28 Vitamine idrosolubili, struttura e funzioni

IDROSOLUBILI

B. Vitamine

Composti organici chimicamente eterogenei che non hanno né funzioni ”plastiche” né funzioni,

ma servono allo svolgimento di specifiche funzioni cellulari

Vitamine del gruppo B

Niacina (Vitamina B )

3

Riboflavina (Vitamina B )

2

Acido lipoico

Tiamina (Vitamina B )

1

Piridossina (Vitamina B )

6

Biotina

Acido folico L‛essenzialità delle vitamine nell‛organismo

Vitamina B umano dipende dal ruolo che esse svolgono:

12

Acido pantotenico coenzimi

• cromofori per la visione

• precursori di ormoni

• regolatori dell‛espressione genica

• antiossidanti

•

Vitamine idrosolubili del gruppo B e coenzimi derivati

Le vitamine del gruppo B sono importanti per costituire i coenzimi= molecole che permettono l'attività dell'enzima

associandosi all'enzima stesso => sintomi da carenza di una specifica vitamina possono essere dovuti ad un inadeguato

In genere esplicano la loro azione

apporto dietetico oppure ad una ridotta capacità di sintetizzare l'enzima. =>

fisiologica solo dopo esser statte trasformate nell'organismo nei corrisponedenti coenzimi.

Vitamina Coenzima derivato

Coenzimi di ossidoriduzione

Coenzimi flavinici (FMN e FAD)

- Riboflavina (vitamina B ) ------------------------>

2 Coenzimi nicotinammidici (NAD e NADP )

- Niacina (vitamina PP o B ) + +

----------------------->

3 Lipoil-lisina

- Acido lipoico ------------------------------------------> Coenzimi di trasferimento

Tiamina pirofosfato (TPP)

- Tiamina (vitamina B )

1 Coenzima A (CoASH)

- Acido pantotenico (vitamina B )

5 Proteina trasportatrice di acili (ACP)

Biotinil-lisina

- Biotina Piridossalfosfato (PALP)

- Piridossina (vitamina B )

6 Tetraidrofolati

- Acido folico Metilcobalamina

- Cobalamina (vitamina B )

12 Deossiadenosilcobalamina

Acido lipoico (o lipoato) (acido 6,8-ditioottanoico)

Forma Forma

ossidata ridotta Forma

acilata

R

Acido

lipoico Legame tioestere Acido

lipoico

O-As-R

PSEUDOVITAMINA perché gli animali arsenito

superiori lo sintetizzano in quantità H O

2

residuo di adeguate a partire da acido ottanoico

Lisina o acido caprilico. R-As

dell‛enzima Reagisce con elevata affinità con ioni

E arsenito e ioni Hg che lo inattivano

2+

2

(Lipoillisina) Catena polipeptidica Complesso inattivo

dell‛enzima E

2

(diidrolipoil transacetilasi)

L'acido lipoico viene legato covalentemente all'enzima attraverso un leg carboammidico ad un residuo di lisina

lipoil-lisina.

del sito catalitico formando la L'ac.lipoico ha due atomi di S che possono essere ox (ponte S-S)

oppure ridotti (gruppi tiolici, di cui uno è in grado di legare un gr.acilico formando un leg tioestere). Il gruppo SH

è molto reattivo nei confronti di ioni arsenico e Hg, che inattivano la molecola.

Funzione dell‛acido lipoico

Nelle reazioni di decarbossilazione ossidativa

Coinvolto nelle reaz di

decarbossilazione ossidativa => una Nella sua forma legata alla lisina

sua deficienza compromette la (come lipoammide), è insieme alla

finzionalità del ciclo del TCA, TPP un cofattore necessario per

impedisce il completo metabolismo Acido lipoico la decarbossilazione ossidativa

del glucosio da cui il Pir deriva e, degli α-chetoacidi; partecipa tra

sopratt a livello muscolare, l'altro al complesso

1

l'utilizzazione degli aa a scopo E piruvato

multienzimatico della

trafsormandoli in acil-CoA (nel deidrogenasi α-

e della

fegato non si trova la deidrogenasi chetoglutarato deidrogenasi.

responsabile di questa utilizzazione):

se non ci fossero adeguati livelli di

ac.lipoico, gli aa a catena ramificata

non porrebbero essere utilizzati. Acido lipoico 2

Acido lipoico

CO

Aminoacido a 2

3

catena Acil-CoA

deidrogenasi degli

ramificata aminoacidi a catena

(Val, Leu, Ile) ramificata

Tiamina o Vitamina B 1

E‛ formata da un anello pirimidinico (2,5-dimetil-6-ammino pirimidina) e da un anello

tiazolico (4-metil-5-idrossietil tiazolo), legati tra loro da un ponte metilenico

La tiamina è fondamentale per la biosintesi del coenzima tiamina pirofosfato

(TPP)

che svolge un ruolo cruciale nelle reazioni del metabolismo dei carboidrati

Anche la TPP è indispensabile per il met dei carboidrati. Si forma per pirofosforilazione sull'OH della tiamina a spese di

1ATP; è presente un po' in tutte le cellule e la reaz è particolarmente attiva nell'epatocita => patologie al fegato possono

portare a patologie con sintomi da carenza di tiamina anche se non c'è effettivamente carenza di tiamina.

Struttura chimica e biosintesi

del coenzima

tiamina pirofosfato

(TPP) Tiamina

La tiamina pirofosfato interviene

- nelle reazioni di decarbossilazione => una sua carenza non

permetterebbe l'interconversione fra

ossidativa degli -cheto acidi zuccheri che avviene nella via dello

- nelle reazione di transchetolazione shunt

ma anche

- nella reazione di -ossidazione degli Carbonio

acidi grassi con sostituenti metilici in reattivo

posizione 3.

Ad es. l‛acido fitanico, un acido derivante dal fitolo

presente nella clorofilla ed assunto dall‛uomo

attraverso il latte e la carne dei ruminanti.

Il centro attivo della TPP è il C2

dell‛anello tiazolico che tende a perdere il Tiamina

protone per formare un carbanione. pirofosfato

Dato che hanno un CH3 sul Cβ, non potrebbero essere βox

=> devono prima rimuovere il gr.carbossilico in α, in modo Deficit di tiamina sono associati anche

che il CH3 si ritrovi sul C2 e quindi il C per subire la βox. => all'Alzheimer perchè è correlata al met del

Non potrebbero essere β-ox se prima non subissero l'α-ox glucosio e una carenza di glucosio a livello

(si ottiene in questo caso il propionil CoA). cerebrale diminuisce le sue capacità.

Funzione del coenzima Tiamina pirofosfato (TPP)

nella decarbossilazione ossidativa degli α-chetoacidi

TPP agisce perchè l'H presente

La TPP interviene nella sull'anello tiazolico può essere

decarbossilazione degli α-chetoacidi dissociato: la dissociazione forma

con formazione di derivati acil~CoA in carbanione che può legarsi al C

e perdita di CO2 => funge da carbonilico dei βchetoacidi con

cofattore per enzimi come la formaz di un intermedio

1

piruvato DH, l'α-chetoglutarato idrossieltilico o idrossibutirrilico (a

deidrogenasi deidrogenasi degli

e seconda dell'enzima coinvolto)

α-chetoacidi a catena ramificata. strabile per risonanza => serve per

stabilizzare un intermedio di

reazione.

Il centro attivo della TPP è il C2

dell'anello tiazolico, che tende a

dissociare il protone per formare un

2 carbanione. Questo attacca, con

meccanismo nucleofilo, il C

carbonilico dell'α-chetoacido e

quindi va incontro a

decarbossilazione.

CO

Aminoacido a 2

3

catena Acil-CoA

deidrogenasi degli

ramificata aminoacidi a catena

(Val, Leu, Ile) ramificata

Meccanismo d‛azione della TPP nella

decarbossilazione ossidativa degli α-chetoacidi

O -

CH -C-COO

3

piruvato TPP

CO

2

CH -C-TPP

3

idrossietil-TPP OH

CoASH

CH -C~SCoA

3

acetil-CoA O

-

COO HO TPP O

HO C TPP C~SCoA

C O TPP CoASH

CO

2 CH CH

CH 2 2

2 CH CH

CH 2 2

2 - -

COO COO

-

COO idrossibutirril-TPP succinil-CoA

α-

chetoglutarato Coenzima Tiamina pirofosfato (TPP)

nella interconversione degli zuccheri da parte della transchetolasi

È importante anche per le

transchetolasi che trasferiscono

unità bicarboniose tra pentosi: la

TPP perde l'H, forma il carbanione

cedendo H all'enzima; il carbanione

può legare il gruppo cheto del

chetoso donatore dell'unita

bicarboniosa => si forma un

intermedio stabile x risonanza che

permette la reazione.

La transchetolasi è l'enzima

responsabile dell'interconversione

dei pentoso fosfati, intermedi per la

sintesi del ribosio. TPP

transchetolasi Gliceraldeide

Ribosio Sedoeptulosio

Xilulosio 3-fosfato

5-fosfato 7-fosfato

5-fosfato Tiamina pirofosfato (TPP) Sedoeptulosio

5-fosfato +

Carbanione della TPP Ribosio

Xilulosio 5-fosfato

5-fosfato Stabilizzazione

per risonanza

Gliceraldeide diidrossietil-TPP

3-fosfato Tiamina o Vitamina B 1

- fonti alimentari: abbondante nei cereali integrali (crusca di frumento) e riso, nella carne (specie se

di maiale), nelle noci e nei legumi; piselli, lenticchie, fagioli; assente nel riso brillato

e pane bianco.

- fabbisogno nell‛adulto: 1-1,5 mg/giorno. La carenza di tiamina porta ad una carenza di TPP e

quindi ad un alterato met del glucosio a livello del SNC.

- deficit di Vitamina B : carenza di tiamina provoca la malattia nota come beri beri.

1 Sintomi della malattia coinvolgono soprattutto il sistema nervoso e

cardiaco. Nella forma secca il beri-beri si manifesta con polineurite

In ogni caso si sviluppano periferica (ischialgia brachialgia); nella forma umida il beri-beri è

polineuriti => caratterizzato da polineurite periferica, edemi diffusi e insufficienza

coinvolgimento del SNC circolatoria.

Deficit di Tiamina è frequente negli alcolisti per scarso assorbimento (l‛etanolo ne altera l‛assorbimento

intestinale) e/o perché le lesioni epatiche riducono la capacità del fegato di convertirla nel coenzima TPP.

Deficit di Tiamina si può avere anche per un eccesso di tiaminasi, enzima prodotto dalla flora

batterica intestinale che demolisce la tiamina nei due anelli costituenti inattivandola.

Acido pantotenico o Vitamina B 5

È formato da βalanina e acido pantoico uniti per formazione del leg carboamidico. È indispensabile perchè è fondamentale

per la sintesi del CoA e per la proteina trasportatrice di acili, indispensabili a loro volta per il met degli ac.grassi

acido pantoico

β-alanina

L‛acido pantotenico è fondamentale per la biosintesi del Coenzima A e

per la biosintesi della Proteina Trasportatrice di Acili (ACP)

che svolgono un ruolo cruciale in molte reazioni del metabolismo.

Nb: il legame carboamidico è resistente all'azione degli enzimi proteolitici del tubo digerente => è efficiente anche quando

somministrato per via orale. Struttura chimica del Coenzima A

(CoASH o CoA)

E‛ formato dalla 4‛-fosfopanteteina legata all‛adenosina 3‛-5‛-bisfosfato

acido pantoico etilammina

β-alanina β-mercapt