SUBSTANTELE BIOCATALITICE VITAMINE

HORMONI

ENZIME

Sunt compusi care in organismele vii regleaza reactiile biochimice ce stau la baza vietii. Actiunea lor este asemanatoare cu a catalizatorilor chimici insa nu pot cataliza reactiile termodinamice imposibile. Biocatalizatorii actioneaza in conditii de temperatura si presiune mult mai blande decat catalizatorii chimici si actioneaza intotdeauna asupra aceluiasi substrat. Se admite ca in reactiile biocatalitice are loc formarea unor combinatii labile pentru o scurta perioada de timp intre substratul A si catalizatori, K:

Biocatalizatorii se gasesc in organism in cantitati foarte mici si nu au rol plastic sau energetic. Prezenta lor este indispensabila pentru ca ei catalizeaza reactiile din metabolism i nu poate exista via fr metabolism. Din clasa biocatalizatorilor fac parte vitaminele, hormonii, enzimele (biocatalizatori). Vitaminele pot face parte din compoziia enzimelor. Nu putem trasa o grani strict ntre aceti biocatalizatori.

VITAMINE

Ce sunt vitaminele ?

compui organici pe care esuturile umane nu i pot sintetiza Sunt substante organice cu molecule relativ mici care in cantitate foarte mica regleaza si stimuleaza transformarile biochimice normale din organism. Nu sunt componente structurale ale organismului.

Surse pentru vitamineToate vitaminele pot fi furnizate de alimente.Unele vitamine pot fi sintetizate de ctre microorganismele intestinale dar acestea nu pot furniza ntregul necesar de vitamine al organismului uman.Rolul vitaminelor este strans legat de cel al enzimelor. Au fost puse in evidenta prin tulburarile ce apar in lipsa lor (avitaminoze- au manifestri specifice funcie de vitamina care lipsete).

ClasificareDup solubilitate:Vitamine solubile n ap: vitaminele B, acidul folic, niacina, acidul pantotenic, biotina i vitamina C. Au rol i de coenzime.Vitamine liposolubile: A, D, E i K conin un rest izoprenic:

esuturile umane pot sintetiza vitamina D.

Vitamine hidrosolubileComplexul B

Vitamina B1 Surse naturale: prima data a fost extrasa din cortexul bobului de orez, drojdie de bere, in toate semintele de cereale nedecorticate, ficat, inima, muschiul de porc, menta, tei, pelin. Rol si activitate biologica: este o vitamina ce nu se depune in organism, este total absorbita in intestinul subtire. Se gaseste in stare libera sau esterificata cu acid fosforic in organism.Actiunea biochimica a vitaminei B1 se datoreaza in cea mai mare parte contributiei la formarea enzimelor. Sub aceasta form, a pirofosfatului de tiamina (TPP), participa la biosinteza decarbozilazelor enzime cu rol important in procesele de decarboxilare ale cetoacizilor, aminoacizilor, metabolismul glucidelor.

Vitamina B1 (tiamina)

Lipsa vitaminei B1 conduce la astenie, nevrite si polinevrite, boala Beriberi (paralizii ale membrelor, dereglari nervoase, cardiace ale aparatului digestiv). Are actiune protectoare pentru alte vitamine (exemplu vitamina C) si indirect asupra unor hormoni (insulina si tirozina). n general tratamentul cu vitamina B1 se realizeaz n asociere cu alte vitamine din complexul B, deoarece deficiena n vitamin B1 este asociat n numeroase cazuri cu deficiena altor vitamine. Se utilizeaza si pentru respingerea tantarilor ca urmare a degradarii moleculei cu formarea unor compusi sulfurici urat mirositori care resping tantarii. O bun parte din aceti compui se elimin prin transpiraie. Necesarul zilnic este de 0.4 mg / 1000 cal.

Transformarea tiaminei libere n decarboxilaz se face cu consum de ATP n intestin, ficat, rinichi TPP se combin cu proteine specifice i rezult enzime active:

Mecanismul de aciune biochimic decarboxilarea a-cetoacizilor:

Vitamina B2Riboflavina Conine heterociclul numit izoaloxazin

Mecanismul de aciune biochimic activarea riboflavinei prin fosforilare n prezena ATP i Mg2+

FMN poate lega n continuare AMP dintr-o molecul de ATP sub influena flavin adenin-pirofosfatazei i a Mg2+ cu formarea de FAD.

Flavoproteinele funcioneaz ca transportori de hidrogen.

dehidrogenarea oxidativ a aminoacizilor, cu formarea de cetoacizi

dehidrogenarea acidului succinic:

Vitamina B6Adermina, piridoxinaEste vitamina antipelagroasa a sobolanilor. Are un nucleu de piridina. n natur se gsete in trei forme vitamerePiridoxal fosfatul i piridoxamin fosfatul au rol de coenzime.

Mecanismul de aciune biochimic

Este o vitamina cu proprietati importante in mentinerea normala a pielii. Se gaseste in organism sub forma esterificata cu acid fosforic si se numeste piridoxal fosfat(PALP) i piridoxaminfosfat, cu rol de coenzime n numeroase sisteme enzimatice implicate n metabolismul aminoacizilor (transaminaze, decarboxilaze, dezaminaze) al glucidelor, lipidelor.

Transaminarea n organismele vegetale i animale transformarea piridoxalului n piridoxamin se realizeaz printr-un proces de transaminare folosind ca donori de grupri aminice , predominant, acizii glutamic i aspartic, iar ca acceptori de grupri aminice cetoacizii sau compui cu grupri aldehidice.transformarea unui aminoacid n cetoacid i invers

decarboxilarea aminoacizilor

are actiune antianemica, stimuleaz eritropoeza. Avitaminoza provoaca inrosirea pielii, cderea parului, dermatite.Surse naturale in drojdie in cantitate mare, in cortexul bobului de orez, polen, ficat, peste, galbenus de ou.

Vitamina B12 (ciancobalmina)Este vitamina antianemica, antipernicioasa. Are un nucleu de corina (nucleu porfirinic modificat) si o ribonucleotid care are ca baza azotata 5,6-dimetil- benzimidazol si aminopropanol.

Vitamina B12

Mecanismul de aciune biochimic

In citoplasma celulelor, cobalamina liber este transformat n metilcobalamin iar n mitocondrie n 5-deoxiadenozil cobalamin, compui cu rol de coenzime

Metilcobalamina este implicat n transformarea homocisteinei n metionin

Sinteza vitaminei B12 a fost realizat n 1972 de ctre R.B.Woodward i A.Eschenmoser. Este vitamina indispensabila vietii, avand importanta deosebita in cresterea organismelor si functionarea celulei nervoase. A fost izolat din extract de ficat de ctre K.Folkers i alii, (1948), E.L.Smith (1948, 1950, 1960). Este produs de bacterii, de exemplu Streptomyces. Impreuna cu formele sale enzimatice are rol esential in reactiile metabolice ale proteinelor, glucidelor, lipidelor. Vitamina cu rest de adenozin n locul grupei cian joac rol n reaciile enzimatice. Lipsa acestei vitamine provoaca anemia percinoasa. Hipervitaminoza este netoxica.Surse naturale ficat, rinichi oua, carne, lapte.

Vitamina B5 (acidul pantotenic, pas pantos-peste tot-gr.)Este unul din cei mai raspanditi reprezentanti ai complexului B

Coenzima A

S-a izolat din cortexul bobului de orez. Are rol important in nutritia si cresterea animalelor, si in natura se gaseste sub forma unui complex cu proteine si in structura coenzimei A. Este un element esential pentru functionarea acestei enzime care are rol capital in transportul gruparilor tioesterice si acetil in ciclul Krebs in degradarea acizilor grasi si biosinteza acestora.Surse naturale ficat, rinichi, inima, creier, lapte, ciuperci, in glandele suprarenale. Lipsa acesteia duce la pigmentarea pielii, caderea parului, hemoragii ale mucoaselor. La om lipsa nu se resimte predominant pentru ca este sintetizata de flora intestinala dar administrarea de antibiotice duce la distrugerea florei intestinale i de aceea acestea se administreaz cu complexul vitaminic B.

Mecanismul de aciune biochimic n CoA~SH acidul pantotenic este legat de un rest de ADP fosforilat la C3` i de un rest de tioetanolamin

Activarea acizilor grai se face cu consum de ATP, reacia fiind catalizat de acil-CoA sintetaza:

Vitamina PP NicotinamidaSe gsete n toate celulele vii ca o component structural a coenzimelor NAD i NADP i are rol fundamental in numeroase procese metabolice. Lipsa ei provoaca boala numita pelagra ce se manifesta prin tulburari cutanate, digestive si nervoase(demena). Biosinteza Se face n intestin de ctre flora microbian intestinal utiliznd triptofanul (provitamina PP).

Mecanismul de aciune biochimic

NAD+ i NADP+ au un rol n oxidoreducerile celulare.

Acidul folicB9

Acidul folicAcidul folic (folium-frunz, de unde a fost izolat prima dat) fr s fie vitamin are rol important in activitatea hematopoetica, fiind factor nutritional antianemic. Intervine in procesele de formare a globulelor rosii(hematopoeza).lipsa lui duce la anemie, leucemii. Se gaseste in frunze, drojdii, gemenii cerealelor, spanac, urzici, ficat. Este vitamina indispensabila diviziunii celulare. Structuri similare sunt utilizate in tratamentul leucemiei. Necesarul zilnic este de 400 g, iar pentru femeile ce alapteaza 600g, iar pentru cele gravide 800g.

Mecanismul de aciune biochimic al folailor

La micro-organisme, acizii folici sunt factori de cretere

La organismele superioare, acizii folici sub form de (FH4) reprezint coenzimele unor sisteme de activare i transport de la un metabolit la altul al gruprilor cu un atom de carbon: metil (-CH3), hidroximetil (-CH2OH), formil (-CHO), formimino (-CH=NH), metilen (-CH2-

transformarea serinei n glicin:

formarea gruprilor metil

metilarea homocisteinei la metionin

transformarea deoxiuridilatului n deoxitimidilat

Biotina Este vitamina ce stimuleaza cresterea tesuturilor prin intensificarea diviziunii celulare. Se mai numeste factor Bios. Se gasesc 8 forme structurale de biotina dintre care si sunt mai importante si au activitate vitaminica. Principala sursa este flora intestinala. Este un factor de cretere. Are rol protector al vitaminei C, tiaminei, cu influenta asupra hormonilor sexuali, lipsa ei produce fenomene la nivelul pielii, astenii, cderea parului, friabilitatea unghiilor. Este coenzima in reactiile de decarboxilare si decarbonilare.Surse naturale galbenus, ficat, drojdie, rinichi, coaja cerealelor.

Mecanismul biochimic de aciune Biotina este coenzim n transportul i activarea CO2. Carboxilarea acetil-CoA cu formare de malonil-CoA:

Vitamina C se sintetizeaz n toate organismele cu excepia omului plecnd de la glucoz

Rol biochimic Protejeaza de degradarile oxidative multe substante biologic active. Stimuleaza sistemul imunitar, biosinteza colagenului, a acizilor folici, secretia unor hormoni steroidici si a unor transmitatori neurotisulari. Previne formarea nitrozaminelor in stomac. Ia parte la metabolismul aminoacizilor, glucidelor, acizilor grasi, fierului, hemoglobinei, si este un factor antiinfectios important. cofactor n procesele metabolice

Surse naturale ardei gras, macese, citrice, fructe si legume proaspete, lapte, ficat, cortexul glandelor suprarenale. Este foarte sensibila la incalzire (indicat fierberea sub presiune). Necesarul zilnic variaza cu anotimpul, clima, si varsta. Pentru copii este de 35-90 mg, iar pentru adulti 75 mg. Gravidele trebuie sa consume minim 100 mg /zi, iar mamele ce alapteaza minim 150 mg /zi.

Vitamine liposolubile Vitamine A (retinolul, retinalul, acidul retinoic)

fac parte din grupa carotenoidelor, sunt deci politerpenoide. In organismul mamiferelor, -carotenul este scindat oxidativ cu ajutorul enzimei carotenaz, n ficat, producnd ruperea dublei legturi C15=C15 i formarea vitaminei A1. Intermediar se formeaz retinal (aldehida vitaminei A1) care este redus la retinol (A1). Se conchide c -carotenul este provitamina A.

Vitamine ADin ficatul unor peti a fost izolat vitamina A2, care conine o legtur dubl n plus fa de A1, Vitamina A2 a fost obinut i prin sintez. Vitamina A este necesar organismului uman, cu deosebire n perioadele de cretere n nlime . Ea joac rol n percepia vizual i n reglarea metabolismului general. In procesul vederii este implicat direct rodopsina sau purpura vizual, o combinaie a 11-cis-retinalului cu proteina numit opsin. (Baza Schiff format prin condensarea grupelor CHO din retinal cu H2N- din opsin).

Vitamina A

Vitamine AProprietati: - este un ulei care a fost obtinut si sub forma de cristale galbene care isi pierde proprietatile de vitamina prin hidrogenare; se gaseste un lapte, unt galbenus de ou, ficat, rinichi, iar sub forma de provitamina in morcov, ardei, bostan.Rol fiziologic: Primul semn al lipsei vitaminei A este slabirea acuitatii vizuale si fotofobia; are influenta asupra tuturor mucoaselor si a pielii meninndu-le in stare normala; lipsa ei duce la cheratinizarea pielii si a mucoaselor, uscarea si cheratinizarea bronhiilor, duce la aparitia pietrelor la rinichi si la disfunctionalitati in functionarea glandelor lacrimale, sudoripare, sebacee; stimuleaza dezvoltarea oaselor, formarea celulelor, la cresterea nucleelor celulare si participa la chimismul vederii. Necesarul zilnic este de 1.2-2.5 mg sau 2-5 mg - caroten.

Vitaminele K(vitaminele antihemoragice)Sunt sintetizete numai de plante (K1) si microorganismele din tubul digestiv si prestomacul erbivorelor (K2). Mentin proprietatea de a se coagula a sngelui. Lipsa lor conduce la hemoragii gastrointestinale, nazale, cutanate. Ca structura au un nucleu naftochinonic care la C3 are o grupare metilica iar la C2 o catena laterala caracteristica fiecarei vitamine.

Vitamine KVitamina K1 se gaseste in spanac, rosie, urzici, ficat, vitamina K2 nu se gaseste in plante ci in materiile animale in putrefactie (fina de pete), iar vitaminaK3-menadiona este de sinteza. Vitaminele K menin proprietatea sngelui de a se coagula. Determinarea capacitii de coagulare a sngelui este obligatorie naintea oricrui act chirurgical. Vitaminele K regleaz concentraia protrombinei n snge. Creste concentratia protrombinei din sange, activitatea protrombinei fiind asigurata si de ionii de Ca2+. Are rol important in procesele de oxido-reducere din organism, existnd un echilibru redox permanent ntre chinon i hidrochinon.

Vitaminele K

Vitamine KExista cazuri ereditare de avitaminoza K numita hemofilie. Hemoragiile pot fi interne(gastrointestinale, mortale) i externe. Necesarul zilnic este de 0.1mg pentru adulti. Exista si antivitamine K( ce fluidizeaza sangele): acidul salicilic dicumarolul, trombostopul. Aceste antivitamine sunt utilizate n cazuri de tromboze(flebite, embolii, tromboflebite) pentru ntrzierea coagulrii sngelui sau dizolvarea cheagurilor.

Vitaminele E( Tocoferoli)Tocoferolii sunt antioxidani naturali. Vitaminele E sunt indispensabile bunei funcionri a organelor genitale, intervin n metabolismul hidrailor de carbon favoriznd depunerea de glicogen n esuturi, n oxidrile celulare i n metabolismul creatininei din muschi. Lipsa lor produce degenerarea muschilor i alte efecte nedorite. Sunt vitamine biosintetizate numai in organismele vegetale cum ar fi frunze, muguri, seminte, polen. Au caracter antioxidant pronuntat protejand organismele de degradari oxidative. Deriva de la o structura de baza comuna numita tocol format dintr-un nucleu cromanic substituit la C6 cu o grupare hidroxil si la C2 cu o catena laterala saturate derivate de la fitol. -Tocoferolul este o vitamina care nu se distruge in timpul prepararii alimentelor, insa se distruge sub actiunea UV si a grasimilor rancede, FeCl3. Se gaseste in germeni de grau, ulei de catina, soia, porumb, floarea soarelui, nuci, migdale, arahide, polen si in varza rosie.

Vitaminele E (tocoferoli)

Vitaminele E-tocoferolul are actiune protectoare mai mare decat a -tocoferolului asupra pigmentilor carotenoidici, asupra vitaminelor A,C si D. Biosinteza vitaminelor E are loc in cloroplaste, unde se gaseste si fitolul care serveste la esterificarea clorofilelor si formarea tocoferolilor. Proprieti. Au actiune antioxidanta puternica iar modificarea catenei laterale hidrocarbonate duce la disparitia proprietatilor vitaminice. Carenta de vitamine E la femei prelungeste perioada de dezvoltare a embrionului si sarcina nu mai poate fi dusa la capat iar la barbai provoaca modificari in mobilitatea spermatozoizilor. Provoaca modificari ale glandelor sexuale, scade glicogenul din muschi, crete consumul de oxigen si are inflenta asupra glandelor hipofiza si tiroida ducnd la modificari patologice. Mai influenteaza negativ si capacitatea organismelor de a retine si celelalte vitamine liposolubile. Necesarul zilnic este de 20-25 mg pentru adulti si 5 mg pentru sugari.

Vitaminele F (vitamine antidermatidice)

Sunt formate dintr-un amestec de acizi grasi esentiali ce conin mai multe duble legaturi in molecula si nu sunt sintetizati de organismul animalelor: acidul linoleicc C18(10,12), acidul linolenic C18(9,12,15), acidul arahidonic C20(6,9,12,15). Sursele de vitamine F sunt: uleiurile de porumb, masline, untura, margarina, unt, lapte, nuci, grasimile de pesti oceanici. Acesti acizi grasi esentiali (AGE), participa la unele reactii enzimatice din organism si lipsa lor provoaca: dermatoze, uscarea pielii si inflamarea ei, caderea parului si influenteaza procesul de crestere.