Vitamine idrosolubili

idrolisi irreversibile dell’anello VITAMINA C Composto riducente donatore monoelettronico  radicale poco reattivo ACIDO L-ASCORBICO pK = 4,2 RADICALE ASCORBILE ACIDO L-DEIDRO ASCORBICO acido 2,3 dicheto gulonico Quindi catabolismo idrolisi irreversibile dell’anello

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 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

Sindrome da Carenza di tiamina: Beri beri 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

E’ il costituente fondamentale dei coenzimi ossido-riduttivi 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

Si assume che 60 mg di triptofano danno origine ad 1 mg di niacina 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+)

non è legato all’enzima, funziona da co-substrato 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) HO – CH2 – C – CH – C – NH – CH2 – CH2 – COO– CH3 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 18 18

4’ fosfopanteteina - base dei due coenzimi: fosfato - acido pantotenico - cisteammina Cisteammina o beta mercaptoetilammina- deriva dall’amminoacido cisteina da cui il gruppo funzionale -SH fosfato acido pantotenico

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 20

Coenzima A: attivazione dei gruppi acile Forma un legame tioestere con gruppi acilici di vari composti 21

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

(tre vitameri; piridossina, piridossale, piridossammina) vitamina B6 (tre vitameri; piridossina, piridossale, piridossammina) Coenzima: piridossal fosfato (PLP), piridossammina fosfato (PMP) 23 23

piridossammina-5-fosfato piridossale Piridossina Vitamine piridossal-5-fosfato piridossammina-5-fosfato cofattori 24

Legame covalente del piridossal fosfato all’apoenzima 25 25

Transaminasi o Amminotransferasi 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 26 26

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; 27

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 28

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).