
Technológia:hőre nem érzékeny,erős savak, lúgok, oxidálószerek bontják.
Avidin glikoprotein + biotin avidin-biotin komplex kiürül.
Előfordulás: növényekben szabadon,állati szövetek, tejtermékek: fehérjékhez kötve,máj, vese, tej, tojássárgája, szója, zöldségfélék, dió, élesztő, bélflóra is szintetizálja.
Szükséglet: 100–300 μg/nap.
Biológiai funkciója:enzimfehérjék Lys részéhez kapcsolódik,biotintartalmú enzimek: szénhidrát- és lipid-anyagcserében: dekarboxilezési, dezaminálási,karboxilálási folyamatokban és szintézisekben.
B12-vitamin (kobalamin)
Hiány:vészes vérszegénység, idegrendszeri panasz,vörösvértestek számának csökkenése,étvágytalanság, gyengeség, emésztési panaszok.
Biológiai funkció:normális növekedés, egészséges idegállapot,vérképzés, fehérje-anyagcsere,koenzim (esetleg folsavval együtt)
tiaminszintézisegy C-atomos egységek redukálásapropionsav metabolizmus.
Felszívódás: 60 ezer Da mukopeptid segítségével (gyomorfalban); felszabadítja a B12-vitamint a fehérjekomplexekből.
A porfirinvázhoz hasonló korringyűrű a Co körül,A Co-hoz vagy 5,6-dimetil-benzimidazol
vagy cianid-, hidroxil, -nitritgyökkapcsolódik.
Mindegyik biológiailag aktív, májban 5-dezoxi-adenozinnal cserélődnek, adenozil-kobalamin épül a (ko)enzimbe.
B12-vitamint mikroorganizmusok szintetizálják, növényekben nem fordul elő.
Napi szükséglet: 3–4 μg.
N H 2 C O C H 2 C H 2
N H 2 C O C H 2
N H 2C O C H 2 C H 3
N H 2C O C H 2C H 2
N
C H 3
C N
CoN
N N
N H 2C O C H 2C H 2
C H 3
C H 3
H 3C
C H 3C H 3C O C H 2 C H 2N H
C H 2C H
O
H 3 C
P O
O
O O H
O C H 2H O
N H 2 C O C H 2
H 3C
N
N C H 3
C H 3
cianokobalamin
B15-vitamin (pangaminsav)
A szervezet metilezőszere.Biológiai szerep:
oxigén-anyagcsere elősegítése,méregtelenítő és lipotróp hatás (megakadályozza a különféle szervek (máj) elzsírosodását).
Előfordulás: gabonamagvak, máj, élesztő, melasz. C O O H
H C O H
H O C H
H C O H
H C O H
C H 2O C O C H 2 N C H 3C H 3
B15-vitamin
U-vitamin (S-metil-metionin)
Biológiai szerep:gátolja és gyógyítja a gyomorfekélyt,csökkenti a vérszérum zsír- és koleszterinszintjét,lipotrop hatású, fontos biokémiai metilezőszer.
Szerkezet: a metionin S atomon metilezett, bázikus jellegű, reakcióképes szulfónium-származéka.
Előállitás: S-adenozin-metioninból (növényekben).
Előfordulás: káposzta, saláta, paradicsom, petrezselyem, spárga, gyümölcsök.
Technológia: főzés dimetil-szulfid + homoszerinnyers levelek U-vitamin-tartalma nagy.
C-vitamin
Hiány: skorbut (bioflavinokkal együtt)általános gyengeség, légszomj,zavart szívműködés, izom- és csontfájdalmak,fogínyvérzékenység, pontszerű bevérzések a végtagokon, hajszálerek könnyen sérülnek,csontok törékenyek, ízületek megduzzadnak,sebek nehezen gyógyulnak.
Napjainkban csak: tavaszi fáradtság.
Szerkezete: 2-keto-gulonsav L-konfigurációjúlaktonja.
2-keto-gulonsav: vitaminhatású
D-aszkorbinsav: hatása jelentéktelen.
Az aszkorbinsav mesterséges szintézise D-glükózból
C
H C O H
H O C H
H C O H
H C O H
C H 2OH
O
H
katalízis
+2H D-szorbit
szorbózbaktérium
–2HL-szorbóz
acetondiaceton-L-szorbóz
oxidáció elszappanosítás 2-keto-L-gulonsav enolizálás
–H2O
C
C
O
H O CH O C
C
H
O
O H HCH2OH
L-aszkorbinsav
D-glükóz
Dienolcsoport diketocsoport
aszkorbinsav erős redukálószer
Aszkorbinsav dehidro-aszkorbinsav (aktív)
diketo-gulonsav (inaktív)
oxálsav + L-treonsav
Technológia: melegítés, fény, fémnyomok hatására inaktiválódik.
Maillard-reakció barna színű termék.
reverzíbilis
ox.
Szent-Györgyi Albert (1928): előállítás mellék-veséből, majd paprikából.
savanyú ízű kristályos anyag, pH = 4 fölött bomlik,
pK1 = 4,2; pK2 = 11,6
primer OH zsírsavval észteresíthetőaszkorbil-palmitát zsíroldékony antioxidáns,
sztereoizomerjei: D-aszkorbinsav, D-izo-aszkorbinsav, L-arabo-aszkorbinsavvitaminhatás nélküli antioxidánsok.
Biológiai hatás:oxidációs-redukciós képesség,hidrogéndonorként a redukált állapotot tartja fenn,segíti a vas és a kalcium felszívódását,mellékvese hormonok szintézise,szerotonin szövethormon termelés,tirozin oxidatív lebontása,kötőszövetek kollagénjének képződése.
Előfordulás: mg/100 gzöldpaprika 150paradicsom 10–25káposzta 45–55feketeribizli 160–180csipkebogyó 100–400burgonya 10–20déligyümölcsök 40–50állati belső szervek 20–40tehéntej 15kecsketej 20
Szükséglet: 45–80 mgTúlzott fogyasztás vesekő
Permeabilitást szabályozó vitamin (1936)P-vitamin, rutin (bioflavonoid-glikozid)
Aglikon: három gyűrűből álló flavonol.Rutinóz: D-glükóz + L-ramnóz β-konfigurációban.*Ma már nem soroljuk a vitaminok közé.
O
C
OHOH
OOH
HO
Orutinóz
rutinrutin*
Egyéb táplálkozási tényezők
Nélkülözhetetlen (esszenciális) aminosavak
Felnőtt ember számára esszenciálisak: fenilalanin, izoleucin, leucin, lizin, metionin, treonin, triptofán, valin.
Állati eredetű fehérje: teljes értékű.
Növényi eredetű fehérje: nem teljes értékű. (lizin-, metionin-, triptofánhiány).
Limitáló aminosav(ak)
Nélkülözhetetlen (esszenciális) zsírsavak
Régebben: F-vitaminok
Hiány: bőrkiütés, bőrgyulladásLinolsav, linolénsav, arachidonsav2 kettős kötés, 3 kettős kötés, 4 kettős kötés
növényi
állati eredetű élelmiszerekben
Biológiai szerep: prosztaglandinok szintézise,(izomserkentő, illetve gátló hatásúak, erős vérnyomáscsökkentők).
Inozit:
A máj és a csontvelő normális fejlődéséhez szükséges.
Mioinozit(hexahidroxi-ciklohexán)Optikailag inaktív, csak ennek
van biológiai hatása.
Fitin: az inozit foszforsav észterének Ca-Mg sója (növényekben szabadon, állati szervekben fehérjékhez, lipoidokhoz kötve).
H
HOH
OH H
OHH
OHH
OH
H
OH
mioinozit
Kolin
Fontos szerepe van a foszfatidok szintézisében.A szervezet egyik fontos metil-donora.
Előfordulás: hal, máj, tojássárgája, olajos magvak.Az ember tudja szintetizálni.
N
O H
C H 2 C H 2 O HC H 3
C H 3
C H 3
Liponsav
Ciklikus diszulfid, valeriánsav oldallánccal.
Sok enzim kofaktorának része.
Hidrogénfelvétel: dihidro-liponsav.
H2C
H2C
CH
SS
(CH2)4 COOH H2C
SH
CH2 CH
SH
(CH2)4 COOH
liponsav dihidro-liponsavliponsav dihidro-liponsav