Die vorliegende wissenschaftliche Abhandlung, verfasst von Beate V., widmet sich einer eingehenden Untersuchung des Themas "Vitamine". Ziel ist es, einen umfassenden Überblick über die Definition, Klassifizierung, Vorkommen, Bedarf und potenzielle Mangelerscheinungen verschiedener Vitamine zu bieten.
Durch eine strukturierte Analyse werden die chemischen Eigenschaften, Biosynthese, Vorkommen in der Natur sowie der Bedarf und mögliche Mangelerscheinungen jedes einzelnen Vitamins detailliert betrachtet. Der Begriff "Vitamine" wird in seiner Definition und Entstehungsgeschichte beleuchtet, einschließlich der Klassifizierung in fettlösliche und wasserlösliche Vitamine sowie ihre unterschiedlichen Funktionen im Organismus. Es wird auf die Bedeutung von Vitaminen für den menschlichen Körper eingegangen, einschließlich ihrer Rolle als Coenzyme und ihre essentielle Rolle in Stoffwechselvorgängen. Verschiedene Mangelerscheinungen und ihre Auswirkungen werden diskutiert. Jedes Vitamin wird einzeln betrachtet, beginnend mit seiner Chemie, Biosynthese, Vorkommen in der Natur, Bedarf und potenziellen Mangelerscheinungen. Eine detaillierte Analyse umfasst Vitamin A, B1, B2, B6, B12, C, D, E und K.
Diese strukturierte Herangehensweise ermöglicht es, ein fundiertes Verständnis für die Bedeutung und Funktion von Vitaminen im menschlichen Körper zu entwickeln und potenzielle Auswirkungen von Vitaminmangel zu erkennen.
1.Definition:
Der Begriff Vitamine wurde durch Zusammensetzung der Worte Vita (Leben) und Amin (= "stickstoffhaltige" Verbindung) geprägt, ursprünglich jedoch nur auf das Vitamin B1 angewandt. Die spätere Ausdehnung auf andere Vitamine ging von der (nicht zutreffenden ) Annahme aus, daß alle Vitamine stickstoffhaltige Verbindungen seien. Vitamine sind Wirkstoffe, die für Wachstum, Erhaltung und Fortpflanzung der Menschen und der höheren Tiere unentbehrlich sind, die aber im Organismus nicht selbstsynthetischwerden können sondern mit der Nahrung zugeführt werden müssen. Sie werden vom Organismus für die Synthese vonCoenzymenbenötigt oder sind für den ganzen Ablauf von Stoffwechselvorgängen unentbehrlich. Mengenmäßig liegt der Tagesbedarf des Menschen für alle Vitamine unter 10 mg, nur von Vitamin C werden etwa 75 mg je Tag benötigt. Eigensynthese durch Darmbakterien oder Speicherung (nur bei fettlöslichen Vitaminen) können den Bedarf ständig oder zeitweise herabsetzen.
2.Klassifizierung
Unter den Vitaminen wird im allgemeinen die Gruppe der fettlöslichen und wasserlöslichen Vitamine unterschieden.
fettlösliche Vitamine : A, D, E und K
wasserlösliche Vitamine: B-Vitamine (Aneurin, Lactoflavin, Niacin, Pyridoxin,
Pantothensäure, p-Aminobenzoesäure, Inosit, Cholin, Folsäure, B12, Biotin), Vitamine C und P Vorkommen, Verteilung und das Speicherungsvermögen dieser beiden Hauptklassen im tierischen Organismus sind zwar verschieden, doch hat diese Einteilung keine Beziehung zu ihrer physiologischen Funktion. Ein anderes Einteilungsprinzip geht von Wirkungsmechanismus der Vitamine aus und hat zu einer Klassifizierung in Vitamine mit Coenzymfunktion, Vitamine ohne Coenzymfunktion und vitaminähnliche Wirkstoffe geführt.
Wasserlösliche Vitamine und das Vitamin K sind wegen ihrer Coenzymfunktion für jede lebende Zelle unentbehrlich, weil sie in grundlegende Stoffwechselvorgänge eingreifen. Diese Vitamine sind für Pflanzen und Mikroorganismen ebenso existenznotwendig wie für vielzellige Organismen. Das Bedürfnis an den fettlöslichen Vitaminen A, E und D und am wasserlöslichen Vitamin C ist dagegen erst bei näherer Differenzierung nachweisbar, wenn spezifische Organfunktionen und die Notwendigkeit zu ihrer Unterhaltung auftreten. Diese Vitamine sind hochspezialisierte Wirkstoffe, die an bestimmte Zell- und Organsysteme gekoppelt sind. Die Abhängigkeit von den Vitaminen A, C und E findet sich in der Phylogeneseerst im Bereich der höheren Wirbellosen, während das Vitamin D sogar nur von den Wirbeltieren benötigt wird.
3. Allgemeines
Kann ein Vitamin nicht (ausreichend) synthetisiert werden, so genügt in einigen Fällen die Zufuhr eines Provitamins, das im Organismus in das Wirksame Vitamin umgewandelt werden kann. Zu einem Vitaminmangel kommt es bei mangelnder Zufuhr von Provitaminen, als auch bei fehlender Umwandlung in das Vitamin im Organismus. Eine ganze Reihe von Vitaminen kann durch andere Stoffe ersetzt werden, bei anderen, wie etwa den B-Vitaminen findet sich eineKonstitutionsspezifität. In diesen Fällen macht eine geringe Veränderung der Konstitution das betreffende Vitamin nicht nur unwirksam, sondern es kann nach dem Massenwirkungsgesetzdas wirksame Vitamin verdrängen und trotz Vitaminzufuhr ein Vitaminmangel eintreten. Man spricht dann von Antivitaminen.
Eine ganze Reihe von Vitaminen, wie etwa die B-Vitamine, werden zum Aufbau von Cofermenten benötigt. Vitaminmangel führt damit zu Mangel an Fermenten, die für den Stoffwechselablauf notwendig sind. Hierbei würde das Bild des Vitaminmangels auch auftreten, wenn z.B. bei Eiweißunterernährung das spezifische Trägerprotein, dasApoferment, nicht mehr ausreichend gebildet wird.
Vitamin C und die fettlöslichen Vitamine A, D, E und K können alsFermentinduktoren wirken, ähnlich wie bestimmte Hormone. Da sie nicht an spezifische Proteine gebunden werden, ist ihre Strukturspezifität weit geringer, und es sich noch keine Antivitamine bekannt geworden.
Ein Fehlen der Vitamine in der Nahrung oder eine längere Unterschreitung des Tagesbedarfs führt zu einemlatentenMangel der sich lediglich durch unspezifische Symptome zu erkennen gibt (Hypovitaminose). Schließlich kann es zu charakteristischen Mangelerscheinungen kommen, die in schweren Formen (Avitaminose)zum Tod des Organismus führen können.
Mit der Nahrung zugeführte Vitaminüberschüsse werden ausgeschieden, können jedoch (selten) auch schädliche Auswirkungen (Hypervitaminose)haben.
Je nach ihrem Wirkungsmechanismus ist der Bedarf an einzelnen Vitaminen unterschiedlich. Er hängt in manchen Fällen stark von der Art der zugeführten Nahrung ab, aber auch von der Zufuhr anderer Vitamine. So kann u.U. eine gesteigerte Zufuhr des einen Vitamins den Bedarf an einem anderen erhöhen bzw. erniedrigen. In unseren Breiten ist ein völliges Fehlen eines Vitamins in der Nahrung, also eine Avitaminose, ausgesprochen selten. Man findet diese nur, wenn die Gesamternährung unzureichend und gleichzeitig extrem einseitig ist. Hypovitaminosen treten auch bei uns häufiger ein.
Da die einzelnen Vitamine eine verschiedene Resistenz gegenüber Hitze und anderen Eingriffen bei der Nahrungszubereitung aufweisen, darf nicht aus dem Vitamingehalt der Nahrung ohne weiteres auf eine genügende Zufuhr geschlossen werden. Nicht jedes Vitamin hat für Tiere Vitamincharakter. Das Meerschweinchen ist z.B. auf das Vitamin C angewiesen, während die Ratte diese Substanz in ausreichender Menge selbst synthetisiert. In anderen Fällen ist der betreffende Organismus nicht auf die Zufuhr von außen angewiesen, weil das Vitamin durch seine Darmbakterien synthetisiert wird. So werden z.B. bei Menschen einige B-Vitamine (Folsäure, B12 und Biotin) ebenso das Vitamin K von Bakterien synthetisiert. Eine Hemmung oder Verschiebung der Darmflora kann in solchen Fällen bei unzureichender Vitaminzufuhr von außen zu den Symptomen des Vitaminmangels führen.
Einen großen Fortschritt bedeutete die Entdeckung, daß auch Bakterien bestimmte Vitamine als Wuchsstoffe benötigen. Auf diese Weise wurden einige Stoffe gefunden, von denen bislang nur bekannt war, daß sie für bestimmte Bakterien oder eine bestimmte Tierart Vitamincharakter haben. Unentschieden war ob sie auch für den Menschen als Vitamine von Bedeutung sind. Fest steht, daß in den allermeisten Fällen der Mensch zu den Lebewesen gehört, deren Fähigkeit zur ausreichenden Synthese von Stoffen, die bei Tieren Vitamincharakter aufweisen, recht gering ist.
4.Beschreibung der einzelnen Vitamine
4.1. Vitamin A (Axerophthol, Retinol)
4.1.1.Chemie
Eine internationale Einheit (I.E.= internationale Einheit : die Menge an Enzymen, die 1µMol Substrat in einer Minute umsetzt) entspricht 0,3 µg Vitamin A-Alkohol oder 0,6 µg reinem _- Carotin.
Vitamin A entsteht aus Carotin, und zwar sind alle Carotine (und Carotinoide), die einen _- Iononring aufweisen, Vorstufen des Vitamin A und werden daher als Provitamine bezeichnet.
4.1.2.Biosynthese und Vorkommen
Die provitaminwirksamen Carotinoide werden ausschließlich von Pflanzen (Möhren, Spinat, Salat, Petersilie, Kohlarten) synthetisiert, der Vitamin A-Alkohol läßt sich dagegen ausschließlich bei Menschen und Tieren finden, die zu einer Umwandlung der Carotinoide in Vitamin A befähigt sind.
Vitamin A ist bei Menschen und Tieren in hoher Konzentration in der Leber enthalten. Wichtige tierische Vitamin A-Quellen sindKolostrum, Fisch, Milch, Butter und Eigelb.
4.1.3. Bedarf und Mangelerscheinungen
Der tägliche Vitamin A-Bedarf beträgt für den erwachsenen Menschen 5.000 I.E. (I.E.= die Menge an Enzymen, die 1µMolSubstratin einer Minute umsetzt).
Die ersten Symptome des Vitamin A-Mangels beim Menschen betreffen Störungen des
Nacht- und Dämmerungssehens (Nachtblindheit), außerdem Austrocknung und Verhornung von Haut und Schleimhäuten, Augendürre, Verlangsamung des kindlichen Wachstums.
4.2.Vitamin B1 (Thiamin)
4.2.1.Chemie
Eine internationale Einheit (I.E.) = 0,003 mg Thiaminhydrochlorid.
4.2.2.Biosynthese und Vorkommen
Thiamin wird von Pflanzen und Mikroorganismen synthetisiert und ist dort in freier Form vorhanden.
4.2.3. Bedarf und Mangelerscheinungen
Der Tagesbedarf an Thiamin hängt vom Alter, von der Stoffwechsellage, vom Ausmaß der bakteriellen Eigensynthese der Darmflora und der Anwesenheit Vitamin-abbauender Enzyme in der Nahrung ab. Der Tagesbedarf für den erwachsenen Menschen beträgt 1 - 2 mg und wird durch pflanzliche und tierische Nahrungsmittel gedeckt (Hefe, Vollkornprodukte, frisches Gemüse, Leber, Niere, Schweinefleich, Ei).
Thiamin ist für alle jene Organe von besonderer Bedeutung, die Pyruvat und Lactat als Energiequelle verwenden (Herzmuskel) bzw. einen hohen Kohlenhydratumsatz oder einen hohen Bedarf an Acetylgruppen haben (Nervenzellen). Daraus lassen sich die klinischen Ausfallerscheinungen beim Thiaminmangel des Menschen, die als Beri-Beri (Nervenerkrankung, Lähmung und Schwund der Gliedmaßenmuskulatur; Tod durch Herzmuskelschwäche) zusammengefaßt werden, ableiten.
4.3. Vitamin B2 (Riboflavin)
4.3.1. Chemie
Synonyma: Vitamin B2, Lactoflavin
4.3.2. Biosynthese und Vorkommen
Riboflavin wird in Pflanzen und Mikroorganismen gebildet und ist vor allem in Blattgemüsen, in Hefe aber auch in allen Organen der Warmblüter und Fische und in der Milch vorhanden.
4.3.3.Bedarf und Mangelerscheinungen
Der Tagesbedarf des Menschen beträgt 1-2 mg, er ist während derGraviditäterhöht. Die Diagnose eines Riboflavinmangels ist schwierig, da einerseits die Ausfallssympthome bei der Hypovitaminose wenig charakteristisch sind, andererseits meist eine Kombination mit einem Mangel an anderen Vitaminen besteht. Hinweis gibt die Riboflavinausscheidung nach einer Testdosis von 3 mg Riboflavin. Normalerweise scheidet man mindestens 20% dieser Dosis innerhalb von 24 Std. mit dem Urin aus. In schweren Fällen des Riboflavinmangels kann es zu Augen-, Haut-, Darm- und Leberkrankheiten; Wachstumsstörungen beim Kleinkind kommen.
4.4. Vitamin B6 (Pyridoxin)
4.4.1. Biosynthese und Vorkommen
Vitamin B6 wird von vielen Mikroorganismen und wahrscheinlich auch von Pflanzen über Stoffwechselwege gebildet. In der Natur kommt Vitamin B6 als Pyridoxin (=Pyridoxol), Pyridoxal und Pyridoxamin vor. Alle drei Formen besitzen Vitaminaktivität, da sie im Stoffwechsel ineinander überführbar sind.
4.4.2. Bedarf und Mangelerscheinungen
Der Tagesbedarf des Menschen wird auf 2 mg geschätzt. Aufgrund der engen Beziehung zum Aminosäurestoffwechsel ist der Pyridoxinbedarf bei proteinreicher Nahrung erhöht. Obwohl eine normale Ernährung ausreichende Pyrodoxinversorgung gewährleistet, können dennoch Mangelerscheinungen (bei Schwangeren und Kindern) auftreten. Diese können in Form von Haut- und Nervenkrankheiten auftreten und betreffen den Stoffwechsel des zentralen Nervensystems.
4.5. Vitamin B12 (Cobalamin)
4.5.1.Chemie
Das Aquocobalamin wird aufgund seiner Speicherungsfähigkeit in der Leber als die physiologische Depotform des Vitamins angesehen. Alle B12- Vitamine sind wahrscheinlichArtefakteaber trotzdem therapeutisch voll wirksam, da sie im Organismus in die biologisch aktive Coenzymform überführt werden können.
4.5.2. Biosynthese und Vorkommen
Die Biosynthese von Verbindungen mit Vitamin B12-Aktivität kann von Bakterien, allerdings nicht von höheren Pflanzen oder Tieren durchgeführt werden. Tiere und viele Mikroorganismen sind von diesem Vitamin abhängig.
In Bakterien und tierischen Gewegen liegt Vitamin B12 hauptsächlich in der Coenzymform vor. Beim Menschen kann vom Gesamtbestand des Vitamin B12 (2-5 mg) ein mg in der Leber gespeichert werden. Überschüsse werden mit dem Harn ausgeschieden.
4.5.3. Bedarf und Mangelerscheinungen
Es wurde ein Tagesbedarf des Menschen von 2,5 µg ermittelt. Die Zeichen eines Vitamin B12- Mangels treten am Nervensystem und der Mund- und Rachenschleimhaut auf. Es kann u.a. auch die bösartige Blutarmut auftreten, sowie eine Störung bei der Bildung der Roten Blutkörperchen. Die bevorzugte Auswirkung auf die Organsysteme läßt sich jedoch nicht vollständig erklären, da Vitamin B12 in allen Geweben an lebensnotwendigen enzymatischen Reaktionen beteiligt ist. Der unbehandelte Vitamin B12-Mangel führt zum Tode, der allerdings nicht durch den Mangel direkt ausgelöst wird, vielmehr durch eine fehlende Fähigkeit zur Resorption des Vitamins.
4.6. Vitamin C (Ascorbinsäure)
4.6.1. Biosynthese und Vorkommen
Ascorbinsäure wird von höheren Pflanzen und Tieren aus D-Glucose synthetisiert. Menschen, Menschenaffen, das Meerschweinchen sowie einige Vogelarten sind jedoch nicht zur Synthese von Ascorbinsäure fähig, da ihnen das Enzym L-Gulonolacton-Oxydase fehlt. Bei den Säugetieren wird Ascorbinsäure in der Leber, bei Vögeln, Amphibien, Reptilien dagegen in der Niere synthetisiert. Bei Pflanzen sind alternative Wege der Ascorbinsäuresynthese möglich, Mikroorganismen bilden keine Ascorbinsäure und benötigen sie auch nicht. In tierischen Geweben enthalten die Nebenniere (40 mg/100g), Leber (5-15 mg/100g) und die Milch (2-7mg/100ml) die höchsten Ascorbinsäurekonzentrationen. Die wichtigsten Ascorbinsäurequellen im Pflanzenreich sind alle grünen Gemüse und Früchte bzw. Tomaten, Paprika und Citrusfrüchte. Infolge der Oxydationsempfindlichkeit der Ascorbinsäure entstehen Verluste durch Kochen und Lagerung, in der Milch auch durch Pasteurisierung.
4.6.2. Bedarf und Mangelerscheinungen
Die für den Menschen empfohlene tägliche Ascorbinsäuremenge beträgt für Säuglinge 30 mg, für Erwachsene 70 mg. Während der Schwangerschaft , bei Streß, sowie bei Fieber (vermehrter Abbau des Vitamins) ist der Bedarf erhöht. Vitamin C-Mangel führt zum Skorbut, was Blutungen in der Haut und Muskulatur, Entzündungen und Blutung des Zahnfleisches, Lockerung der Zähne und Muskelschwund hervorrufen kann. Ebenso kann es zu Frühjahrsmüdigkeit und Anfälligkeit für Infektionskrankheiten kommen. Im schlimmsten Fall würde der Tod durch Herzschwäche eintreten.
4.7. Vitamin D (Calciferol)
4.7.1. Chemie
Eine internationale Einheit entspricht 0,025 µg Vitamin D3.
4.7.2. Biosynthese und Vorkommen
Die beiden wichtigsten Vertreter der D Vitamine, das Vitamin D3 (Cholecalciferol) und Vitamin D2 (Ergocalciferol), entstehen aus Cholesterin (bei Tieren) bzw. Ergosterin (bei Pflanzen), die beide den Charakter von Provitaminen besitzen. Da Cholesterin von Mensch und Säugetieren synthetisiert werden kann, liegt einem Vitaminmangel niemals eine unzureichende Versorgung mit dem Provitamin, sondern eine Störung der Umwandlung des Provitamins in das Vitamin zugrunde. Kommt vorwiegend in fetthaltigen Nahrungsmitteln vor.
4.7.3. Bedarf und Mangelerscheinungen
Der Tagesbedarf liegt bei 0,008mg. Vitamin D entsteht in der Haut bei UV-Bestrahlung aus Provitaminen. Calciferol-Mangel während des Skelettwachstums führt zu Rachitis (Verkrümmung des Knochengerüstes, krumme Beine, Trichterbrust ebenso kann sich eine mangelhafte Zahnbildung infolge von ungenügender Kalkeinlagerung einstellen). Der Rachitis liegt eine Störung im Calcium- und Phosphatstoffwechsel zugrunde. Bei der engen Verbindung zwischen Calcium- und Phosphatstoffwechsel ist Vitamin D-Mangel durch eine starke Erniedrigung des Serumphosphatspiegels und eine vermehrte Ausscheidung von Phosphat mit dem Urin gekennzeichnet.
4.8. Vitamin E (Tocopherol)
4.8.1. Chemie
Vitamin E ist die Gruppenbezeichnung für mindestens sieben Vitamine, die sich chemisch alle vom Tocol ableiten.
4.8.2. Biosynthese und Vorkommen
_-Tocopherol wird in Pflanzen gebildet. Die Synthese führt vermutlich über die Mevanolsäure und verläuft nach dem Prinzip der Polyisoprenoidsynthese. Besonders reichlich sind die Tocopherole in keimenden Getreidekörnern (Weizenkeime 200-300 µg/100g) enthalten
4.8.3. Bedarf und Mangelerscheinungen
Der Vitamin E-Bedarf liegt bei 12 mg/täglich. Der Tocopherolmangel führt beim Versuchstier zur Störung der Fortpflanzungsfähigkeit und des Muskelstoffwechsels. Beim Menschen sind Tocopherol-Mangelerscheinungen nur wenig ausgeprägt, im schlimmsten Fall kann es dennoch zur Rückbildung der Muskeln führen.
4.9. Vitamin K (Phyllochinon )
4.9.1. Chemie
Die natürlichen K-Vitamine gehören zu den fettlöslichen, d.h. wasserunlöslichen Vitaminen.
4.9.2. Biosynthese und Vorkommen
Die Biosynthese der natürlichen K-Vitamine ist ausschließlich Pflanzen und Bakterien vorbehalten. Während in den Pflanzen sowohl Vitamin K1 als auch Vitamin K2 (hauptsächlich in grünen Blättern) gefunden werden, bilden Bakterien (nicht jedoch Pilze) Vitamin K2.
4.9.3. Bedarf und Mangelerscheinungen
Der Tagesbedarf beträgt 0,5 - 2,5 mg. Wegen der umfangreichen Synthese durch die Darmflora spielt die Versorgung mit Vitamin K durch die Nahrung eine nur untergeordnete Rolle, wird jedoch notwendig, wenn das Wachstum der Darmbakterien durch therapeutische Maßnahmen (Antibiotika) gehemmt wird. Ein Vitamin K-Mangel tritt bei Störungen der Gallensekretion auf, da die Gallensäuren für die Resorption des Vitamin K unerlässlich sind. Außerdem tritt eine verlangsamte Blutgerinnung ein.
5.Worterklärung (alphabetisch geordnet)
Artefakt: künstlich entstandene Veränderung
Apoferment (Apoenzym): Ein spezifisches Eiweiß eines Enzyms.
Coenzym/Coferment: ist die aktivierende Nichtproteinkomponente eines Enzyms
Induktion: die Auslösung eines Vorganges,z.B. einer Bewegung oder eines Entwicklungsvorganges
Konstitutionsspezifität: Strukturspezifität Kolostrum: Vormilch, Erstmilch Latent: versteckt, verborgen (vorhanden)
Massenwirkungsgesetz: Physikalische Chemie. Durch geeignete chemische Umsetzung (Hin- oder Rückreaktion) werden die Konzentrationen der beteiligten Stoffe so lange verändert, bis der Wert der entsprechenden Gleichgewichtskonstanten erreicht ist.
Phylogenese: Stammesentwicklung
Proteine: einfache Eiweiße
Provitamin: Vorstufen der Vitamine (so ist Carotin das Provitamin des Vitamin A, Ergosterin
das des Vitamins D2)
Substrat: Träger bestimmter physikal.,chem. oder biolog. Eigenschaften; i.e.S. chem. Substanz , die von einem Enzym katalytisch verändert wird
Synthetisiert: künstlich hergestellt
- Citation du texte
- Beate (Auteur), 2000, Klassifikation der verschiedenen Arten von Vitaminen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/99633
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