Appunti Biochimica e fondamenti di biochimica umana

METABOLISMO E AZIONE

- In circolo la vitamina D è legata ad una specifica globulina (DPB) che

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la trasporta al fegato, dove subisce la prima delle due idrossilazioni

necessarie per attivarla, che avviene in C25→ ciò porta alla

formazione del calcidiolo. L’idrossilasi che catalizza questa reazione

dipende dal citocromo P450, che viene inibita dal prodotto stesso

dell’idrossilazione → ciò costituisce un importante punto di controllo

inteso a commisurare la formazione di calcidiolo ai fabbisogni

dell’organismo.

- Il calcidiolo va incontro a una seconda idrossilazione, in posizione 1, che avviene a livello renale e che è

catalizzata da un’α-1-idrossilasi → si giunge alla formazione della vitamina D attiva. Il calcitriolo

mitocondriale

poi viene secreto dal rene, trasportato legato da una proteina e arriva ai tessuti bersaglio, che sono

principalmente: l’intestino, le ossa, i reni, dove attraverso i meccanismi di interazione con recettori nucleari

induce per es. la trascrizione di geni che codificano per proteine che legano il calcio. Perciò avremo:

a livello intestinale un maggior assorbimento di calcio e fosfato

• a livello osseo una mobilizzazione di calcio e fosfato

• a livello renale un aumento del riassorbimento di calcio e fosfato = effetti funzionali a rispristinare i

• livelli ematici di calcio e fosfato.

- La sintesi del calcitriolo è sotto controllo del paratormone, che viene secreto dalle paratiroidi in risposta a una

diminuzione dei livelli ematici di calcio.

- La formazione di calcitriolo è regolata principalmente dall’attività dell’α-1-idrossilasi, che viene attivata

direttamente da bassi livelli di fosfato e indirettamente da bassi livelli di calcio (segnalati dal

paratormone, appunto). Il calcitriolo ha un’emivita molto breve, di 24 h circa e viene inattivato sempre a

livello renale tramite un’ulteriore idrossilazione, che avviene in posizione 24 → in questo modo non può

legarsi al recettore e viene poi eliminato con i Sali biliari. Sono gli alti livelli di calcitriolo, tramite un

meccanismo di inibizione a feedback, a segnalare alle paratiroidi di non produrre più paratormone → esplica

così una regolazione dei suoi livelli funzionale a mantenere l’omeostasi del calcio e de fosfato.

Negli ultimi anni sono stati condotti numerosi studi che dimostrano che questa vitamina ha ruoli biochimici più ampi.

Sembra che il muscolo sia un suo target, poiché è stato riscontrato un miglioramento delle prestazioni muscolari

correlato a un aumento della quantità di vitamina D, inoltre sembra che abbia un ruolo nella prevenzione di alcune 12

malattie cardiovascolari, è stata trovata poi una correlazione tra elevati livelli di vitamina D e una riduzione

nell’incidenza di certi tumori, infine sembra avere anche un’azione protettiva contro malattie auto

VITAMINA E

Questa vitamina ha in comune con le precedenti solo

il fatto di essere liposolubile. È il più importante

antiossidante di natura lipidica che l’organismo deve

assumere con la dieta. In natura esistono 8 molecole

di origine vegetale che possiedono l’attività biologica

della vitamina E e che sono suddivide in due classi: i

e i L’α-tocoferolo è il più

tocoferoli tocotrienoli.

diffuso e attivo. tutte le molecole che hanno l’attività biologica della vitamina E hanno una una struttura

Dal punto di vista chimico:

molto simile, caratterizzata dalla presenza dell’anello del cromano, che deriva dalla condensazione dell’anello fenolico

con quello del pirano. Vi è legata una catena laterale poliisoprenica a 16 atomi di C. Le differenze che possiamo

riscontare sono, per quanto riguarda l’anello, la presenza di gruppi metilici (da 2 a 4), mentre per quanto riguarda la

catena laterale: nei tocoferoli è satura, mentre nei tocotrienoli è insatura, poiché contiene 3 doppi legami.

Sono sostanze molto oleose a temperatura ambiente, fortemente insolubili in solventi acquosi e invece molto solubili

in solventi apolari. Sono molecole molto instabili che vengono degradate molto velocemente in presenza di ossigeno

e se esposte alla luce UV. La loro ossidazione viene anche accelerata anche dalla presenza di acidi grassi poliinsaturi o

di metalli come rame e ferro. In assenza di ossigeno sono relativamente stabili e resistenti al calore.

sono sostanze di natura vegetale che possono essere presenti in maniera abbondante nei semi e

Fonti alimentari:

negli oli che ne derivano, nella frutta secca e in alcuni vegetali.

A livello intestinale il loro assorbimento segue quello dei lipidi alimentari: la loro efficienza di assorbimento dipende

dalle capacità individuale di degradare e assorbire i lipidi introdotti con la dieta, così come l’efficienza del loro

trasporto in circolo, che avviene con le lipoproteine.

nel nostro organismo abbiamo abbondanti depositi di vitamina D, perciò non è nota una precisa

Carenza:

sintomatologia legata alla sua carenza. Possiamo averne una carenza solo come conseguenza di malassorbimento

lipidico o nei bambini pre-termine e si manifesta con fragilità degli eritrociti e debolezza muscolare. Per verificare

un’eventuale carenza di vitamina E infatti si utilizza un test di suscettibilità all’emolisi di eritrociti trattati con una

soluzione diluita di acqua ossigenata.

Essendo insolubile nel nostro organismo, la vitamina E si può trovare

- associata alle membrane plasmatiche → si inserisce con la catena isoprenoica nei fosfolipidi di tutte le

membrane biologiche, dove svolge il suo ruolo come antiossidante

- oppure nelle lipoproteine (ne previene anche l’ossidazione)

- oppure, a livello citoplasmatico, nelle goccioline di trigliceridi a livello del tessuto adiposo e a livello epatico.

AZIONE BIOLOGICA 13

L’azione di questa vitamina è dovuta principalmente alle sue proprietà antiossidanti, la vitamina E è infatti in

biologica

grado di prevenire la propagazione dell’ossidazione degli acidi grassi polinsaturi. Essi infatti, a causa della presenza dei

doppi legami sono molto suscettibili alla perossidazione da parte di specie reattive dell’ossigeno. La vitamina E

attraverso il gruppo OH stabilizzato dall’anello del cromano è in grado di sequestrare i radicali perossilipidici, ha

perciò un ruolo di scavenger di radicali liberi: questa sua funzione è fondamentale e viene svolta da questa vitamina

in tutti i tessuti animali, in particolare nelle membrane cellulari. L’azione antiperossidante esercitata dalla vitamina E è

essenziale per il mantenimento dell’integrità strutturale e funzionale delle membrane biologiche, ecco perché in sua

carenza cellule come gli eritrociti possono essere più suscettibili all’emolisi. L’efficacia della sua azione

antiperossidante deriva principalmente dal fatto che in seguito a reazioni coi radicali liberi si trasforma nel radicale

tocoferilico, che è relativamente stabile grazie al fatto che è in risonanza col gruppo del cromano. Inoltre, una volta

ossidata, la vitamina può essere nuovamente ridotta ad opera di agenti riducenti idrosolubili come l’ascorbato o a

spese di glutatione. Questo è importante perché spiega come una singola molecola di vitamina E sia in grado di

neutralizzare molte molecole di radicali liberi e quindi questo spiega come mai è in grado di proteggere dalla

perossidazione migliaia di molecole di acidi grassi polinsaturi.

- RDA: non è determinato. - AI: 10-15 mg/die

- UL: 300 mg/die → valore alto, si tratta della proteina meno tossica tra quelle liposolubili. Il fabbisogno è

correlato alla quantità di acidi grassi polinsaturi assunti con la dieta.

VITAMINA K

la sua funzione può essere paragonata a quella di molte molecole idrosolubili del gruppo B, è infatti il coenzima di

specifiche carbossilasi. Col termine “vitamina K” indichiamo una serie di composti che derivano dal naftochinone (2-

il quale presenta una catena laterale isoprenoide insatura legata all’atomo di C in posizione 3.

metil-1,4-naftochinone)

Distinguiamo varie forme:

- : presente nelle foglie delle piante verdi, è caratterizzata da una catena laterale

Vitamina K1 – fillochinone

costituita da 4 unità isopreniche, 3 delle quali sono idrogenate.

- : è caratterizzata da una catena laterale che può essere costituita da numero

Vitamina K2 – menachinone

variabile di unità isopreniche, compreso tra 7 e 13. Si forma ad opera dei batteri della flora intestinale dei

vertebrati.

- : vitamina di sintesi, priva di catena laterale, parzialmente idrosolubile. Questa

Vitamina K3 – menadione

vitamina viene introdotta come integratore, poiché non è presente negli alimenti; poi nel nostro organismo

viene aggiunta la catena isoprenica.

RUOLO BIOLOGICO

questa proteina è necessaria come cofattore di alcune carbossilasi coinvolte nella carbossilazione post-traduzionale di

proteine che hanno come caratteristica comune quella di legare il calcio. È questo il caso di molti precursori dei fattori

della coagulazione (= 2-7-9-10- protrombina).

→ es. protrombina: nella porzione N-terminale del precursore ci sono residui di acido glutammico che vengono

carbossilati in presenza di ossigeno e anidride carbonica da una carbossilasi vitamina K-dipendente. È una

carbossilazione che avviene a livello post-traduzionale e comporta la formazione di residui di gamma-carbossi- 14

(ciò avviene per molti precursori dei fattori della coagulazione e anche per altre proteine che legano il

glutammato

calcio).

La formazione di questi residui di gamma-carbossi-glutammato vicini tra di loro nella proteina facilitano il legame con

il calcio, infatti ogni residuo possiede due gruppi carbossilici (carichi negativamente) adiacenti, che consentono alla

proteina di

agire come chelante degli ioni calcio. Nel caso della protrombina questo meccanismo facilita l’adesione alle piastrine,

dove avviene la conversione della protrombina in trombina. I residui di gamma-carbossiglutammato nel precursore si

ancorano più facilmente ai fosfolipidi della membrana delle piastrine, per cui avviene un aumento della velocità di

conversione delle protrombine (o dei precursori, in generale) nella forma attiva. Dunque la vitamina K ha un ruolo

fondamentale nel processo di coagulazione.

la deficienza di vitamina K può determinare, se la carenza è grave, una sindrome emorragica, in quanto si

Carenza

verifica un’insufficienza di conversione in forme mature di molti fattori della coagulazione. Sono molto rare,

soprattutto le forme gravi, poiché si tratta di una proteina diffusa in molti alimenti vegetali e animali (verdura, ortaggi,

oli, grassi),