Cỏc vitamin tan trong ch ấ t bộo ủề u khụng phõn c ự c (nonpolar). Trong c ơ th ể ủộ ng v ậ t, chỳng th ườ ng khụng ủượ c t ổ ng h ợ p ủủ nhu c ầ u, nờn c ầ n ủượ c b ổ sung theo con ủườ ng th ứ c ă n và ch ỉ ủượ c h ấ p thu khi s ự tiờu hoỏ và h ấ p thu m ỡ x ả y ra bỡnh th ườ ng. Khi vào c ơ th ể , gi ố ng nh ư lipid, cỏc vitamin này ủượ c v ậ n chuy ể n d ướ i d ạ ng lipoprotein hay ủượ c g ắ n v ớ i cỏc protein v ậ n chuy ể n ủặ c hi ệ u.
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Giỏo trỡnh Hoỏ sinh ủại cương...……… ………36
Hình 2-1. Cấu tạo của vitamin A1 (dạng retinol) Hình 2-2. Cấu tạo của vitamin A1 (dạng retinal)
a. Vitamin A (Retinol)
Vitamin A có tên hoá h ọ c là retinol, và tên g ọ i tr ướ c kia là axerophtol (vì có tác d ụ ng ch ố ng khô giác m ạ c).
Hình 2-3. Cấu tạo của βββ-caroteneβ
Vitamin A có 2 d ạ ng là vitamin A1 và vitamin A2. Vitamin A1 g ồ m d ạ ng aldehyde g ọ i là retinal và d ạ ng alcol g ọ i là retinol. Retinal cú th ể ủượ c t ạ o thành t ừβ-carotene. Cú 3 lo ạ i carotene là: α-, β- và γ- carotene. Chỳng b ị th ủ y phõn nh ờ enzyme ủặ c hi ệ u cú trong thành ru ộ t và gan thành vitamin A. β- carotene là m ộ t phõn t ử cõn ủố i, ủượ c c ấ u t ạ o t ừ 1 chu ỗ i prolen và 2 vũng β-ionon ở hai ủầ u. D ướ i tỏc d ụ ng c ủ a enzyme β-carotene dioxygenase, β- carotene ủượ c bi ế n ủổ i thành 2 phõn t ử vitamin A (retinal).
Cũn α- hay γ-carotene, phõn t ử khụng cõn ủố i, nờn ch ỉ chuy ể n thành 1 phõn t ử vitaminA.
Retinol cú th ể ủượ c t ạ o nờn do s ự kh ử ch ứ c aldehyde c ủ a retinal thành ch ứ c r ượ u d ướ i tỏc d ụ ng c ủ a retinal reductase có NADH tham gia.
Vitamin A2 (3-dehydroretinol) cú thờm m ộ t liờn k ế t ủ ụi gi ữ a C3 và C4 c ủ a vũng β -ionon.
Hi ệ u l ự c c ủ a vitamin A2 ch ỉ vào kho ả ng 40% so v ớ i vitamin A1.
ðộ ng v ậ t c ầ n vitamin A ủể sinh tr ưở ng, phỏt tri ể n và duy trỡ s ứ c ủề khỏng v ớ i b ệ nh t ậ t, b ả o v ệ s ự toàn v ẹ n c ủ a bi ể u mụ. Khi thi ế u vitamin A, tr ẻ em s ẽ ch ậ m l ớ n, thi ể u n ă ng, d ẫ n ủế n b ệ nh khô giác m ạ c.
Vitamin A cú ch ứ c n ă ng ủặ c hi ệ u trong c ơ ch ế c ả m quang c ủ a m ắ t ng ườ i và ủộ ng v ậ t. Quỏ trình thu nh ậ n ánh sáng c ủ a m ắ t ph ụ thu ộ c vào m ộ t lo ạ i protein ph ứ c t ạ p c ủ a t ế bào que trong vừng m ạ c g ọ i là rodopsin (ch ấ t màu th ị giỏc, cú màu ủỏ tớa). Rodopsin cú c ấ u t ạ o g ồ m 2 ph ầ n:
ph ầ n protein là opsin và ph ầ n không ph ả i protein là retinal. Khi ánh sáng chi ế u vào võng m ạ c, rodopsin b ị phân gi ả i thành opsin và retinal. Trong t ố i l ạ i x ả y ra quá trình t ổ ng h ợ p l ạ i rodopsin, do ủ ú làm t ă ng ủộ nh ạ y c ả m c ủ a m ắ t ủố i v ớ i ỏnh sỏng:
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Giỏo trỡnh Hoỏ sinh ủại cương...……… ………37
V ớ i nh ữ ng ủ i ề u ki ệ n bỡnh th ườ ng, trong vừng m ạ c m ắ t, s ự phõn gi ả i và t ổ ng h ợ p rodopsin ủượ c duy trỡ ở th ế cõn b ằ ng, t ố c ủộ phõn gi ả i và t ổ ng h ợ p b ằ ng nhau. Khi thi ế u vitamin A thỡ t ố c ủộ tỏi t ạ o rodopsin ch ậ m l ạ i.
Hình 2-4. Cấu tạo của ∆11 – cis - retinal
V ề ủặ c ủ i ể m và s ự chuy ể n hoỏ c ủ a retinal trong vừng m ạ c, cú vài ủ i ể m c ầ n chỳ ý. M ạ ch nhỏnh c ủ a retinal cú nhi ề u n ố i ủ ụi, nờn ch ấ t này cú th ể t ồ n t ạ i ở nhi ề u d ạ ng ủồ ng phõn khỏc nhau.
Tuy nhiờn, ch ỉ cú d ạ ng ∆11 – cis - retinal là cú c ấ u trỳc khụng gian thớch h ợ p ủể k ế t h ợ p v ớ i opsin t ạ o thành rodopsin, cũn cỏc d ạ ng trans-retinal thỡ khụng th ể k ế t h ợ p ủượ c v ớ i opsin.
Khi rodopsin b ị phõn gi ả i, s ự h ấ p th ụ ỏnh sỏng ủ ó gõy ra ph ả n ứ ng ủồ ng phõn hoỏ, bi ế n d ạ ng ∆11 – cis - retinal thành trans – retinal. Do ủ ú, trong quỏ trỡnh này, retinal ủượ c gi ả i phúng ra ở d ạ ng trans. Trong quỏ trỡnh tỏi t ổ ng h ợ p rodopsin, retinal d ạ ng trans ph ả i ủượ c ủồ ng phõn hoỏ tr ở l ạ i thành d ạ ng ∆11 – cis - retinal nh ờ enzyme ủặ c hi ệ u. M ộ t ph ầ n retinal d ạ ng trans hỡnh thành khi phõn gi ả i rodopsin b ị phõn gi ả i khụng thu ậ n ngh ị ch và khụng ủượ c chuy ể n tr ở l ạ i vào thành ph ầ n c ủ a rodopsin. Trong vừng m ạ c ủượ c chi ế u sỏng, retinal c ũ ng cú th ể ủượ c kh ử thành retinol. Retinal c ũ ng cú th ể ủượ c t ạ o thành t ừ retinol nh ờ enzyme retinen – reductase cú coenzyme NAD+ xỳc tỏc. S ự chuy ể n hoỏ retinol – retinal cú th ể ủượ c bi ể u di ễ n nh ư sau:
Vitamin A còn tham gia vào quá trình t ổ ng h ợ p các hormone steroid và làm b ề n màng t ế bào. S ự thi ế u h ụ t vitamin A có th ể làm cho da, màng nhày, niêm m ạ c b ị khô, b ị s ừ ng hóa và vi khu ẩ n d ễ xâm nh ậ p vào c ơ th ể .
Ở th ự c v ậ t, khi cú ủủ l ượ ng carotene thỡ s ự th ụ ph ấ n, th ụ tinh m ớ i di ễ n ra bỡnh th ườ ng.
Vitamin A ch ỉ cú ở ủộ ng v ậ t, nhi ề u nh ấ t là trong d ầ u cỏ, b ơ , s ữ a, lũng ủỏ tr ứ ng, … Carotene (ti ề n vitamin A) ch ỉ cú ở th ự c v ậ t, nh ấ t là cà r ố t, cà chua, g ấ c, ủ u ủủ , b ầ u, bớ,... V ề nhu c ầ u, ng ườ i tr ưở ng thành c ầ n kho ả ng 5000 IU; ph ụ n ữ có thai và cho con bú c ầ n kho ả ng 6000 – 8000 IU. ðố i v ớ i tre em, tu ỳ theo tu ổ i, nhu c ầ u v ề vitamin A khác v ớ i ng ườ i l ớ n. (1 IU t ươ ng ủươ ng v ớ i ho ạ t ủộ c ủ a 0,6 à g c ủ a β -carotene tinh khi ế t, ho ặ c 0,3 à g vitamin A alcol.
b. Vitamin D (Calciferol)
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Giỏo trỡnh Hoỏ sinh ủại cương...……… ………38
Cỏc vitamin D ủề u là d ẫ n xu ấ t c ủ a cỏc sterol, trong t ự nhiờn th ườ ng g ặ p ch ủ y ế u ở ủộ ng v ậ t.
Có nhi ề u lo ạ i vitamin D, nh ư ng hai lo ạ i quan tr ọ ng nh ấ t trong dinh d ưỡ ng là vitamin D2 và vitamin D3.
Hình 2-5. Vitamin D2 (Ergocalciferol) Hình 2-6. Vitamin D3 (Cholecalciferol)
Vitamin D2ủượ c t ạ o nờn t ừ ti ề n ch ấ t c ủ a nú là ergosterol, ch ấ t này th ườ ng cú ở th ự c v ậ t và vi sinh v ậ t. Vitamin D3 ủượ c t ạ o ra t ừ 7-dehydrocholesterol, th ườ ng cú trong d ầ u cỏ. Trong c ơ th ể , vitamin D3 ủượ c t ạ o ra t ừ ti ề n vitamin D cú s ẵ n d ướ i da nh ờ tia t ử ngo ạ i c ủ a ỏnh sỏng m ặ t tr ờ i.
T ấ t c ả cỏc lo ạ i vitamin D ủề u cú tỏc d ụ ng phũng và ch ố ng b ệ nh cũi x ươ ng, song hi ệ u l ự c không gi ố ng nhau. Vitamin D2 có tác d ụ ng ch ố ng còi x ươ ng cho ng ườ i và chu ộ t, song không có tỏc d ụ ng ủố i v ớ i gà con. Trỏi l ạ i, vitamin D3 cú tỏc d ụ ng ủố i v ớ i gà con, song l ạ i ớt cú tỏc d ụ ng v ớ i ng ườ i và chu ộ t.
Vitamin D làm t ă ng s ự h ấ p thu canxi và phospho ở vách ru ộ t. Thi ế u ho ặ c th ừ a vitamin D ủề u cú ả nh h ưở ng ủế n n ồ ng ủộ phospho và canxi trong mỏu. Khi thi ế u vitamin D, tr ẻ em d ễ b ị b ệ nh còi x ươ ng và ng ườ i l ớ n d ễ b ị loãng x ươ ng.
Vitamin D cú nhi ề u trong d ầ u cỏ, m ỡ bũ, lũng ủỏ tr ứ ng. Ti ề n vitamin D cú s ẵ n trong m ỡ ủộ ng v ậ t. Tr ẻ em, ph ụ n ữ cú thai và cho con bỳ c ầ n 400UI/ ngày (1UI = 0,025 àg cholecalciferol).
c. Vitamin E (Tocopherol)
Vitamin E c ũ ng có nhi ề u d ạ ng khác nhau. ð ó là các d ạ ng α, β, γ, δ, ... tocopherol, khác nhau b ở i s ố l ượ ng và v ị trí c ủ a nhóm methyl (-CH3) g ắ n vào vòng th ơ m c ủ a phân t ử . Trong các d ạ ng vitamin E, α-tocopherol có ho ạ t tính cao nh ấ t.
Hình 2-7. Công thức cấu tạo của ααα-tocopherol α
Vitamin E có tác d ụ ng nh ư ch ấ t ch ố ng oxy hóa. Các acid béo không no th ườ ng d ễ b ị ôxy hoỏ b ở i ụxy phõn t ử . Vitamin E ng ă n ng ừ a ủượ c quỏ trỡnh ụxy hoỏ c ủ a cỏc acid bộo – lo ạ i h ợ p ch ấ t c ầ n thi ế t cho s ự ổ n ủị nh và b ề n v ữ ng c ủ a màng t ế bào. Ngoài ra, vitamin E cũn ng ă n ng ừ a s ự ôxy hoá c ủ a các ch ấ t khác nh ư carotene, vitamin A.
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Giỏo trỡnh Hoỏ sinh ủại cương...……… ………39
Vitamin E c ũ ng tham gia vào quỏ trỡnh v ậ n chuy ể n ủ i ệ n t ử trong cỏc ph ả n ứ ng ụxy hoỏ kh ử và liên quan t ớ i s ự gi ả i phóng n ă ng l ượ ng trong các quá trình này.
Vitamin E cũn tham gia vào vi ệ c ủ i ề u hoà quỏ trỡnh sinh s ả n. Khi thi ế u vitamin E, quỏ trỡnh t ạ o phôi b ị ả nh h ưở ng, các c ơ quan sinh s ả n có th ể b ị thoái hoá.
Vitamin E có nhi ề u ở các lo ạ i rau xanh, nh ấ t là xà lách, ở h ạ t ng ũ c ố c, d ầ u th ự c v ậ t, gan bò, lũng ủỏ tr ứ ng, m ầ m h ạ t hũa th ả o, ... T ỷ l ệ vitamin E ủượ c h ấ p thu ch ỉ vào kho ả ng 50% l ượ ng vitamin E có trong th ứ c ă n.
Nhu c ầ u vitamin E ở ủộ ng v ậ t ph ụ thu ộ c vào giai ủ o ạ n phỏt tri ể n, l ượ ng acid bộo khụng no trong th ứ c ă n. Ng ườ i bình th ườ ng c ầ n 10-30 mg/ngày.
d. Vitamin K
Cú nhi ề u lo ạ i vitamin K, chỳng ủề u là nh ữ ng d ẫ n xu ấ t c ủ a naphtoquinon. Vitamin K1 (cú nhi ề u ở th ự c v ậ t) và vitamin K2 (cú nhi ề u ở ủộ ng v ậ t và vi khu ẩ n) khỏc nhau v ề ủộ dài c ủ a chu ỗ i isopren; d ạ ng t ổ ng h ợ p (vitamin K3) cú c ấ u trỳc phõn t ử ủơ n gi ả n h ơ n.