KOLOKWIUM III – witaminy, koenzymy, pierwiastki śladowe

1. Witamina PP – budowa funkcje

Witamina B3, niacyna, kwas nikotynowy

Jest to amid kwasu pirydyno-beata-karboksylowego.

Formy aktywne to NAD i NADP

Źródła: drożdże, pokarmy roślinne, orzechy ziemne, ziarna zbóż, wątroba, mięso, synteza z tryptofanu.

funkcje:

• Składnik NAD i NADP prznoszących wodór i elektrony i uczestniczących w przemianach pośrednich białek, węglowodanów, lipidów, zasad purynowych i piryminydnowych, porfiryn oraz tworzeniu wiązań wysokoenergetycznych.

• NAD jako koenzym:

• Dehydrogenaza gliceraldehydo-3-fosforanowa

• Dehydrogenaza IMP

• Dehydrogenaza jabłczanowa

• NADP jako koenzym:

• Dehydrogenaza glukozo-6-fosforanowa

• Dehydrogenaza 6-fosfoglukonianowa

• Reduktaza biliwerydynowa

Przyczyny niedoboru:

• Stosowanie izoniazydu i leków przeciwpadaczkowych

• Upośledzone wchłanianie

• Srebrzał – zuzywa tryptofan na serotoninę

• Choroba hartnupów – zaburzone wchłanianie tryptofanu

Skutki niedoboru:

• Pelagra

• Brak apetytu

• Spadek masy ciała

• Zmeczenie

• Apatia

• Spowolnienie metabolizmu

1. Witamina F – budowa funkcje

NNKT – kwasy które musimy otrzymać w diecie bo nie potraimy ich sami zsyntetyzować

ω-6 (wyst w tłuszczach roślinnych)

• Kwas linolowy

• Kwas linolenowy

• Kwas arachidonowy

ω-3 (wyst w tłuszczach zwierzęcych)

• Eikozapentaenowy

• Eikozaheksaenowy

Funkcje:

• Syntetyzowane sa z nich ważne biologicznie związki np. tromboksany, prostacykliny, prostaglandyny, lipoksyny

• Obniżają stężenie cholesterolu, ale tylko zpożywane w stanie surowym

• Po obróbce termicznej powstaja nadtlenki kwasów tłuszczowych uszkadzające komórki śródbłonka

1. Witamina B2 – budowa funkcje

Ryboflawina

Izoalloksazyna połączona z rybitolem

Forma aktywna: FAD – dinukleotyd flawoadeninowy

FMN – mononukleotyd flawinowy

Żródła

• Kiełkujące ziarna zbóż

• Warzywa

• Mleko

• Nerki

Funkcja

• Składnik flawoprotein: FAD, FADH, FADH2

• Może współdziałac z przenośnikami elektronów jak NAD+, chinony, cytochromy

• Bierze udział w reakcjach zyklu krebca, utleniania glukoz, aminokwasów, kwasów tłuszczowych

Koenzym:

• Oksydaza ksantynowa

• Oksydaza alfa-aminokwasowa

• Dehydrogenaza bursztynianowi

• Dehydrogenaza dihydrolponianowa

• Dehydrogenaza acylo-CoA

Przyczyny niedoboru

• Brak w diecie

• Fototerapia noworodków z hiperbilirubinemią

• Alkoholizm

Skutki niedoboru:

• Zespół ustno-oczno-genitalny

• Łojotok

• Niedokrwistośc normoblastyczna

1. Witamina E – budowa funkcje

Sa to związki zbudowane z pierścienia 6-chromanolu z 16 weglowym łańcuchem bocznym

Forma aktywna to alfa-tokoferol

Źródła

• Mieso

• Jaja

• Watroba

• Ryby

• Drob

• Kiełkujące ziarna zboz

• Oleje roślinne

Funkcje

• Dzialanie antyoksydacyjne

Uniemozliwia wolnym ordnikow utlenienie NKT w fosfolipidach błonowych

• Stabilizacja blon kom rokowych i lizosomalnych

• Wpływa na zwiększeni odpowiedzi immuno typu komórkowego

Przyczyny niedobory

• Zespół złego wchłaniania

• Niedobór w diecie

• Biegunka

• Wymioty

• Procesy zapalne, nadciśnienie, hipercholesterolemia

Skutki niedoboru:

• Niedokrwistość hemolityczna

• Dystrofia mięśni szkieletowych

• Miażdzyca tetnic

• Obniżona odporność orgnizmu

1. Witamina A – źródła, formy aktywne i ich wzajemne przemiany

Karotenoidy – prowitaminy A, występuja w roslinach o barwie żółtej i pomarańczowej. Możemy wyróżnic na ulegające konwersji do Wit A (alfa, beta i gamma karoten) i nie ulegające konwersji (likopen, luteina).

Są antyoksydantami!

Kwas retinowy we krwi jest transportowany w połączeniu z albuminami natomiast re tinol jest transportowany z białkiem RBP i cały kompleks (ARBP łączy się jeszcze z transtyretyną, zapobiegając wydaleniu z moczem).

Po dotarciu do komórek docelowych przenikają przez błone i łaczą się z białkami re tinol z cRBP a kwas Reginowy z cRABP.

Po związaniu z białkami łączą się z receptorem jądrowym który ma dwie podjednostki:

• RAR dla kwasu retinowego

• RXR dla retinalu i re tinolu

Aktywne sa jedynie hetero dimery RAR-RXR które wiążą się z z DNA i powodują represję lub de represje odpowiednich genów.

Źródła

• Tran

• Mleko

• Wątroba

• Zołtka jaj

• Ser

• Warzywa i owoce o barwie żółtej pomarańczowej

Funkcje retinolu i retinalu:

• Składnik rodopsyny

• Zapewnie integralność błon komórkowych

• Funkcje komórek nabłonka

• Zapewnia prawidłowy wzrost i różnicowanie okmóek

• Działanie teratogenne

Funkcje kwasu retinowego

• Różnicowanie komórek pnia, osteoblastów, keratynocytów, fibroblastów, spermatocytów

• Ekspresja genów białek enzymatycznych i nieenzymatycznych

• Dzialanie przeciwnowotworowe w ostrych białaczkach szpikowych

1. Witamina B6 – budowa fnkcje

   Budowa: pochodna pirydyny z jednym atomem azotu w pierścieniu.

   Forma aktywna: fosforan pirydoksalu – PLP

   Źródła:

• Drożdże

• Ziarna zbóż

• Zielone warzywa

• Wątroba

• Mleko

• Jaja

  Zapotrzebowanie: 1,25mg/dobę

  Funkcja:

• Metabolizm aminokwasów: dekarboksylacja, dezaminacja, transami nacja, dehydratacja, transport aminokwasów do komórki

• Biosynteza sfingozyny

• Biosynteza porfiryn

• Udział w syntezie DNA i podziale komórek

• Udział w syntezie neuroprzekaźników

• Udział w procesie glikogenolizy

  Koenzym:

• Kinureninazy

• Syntazy kwasu δ-aminolewulinowego

• Dekarboksylazy kwasu glutaminowego

  Kofaktor:

• Fosforylazy glikogenowej

  Przykłady reakcji:

  _PLP CO₂

  Kwas glutaminowy GABA

  ^{Dekarboksylaza kwasu glutaminowego}

  _PLP

  3-hydroksykinurenina 3-hydroksyantranian

  ^kinureninaza

  _PLP

  glicyna + bursztynylo-CoA kwas δ-aminolewulinowy

  ^{synteza kwasu δ-aminolewulinowego}

  _PLP

  glikogen + Pi glukozo-1-fosforan + glikogen

  ^{fosforylaza glikogenowa}

  Przyczyny niedoboru:

• Wiązanie lub inaktywacja przez leki

• Zespół złego wchłaniania u alkoholików

• Zmieniona konfiguracja apoenzymu prowadząca do zmniejszonego powinowactwa do PLP

  Skutki niedoboru:

• Zapalenie łojotokowe skóry

• Zapalenie jamy ustnej

• Zaburzenia w OUN (niedobór GABA)

• Polineuropatie

• Niedokrwistość mikrocyt arna z hipersyderemią

  Antywitaminy:

• Izoniazyd

• penicylamina

  Diagnostyka:

  Test ksanturenowy – w stanach niedoboru witaminy B6 dochodzi do zaburzenia w procesie katabolizmu tryptofanu, w wyniku czego powstaje wydalony z moczem kwas ksanturenowy.

• Podajemy 10g tryptofanu w 250cm3 wody

• W próbce z DZM oznaczamy stężenie kwasu ksanturenowego

• Po obciążeniu tryptofanem, dobowe wydalanie kwasu ksanturenowego może wynosić ok. 20mg

• Wydalanie kwasu ksanturenowego powyżej 50mg/dobę świadczy o niedoborze PLP.

1. Witamina K – budowa funkcje

Pochodne nafto chinonu z grupą metylowa w pozycji 2.

K1 - Filochinon – pochodzenia roślinnego, rodnik fitynowy w pozycji 3

K2 – farno chinon – flora bakteryjna jelita grubego, rodnik dofranezylowy w pozycji 3

K3 – menadion – sytetyczna, jednostka izoprenowi w pozycji trzeciej.

Funkcje:

• Gammakarboksylacja oksydacyjna czynników krzepnięcia układu protrombiny, białek C i S, osteokalcyny

• Gamma dekarboksylacja oksydacyjna białek wiążących wapń

• Udział w glikozylacji

Cykl witaminy K

Pozwala odtwarzać zredukowaną postać witaminy K, zachodzi w wątrobie w ER. Wymagana jest do tego obecnośc tlenu, CO2 i postaci hydrochinonowej witaminy K.

1. Forma epoksydowa dzięki reduktazie epoksydowej przechodzi w postać chinonową.

2. Reduktaza chinonowa przeksztalca ja w postać hydrochinonową

3. Ta dzięki epoksydzie przekształca się w postać epoksydową

4. Jednocześnie reszta glutaminowa przekształca się w karboanion glutaminianu przy obecności O2

5. Karboanion nieenzymatycznie przyłącza CO2 tworząc reszte karboksyglutaminową

Przyczyny niedoboru

• Cholestaza

• Zespoły złego wchłaniania

• Stosowanie antywitamin

Skutki niedoboru

• Skaza krwotoczna

• Wydłużenie czasu protrombinowego i kaolinowo-kefalinowego

• Krwawienia domięśniowe i domozgowe

1. Witamina C

Gammalakton kwasu 2,3-okso-L-gulonowego

Źródła

• Owoce, warzywa

• Watroba

• Nerki

• Nadnercza

• Sledziona

• Mozg

Funkcje

• Udział w biosyntezie kolagenu

• Przemianach tyrozyny

• Syntezie steroidów nadnerczowych

• Zachowanie prawidłowego potencjału oksydacyjnego w komórce

• Ytrzymanie miedzi i żelaza w formach aktywnych

• Ułatwieanie wchłaniania wapnia

• Stymulacja syntezy prostaglandyn

• Działanie antykarcinogenne

Kofaktor

• Hydroksylazy pro linowej, lizynowej, asparaginianowej, trimetylolizynowej

Przyczyny niedoboru

• Niewłaściwa dieta

• Alkoholizm

Skutki niedoboru

• Zmiany skórne

• Kruchość naczyń

• Obrzeki dziąseł

• Utrata zębów

• Złamania kości

• Szkorbut

• Choroba Moellera-Barlowa

• Upośledzone gojenie się ran

• Leprechaunizm

Biosynteza

1. Redukcja glukuronianu przez NADPH2 z powstaniem gulononianu

2. Odwodornienie i dehydratacja gulunonianu do kwasu askorbinowego

1. zależność między kwasem foliowym a Wit. B12

homocysteina przekształcana jest do metioniny w wyniku działania syntazy metioninowej (enzymu zależnego od witaminy B12). Żeby powstała ta metionina trzeba dodac grupę metylową i donorem tej grupy jest metylotetrahydrofolian, który jak ja odda to powstaje z niego tetrahydrofolian, czyli aktywna forma kwasu foliowego.

W przypadku braku B12 ta reakcja nie zajdzie i kwas foliowy pomimo że będzie dostarczany to nie będzie mógł przejść w formę aktywną i tym samym nie będzie pełnił swoich funkcji.

Skutkiem jest tez hiperhomocysteinemia – homocysteina będzie się Gromadzic w organizmie bo nei będzie przekształcana w metioninę.

Drugim skutkiem jest niedokrwistośc megaloblastyczna. Pochodna kwasu foliowego bierze udział w przekształcaniu uracylu w tyminę. Jak ta reakcja nie zachodzi to synteza białka zachodzi prawidłowo ale nie synteza DNA. Komórka szykuje się do podziału ale podzielić się nie może i mamy makrocytarną niedokrwistość.

1. Antywitaminy witaminy K – przykłady mechanizm działania

(inhibitory kompetycyjne)

Do antywitamin witaminy K należą związki dwóch grup

• Pochodne dikumarolu (warfaryna)

• Pochodne fenyloindiandonu

Obie substancje znalazły zastosowanie jako leki przeciwkrzepliwe. Hamują one reduktazę epoksydową przekształcającą postać epoksydowa w postać chinonową witaminy K w cyklu witaminy K.

W wyniku ich działania powstają PIVKA czyli wszystkie bialka które nie ulegną aktywacji w niedoborze witaminy K.

1. Antywitaminy kwasu foliowego – przykłady mechanizm działania

Mogą być antagonistami w stosunku do całej cząsteczki :

• Aminopteryna

• Metotrksat

• Aminoanfol

Mogą być antagonistami PABA

• Sulfonamidy

• Sulfatiazol

• Sulfoporyna

• Sulfaguanidyna

Znalazły zastosowanie w leczeniu nowotworów.

1. Jod – białka uczestniczące w metabolizmie jodu, funkcje

Funkcje:

Uczestniczy w syntezie hormonów tarczycy

Metabolizm:

• NIS symporter transportuje I-1 dokomórkowo

• Na rybosomach jest syntetyzowana tyreoglobulina i jest wydzielana do koloidu

• TPO czyli peroksydaza tarczycowa utlenia I-1 do I0

• TPO przeprowadza organifikację jodu wbudowywanie jodu do reszt tyrozyny w tyreoglobulinie

• Powstaje MIT i DIT

• Sprzęganie MIT I DIT

• Enzymy proteolitycze uwalniają odpowiednio T3 i T4

• MIT i DIT ulegają rozpadowi

• Tyrozyna zasila pulę aminokwasów i jest znowu wykorzystywana do syntezy tyreoglobuliny a jodki sa wykorzystywane do syntezy hormonów tarczycy

1. Cynk – mechanizm wchłaniania i funkcje

Największa zawartośc w gruczole krokowym, wątrobie, nerkach, mięśniach.

Kofaktor enzymów:

• anhydraza węglanowa

• Urykaza

• Karboksypeptydaza

• Dehydrogenaza swoista dla NAD

• Fosfataza zasadowa

• Dysmutaza ponadtlenkowa

We krwi znajduje się w erytrocytach jako składnik anhydrozy węglanowej.

W tkankach w połączeniu z metalotioneiną

Ew. transport z albuminami i alfa2makroglobulina

Funkcje:

• Udział w biosyntezie kwasów nukleinowych

• Udział w biosyntezie białek

• Stabilizacja błon

• Wpływa na utlenianie wewnątrzkomórkowe tłuszczów

• Wpływa na transport elektronów w łańcuchu oddechowym

• Wpływa hamująco na aktywnośc fagocytarną granulocytów

• Ułatwia synteze i gospodarkę insuliną

• Wpływa na utrzymanie prawidłowego stężenia witaminy A we krwi

• Chroni przed zatruciem ołowiem i kadmem

Źródła

• Żółtko jaj

• atroba

• nasiona grochu

• dyni

skutki niedoboru

• zahamowanie wzrostu

• opóźnienie dojrzewania

• niedorozwój cech płciowych

• hipogonadyzm

• hepatosplenomegalia

• zmiany skórne

• wypadanie włosów

wchłanianie cynku odbywa się głównie w dwunastnicy przy udziale kwasu pikolinowego. Kwas piko linowy powstaje z tryptofanu przy udziale witaminy B6.

1. Selen – funkcje, białka biorace udział w jego mechanizmie

Za transport w organizmie odpowiedzialne jest selenobałko P

Źródła

• Zboza

• Mieso

• Jaja

• Nabial

• Ryby

• Skorupiaki

Funkcje

• konieczny do prawidłowego funkcjonowania układów enzymatycznych

• tworzy antyutleniacz – peroksydaza glutationowa

• wazny w funkcjonowaniu układu odporosciowego i tarczyc

• redukuje ilość szkodliwych związków przyczyniających się do powstania RZS

• składnik aminokwasów – selenocysteiny i selenometioniny

skutki niedoboru:

• powiększenie i niewydolnośc serca

• objawy wola i niedoczynności tarczycy

• w ciązy nieodwracalne zmiany płodu

1. Żelazo – opisac białka wiążące i magazynujące żelazo i ich znaczenie w dianostyce

Hemoglobina – 60 % żelaza jest zawarte w hemoglobinie. W układzie tetrapirolowym hemu żelazu zajmuje miejsce centralne jest niezbędne do przenoszenia tlenu przez hemoglobinę.

Mioglobina – monomer, barwnik mieśnie. Stanowi marker nieenzymatyczny zawału

Transferryna – beta-globulina – transport żelaza w osoczu

Apoferrytyna – wiąże żelazo w enetrocycie i później w komórkach wątroby.

1. Wchłanianie żelaza do enterocytu

1. Ferro reduktaza w jelicie redukuje Fe3+ do Fe2+

2. DMT-1 – transport metali dwuwartościowych przenosi żelazo do wnętrza enterocytu

3. A enterocycie apoferrytyna wiąże żelazo – powstaje ferrytyna

4. Hefastyna transportuje żelazo do krwi i zaraz utlenia je na Fe3+

5. Transferryna transportuje żelazo we krwi

6. Może ono trafic do wątroby albo do komórki lini erytroblastycznej i tam zachodzi sykl transferynowy

Cykla transferynowy:

1. Do komórki wchłania się receptor transferryny i transferryna połączona z żelazem oraz DMT-1 (down regulation)

2. Pompa wodorowa zakwasza indosom

3. Fe oddysocjowuje od transferryny i DMT-1 przenosi go z endosomu do cytozo lu

4. W komórkach linii erytroblastycznej zostaje Fe włączone od hemu

5. W wątrobie jest magazynowane z apoferrytyną

Regulacja wchłaniania żelaza:

Trzy kluczowe mechanizmy:

1. Zawartość żelaza w diecie oddziałująca na powierzchnię szczytowa enerocyta

2. Zawartość żelaza w organizmie

3. Nasilenie erytropoezy

Proces wchłaniania przyspieszają:

• Niektóre aminokwasy

• Niektóre monosacharydy

• Kwas askorbinowy

Proces wchłaniania zaburzają

• Fityniany

• Szczawiany

• Weglany

• garbniiki

1. Metabolizm żelaza w makrofagu

Funkcję recyrkulacji żelaza pełnią makrofagi wątroby i śledziony, ktore fagocytują stare lub uszkodzone erytrocyty, a żelazo uwolnione podczas degradacji hemu odprowadzają do krążenia lub magazynują w postaci ferrytyny. Makrofagi te charakteryzują się intensywnym metabolizmem żelaza. Dzięki recyrkulacji żelaza w tych Komorkach do krwi trafi a w ciągu doby około 20 mg żelaza, czyli 10 razy więcej niż dobowa absorpcja w jelicie.

1. cAMP – synteza, przykłady reakcji

funkcje

• jest II rzedowym wtórnym przekaźnikiem wewnątrzkomórkowym

• reguluje aktywnośc kinaz cAMP zaleznych

• nasila procesy lipolizy, ketogenezy, glukoneogenezy, glikogenolizy

• nasila wydalanie reniny przez nerkę

• nasila rozproszenie melaniny

• nasila wydzielanie HCL przez komórki okładzinowe żołądka

• nasila wydzielania alfa amylazy

• wzmaga jonowa przepuszczalnośc śródbłonka

• hamuje agregację trombocytów

1. cGMP – synteza i funkcje

Funkcje

• bierze udział w wielu reakcjach jako element transdukcji sygnały

• reguluje fosforylację białek kinaz białkowych które później na drodze fosforylacji hamują/aktywuja enzymy lub czynniki transkrypcyjne

• rozluźnianie mięśni gładkich

1. PAPS

Funkcje

• Detoksykacja – związki toksyczne sa sprzęgane z siarczanem co ułatwia ich wydalanie

• Synteza GAG

• Uczestniczy w sprzeganiu bilirubiny

• Synteza sulfatydów

1. S-adenozylometionina – funkcje i reakcjie

Funkcje

• Dawca grup metylowych

• Dawca szkieletu dla homocysteiny

• Uczestniczy w syntezie poliamid

• Kreatyny

• Adrenaliny

• Choliny i betainy

1. UTP i jego pochodne – funkcje, przykłady reakcji

Funkcja

• Udział w metabolizmie węglowodanów

• Aktywacja monocukrów

• Przekształcenia epimeryczne monocukrów

• Synteza wiązań glikozydowych

• Synteza skrobii i glikogenu

1. Glutation – funkcje, przykłady reakcji

Tri peptyd złozony z glutaminianu, cysteiny i glicyny. Glutaminiana jest związany grupą gamma karboksylową. Może występowac w formie utlenionej lub zredukowanej (czynnej).

Jest ko substratem peroksydazy glutationowej

Funkcje

• Główny antyoksydant fazy wodnej komórki ( ma zdolnośc do niszczenia rodnika hydroksylowego)

• Stanowi rezerwuar reszt cysteinowych

• Uczestniczy w detoksykacji ksenobiotyków i jonów metali ciężkich

• Uczestniczy w przemianie związków endogennych

• Uczestniczy w syntezie niektórych prostanoidów

1. Wchłanianie miedzi

40-60% z pożywienia się wchłania, w żołądku w początkowym odcinku jelita cienkiego. Jest regulowane przez aminokwasy, witaminę c i jony kadmy cynku i żelaza

Najlepiej wchłaniają się związki proste obojętne lub amonowe.

• W jelicie metalotioneiny wiążą CU

• W krążeniu wrotnym w kompleksie z białkami leci do wątroby gdzie w wnika przez endocytozę

• Przy udziale Cu-ATPazy wydzielana jest do żółci

• Do komórek tkanek obwodowych wnika związana z histydyną i przez receptro dla ceruloplazminy

• Jako Cu+ wnika do komórek transporterem transportu biernego

• Wew komórki wizana jest przez histydynę i metalotioneiny

1. Biosynteza witaminy D

1. Cholesterol 7-dehydrocholesterol (enzym)

2. 7-dehydrocholesterol prowitamina D3 (UV)

3. Prowitamina D3 ulega przekształceniom w cholekalcyferol pod wpływem ciepła w skórze

4. Cholekalcyferol wiąże się z białkiem DBP i przechodzi do naczyń

5. Z DBP dociera do wątroby

6. Cholekalcyferol 25-hydroksycholekalcyferol ( 25-hydroksylaza)

7. Razem z DBP dociera do nerki

8. 25-hydroksycholekalcyferol 1,25-dihydroksycholekalcyferol (1-hydroksylaza)

Aktywatory hydroksylacji w nerkach:

• Hipofosfatemia

• Hipokalcemia

• PTH

• Estrogeny

• Androgeny

• STH

• T4

• Kortyzol

• Insulina

1. Witamina B12 – budowa i funkcja

Kobalamina

Pierścień tetrapirolowy z atomem kobaltu w centrum

Funkcje

• Konwersja metylomalonylo-CoA do bursztynylo-CoA

• Metylacja homocysteiny do metioniny

Koenzym

• Mutza metylomalonylo-CoA

• Aminomutaza leucynowa

• Synteza metioninowa

Skutki niedoboru

• Niedokrwistośc megaloblastyczna

• Hipersegmentacja granulocytów

• Zanik nabłonka wydzielniczego żołądka i jelit

• Zaburzenia psychiczne

• Hiperhomocysteinemia

• Acyduria metylomalonowa