Erweitern Sie Ihr Wissen, Teil 3 – Vitamine

Essentielle Nährstoffe

Vitamine sind organische Verbindungen, die für Wachstum, Erhaltung und ordnungsgemäße Funktion des Körpers unerlässlich sind. Ebenso wie die Makronährstoffe Proteine, Kohlenhydrate und Fette sind die Mikronährstoffe Vitamine daher für den Körper unverzichtbar. Im Allgemeinen können Vitamine im Körper nicht oder nur unzureichend synthetisiert werden und müssen daher über die Nahrung oder Nahrungsergänzungsmittel aufgenommen werden.

Vitamine werden daher als essentielle Nährstoffe bezeichnet. Sie regulieren zahlreiche biochemische Prozesse im Körper. Hierzu werden relativ geringe Mengen benötigt. Ohne die Anwesenheit dieser winzigen Substanzen kann unser Körper jedoch nicht richtig funktionieren. Ein guter Vitaminstatus im Körper setzt eine sehr gesunde und abwechslungsreiche Ernährung sowie eine gute Aufnahmefähigkeit des Körpers voraus.

Vitamine waren schon immer lebenswichtig

Es scheint, dass Vitamine von Anfang an vor etwa vier Milliarden Jahren lebenswichtig waren. Frühe Lebensformen könnten ihre eigenen Vitamine herstellen. Bestimmte Arten, darunter auch der Mensch, verloren diese Fähigkeit später. Dadurch wurden verschiedene Organismen in Bezug auf Vitamine voneinander abhängig. Dadurch entstand ein komplexer Molekülstrom, den Wissenschaftler „Vitaminverkehr“ nennen. Vitamine sind vielleicht die berühmtesten und historischsten Beispiele für biologische Moleküle, die am intrazellulären Verkehr beteiligt sind.

Die Ursuppe des Lebens

Auch im Ozean, der Ursuppe des Lebens, wurde geforscht. Es wurde entdeckt, dass einige Mikroben organische Wachstumsfaktoren produzieren, die andere Organismen nutzen. Vitamine kommen auch im Meer vor, allerdings sind sie schwer nachzuweisen. Ozeanographen fragen sich, warum es im Ozean Vitamine gibt. Warum kommen sie beispielsweise in einem Teil häufiger vor als in dem anderen? Und warum kommt ein bestimmtes Vitamin in einem bestimmten Breitengrad sehr häufig vor?

Vermutlich sind bestimmte Organismen in Teilen, in denen pikomolare Konzentrationen an Vitaminen vorhanden sind, für diese Vitamine auxotroph, benötigen sie jedoch. Auxotrophie bedeutet, dass ein Organismus nicht über den notwendigen Biosyntheseweg verfügt, um das Vitamin selbst herzustellen, und daher auf andere Organismen angewiesen ist, die dazu in der Lage sind. In jedem Fall sind die Vitaminknappheit in einigen Teilen des Ozeans und ihre dynamischen Schwankungen wichtige Gründe für die weitere Erforschung des Vitamintransports.

Lebende Zellen

Jedes Vitamin wird von lebenden Zellen hergestellt. Beispielsweise entsteht Vitamin D in unserer Haut, wenn Sonnenlicht mit einer Vorstufe von Cholesterin in Kontakt kommt. Die Herstellung eines Vitamins ist oft ein sehr komplexer Prozess. In manchen Organismen werden bis zu 22 verschiedene Proteine ​​benötigt, um ein Vitamin-B12-Molekül herzustellen. Während ein Protein aus Tausenden von Atomen bestehen kann, kann ein Vitamin nur aus einigen Dutzend Atomen bestehen. Und doch ermöglichen Vitamine unserem Körper trotz ihrer geringen Größe, biochemisch mehr zu leisten. Beispielsweise wirken Vitamine mit Proteinen zusammen, um Reaktionen hervorzurufen, die Proteine ​​allein nicht auslösen können. Vitamin B1 hilft beispielsweise Proteinen dabei, Kohlendioxid aus Molekülen zu extrahieren.

Universelle Chemie in allen Lebewesen

Vitamine ermöglichen biochemische Reaktionen nicht nur in unserem eigenen Körper, sondern in allen lebenden Organismen: Bakterien, Pilzen, Pflanzen, Menschen. Diese universelle Chemie ist wahrscheinlich das Ergebnis der Evolution. Sobald die Fähigkeit zur Herstellung von Vitaminen entwickelt wurde, waren einige Sorten besonders gut darin. Beispielsweise entwickelten sich Pflanzen zu Vitamin-C-Fabriken mit reichlich Vitamin C in ihren Blättern und Früchten. Ursprünglich nutzten Pflanzen Vitamin C vermutlich zur Abwehr von Stress – eine Funktion, die es auch bei anderen Lebewesen, etwa beim Menschen, erfüllt. Im Laufe der Zeit übernahm das Vitamin neue Aufgaben in Pflanzen, beispielsweise sorgte es dafür, dass sich Früchte entwickelten.

Diese evolutionären Entwicklungen dauern in der Regel Hunderte Millionen Jahre, sie können aber auch schneller erfolgen. Unsere eigenen Vorfahren brauchten nur Tausende von Jahren, um ihre Produktion von Vitamin D umzustellen. Als die Menschen Äquatorialafrika verließen und sich in höhere Breiten ausbreiteten, stand die Sonne tiefer am Himmel und lieferte weniger ultraviolettes Licht. Durch die Entwicklung einer helleren Haut behielten die damaligen Europäer und Asiaten auch die Fähigkeit, Vitamin D zu produzieren.

Vitamine sind unverzichtbar geworden

Heutzutage können die Menschen kaum noch die Vitamine herstellen, die sie brauchen, um gesund zu bleiben. Unsere Vorfahren konnten in sehr ferner Vergangenheit einige Vitamine, beispielsweise Vitamin C, selbst synthetisieren. Diese Fähigkeit verloren sie jedoch. Der Mensch ist daher auch für die überwiegende Mehrheit der Vitamine auxotroph geworden. Uns fehlen die Biosynthesewege in unserem Körper, um die Vitamine zu synthetisieren, und wir müssen daher Vitamine aus externen Quellen beziehen. Das macht sie zu essentiellen Substanzen.

Beweis für die Existenz von Vitaminen

Der erste Beweis für die Existenz von Vitaminen und deren essentieller Bedeutung kam Ende des 19. Jahrhunderts durch die Arbeit des niederländischen Arztes Christiaan Eijkman ans Licht. Im Jahr 1890 erkrankten seine Laborhühner an einer Nervenkrankheit (Polyneuritis). Diese Erkrankung war vergleichbar mit einer Polyneuritis aufgrund der Mangelkrankheit Beriberi. Er wies 1897 nach, dass die Polyneuritis durch die mangelhafte Ernährung der Hühner, nämlich polierten Reis, verursacht wurde. Die Krankheit verschwand, als er den Tieren ungeschliffenen Reis gab.

Zusätzliche Faktoren

Im Jahr 1907 bemerkte der britische Biochemiker Sir Frederick Gowland Hopkins, dass Tiere bestimmte Aminosäuren nicht synthetisieren konnten. Er kam außerdem zu dem Schluss, dass Makronährstoffe und Salze allein für ein gutes Wachstum nicht ausreichen. 1912 veröffentlichte er seine Erkenntnisse über fehlende Nährstoffe, die er dann als „Hilfsfaktoren“, die späteren Vitamine, bezeichnete. Für diese Arbeit erhielten er und Christiaan Eijkman 1929 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin.

Vitalfaktor oder lebenswichtige Amine

Zur gleichen Zeit hatte der polnische Wissenschaftler Casimir Funk eine ähnliche Theorie, die auf Tierversuchen beruhte. Ihm zufolge würde eine Polyneuritis auch durch das Fehlen eines lebenswichtigen Faktors im Futter entstehen. Funk glaubte, dass bestimmte menschliche Krankheiten wie Beriberi, Skorbut und Pellagra ebenfalls durch einen Mangel an diesen Biochemikalien verursacht wurden.

Da jede dieser Substanzen ein als Amin bekanntes Stickstoffatom enthielt, nannte Funk die Verbindungen „lebenswichtige Amine“. Später verkürzte er diesen Begriff auf „Vitamine“. Das letzte e wurde später gestrichen (im Englischen wurde es zu „Vitamins“), als festgestellt wurde, dass nicht alle Vitamine Stickstoff enthalten und daher nicht alle Amine sind. Im Jahr 1926 konnte dieser lebenswichtige Faktor schließlich erstmals isoliert werden und erhielt den Namen Vitamin B, heute B1.

Wasser- und fettlöslich

Vitamine werden durch Buchstaben des Alphabets und durch chemische Namen wie Niacin und Folsäure bezeichnet. Biochemisch lassen sich zwei Gruppen unterscheiden, die wasserlöslichen Vitamine (diese kommen hauptsächlich in der Feuchtigkeit von Lebensmitteln vor; Vitamine B1, B2, B3, B5, B6, B8, B11, B12 und C) und die fettlöslichen Vitamine ( hauptsächlich im Fett von Lebensmitteln). ; Vitamine A, D, E und K). Insgesamt gibt es dreizehn Vitamine. Der Körper kann wasserlösliche Vitamine nicht speichern und scheidet einen Überschuss aus. Fettlösliche Vitamine können im Überschuss schlechter ausgeschieden werden.

Regulatoren biochemischer Reaktionen

Vitamine regulieren alle möglichen biochemischen Prozesse im Körper, beispielsweise im endokrinen System und im Stoffwechsel. Wo Makronährstoffe – Fette und Kohlenhydrate – direkt als Brennstoff für den Energiestoffwechsel genutzt werden und Proteine ​​in Aminosäuren als Baustoffe umgewandelt werden, werden diese Stoffwechselvorgänge maßgeblich durch Vitamine reguliert. Ist ein Vitamin nicht vorhanden, kann es bestimmte Stoffwechselprozesse in einer Zelle blockieren und schließlich den Stoffwechsel in einer Zelle und im gesamten Organismus stören.

Katalytische Funktion wasserlöslicher Vitamine

Mit Ausnahme von Vitamin C (Ascorbinsäure) haben alle wasserlöslichen Vitamine eine katalytische Funktion; das heißt, sie fungieren als Coenzyme oder Cofaktoren von Enzymen, die an der Energieübertragung oder am Stoffwechsel von Fetten, Kohlenhydraten und Proteinen beteiligt sind. Sie sind daher wichtig für die Energiefreisetzung aus der Nahrung und für die Bildung von Bausteinen für Körpergewebe.

Fettlösliche Vitamine für Zellmembranen

Auch fettlösliche Vitamine haben im Körper unterschiedliche Funktionen. Einige fettlösliche Vitamine sind Teil der Struktur von Zellmembranen oder tragen zur Aufrechterhaltung der Stabilität von Zellmembranen bei. Andere fettlösliche Vitamine wirken auf genetischer Ebene, indem sie die Synthese bestimmter Enzyme regulieren.

Interaktionen

Vitamine und Vitamine sowie andere Nahrungsbestandteile interagieren miteinander. Die Wechselwirkungen können synergistisch oder sich gegenseitig verstärkend oder antagonistisch sein, beispielsweise aufgrund überlappender Stoffwechsel- oder Schutzfunktionen. Bestimmte Vitamine hängen in ihrer Wirkung auch vom Vorhandensein anderer Vitamine ab.

Ernährungs- und Vitaminbedarf

Vitamine sind in Lebensmitteln nicht gleichmäßig verteilt. Beispielsweise kommen die Vitamine A und D3 nur in tierischen Lebensmitteln vor. Beispielsweise wird Beta-Carotin, das im Körper in Vitamin A umgewandelt werden kann, nur in Pflanzen synthetisiert. Sowohl pflanzliche – Gemüse, Obst, Nüsse – als auch tierische Lebensmittel sind daher wichtige natürliche Vitaminlieferanten für den Menschen. Je eingeschränkter die Ernährung eines Menschen ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass ihm bestimmte Vitamine fehlen.

Alle Vitamine werden nach der Aufnahme im Körper aus der Nahrung synthetisiert. Durch die Lebensmittelverarbeitung werden die Mengen an Vitaminen reduziert. Auch beim Kochen von Speisen kann es zu einem Vitaminverlust kommen. Die Menge an Vitaminen, die der Mensch benötigt, ist schwer zu bestimmen. Faktoren wie Alter, Lebensumfeld, Stress, (Umwelt-)Stress und Genpolymorphismen können einen Einfluss haben. Die empfohlenen Tagesmengen an Vitaminen berücksichtigen individuelle Schwankungen und normale Umweltbelastungen. In bestimmten Situationen kann eine Vitaminergänzung sinnvoll sein. Wir beraten Sie gerne.