Vitamina B1: tiamina și tiamina pirofosfat

4053

Tiamina este precursorul pirofosfatului de tiamină (TPP):

  • TPP este o coenzimă
  • Este o coenzimă pentru anumite enzime implicate în metabolismul glucidic
  • Catalizează sinteza sau scindarea legăturilor la carbonii carbonilici

Niacina (acid nicotinic) și coenzimele nicotinamide

Nicotinamida este o parte esențială a două coenzime importante: nicotinamidă adenină dinucleotidă (NAD +) și nicotinamidă adenină dinucleotid fosfat (NADP +).

  • Formele reduse ale acestor coenzime sunt NADH și NADPH
  • Coenzimele participă la reacțiile redox prin transferul direct al ionilor de hidrură (H -) fie către cofactor și substrat. Transferul de hidrură transportă doi electroni împreună cu el (un transfer de protoni în cataliză acid/bază nu are electroni)
  • Transferul hidrurii implică carbonul C4 al inelului de nicotinamidă. Amina cuaternară a inelului nicotinamidă acționează ca o chiuvetă de electroni pentru a promova acceptarea unui ion hidrură sau pentru a facilita părăsirea unui ion hidrură.
  • Enzimele care sunt implicate în astfel de reacții redox se numesc dehidrogenaze
  • Partea nucleotidică a moleculei nu intră în chimie, dar este importantă pentru recunoașterea și legarea de enzime care vor utiliza FMN sau FAD ca cofactor.

Vitamina B2: Riboflavina

Riboflavina este un constituent al riboflavinei 5'-fosfat (flavin mononucleotid sau FMN) și flavin adenin dinucleotid (FAD). Partea nucleotidică a moleculei nu intră în chimie, dar este importantă pentru recunoașterea și legarea de enzime care vor utiliza FMN sau FAD ca cofactor.

Inelul isoaloxazinic este structura de bază a diferitelor molecule de flavină. Este de culoare galbenă și cuvântul „flavin” este derivat din cuvântul latin pentru galben, flavus .

  • Coenzimele Flavin pot exista în trei stări redox diferite și fiecare stare are o culoare diferită (forma redusă este incoloră)
  • Moleculele de flavină pot participa la reacțiile de transfer cu unul sau doi electroni

Vitamina B3: acid pantotenic și coenzima A

Acidul pantotenic este o componentă a coenzimei A (CoA). Cele două funcții principale ale CoA sunt:

  1. Activarea grupărilor acil (R-COX) pentru transfer la acceptori nucleofili
  2. Activarea -hidrogenului grupării acil pentru îndepărtarea ca proton

Ambele aceste funcții implică gruparea sulfhidril reactivă prin formarea de legături tioester cu grupări acil

  • Partea 4-fosfopanteteinei din CoA este, de asemenea, utilizată în același mod în proteinele purtătoare de acil (ACP) implicate în biosinteza acizilor grași

Vitamina B6: piridoxină și fosfat piridoxal

Forma biologic activă a vitaminei B6 este piridoxal-5-fosfatul (PLP), cu toate acestea, cerințele nutriționale pot fi îndeplinite fie de piridoxină, piridoxal sau piridoxol.

PLP participă la o mare varietate de reacții care implică aminoacizi, inclusiv:

  • Transaminare
  • a - și b -decarboxilare
  • b - și g - eliminare (nu trebuie confundat cu eliminarea dureroasă)
  • Racemizarea
  • Reacții Aldol

Acestea implică legături cu aminoacidul C a, precum și cu carbonii cu lanț lateral. Vasta varietate de reacții se datorează capacității PLP de a forma aducti stabili ai bazei Schiff cu grupări -amino de aminoacizi:

  • În enzimele dependente de PLP, PLP este prezent într-o legătură de bază Schiff cu gruparea e-amino a unei lisine situs acitve
  • Rearanjarea la o bază Schiff cu substratul de aminoacizi care ajunge este o reacție de transaldiminizare

Vitamina B12: Cianocobalamina

Vitamina B12 nu este produsă de niciun animal sau plantă, este produsă doar de câteva specii de bacterii. Odată ajuns în lanțul alimentar, vitamina B12 este obținută de animale prin consumul altor animale, dar din păcate plantele sunt deficitare. Prin urmare, animalele erbivore (și vegetarienii) pot suferi un deficit. Structura conține un ion cobalt, coordonat în cadrul unei structuri inelare corin:

Vitamina B12 (cianocobalamina) este transformată în organism în două coenzime:

  1. 5'-deoxiadenozilcobalamină (forma predominantă)
  2. Metilcobalamină

Coenzimele vitaminei B12 participă la trei tipuri de reacții:

  1. Rearanjări intramoleculare
  2. Reducerea ribonucleotidelor la dezoxiribonucleotide la anumite bacterii
  3. Transferuri de grup metil (acestea folosesc metilcobalamină în acest scop)

Vitamina C (L-Ascorbat)

L-Ascorbatul este un zahăr reducător (are o structură reactivă ene-diolică) care este implicat în următoarele procese biochimice:

  • Hidroxilarea reziduurilor de prolină și lizină în colagen. Fără aceste modificări post-translaționale tripla helix de colagen este instabilă și țesutul conjunctiv își pierde integritatea. Aceasta este problema în boala cunoscută sub numele de scorbut .
  • Mobilizarea fierului, stimularea sistemului imunitar, anti-oxidant pentru eliminarea radicalilor liberi reactivi.

Aproape toate animalele pot sintetiza vitamina C (se află pe calea sintezei glucidelor). Oamenii și maimuțele mari au suferit o mutație în ultima enzimă pe calea sintezei pentru L-ascorbat (mutația a avut loc acum aproximativ 10-40 de milioane de ani). Din acel moment, toate maimuțele mari (din care fac parte oamenii) trebuie să primească L-ascorbat din dieta lor (fructele și legumele proaspete conțin abundență). Astfel, pentru marile maimuțe L-ascorbatul este o „vitamină” (un alt mod de a o privi este că toate maimuțele mari suferă o eroare înnăscută în metabolism). Oamenii au încă gena enzimei pentru a produce vitamina C. Cu toate acestea, a suferit câteva deleții care introduc o mutație de schimbare a cadrului, pe lângă numeroase mutații punctuale.

Biotina acționează ca un purtător mobil de grup carboxil într-o varietate de reacții de carboxilare enzimatică.

  • Sintetizate de bacterii intestinale (în cele din urmă, ele fac ceva pentru tine)
  • Biotina este legată covalent de enzimă ca o grupă protetică printr-o grupare e-amino a unui reziduu de lizină din enzimă
  • Acest aminoacid conjugat cu biotină-lizină este denumit reziduu „biocitină”
  • Lanțul lateral al lizinei acționează ca un „tether” flexibil pentru biotină, iar această flexibilitate permite transferul grupărilor carboxilat în enzimă
  • Este purtătorul pentru cea mai oxidată formă de carbon - CO 2 (folosind bicarbonat ca agent carboxilant). Dioxidul de carbon se leagă ca o grupă carboxi la unul dintre azotii din inel din biotină

Acidul lipoic conține doi atomi de sulf care pot exista ca o pereche legată de disulfură sau ca doi sulfhidri liberi. Conversia între cele două forme implică o reacție redox (cei doi sulfhidrili liberi reprezintă forma redusă). Acidul lipoic se găsește de obicei atașat covalent la un lanț lateral de lizină în enzimele care îl utilizează ca cofactor, ca complex lipoamidic .

  • Acidul lipoic este un purtător de grup acil (R-CO-X)
  • De asemenea, funcționează pentru a transfera electroni în timpul oxidării și decarboxilării acizilor a-ceto
  • Piruvatul dehidrogenază și a-cetoglutaratul dehidrogenază utilizează acidul lipoic ca cofactor
  • Nu este clar dacă un deficit alimentar de acid lipoic contribuie la starea de boală, deci nu este considerat tehnic o vitamină

Derivații acidului folic (de exemplu, „folați”) sunt acceptori și donatori de unități cu un singur carbon pentru toate nivelurile de oxidare a carbonului (cu excepția celei mai oxidate forme - CO 2. A se vedea biotina de mai sus).

  • Forma activă de coenzimă este tetrahidrofolatul (THF). Folatul este redus la THF prin acțiunea tetrahidrofolatului reductazei.
  • Trei stări de oxidare diferite ale carbonului se pot lega de THF. Acestea sunt stări de oxidare de -2 (grup metanol), 0 (grup formaldehid) și +2 (grup format)
  • Aceste grupări sunt atașate la molecula THF fie la pozițiile atomului N5, fie la N10
  • Căile biosintetice ale metioninei, homocisteinei, purinelor și timinei se bazează pe unități cu un singur carbon furnizate de THF.

Vitamina A: Retinol

Vitamina A apare ca un ester (ester retinilic), aldehidă (retiniană) sau sub formă acidă (acid retinoic).

  • Este o vitamină solubilă în grăsimi și este sintetizată din izopren
  • Obținut direct dintr-o dietă animală sau sintetizat din b-caroten furnizat de plante
  • Este esențial pentru viziune. Retinolul transportat către ochi este oxidat de retinol dehidrogenază pentru a produce trans-retinian. Trans-retinianul este transformat în 11-cis-retinian de izomeraza retiniană. Grupul aldehidic al retinei formează o bază Schiff cu o lizină a proteinei opsin, pentru a forma rodopsina (pigmentul vizibil sensibil la lumină).
  • Vitamina A este esențială pentru diferite procese biologice - inclusiv dezvoltarea fetală și dezvoltarea spermei. Dar vitamina A excesivă este toxică .

Vitamina D: Ergocalciferol (D2) și colecalciferol (D3)

Colecalciferolul este produs în pielea animalelor prin acțiunea U.V. lumină pe molecula precursor 7-dehidrocolesterol .

  • Energia luminii induce ruperea legăturii (între carbonii 9 și 10) și formarea previtaminei D3. Izomerizarea spontană produce D3

  • Ergocalciferolul este produs de acțiunea U.V. lumină pe plantă sterol ergosterol.
  • Deoarece oamenii pot produce D3 din 7-dehidrocolesterol, vitamina D3 nu este din punct de vedere tehnic o vitamină
  • Colecalciferolul este într-adevăr un prohormon. Derivații acestui compus reglează metabolismul calciului și fosfatului .
  • Absorbția intestinală inadecvată a calciului și fosfatului poate duce la demineralizarea oaselor și la boala rahitismului.

Vitamina E: tocoferol

a -Tocoferolul este un puternic antioxidant, cu toate acestea, detaliile moleculare ale funcției sale nu sunt clar înțelese.

  • Acizii grași din membrane sunt susceptibili la deteriorarea oxidativă
  • Vitamina E este solubilă în grăsimi și poate proteja acizii grași din membrană de oxidare
  • O deficiență a vitaminei E are ca rezultat celulele roșii din sânge care sunt susceptibile la deteriorarea oxidativă
  • Afectarea retinei la sugarii prematuri, datorită oxigenului suplimentar, poate fi prevenită prin administrarea de vitamina E.

Vitamina K: Naptoquinona

Vitamina K este esențială pentru procesul de coagulare a sângelui. Vitamina K este necesară pentru modificarea post-translațională pentru a produce acid g-carboxi glutamic din acid glutamic. Astfel de reziduuri modificate pot lega Ca 2+, care este o parte esențială a procesului în cascada de coagulare.

  • Protrombina („factorul II”) și factorii VII, IX și X sunt serin proteaze care participă la o cascadă de activare a proteazei care este implicată în coagularea sângelui și au în structură acizi g -carboxi glutamici.