D vitamini, yağda eriyen ve kalsiyum, fosforun sindirim yollarında kullanımı ve emilimi ile özellikle çocuklarda büyüme için gerekli vitamindir. D vitamini ailesine ait sterollerden pek çok farklı bileşikler ortaya çıkmaktadır.  Hepsi de az çok aynı işlevi yürüten bu bileşiklerin en önemlisi vitamin D3, kolekalsiferol'dür.

Kolekalsiferol, büyük ölçüde derideki 7-dehidrokolesterolün, güneşin ultraviyole ışınlarının etkisi sonucu oluşmaktadır. Böylece, yeterli güneşe maruz kalma D vitamini yetersizliklerini önler. Besinlerle alınan D vitamini bileşikleri, işlevi etkilemeyen bir ya da daha fazla atomun dışında, kolekalsiferolün aynıdır. Kolekalsiferolün 25-hidrosikolekalsiferole dönüşümünde ilk aşama karaciğerde gerçekleşir. Bu süreç aynı zamanda kendi kendini sınırlamaktadır;çünkü 25-hidrosikolekalsiferol, dönüşüm reaksiyonlarına geri bildirim ve baskılayıcı etki yapmaktadır.

Bu geribildirim etkisi iki nedenle çok önemlidir:

ilk olarak geribildirim mekanizması, plazma 25-hidroksikolekalsiferol konsantrasyonunu çok duyarlı bir şekilde düzenler. D3 vitamini alımının birçok kat değişebilmesine karşın, 25-hidroksikolekalsiferolün ortalama normal değerin ancak yüzde birkaçı kadar değiştiğine dikkat ediniz. Bu yüksek derecedeki geribildirim, besinlerde çok fazla miktarda D vitamini bulunsa bile, aşırı etkilerin ortaya çıkmasını önler. İkinci olarak D3 vitamini, 25-hidroksikolekalsiferole bu şekildeki kontrollü dönüşümünden sonra vücutta ancak birkaç hafta kalabilirken, dönüşüme uğramamış şekilde karaciğerde aylarca depo edilebilir.

D vitamininin etkileri:

D vitaminin aktif şekli olan 1, 25-dihidroksikolekalsiferol ince barsaklar, böbrekler ve kemikler üzerine çeşitli etkiler göstererek kalsiyum ve fosfat iyonlarının hücre dışı sıvıya emilimini arttırır ve bu maddelerin geri bildirim kontrolüne katkıda bulunur. 1, 25-dihidroksikolekalsiferolün kendisi bir "hormon" gibi etki göstererek kalsiyumun barsaktan emilimini arttırır. Bu etkiyi başlıca, barsak epitel hücrelerindeki, kalsiyum-bağlayan proteinin, 2 günlük bir süre sonunda, sentezini arttırmak yoluyla yapar. Bu protein kalsiyumu hücrelerin fırçamsı kenarından sitoplazmaya taşır. Daha sonra kalsiyum kolaylaştırılmış difüzyonla hücrelerin bazolateral zarından geçer. Kalsiyum emilim hızı, kalsiyum-bağlayan proteinin miktarıyla doğru orantılıdır. Ayrıca 1, 25-dihidroksikolekalsiferol vücuttan uzaklaştıktan sonra, protein daha haftalarca hücrede kalarak kalsiyum emilimini uzun bir süre etkiler. 1, 25-dihidroksikolekalsiferolün kalsiyum emiliminde rol oynayan diğer etkileri de, epitel hücrelerinin fırçamsı kenarlarında, kalsiyumla uyarılan ATPaz yapımını sağlaması ve epitel hücrelerinde alkalen fostat yapımını sağlamasıdır. Bu etkilerin ayrıntıları tam olarak açık değildir.

D vitamini barsaklardan fosfat emilimini de sağlar. Fosfat barsaklardan çok kolay bir şekilde absorbe olmakla beraber, fosfatın barsak epitelinden geçişi D vitamini ile hızlandırılmaktadır. Bu olayın 1, 25-dihidroksikolekalsiferolün doğrudan etkisine bağlı olduğu düşünülmektedir, ancak sekonder olarak hormonun kalsiyum absorpsiyonu üzerine olan etkilerine de bağlı olabilir. Kalsiyum daha sonra, fosfat için bir taşıyıcı görevi yapar.

D vitamini böbreklerden kalsiyum ve fosfot atılmasını azaltıcı etki gösterir. D vitamini ayrıca böbrek tübüllerinde kalsiyum ve fosfat iyonlarının emilimini arttırarak bu maddelerin idrarla atılmalarını azaltır. Ancak, bu zayıf bir etkidir ve olasılıkla bu maddelerin hücredışı sıvıdaki konsantrasyonlarının kontrolünde çok önemli bir role sahip değildir.

D vitamini hem kemik yıkımı hem de kemik depolanması üzerinde önemli etkilere sahiptir. Aşırı miktarda D vitamini uygulanması, kemiklerin yıkımına yol açar. D vitamini eksikliğinde, paratiroid hormonun kemik absorbsiyonu üzerine etkisi büyük ölçüde azalır yada engellenir. D vitaminin bu etkisi, 1, 25-dihidroksikolekalsiferolün hücre zarlarından kalsiyım taşınmasını arttırıcı etkisine bağlıdır. Az miktarlardaki D vitamini kemik kalsifikasyonunu sağlar. Bu etkinin mekanizmalarından birisi, D vitamininin kalsiyum ve fosfatın ince barsaklardan emilimini arttırmasıdır. Ancak, böyle bir artış olmadığı durumlarda bile kemik mineralizasyonunu arttırmaktadır. Burada yine mekanizma tam olarak bilinmemektedir.

D vitamini yağlı balıklar, karaciğer, yumurta sarısı, tereyağı, yulaf ezmesi gibi besinlerde doğal olarak bulunur. Bir tane yumurta 20 IU, bir bardak süt 100 IU, bir tatlı kaşığı balık yağı 400 IU D vitamini içerir. Saat 10 ila 15 arasındaki bölümde 10 dakika kadar güneşlenmek 3000 IU civarında ciltten D vitamini sentezini sağlar. D vitamini, D2 vitamini şeklinde bitkilerde de bulmakla birlikte, sadece hayvansal besinlerden alınan D3 vitamini vücutta depolanmaktadır. Yapay olarak takviye edilmemiş süt, iyi bir vitamin kaynağı değildir. Yetişkinler için RDA 5 mg kolekalsiferol veya 200 IU D vitaminidir.

D vitamini tüm vitaminlerin en zehirlisidir. Yağda çözünen tüm vitaminler gibi, D vitamini de vücutta depolanabilir ve yavaşça metabolize edilir. Yüksek dozlar iştah kaybı, bulantı ve sersemliğe neden olur. Kalsiyum absorpsiyonu ve kemik rezorpsiyonun artması hiperkalsemiye neden olur ve bu da özellikle arter ve böbreklerde olmak üzere pek çok organda kalsiyum birikimine yol açabilir. Fazla D vitamini kullanımı bebeklerde zihinsel ve fiziksel geriliğe, çocuklarda boyun kısa kalma sonucuna sebep olabilir. Fazla D vitamini zehirlenmeye neden olabileceği için doktor gözetiminde kullanılmalıdır.

D vitamini eksikliği çocuklarda rikets, erişkinlerde osteomalaziye yol açan kemik demineralizasyonuna neden olur. Rİkets kemiğin kollagen matriksinin oluşumunun devam etmesi ama mineralizasyonunun tam olmaması ile yumuşak, esnek kemik oluşumu ile karakterizedir. Osteomalezide önceden bulunan kemiklerin demineralizasyonu kırığa duyarlılığını arttırır. Yetersiz güneş ışığı alma ve/veya yetersiz D vitamini tüketimi özellikle bebeklerde ve yaşlılarda görülür. D vitamini eksikliği kuzey enlemlerinde daha sıktır çünkü yetersiz UV ışığına maruz kalma sonucu deride D vitamini sentezi azalır.

Menopoza bağlı osteoporozda kalça ve omurga kırıklarını engellemek için sadece kalsiyum almak yeterli değildir. Kalsiyumun emilimi için D vitamini de gereklidir. D vitamini kalsiyumun emilimini %65 oranında artırmaktadır. D vitamini eksikliğinde kemiklerde ağrılar, yorgunluk, ilerleyen dönemlerde PTH hormonu, kemik erimesi düzeyinde artış meydana gelir.  Tüm bu etkilerinin yanında son yapılan çalışmalarda seratonin hormonuna etkisinden dolayı depresyon ile ilişkisi, kalp hastalıkları ve kanserlerle olan ilişkisi de gösterilmiştir.