R O Z D Z I A A
27
Witaminy
27.1. Witaminy rozpuszczalne w wodzie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383
27.1.1. Witamina B1  tiamina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383
27.1.2. Witamina B2  ryboflawina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384
27.1.3. Witamina B3  niacyna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 385
27.1.4. Witamina B5  kwas pantotenowy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387
27.1.5. Witamina B6  pirydoksyna, pirydoksal, pirydoksamina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387
27.1.6. Biotyna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389
27.1.7. Kwas foliowy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389
27.1.8. Witamina B12  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  Ä…-tokoferol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399
27.2.4. Witamina K . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400
Witaminy sÄ… organicznymi, drobnoczÄ…steczkowymi
27.1. Witaminy rozpuszczalne w wodzie
składnikami diety człowieka, które muszą być dostarcza-
ne w drobnych ilościach. W odróżnieniu od większości
Witaminy rozpuszczalne w wodzie są łatwo wchła-
składników pokarmowych, witaminy nie są substratami
niane z jelit i transportowane do tkanek, gdzie sÄ… prze-
energetycznymi. Na ogół służą za substraty do syntezy
twarzane w aktywne koenzymy. Jako substancje drob-
koenzymów.
noczÄ…steczkowe i rozpuszczalne w wodzie nie kumulujÄ…
Twórcą pojęcia witamina, czyli  amina życia (łac.
siÄ™ w organizmie do poziomu toksycznego, sÄ… Å‚atwo
vita  życie) jest polski biochemik Kazimierz Funk
wydalane przez nerki.
(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
27.1.1. Witamina B1  tiamina
w ogóle grup aminowych ani nawet azotu. Witaminy
dzielÄ… siÄ™ na dwie grupy, rozpuszczalne w wodzie i roz-
Tiamina składa się z dwu części: pirymidynowej i tia-
puszczalne w tłuszczach.
zolowej, zespolonych mostkiem metylenowym (wzór
Zapotrzebowanie na witaminy jest dość dokładnie
27.1). Poprzez fosforylacjÄ™ tiamina przechodzi w pi-
poznane. W wielu krajach są zalecane określone dawki
rofosforan tiaminy, TPP (tiamine pyrophosphate), peł-
dobowe poszczególnych witamin. Ich wartości są geo-
niÄ…cy funkcje koenzymatyczne. Reszty fosforanowe po-
graficznie zróżnicowane i podlegają ciągłym korektom
chodzÄ… z ATP, a miejscem wiÄ…zania pirofosforanu jest
wraz z postępem wiedzy na temat biochemii żywienia.
grupa hydroksylowa tiaminy.
Zapotrzebowanie na witaminy zależy od płci, wieku,
Witamina B1 jest łatwo wchłaniana w jelicie cienkim
masy ciała, sposobu odżywiania i stanu fizjologicznego.
i transportowana do tkanek, gdzie jest fosforylowana
Zdecydowanie wzrasta w okresie ciąży i laktacji.
z wytworzeniem pirofosforanu tiaminy. Zapotrzebowa-
nie dobowe na tiaminę wynosi około 1 mg. Organizm
magazynuje około 30 mg witaminy B1, z czego większość
(około 80%) w postaci pirofosforanu tiaminy. Funkcja
383
Witaminy
27
ny w warunkach laboratoryjnych. Można tego dokonać,
mierzÄ…c wydalanie tiaminy z moczem lub przez wyka-
zanie wzrostu aktywności transketolazy krwinkowej, po
dodaniu do układu reagującego pirofosforanu tiaminy.
W przypadku dostatecznej zawartości witaminy B1 we
krwi, dodatek TPP nie zwiększa aktywności transketo-
lazy, natomiast w przypadku jej niedoboru znaczÄ…co
zwiększa aktywność tego enzymu. W sposób pośredni
można wykazać niedobór tiaminy poprzez stwierdzenie
przyrostu stężenia mleczanu i pirogronianu po doust-
wzór 27.1 nym podaniu glukozy. Obniżona aktywność dehydroge-
nazy pirogronianowej, spowodowana niedoborem TPP,
powoduje spowolnienie procesu oksydacyjnej dekarbok-
sylacji pirogronianu i jego redukcjÄ™ do mleczanu. Sprzy-
koenzymatyczna TPP polega na wiązaniu ą-ketokwasów ja akumulacji pirogronianu i mleczanu w osoczu.
w procesie ich oksydacyjnej dekarboksylacji i przeno-
szeniu aldehydów. Miejscem wiązania grupy C=O jest
atom C2 pierścienia tiazolowego. Koenzym ten bierze 27.1.2. Witamina B2  ryboflawina
udział w reakcjach dwojakiego typu.
1. Pirofosforan tiaminy uczestniczy w reakcjach Ryboflawina (witamina B2) zawiera pierścień dime-
oksydacyjnej dekarboksylacji ą-ketokwasów w mito- tyloizoalloksazyny, który wiąże kowalencyjnie rybitol.
chondriach. Dotyczy to przede wszystkim dekarboksy- Jest to alkohol pięciowęglowy, zawierający 5 grup hy-
lacji pirogronianu opisanej szczegółowo w rozdz. 7.3.1 droksylowych. Może być uważany za produkt redukcji
oraz dekarboksylacji ą-ketoglutaranu (rozdz. 8.1.4), rybozy. Ryboflawina spełnia tylko jedną funkcję biolo-
ą-ketomaślanu i ą-ketokwasów  powstałych w wyniku giczną. Jest substratem do syntezy FMN i FAD, które są
deaminacji lub transaminacji aminokwasów. grupami prostetycznymi flawoprotein, pełniących funk-
2. Pirofosforan tiaminy, zawarty w cytosolu, uczest- cje enzymów oksydoredukcyjnych (ryc. 27.1). Zarówno
niczy w przebiegu szlaku pentozofosforanowego. wolna ryboflawina, jak i zredukowane koenzymy flawi-
W reakcji katalizowanej przez transketolazę następuje nowe cechują się żółtą barwą (łac. flavus  żółty), od
przeniesienie fragmentu dwuwęglowego (aldehydu gli- której pochodzi nazwa tej witaminy oraz zawierających
kolowego) z jednego monosacharydu na drugi (rozdz. ją białek. Silnie absorbują światło fioletowe o długości
12.2.2). 450 nm. W formie utlenionej silnie fluoryzujÄ…. SÄ… ter-
Niedobór tiaminy w krajach rozwiniętych jest zja- mostabilne, natomiast bardzo podatne na inaktywację
wiskiem rzadkim. Występuje przede wszystkim u alko- poprzez światło widzialne.
holików, w następstwie niedożywienia i upośledzonego Ryboflawina jest absorbowana z górnego odcinka je-
wchłaniania tej witaminy. lita cienkiego na drodze transportu aktywnego. Poprzez
Archiwalna literatura medyczna zachowała opisy krew przemieszcza się do tkanek, gdzie przekształca
ciężkiego niedoboru witaminy B1, który występował się w FMN i FAD. Nadmiar ryboflawiny jest wydalany
masowo w Azji pod postacią choroby beri-beri. Pod z moczem w postaci niezmienionej lub przekształconej
koniec XIX wieku, w zwiÄ…zku z wprowadzonÄ… zmianÄ… przez enzymy mikrosomalne wÄ…troby. Zapotrzebowa-
w technologii przetwarzania ryżu do celów spożywczych, nie dorosłych na ryboflawinę wynosi około 1,4 1,7 mg
pojawiła się masowo najcięższa postać niedoboru tej wi- na dobę. Taka ilość znajduje się w przeciętnej diecie.
taminy. A
uskanie i mielenie pozbawiało ryż witaminy B1 Dobrym z
ródłem witaminy B2 są między innymi wątro-
zawartej w osłonkach ziaren. Choroba objawiała się po- ba, drożdże, jaja ptasie, mięso, produkty zbożowe oraz
stępującym zanikiem mięśni, osłabieniem siły skurczo- mleko.
wej mięśnia sercowego, porażeniem mięśni okorucho- Objawy niedoboru witaminy B2, zazwyczaj równocze-
wych, rozszerzeniem naczyń obwodowych, obrzękami śnie z niedoborami innych witamin, występują przede
i licznymi objawami psychiatrycznymi. wszystkim u alkoholików. Należą do nich przede wszyst-
Umiarkowany niedobór tiaminy powoduje dolegli- kim stany zapalne jamy ustnej, gardła, kącików ust oraz
wości żołądkowo-jelitowe, osłabienie siły mięśniowej zmiany łojotokowe skóry. Objawom tym niekiedy towa-
i objawy dysfunkcji nerwów obwodowych. rzyszy niedokrwistość.
Niedobór tiaminy u alkoholików objawia się na ogół Niedobór ryboflawiny może pojawić się u noworod-
licznymi objawami neurologicznymi. Choroba wcześnie ków poddawanych fototerapii z powodu hiperbiliru-
rozpoznana jest podatna na leczenie iniekcjami witami- binemii. Pod działaniem światła rozpada się zarówno
ny B1. Przewlekanie siÄ™ choroby prowadzi do utrwale- bilirubina, jak i ryboflawina.
nia i nieodwracalności objawów neurologicznych. Dość prostym testem na wykrycie niedoboru rybo-
Stan nasycenia organizmu tiaminą jest łatwy do oce- 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 B3  niacyna
Niacyna (witamina B3) 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 zwiÄ…zkiem 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 z
ródłami
pokarmowymi niacyny są drożdże, mięso, wątroba,
orzechy ziemne i nasiona roślin strączkowych.
Produkty pokarmowe zawierajÄ… niacynÄ™ w postaci
NAD i NADP. SÄ… one hydrolizowane w przewodzie
pokarmowym. Wolna niacyna i wolny niacynamid sÄ…
absorbowane w jelicie cienkim i transportowane do tka-
nek, gdzie wbudowujÄ… siÄ™ ponownie do NAD i NADP
(ryc. 27.2). Nadmiar niacyny jest wydalany drogÄ… 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
Ryc. 27.1. Ryboflawina i jej przemiana w koenzymy: FMN i FAD
Witaminy
27
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- przemiany cysteiny. Fosforylacja panteteiny zachodzi
wodzie pokarmowym, ponieważ występują w komplek- kosztem rozpadu ATP. Fragment nukleotydowy zawarty
sach z innymi substancjami. w koenzymie A także pochodzi z ATP.
Wczesnymi objawami choroby są uczucie znużenia, Dobowe zapotrzebowanie na tę witaminę ocenia się
brak łaknienia, zaburzenia procesu trawienia i motoryki na 4 7 mg. Powszechność występowania kwasu pantote-
jelit oraz zmiany zapalne w jamie ustnej, obejmujące nowego w materiale biologicznym sprawia, iż w patologii
głównie język. Objawami głębokiego niedoboru niacyny ludzkiej nie obserwuje się objawów jego niedoboru.
są stany zapalne skóry (szczególnie eksponowanej na
działanie światła słonecznego), biegunki spowodowa-
ne rozległymi zmianami zapalnymi błony śluzowej jelit 27.1.5. Witamina B6  pirydoksyna, pirydoksal,
i narastajÄ…ce z czasem trwania choroby zaburzenia psy- pirydoksamina
chiczne, w ciężkich przypadkach nieodwracalne.
Kwas nikotynowy jest używany jako lek w leczeniu Termin witamina B6 jest ogólną nazwą pokarmowych
hiperlipidemii. W wysokich dawkach (kilka gramów na prekursorów koenzymu, fosforanu pirydoksalu, PLP
dobÄ™) rozszerza naczynia obwodowe, zmniejsza uwalnia- (pyridoxal phosphate). Obejmuje pirydoksynÄ™, pirydok-
nie kwasów tłuszczowych z tkanki tłuszczowej i hamuje sal i pirydoksaminę oraz ich fosforylowane pochodne
wytwarzanie VLDL w wÄ…trobie. Te efekty farmakolo- (ryc. 27.4). Fosforylowane postacie witaminy B6 sÄ… hy-
giczne nie majÄ… zwiÄ…zku z funkcjÄ… witaminowÄ… kwasu drolizowane w jelitach przez fosfatazÄ™ alkalicznÄ… i w de-
nikotynowego. fosforylowanej formie sÄ… absorbowane do krwiobiegu.
Mechanizm syntezy aktywnego koenzymu jest przedsta-
wiony na ryc. 27.4.
27.1.4. Witamina B5  kwas pantotenowy Całkowita zawartość PLP w organizmie dorosłych
wynosi około 25 mg. Zapotrzebowanie na witaminę B6
Kwas pantotenowy skÅ‚ada siÄ™ z ²-alaniny i kwasu jest proporcjonalne do zawartoÅ›ci biaÅ‚ka w diecie i wy-
pantoinowego (wzór 27.3). nosi 1,6 2,0 mg /dobę, w przeliczeniu na 100 gramów
Jest substratem do syntezy koenzymu A (ryc. 4.20) spożytego białka. Wątroba, ryby, ziarna zbóż, orzechy,
i fosfopanteteiny (ryc. 27.3)  będącej składnikiem syn- rośliny strączkowe, żółtka jaj i drożdże są dobrymi z
ró-
tazy kwasów tłuszczowych, a ściślej jednej z jej domen, dłami witaminy B6.
określanej symbolem ACP (acyl-carrier protein). Cyste- PLP stanowi grupę prostetyczną aminotransferaz.
amina, zawarta w obydwu koenzymach, jest produktem Uczestniczy w przenoszeniu grup aminowych z Ä…-ami-
nokwasu na Ä…-ketokwas, w wyniku czego aminokwas
staje siÄ™ 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, uczestniczÄ…cej w metabolizmie tryptofanu
i syntazy ´-aminolewulinianowej, uczestniczÄ…cej w syn-
tezie hemu.
PLP pełni także funkcje koenzymu w reakcji katali-
zowanej przez fosforylazę glikogenową. Enzym ten wiąże
wzór 27.3
ponad połowę ogólnej ilości PLP obecnego w organi-
Ryc. 27.3. Fosfopanteteina, pochodna kwasu pantotenowego, stanowiąca grupę prostetyczną syntazy kwasów tłuszczowych
387
Witaminy
27
388
6
Ryc. 27.4. Powstawanie fosforanu pirydoksalu z różnych postaci witaminy B oraz jego inaktywacja poprzez defosforylację i utlenienie do kwasu pirydoksynowego
Witaminy rozpuszczalne w wodzie 27.1
zmie. Grupa fosforanowa PLP, ze względu na swoje wła- boksylacji biotyna funkcjonuje jako przenośnik CO2.
ściwości kwasowe, pobudza atak fosforanu nieorganicz- W tej postaci nosi nazwę karboksybiotyny.
nego na wiÄ…zania glikozydowe glikogenu, prowadzÄ…c do Zapotrzebowanie dietetyczne na biotynÄ™ jest zniko-
ich fosforolizy i uwalniania glukozo-1-fosforanu (rozdz. mo małe i wynosi około 0,1 mg na dobę. Obfitymi z
ró-
11.3.1). dłami biotyny są drożdże, wątroba, jaja, orzechy ziem-
Poważne niedobory witaminy B6 występują rzadko ne, mleko, czekolada, ryby. Także bakterie jelitowe są
i charakteryzujÄ… siÄ™ przede wszystkim uszkodzeniami znaczÄ…cym z
ródłem tej witaminy. W patologii ludzkiej
nerwów obwodowych (neuropatia) i napadami padaczki, nie obserwuje się niedoborów pokarmowych biotyny.
szczególnie u dzieci. Objawy neurologiczne są prawdo- Teoretycznie możliwym zagrożeniem wystąpienia nie-
podobnie następstwem obniżenia aktywności dekarbo- doboru tej witaminy jest spożywanie awidyny, zawartej
ksylazy glutaminianowej  enzymu, który katalizuje prze- w surowych jajach ptasich. Białko to wytwarza kom-
mianę kwasu glutaminowego w kwas ł-aminomasłowy, pleks z biotyną i uniemożliwia jej absorpcję z przewodu
GABA (gamma-amionobutyric acid), pełniący funkcję pokarmowego. Zjawisko to nie ma praktycznego zna-
neuromediatora. Dodatkowo występują zmiany zapalne czenia w patologii ludzkiej.
skóry, zapalenia błony śluzowej języka i niedokrwistość Biotyna zawarta w diecie występuje w postaci kom-
spowodowana upośledzeniem syntezy hemu przez brak pleksów z białkiem pokarmowym. Proteolityczny rozpad
koenzymu syntazy ´-aminolewulinianowej. UpoÅ›ledzona noÅ›ników biotyny w jelicie cienkim uwalnia biocytynÄ™
synteza pierścienia porfirynowego hemu skutkuje aku-  drobnocząsteczkowy produkt, w którym biotyna jest
mulacjÄ… niewykorzystanego Fe. W nastÄ™pstwie tego do- zwiÄ…zana z grupÄ… µ-aminowÄ… lizyny. Biotyna jest uwal-
chodzi do kumulacji białek wiążących Fe, hemosyderyny niana z biocytyny przez biotynidazę (ryc. 27.5). Wrodzo-
i ferrytyny w makrofagach szpiku kostnego. ny brak tego enzymu może być przyczyną niedoboru
Niedobory witaminy B6 występują najczęściej u al- biotyny. Ujawnia się u niemowląt w postaci niskiego
koholików, przyczyniając się do rozwoju neuropatii ob- ciśnienia tętniczego, zaniku nerwu wzrokowego, zmian
wodowej i niedokrwistości. Niektóre leki, jak isoniazyd zapalnych skóry i spojówek. Niedobór biotynidazy jest
(stosowany w leczeniu gruz
licy) i penicylamina (stoso- łatwy do wykrycia poprzez pomiar aktywności tego en-
wana w leczeniu reumatoidalnego zapalenia stawów) zymu w surowicy krwi i leczy się skutecznie przez po-
mogą wywołać objawy niedoboru witaminy B6. Leki te dawanie biotyny.
wchodzÄ… w reakcje z grupami aldehydowymi pirydoksa-
lu, unieczynniajÄ…c tÄ™ witaminÄ™.
W przeciwieństwie do innych witamin rozpuszczal- 27.1.7. Kwas foliowy
nych w wodzie, witamina B6 w wysokich dawkach jest
toksyczna, prowadzi do uszkodzenia nerwów czucio- Kwas foliowy (łac. folium  liść) składa się z ptery-
wych, co daje farmakologiczny efekt przeciwbólowy, dyny i kwasu para-aminobenzoesowego (tworzących
prawdopodobnie niezwiązany z jej funkcjami koenzy- wspólnie kwas pteroinowy, czyli pterydyno-para-amino-
matycznymi. benzoesowy) oraz od jednej do siedmiu reszt glutami-
Zawartość B6 w organizmie można ocenić przez po- nianu.
miar stężenia PLP w osoczu (norma: 5 23 ng/ml), przez W diecie występuje poliglutaminianowa forma kwa-
pomiar wydalania kwasu pirydoksynowego, będącego su foliowego. W przewodzie pokarmowym dochodzi do
produktem przemiany PLP, lub przez wykrycie w moczu hydrolitycznego rozpadu łańcucha poliglutaminianu.
zwiększonej ilości produktów metabolizmu tryptofanu, Powstaje pteroilomonoglutaminian. W tej postaci jest
poprzedzających lub pomijających etap katalizowany absorbowany ze światła jelita do jego błony śluzowej,
przez kinureninazę. Doustne podanie choremu 2 5 mg gdzie jest przekształcany do ważnego koenzymu, tetra-
tryptofanu zwiększa wydalanie z moczem żółtego kwasu hydrofolianu  THF. Reakcja zachodzi z udziałem re-
ksanturenowego. duktazy folianowej i polega na wysyceniu dwóch wiązań
podwójnych poprzez przyłączenie 4 atomów wodoru,
pochodzÄ…cych z 2NADPH + 2H+ (ryc. 27.6). W krÄ…-
27.1.6. Biotyna żącym osoczu dominuje monoglutaminianowa postać
THF, natomiast wewnątrz komórki dominują poliglu-
Biotyna jest zwiÄ…zkiem heterocyklicznym, zawiera- taminianowe (bardziej aktywne) formy tego koenzymu.
jącym pierścień tiofenowy i imidazolowy oraz pięcio- Tetrahydrofolian funkcjonuje jako przenośnik frag-
węglowy łańcuch boczny, zakończony grupą karbo- mentów jednowęglowych, które wiążą się z jednym lub
ksylowÄ… (kwas walerianowy) (ryc. 27.5). Biotyna jest dwoma atomami azotu: N5 i N10. SÄ… to grupy: metylowe
grupą prostetyczną karboksylaz zależnych od ATP, wśród  CH3, hydroksymetylowe  CH2OH, formylowe  CHO
nich karboksylazy pirogronianowej, karboksylazy ace- i formiminowe =C=N-H. Koenzym występuje w kil-
tylo~S-CoA, karboksylazy propionylo~S-CoA. Enzymy ku postaciach, jako metylo-THF, hydroksymetylo-THF,
te zawierajÄ… biotynÄ™ w formie zwiÄ…zanej kowalencyjnie formylo-THF i formimino-THF. Grupy metylowe, hy-
z grupÄ… µ-aminowÄ… reszty lizylowej. W reakcjach kar- droksymetylowe, formylowe i formiminowe poÅ‚Ä…czone
389
Witaminy
27
Ryc. 27.5. Uwalnianie biotyny z jej nośnika białkowego
z THF noszą nazwę aktywnych fragmentów jednowę- Pojawiają się komórki o cechach megaloblastycznych.
glowych. Są opisane w rozdz. 18.5.1. Są duże, ze zwiększoną objętością cytoplazmy. Rozwija
Głównymi z
ródłami aktywnych fragmentów jedno- się niedokrwistość określana jako megaloblastyczna lub
węglowych są: rozpad seryny do glicyny katalizowany makrocytarna.
przez hydroksymetylotransferazę serynową oraz rozpad Komórki bakteryjne same syntetyzują kwas foliowy.
histydyny, z której uwalnia się grupa formiminowa. Proces ten jest hamowany przez sulfonamidy. Są one
Głównymi procesami zużywającymi aktywne frag- analogami strukturalnymi kwasu para-aminobenzoeso-
menty jednowęglowe są przede wszystkim: synteza pu- wego, które wbudowują się w jego miejsce, uniemożli-
ryn, przemiana uracylu w tyminę oraz metylacja homo- wiając syntezę prawidłowego kwasu foliowego. Efektem
cysteiny z wytworzeniem metioniny. tego jest hamowanie wzrostu bakterii. Sulfonamidy były
Zapotrzebowanie na kwas foliowy wynosi około pierwszymi, bardzo skutecznymi lekami, zwalczającymi
0,2 mg na dobę i znacząco rośnie w przebiegu ciąży infekcje bakteryjne. Trimetoprym jest inhibitorem bak-
i laktacji. y
ródłem tej witaminy są przede wszystkim teryjnej reduktazy folianowej. Nie hamuje ludzkiej reduk-
drożdże, wątroba, owoce i zielone warzywa. Kwas folio- tazy. Jest także lekiem o działaniu bakteriostatycznym.
wy jest jednak termolabilny. Znaczna jego część rozkła-
da się podczas termicznej obróbki żywności. Niedobory
folianu ujawniają się najczęściej podczas ciąży, prowa-
27.1.8. Witamina B12  kobalamina
dząc do rozwoju niedokrwistości. Alkoholizm i zaburze-
nia wchłaniania jelitowego są czynnikami sprzyjającymi
wystÄ…pieniu tej awitaminozy. Witamina B12, inaczej kobalamina, cechuje siÄ™ naj-
Objawy kliniczne niedoboru folianu są efektem zabu- bardziej złożoną budową chemiczną spośród wszystkich
rzeń metabolizmu aktywnych fragmentów jednowęglo- witamin. Jest wymieniana wśród związków porfiryno-
wych. Dochodzi do upośledzenia syntezy puryn i tyminy, wych, chociaż jej struktura zdecydowanie różni się od
a w konsekwencji do zmniejszenia syntezy kwasów nu- każdego z nich (wzór 27.4).
kleinowych. Cytoplazma komórek z niedoborem folianu W centrum cząsteczki występuje jon kobaltu połą-
funkcjonuje prawidłowo, lecz ich podział jest opóz
nio- czony z czterema atomami azotu. Dodatkowo jon ten
ny. Widać to szczególnie wyraz
nie w komórkach szpiku. wiąże dwa inne podstawniki. Jednym z nich jest di-
390
Witaminy rozpuszczalne w wodzie 27.1
Ryc. 27.6. Przemiana kwasu
foliowego w koenzym, tetrahy-
drofolian
metylobenzoimidazol, a drugim (zmiennym) jest grupa produkty spożywcze pochodzenia zwierzęcego. Niewiel-
metylowa lub deoksyadenozyna. W ten sposób powsta- ka ilość witaminy B12 jest syntetyzowana przez bakterie
ją dwie odmienne formy koenzymatyczne tej witaminy saprofitujące w jelicie grubym, lecz jej wchłanialność
(metylokobalamina i deoksyadenozylokobalamina). jest znikomo mała. Z tego powodu dieta ściśle wege-
Rośliny nie syntetyzują witaminy B12. Zapotrzebowanie tariańska zwiększa ryzyko wystąpienia objawów niedo-
na kobalaminę jest więc pokrywane wyłącznie przez boru kobalaminy.
391
Witaminy
27
wzór 27.4
Prawidłowa absorpcja witaminy B12 z przewodu W tkankach ludzkich wykryto tylko dwie reakcje
pokarmowego jest uzależniona od tzw. czynnika we- enzymatyczne, zachodzące z udziałem koenzymatycz-
wnÄ…trzpochodnego. Jest on glikoproteinÄ… o masie czÄ…- nej postaci kobalaminy. SÄ… to: metylacja homocysteiny
steczkowej około 50 kDa, wydzielaną przez komórki do metioniny zachodząca w cytosolu z udziałem mety-
okładzinowe błony śluzowej żołądka. Witamina B12 two- lokobalaminy, katalizowana przez syntazę metioninową
rzy trwały kompleks z czynnikiem wewnątrzpochodnym (rozdz. 18.5.7) oraz izomeryzacja metylomalonylo~S-
i w tej postaci jest absorbowana z jelita krętego. We -CoA do bursztynylo~S-CoA, zachodząca w mitochon-
krwi kobalamina tworzy kompleks z białkiem osoczo- drium z udziałem deoksyadenozylokobalaminy, katali-
wym  transkobalaminÄ… II. Kompleks ten rozpoznaje zowana przez mutazÄ™ metylmalonylo~S-CoA (rozdz.
komórki docelowe poprzez odpowiednie receptory bło- 13.5.1 B).
nowe i wnika do ich wnętrza drogą endocytozy. Wiąza- Zapotrzebowanie na kobalaminę jest znikomo małe,
nie kobalaminy przez transkobalaminÄ™ II zapobiega jej oceniane na okoÅ‚o 2 µg na dobÄ™. Prawdopodobnie jednak
utracie drogą nerkową. już dawka dziesięciokrotnie, a nawet dwudziestokrotnie
392
Witaminy rozpuszczalne w wodzie 27.1
mniejsza zapobiega wystąpieniu objawów jej niedoboru. do kwasu dehydroaskorbinowego. Odtworzenie askorbi-
Organizm dysponuje bowiem wielkim zasobem witami- nianu jest możliwe kosztem utlenienia innego czynnika
ny B12, ocenianym na około 1 10 mg (głównie w wą- redukującego, na przykład glutationu zredukowanego.
trobie) oraz mechanizmem oszczędzania tej witaminy, Dehydroaskorbinian redukuje się do askorbinianu,
polegającym na zwrotnym wchłanianiu z przewodu po- a glutation zredukowany zamienia się w glutation utle-
karmowego kobalaminy wydzielonej z żółcią. Niedobór niony (ryc. 27.7 B).
witaminy B12 prowadzi do rozwoju niedokrwistości, Niektóre procesy, zależne od kwasu askorbinowego,
zwanej anemią złośliwą oraz do uszkodzenia osłonek zostały szczególnie dobrze poznane. Dotyczy to przede
mielinowych nerwów obwodowych i rdzenia kręgowego wszystkim hydroksylacji reszt prolilowych do hydro-
z licznymi objawami neurologicznymi. ksyprolilowych i reszt lizylowych do hydroksylizylowych
Główną przyczyną niedoboru witaminy B12 jest nie w posttranslacyjnej modyfikacji kolagenu. W procesie
tyle jej niedostateczna podaż w diecie, ile zaburzenia tym uczestniczą enzymy hydroksylujące: hydroksylaza
w jej wchłanianiu. Większość witaminy B12 wydalanej prolilowa i hydroksylaza lizylowa. Aktywność katalitycz-
z żółcią do dwunastnicy ulega absorpcji zwrotnej do na obydwu z nich jest uzależniona od obecności jonów
krwi pod warunkiem, iż mechanizm jej wchłaniania Fe2+. Obecność askorbinianu w komórce syntetyzują-
funkcjonuje prawidłowo. Zależy to przede wszystkim cej kolagen zapobiega przechodzeniu aktywnego w tym
od dostępności czynnika wewnątrzpochodnego. Zmiany procesie Fe2+ w nieaktywny Fe3+. Podobną funkcję peł-
zanikowe błony śluzowej żołądka powodują rozpad ko- ni kwas askorbinowy w syntezie karnityny. Dioksygenaza
mórek okładzinowych, a w konsekwencji zmniejszenie uczestnicząca w tym procesie także wymaga obecności
syntezy tego czynnika. Utrudnia to wchłanianie wita- Fe2+ (rozdz. 18.5.12).
miny B12 zarówno tej pochodzenia pokarmowego, jak i Kolejnymi przykładami reakcji wymagających obec-
tej wydalanej z żółcią. ności askorbinianu jest przemiana dopaminy w nora-
Z powodu wysokich zasobów witaminy B12 i jej drenalinÄ™, katalizowana przez ²-hydroksylazÄ™ dopami-
wchłaniania zwrotnego z przewodu pokarmowego ob- ny i hydroksylacja cholesterolu przez 7ą-hydroksylazę,
jawy niedoboru kobalaminy ujawniają się z dużym opóz
- inicjująca proces syntezy kwasów żółciowych (rozdz.
nieniem w stosunku do wystÄ…pienia przyczyny tego nie- 16.2.1). Zapotrzebowanie na witaminÄ™ C wynosi oko-
doboru, zwykle po 2 6 latach. ło 60 mg na dobę, ale już dawka trzykrotnie mniejsza
Doustne podanie zwiększonych ilości witaminy B12 zapobiega objawom jej niedoboru. Przeciętna dieta do-
umożliwia wchłonięcie przynajmniej 0,1 1% podanej bowa zawiera około 100 mg askorbinianu. Zapewnia to
dawki. Nawet tak niewielka ilość wchłoniętej witaminy utrzymanie stężenia osoczowego tej witaminy na pozio-
skutecznie zwalcza objawy jej niedoboru. Dożylne po- mie około 0,8 1 mg/dl. Dobrym z
ródłem pokarmowym
danie kobalaminy umożliwia przyswojenie tej witaminy witaminy C są świeże owoce i warzywa.
bez udziału czynnika wewnątrzpochodnego. Kwas askorbinowy jest jednak nietrwały, szczególnie
w środowisku alkalicznym i w podwyższonej temperatu-
rze. W kontakcie z tlenem i w obecności katalitycznych
27.1.9. Witamina C  kwas askorbinowy ilości metali ciężkich utlenia się do nieaktywnych pro-
duktów. Z tego powodu termiczna obróbka żywności
Kwas askorbinowy jest produktem przemiany gluko- wiąże się z utratą znacznych ilości witaminy C.
zy. Mechanizm jego powstawania w tkankach zwierzÄ™- Zapas askorbinianu w tkankach jest oceniany na
cych jest opisany w rozdz. 10.3.3. Człowiek jest jednym około 1,5 4,0 g, zależnie od jego podaży w diecie. Stę-
z niewielu gatunków, które nie mają zdolności syntezy żenie witaminy C w osoczu zwiększa się wraz ze wzro-
kwasu askorbinowego. Dotyczy to także pozostałych na- stem jej zawartości w diecie i osiąga stan nasycenia przy
czelnych, świnki morskiej i niektórych nietoperzy. Dla podaży około 150 mg na dobę. Dalszy wzrost podaży
tych gatunków kwas askorbinowy jest witaminą. Musi nie powoduje wzrostu stężenia askorbinianu w osoczu.
być dostarczany drogą pokarmową. Jego nadmiar jest usuwany drogą nerkową.
Kwas askorbinowy jest silnym czynnikiem redukujÄ…- Skutki niedoboru pokarmowego witaminy C ujaw-
cym i  zmiataczem wolnych rodników tlenowych (ryc. niają się po 2 3 miesiącach. Stężenie askorbinianu
27.7 A). Przeciwdziała procesowi peroksydacji lipidów. w osoczu zmniejsza się do kilku procent wartości pra-
Zapobiega powstawaniu kancerogennych (rakotwór- widłowej, a jego zasoby tkankowe maleją do około
czych) nitrozoamin z azotanu (III) i azotanu (V) za- 300 400 mg. Rozwija siÄ™ obraz choroby zwanej szkor-
wartych w diecie. Działa ochronnie na różne (podatne butem. Pojawiają się zmiany skórne w postaci wybro-
na utlenianie) grupy czynne białek enzymatycznych. czyn krwawych i nadmiernego rogowacenia naskórka,
Utrzymuje na niskim stopniu utlenienia niektóre jony suchość spojówek i błony śluzowej jamy ustnej, zanik
metali, niezbędne do funkcji katalitycznych białek en- dziąseł z wypadaniem zębów, upośledzone gojenie się
zymatycznych. Inaktywacja wolnego rodnika tlenowego ran, zwiększona skłonność do krwawień oraz bóle kost-
przez kwas askorbinowy wiąże się z jego utlenieniem ne i stawowe.
393