4_vitam_idrosol_2011

Vitamine idrosolubili
VITAMINA C
Composto riducente
donatore monoelettronico  radicale poco reattivo
ACIDO
L-ASCORBICO
pK = 4,2
CH2OH
H OH
CH2OH
CH2OH
H OH
O
O
-e
H
OH
H OH
O
O
H
+e
HO
ACIDO L-DEIDRO
ASCORBICO
RADICALE
ASCORBILE
HO
.
O
O
O
-e -H
H
+
+
+e +H
O
O
idrolisi irreversibile
dell’anello
acido 2,3 dicheto gulonico
Quindi catabolismo
alta concentrazione nelle piante
Nelle foglie verdi: stessa concentrazione clorofilla
tessuti non fotosintetici: protezione da stress ambientale, ozono, raggi UV
Regno animale
Invertebrati e pesci
non sintetizzano ascorbato
Anfibi , rettili, uccelli, la maggior parte dei mammiferi
sintetizzano ascorbato dal glucosio
Pipistrelli, scimmie superiori, uomo
non sintetizzano ascorbato
Inattivazione del gene per la L-gulono lattone ossidasi
enzima terminale della via biosintetica
ASSUNZIONE: 70-100 mg/die
CARENZA: porta a scorbuto
COFATTORE ENZIMATICO
mono- e di- ossigenasi Fe o Cu dipendenti utilizzate per la
mantiene il metallo nella forma ridotta attiva
sintesi del collagene: idrossilazione di prolina e di lisina
sintesi delle catecolamine: dopammina  noradrenalina
sintesi della carnitina: due enzimi della via biosintetica
amidazione del grupppo carbossilico terminale da parte della glicina
(nella maturazione post sintetica di ormoni e neurotrasmettitori peptidici)
REAGENTE CHIMICO
Inattivazione di specie ossidanti
Rigenerazione della vit E
Assorbimento e metabolismo del ferro
I coenzimi derivanti dalle vitamine B
Vitamina
Coenzima
Tiamina (B1)
Tiamina pirofosfato (TPP)
Riboflavina (B2)
Coenzimi flavinici: FMN e FAD
Niacina (PP)
Coenzimi nicotinamidici: NAD+ e NADP+
Acido pantotenico (B5)
fosfopanteteina (nell’ACP) e Coenzima A (CoA)
Piridossina (B6)
Piridossalfosfato (PLP)
Biotina
-N-biotinil-lisina-Enzima
Folati
Tetraidrofolati
Cobalamina (B12)
Metilcobalammina e deossiadenosilcobalammina
VITAMINA B1 o tiamina
F. G. Hopkins, C. Eijkman:
Scoperta della Vitamina B1 (tiamina)
(Premio Nobel per la medicina nel 1929)
Dal 1926 al 1955 scoperta delle vitamine dalla B1 alla B12
Fabbisogno 1,2 mg/die
Sindrome da Carenza di tiamina: Beri beri
Interessa il sistema nervoso e cardiovascolare
Coenzima: tiamina pirofosfato (TPP)
(Fermentazione alcolica nel lievito: piruvato decarbossilasii )
La TPP interviene nella decarbossilazione degli -cheto acidi con
formazione dei derivati acil~CoA e perdita di CO2; cofattore per gli
enzimi
- piruvato deidrogenasi,
- -chetoglutarato deidrogenasi (nel Ciclo di Krebs),
- deidrogenasi degli -chetoacidi a catena ramificata (nel catabolismo
degli amminoacidi a catena ramificata valina, leucina, isoleucina).
E’ il cofattore della transchetolasi, l’enzima responsabile
dell’interconversione dei pentosi fosfati, essenziali per la sintesi del
ribosio.
Il centro attivo della TPP è il C-2 dell’anello tiazolico, che tende
a dissociare il protone per formare un carbanione
RIBOFLAVINA (vit B2)
Coenzimi: FMN (Flavin MonoNucleotide)
FAD (Flavin Adenin Dinucleotide)
Funzione: partecipano a reazioni di ossidoriduzione
Le proteine che li utilizzano si chiamano flavoproteine
Funzioni biochimiche
E’ il costituente fondamentale dei coenzimi ossido-riduttivi
in genere deidrogenasi legati alle flavoproteine
Reazioni ossidoriduttive del metabolismo intermedio
 ossidazione dell’acido succinico (Ciclo di Krebs)
 ossidazione degli acidi grassi (-ossidazione mitocondriale)
 ossidazione ipoxantina /xantina ad acido urico
 ossidazione dei coenzimi piridinici
 catena respiratoria
NIACINA
(o vitamina B3 o Vit PP (Pellagra Preventing)
acido nicotinico e nicotinammide (ammide
dell’acido nicotinico)
FABBISOGNO: 15 mg /die
FONTI ALIMENTARI carni, fegato, legumi, caffè
BIODISPONIBILITA’ DELLA NIACINA
Nei cereali è poco biodisponibile perché legata a carboidrati
complessi.
La pellagra, malattia da carenza con sintomi dermatiti, diarrea,
demenza (anche nota come malattia delle 3 D) era diffusa in Italia
nelle zone con alimentazione a base di mais (polenta), Il mais
contiene poca niacina non assorbibile ed è inoltre povero in triptofano
Biosintesi nell’uomo. La niacina può essere sintetizzata
nell’uomo da una via secondaria del catabolismo del
triptofano, amminoacido essenziale (Le proteine
contengono in media l’1% di triptofano)
Si assume che 60 mg di triptofano danno origine
ad 1 mg di niacina
ADP ribosio
STRUTTURA
E’ il costituente fondamentale di coenzimi ossido-riduttivi
nicotinammide-adenindinucleotide (NAD+)
nicotinammide-adenindinucleotide-fosfato (NADP+)
Il NAD+ ed il NADP+ funzionano da accettori di 2 elettroni e di un
protone che vengono sottratti dal substrato da specifici enzimi detti
deidrogenasi piridiniche.
L’ossidazione del substrato porta alla formazione del coenzima
ridotto (NADH o NADPH).
La reversibilità della reazione catalizzata dalle deidrogenasi
permette all’enzima di ossidare o ridurre il substrato a seconda delle
richieste metaboliche
NAD+  NADH + H+
non è legato all’enzima, funziona da co-substrato
OSSIDA:
alcol  aldeide/chetone
aldeide  acido
NAD+ è prevalentemente usato nelle vie cataboliche ossidative:
- Glicolisi
- Ciclo di Krebs
- -ossidazione degli acidi grassi
In tali reazioni il NAD+ si riduce a NADH, che si riossida a NAD+
cedendo elettroni alla catena respiratoria mitocondriale
NADP+ è utilizzato nella via di ossidazione diretta del glucosio-6-fosfato
a ribosio 5-fosfato (via dei pentosi fosfato), dove si riduce a NADPH
NADPH è prevalentemente coinvolto nelle vie anaboliche quali la:
- biosintesi degli acidi grassi
- biosintesi del colesterolo
il NADPH ha azione antiossidante: donatore di idrogeno per
rigenerare il glutatione ossidato e l’acido deidroascorbico nelle forme
ridotte funzionali (rispettivamente glutatione ridotto GSH ed acido
ascorbico)
Reazioni non redox del NAD+
il NAD è coinvolto anche in un importante funzione non-redox quale
substrato per l' attività di due classi di enzimi che separano la
niacina dal NAD+ e trasferiscono l'ADP ribosio alle proteine
(ADP ribosilazione)
mono-ADP-ribosil transferasi
poli-ADP ribosio polimerasi (PARP)
Le mono-ADP-ribosil transferasi sono principalmente coinvolte nel
regolare l'attività delle proteine G (mediatrici di numerosi processi
cellulari)
Le poli-ADP ribosio polimerasi svolgono un ruolo cruciale nella
riparazione e duplicazione del DNA e nel differenziamento cellulare.
Acido pantotenico (vitamina B5)
CH3
HO – CH2 – C – CH – C – NH – CH2 – CH2 – COO–
CH3 OH O
Fonti alimentari: ubiquitario da cui il nome (dal greco pantos)
Carenza alimentare: rarissima
Coenzimi
fosfopanteteina (legata all’Acil Carrier Protein, ACP)
Coenzima A (CoA o CoASH)
Funzione: trasportatori di acili
4’ fosfopanteteina - base dei due coenzimi:
fosfato - acido pantotenico - cisteammina
fosfato
acido pantotenico
Cisteammina o beta
mercaptoetilammina- deriva
dall’amminoacido cisteina
da cui il gruppo funzionale -SH
proteina trasportatrice di acili (ACP
Acil Carrier Protein)
4’fosfopanteteina legata ad una
serina della proteina ACP
Fa parte del complesso della
ACIDO GRASSO SINTASI che
sintetizza ila sintasi del palmitato
utilizzando acetil CoA
Coenzima A:
attivazione dei gruppi acile
Forma un legame tioestere con gruppi acilici di vari
composti
•Utilizzo del CoA
• Ossidazione degli acidi grassi (mitocondrio)
• Sintesi del colesterolo
• Metabolismo dei corpi chetonici
• Metabolismo ossidativo del piruvato (complesso piruvato
deidrogenasi)
• Ciclo dell’acido citrico (alfa-chetoglutarico deidrogenasi)
• Catabolismo di molti amminoacidi
vitamina B6
(tre vitameri; piridossina, piridossale, piridossammina)
Coenzima:
piridossal fosfato (PLP), piridossammina fosfato (PMP)
piridossale
Piridossina
piridossammina
Vitamine
cofattori
piridossal-5-fosfato
piridossammina-5-fosfato
Legame covalente del piridossal fosfato all’apoenzima
FUNZIONI BIOLOGICHE
L’ 80-90% viene si trova nel muscolo dove si trova legato alla
glicogeno-fosforilasi (enzima coinvolto nella demolizione del
glicogeno)
N:B: meccanismo catalitico diverso dalle reazioni che seguono e
che riguardano gli amminoacidi: ha un ruolo il gruppo fosfato
Transaminasi o Amminotransferasi
Nella sintesi e nel catabolismo di amminoacidi
Intermedio di reazione: base di Schiff
Amminoacido +  -Chetoglutarato  -Chetoacido + Glutammato
Cofattore di decarbossilasi di amminoacidi
Decarbossila gli amminoacidi ad ammina + CO2
biosintesi di neurotrasmettirori nel sistema nervoso:
triptofano  serotonina
istidina  istamina
DOPA  dopammina
piridossal fosfato è il cofattore della -aminolevulinato sintasi,
l’enzima che catalizza la prima tappa della BIOSINTESI DELL’EME
biosintesi della sfingosina
parte dall’unione di acido palmitico e serina tramite l’azione dell’enzima
palmitil serina transferasi, vitamina B6 dipendente;
Insieme al folato e alla vitamina B12
la vit B6 è coinvolta nel metabolismo dell’unità monocarboniosa
biosintesi della cisteina dalla metionina
e metabolismo e metilazione degli acidi nucleici
E’ coenzima della cistationina beta sintasi e cistationasi
BIOTINA (Vitamina H o B7 o B8)
Coenzima : vitamina legata all’enzima tramite legame tra acido
valerianico e gruppo .ammnico di una lisina dell’apoenzima
Gli enzimi sono carbossilasi, ligasi che fissano CO2 sotto forma di
bicarbonato HCO3–. Sono enzimi ATP-dipendenti che catalizzano le
reazioni di carbossilazione di alcuni composti organici.
enzimi biotina dipendenti
 acetil-CoA carbossilasi (biosintesi acidi grassi)
 piruvato-carbossilasi (ciclo di Krebs, gluconeogenesi)
 propionil-CoA carbossilasi (metaboloismo ac. grassi a n° dispari
di C ; metilmalonil CoA + vit B12  succinil CoA)
QUINDI le tappe metaboliche in cui partecipa la biotina sono:
 innesco del ciclo di Krebs (piruvato ad ossalacetato);
 innesco della gluconeogenesi (piruvato ad ossalacetato)
 biosintesi degli acidi grassi (acetil CoA a malonilCoA);
 metabolismo degli acidi grassi a numero dispari di atomi di
carbonio (propionil CoA a metilmalonilCoA).