Vitamina B1. Fontes. Metabolismo. Funções bioquímicas. Distúrbios metabólicos devido à insuficiência. Manifestações. Vitamina B1 Propriedades químicas da tiamina
Muita vitamina B1 é encontrada no pão integral, na casca das sementes de cereais, na soja, no feijão e nas ervilhas. Há muito no fermento, menos na batata, na cenoura e no repolho. Dos produtos de origem animal, os mais ricos em tiamina são o fígado, a carne de porco magra, os rins, o cérebro e a gema de ovo. A necessidade diária de tiamina é de 1,1 - 1,5 mg.
A vitamina B1, na forma de TPP (pirofosfato de tiamina), é parte integrante das enzimas que catalisam as reações de descarboxilação direta e oxidativa dos cetoácidos.
A vitamina B1 e seus metabólitos (principalmente seu derivado acetilado, bem como os derivados de tiazol e pirimidina) são excretados na urina, e a vitamina B1 é secretada pelos túbulos renais. A vitamina B 1 penetra rapidamente nos tecidos, acumulando-se no cérebro, coração, rins, glândulas supra-renais, fígado e músculos esqueléticos. Cerca de 50% do total de vitaminas do corpo é encontrada no tecido muscular.
No fígado, a vitamina B1 é convertida em metabólitos ativos - trifosfato de tiamina e difosfato de tiamina (cocarboxilase), esta transformação requer uma enzima específica tiamina pirofosfoquinase dependente de ATP e uma certa quantidade de íons magnésio. Num contexto de deficiência de magnésio, o metabolismo da vitamina B1 é difícil.
1. Participação do TPP na reação de descarboxilação direta do PVK. Quando o PVA é descarboxilado com piruvato descarboxilase, forma-se acetaldeído, que é convertido em etanol sob a influência da álcool desidrogenase. TPP é um cofator essencial para a piruvato descarboxilase. O fermento é rico nesta enzima.
2. Participação do TPP nas reações de descarboxilação oxidativa. A descarboxilação oxidativa do PVK é catalisada pela piruvato desidrogenase. Como resultado dessa reação, o PVK, formado durante a oxidação da glicose, é incluído na principal via metabólica da célula - o ciclo de Krebs, onde é oxidado a dióxido de carbono e água com liberação de energia.
3. Coenzima TPP-transcetolase. A transcetolase é uma enzima da via das pentoses fosfato de oxidação de carboidratos. O papel fisiológico desta via é ser o principal fornecedor de NADFH*H+ e ribose-5-fosfato.
4. A vitamina B1 participa da síntese da acetilcolina, catalisando a formação de acetil-CoA, substrato para a acetilação da colina, na reação da piruvato desidrogenase.
5. Além de participar de reações enzimáticas, a tiamina também pode desempenhar funções não coenzimáticas, cujo mecanismo específico ainda precisa ser esclarecido. Acredita-se que a tiamina esteja envolvida na hematopoiese.
Falta de tiamina nos alimentos (hipovitaminose) leva a um acúmulo significativo de ácidos pirúvico e α-cetoglutárico, uma diminuição na atividade de enzimas dependentes de tiamina no sangue e nos tecidos do corpo.
Foi comprovado experimentalmente que a deficiência de tiamina é acompanhada por uma violação da estrutura e função das mitocôndrias.
Hipervitaminose não descrito. O excesso de ingestão de vitaminas é rapidamente excretado na urina e não se acumula nos tecidos e órgãos. Os sintomas raros de sobredosagem podem incluir tremores, herpes labial, inchaço, nervosismo, taquicardia e reações alérgicas.
3. Uma criança de 2 meses tem fígado aumentado. Açúcar no sangue 3,0 mm/l pelo método da glicose oxidase; há pigmentos biliares na urina, o teste de Nylander é positivo; não há proteína. Explique as mudanças que estão ocorrendo.
A criança sofre de galactosemia. Esta doença é baseada na deficiência da enzima galactose-1-fosfato-uridiltransferase (GPT), que converte galactose-1-fosfato em uridina difosfogalactose e leva ao acúmulo de galactose e galactose-1-fosfato tóxico no sangue e tecidos. . Com a idade, ocorre um aumento compensatório na atividade da enzima uridina fosfato galactose pirofosforilase, que promove o metabolismo da galactose por via lateral. Alterações patológicas foram associadas a altas concentrações de galactose no sangue e nos tecidos. A galactose entra no corpo com os alimentos (lactose). Como resultado da deficiência da enzima GPT, a galactose e a galactose-1-fosfato acumulam-se no sangue e em vários tecidos, são excretados na urina e o galactitol (um derivado da galactose) acumula-se no cristalino. Mais tarde, ocorre um distúrbio no metabolismo da glicose no fígado, rins e cérebro devido à inibição da atividade da enzima fosfoglicose mutase. O teor de glicose no sangue diminui e aminoácidos (metionina, cisteína, etc.) aparecem na urina.
A doença se desenvolve após o nascimento, quando o bebê é alimentado com leite que contém lactose, fonte de galactose não metabolizável. Os principais sintomas da doença são: icterícia do recém-nascido, vômitos e diarréia, levando à desidratação, desenvolvimento gradual de retardo mental, aumento do fígado e baço, distrofia geral, catarata. Os exames laboratoriais revelam galactose e proteínas na urina e uma diminuição na atividade da galactose-1-fosfato-uridiltransferase nos eritrócitos. Um aumento na quantidade de galactose também é observado no líquido cefalorraquidiano e na urina, e o fígado, o cérebro, os rins são afetados, desenvolvem-se catarata, icterícia, hepatomegalia e dispepsia.
| Seção 11.1 |
O conceito de uma dieta completa. |
|
11.1.1. De pleno Direitoé uma dieta que atende às necessidades energéticas de uma pessoa e contém a quantidade necessária de nutrientes essenciais para garantir o crescimento e desenvolvimento normais do corpo. Fatores que influenciam a necessidade de energia e nutrientes do corpo: sexo, idade e peso corporal de uma pessoa, sua atividade física, condições climáticas, características bioquímicas, imunológicas e morfológicas do corpo. Todos os nutrientes podem ser divididos em cinco classes: 1. proteínas; 2. gorduras; 3. carboidratos; 4. vitaminas; 5. minerais. Além disso, qualquer dieta deve conter água, como solvente universal. Os componentes essenciais da dieta são:
11.1.2. Dieta balanceada. Uma dieta contendo nutrientes em uma proporção ideal para a máxima satisfação das necessidades plásticas e energéticas do corpo humano é chamada dieta balanceada. Acredita-se que a proporção mais favorável de proteínas, gorduras e carboidratos seja próxima de 1:1:4, desde que o conteúdo calórico total da dieta corresponda ao gasto energético de uma determinada pessoa. Assim, para um estudante do sexo masculino com peso de 60 kg, o consumo de energia é em média de 2.900 kcal por dia e a dieta deve conter: 80-100 g de proteínas, 90 g de gorduras, 300-400 g de carboidratos. |
|
| Seção 11.2 | Características das proteínas alimentares. |
|
11.2.1. Papel biológico das proteínas alimentares é que eles servir como fonte de recursos insubstituíveis e substituível aminoácidos. Os aminoácidos são usados pelo corpo para sintetizar suas próprias proteínas; como precursores de substâncias nitrogenadas não proteicas (hormônios, purinas, porfirinas, etc.); como fonte de energia (a oxidação de 1 g de proteínas fornece aproximadamente 4 kcal de energia). As proteínas alimentares são divididas em completas e incompletas. Proteínas alimentares completas - de origem animal, contêm todos os aminoácidos nas proporções necessárias e são bem absorvidos pelo organismo. Proteínas incompletas - de origem vegetal, não contenham ou contenham quantidades insuficientes de um ou mais aminoácidos essenciais. Assim, as culturas de grãos são deficientes em lisina, metionina e treonina; A proteína da batata contém pouca metionina e cisteína. Para obter dietas ricas em proteínas, deve-se combinar proteínas vegetais que se complementam na composição de aminoácidos, por exemplo, milho e feijão. Subsídio diário precisar: pelo menos 50 g por dia, em média 80-100 g. 11.2.2. Deficiência de proteína na infância causas: 1. diminuição da resistência do organismo a infecções; 2. interrupção do crescimento devido à síntese prejudicada de fatores de crescimento; 3. deficiência energética do corpo (esgotamento dos depósitos de carboidratos e gorduras, catabolismo das proteínas dos tecidos); 4. perda de peso corporal - desnutrição. Durante a privação de proteínas, observa-se edema, que ocorre devido à diminuição do teor de proteínas no sangue ( hipoalbuminemia) e distúrbios na distribuição de água entre o sangue e os tecidos. |
|
| Seção 11.3 | Características das gorduras alimentares. |
|
11.3.1. A composição das gorduras alimentares consiste principalmente em triacilgliceróis (98%), fosfolipídios e colesterol. Os triacilgliceróis de origem animal contêm muitos ácidos graxos saturados e têm consistência sólida. As gorduras vegetais contêm mais ácidos graxos insaturados e têm consistência líquida (óleos). Papel biológico: 1. são uma das principais fontes de energia; 2. servir como fonte de ácidos graxos poliinsaturados essenciais; 3. Promover a absorção de vitaminas lipossolúveis pelo intestino. Ácidos graxos poliinsaturados necessário para o corpo construir fosfolipídios, que formam a base de todas as estruturas da membrana celular e lipoproteínas do sangue. Além disso, o ácido linoléico é utilizado para a síntese do ácido araquidônico, que serve como precursor de prostaglandinas, prostaciclinas, tromboxanos e leucotrienos. Necessidade diária: 90-100 g, dos quais 30% devem ser óleos vegetais. O valor nutricional das gorduras vegetais é superior ao das gorduras animais, pois com o mesmo efeito energético - 9 kcal por 1 g, contêm mais ácidos graxos essenciais. 11.3.2. A violação da proporção de gorduras vegetais e animais na dieta leva a uma alteração na proporção de diferentes classes de lipoproteínas no sangue e, como consequência, a doenças cardíacas coronárias e aterosclerose. |
|
| Seção 11.4 |
Características dos carboidratos dietéticos. |
|
11.4.1. Com base na sua capacidade de absorção pelo corpo humano, os carboidratos dietéticos são divididos em dois grupos: digeríveis: glicose, frutose, sacarose, lactose, amido; indigestos: celulose (fibra), hemicelulose, pectinas. Papel biológico dos carboidratos digestíveis: 1. são a principal fonte de energia do ser humano (a oxidação de 1 g dá 4 kcal); 2. servem como precursores na síntese de muitas biomoléculas - heteropolissacarídeos, glicolipídios, ácidos nucléicos. Papel biológico dos carboidratos indigeríveis: a fibra afeta a motilidade intestinal, promove a eliminação do colesterol e previne o desenvolvimento de obesidade e colelitíase. Necessidade diária: 300-400 g, dos quais 50-100 g são carboidratos de fácil digestão (frutose, sacarose, lactose), 25 g de fibra, o restante é amido. 11.4.2. O excesso de carboidratos de fácil digestão na dieta contribui para o desenvolvimento de doenças como obesidade, diabetes e cárie dentária. A falta de substâncias de lastro (fibra) contribui para o desenvolvimento do câncer de cólon. |
|
| Seção 11.5 |
Vitaminas. |
||||||||||||||||||||||||
|
11.5.1. Vitaminas - compostos orgânicos de baixo peso molecular que entram no corpo com os alimentos e garantem o curso normal dos processos bioquímicos e fisiológicos. As vitaminas não estão incluídas na estrutura dos tecidos e não são utilizadas como fonte de energia. 11.5.2. Classificação de vitaminas. As vitaminas são divididas em dois grupos: vitaminas solúveis em água e vitaminas solúveis em gordura. Vitaminas solúveis em água- B1, B2, B6, B12, PP, H, C, ácido fólico, ácido pantotênico. Vitaminas lipossolúveis - A, D, E, K. Para cada vitamina, além da designação da letra, existe um nome químico e fisiológico. O nome fisiológico geralmente consiste no prefixo anti- e o nome da doença cujo desenvolvimento é evitado pela vitamina (por exemplo, vitamina H - anti-seborreica). 11.5.3. Provitaminas. Algumas vitaminas podem ser sintetizadas diretamente no corpo humano. Os compostos que servem como precursores para a síntese de vitaminas nas células do corpo humano são chamados provitaminas. Por exemplo, a provitamina da vitamina A é o caroteno, a vitamina D2 é o ergosterol, a D3 é o 7-desidrocolesterol. 11.5.4. Papel biológico das vitaminas. Quando as vitaminas entram no corpo, elas são convertidas em sua forma ativa, que está diretamente envolvida nos processos bioquímicos. O papel biológico das vitaminas solúveis em água é que elas fazem parte de coenzimas, envolvido no metabolismo de proteínas, gorduras e carboidratos nas células do corpo humano. A Tabela 1 mostra exemplos de vitaminas e suas funções biológicas. Tabela 1. Funções coenzimáticas de vitaminas solúveis em água.
11.5.5. Antivitaminas. O termo antivitaminas denotam quaisquer substâncias que causam diminuição ou perda total da atividade biológica das vitaminas. De acordo com o mecanismo de ação, são divididos em dois grupos: 1. antivitamínicos, que possuem estrutura semelhante à da vitamina e competem com ela pela inclusão na coenzima; 2. antivitaminas, causando modificação química da vitamina. Os exemplos incluem: tiaminase (antivitamina B1), quinina (antivitamina B2), isoniazida (antivitamina PP), dicumarol (antivitamina K). 11.5.6. Doenças do consumo irracional de vitaminas. Para garantir o curso normal dos processos bioquímicos, um certo nível de concentração de vitaminas deve ser mantido no corpo humano. Quando esse nível muda, desenvolvem-se doenças com sintomas característicos de cada vitamina. Hipervitaminose - doenças, causada pelo excesso de conteúdo vitamínico no corpo. Característica das vitaminas lipossolúveis que podem se acumular nas células do fígado. As mais comuns são as hipervitaminoses A e D, associadas à overdose de seus medicamentos. A hipervitaminose A é caracterizada por sintomas gerais de envenenamento: fortes dores de cabeça, náuseas, fraqueza. A hipervitaminose D é acompanhada por desmineralização dos ossos, calcificação dos tecidos moles e formação de cálculos renais. Hipovitaminose - doenças causada pela falta de vitaminas no corpo. Hipovitaminose primária associada à interrupção dos processos de entrada de vitaminas no corpo devido a: 1. falta de vitaminas nos alimentos; 2. degradação acelerada de vitaminas no intestino sob a influência da microflora patogênica; 3. violação da síntese de vitaminas pela microflora intestinal devido à disbacteriose; 4. absorção prejudicada de vitaminas; 5. tomar medicamentos - antivitaminas. Hipovitaminose secundária associada à interrupção dos processos de transformação das vitaminas em suas formas ativas nas células do corpo humano. A causa pode ser defeitos genéticos ou distúrbios nos processos bioquímicos em diversas doenças de órgãos e tecidos. Deficiências de vitaminas - doenças causada por uma completa falta de vitaminas no corpo. |
|||||||||||||||||||||||||
| Seção 11.5.5 |
Estrutura e funções biológicas das vitaminas lipossolúveis. |
|
Vitamina A - retinol. Formulário ativo:
cis-retinal. Participação da vitamina A no mecanismo da visão crepuscular. No processo de percepção da luz, o papel principal pertence ao pigmento rodopsina- uma proteína complexa que consiste em proteína opsina e grupo protético - cis-retinal. Sob a influência da luz, a luz cis-retiniana é convertida em um isômero - trans-retinal, que leva à destruição do pigmento rodopsina e ao surgimento de um impulso nervoso. A restauração do pigmento ocorre de acordo com o seguinte esquema: O processo de isomerização do trans-retinol na retina ocorre muito lentamente. A maior parte entra no sangue e depois no fígado, onde ocorre a rápida conversão do trans-retinol em cis-retinol, que entra no sangue e é absorvido pela retina. O processo é limitado pelo fornecimento de trans-retinol (vitamina A) no fígado. Hipovitaminose: perturbação da adaptação da visão ao escuro (cegueira noturna) em adultos; em crianças - parada de crescimento, queratinização do epitélio de todos os órgãos - hiperqueratose, córnea seca - xeroftalmia, amolecimento da córnea sob a influência da microflora - ceratomalácia. VitaminaD3 - colecalciferol. Formulário ativo:
1,25-diidroxicolecalciferol, calcitriol. Síntese de vitamina D3 e suas formas ativas em tecidos humanos. O precursor (provitamina) da vitamina D3 no corpo humano é o 7-desidrocolesterol, que, quando na pele radiação ultravioleta, transforma-se em colecalciferol.
Formação da forma ativa da vitamina acontece sequencialmente no fígado e nos rins por hidroxilação em 1 e 25 átomos de carbono. O 1,25-diidroxicolecalciferol resultante tem atividade hormonal (calcitriol). Seus tecidos-alvo são os intestinos, rins e ossos. No epitélio intestinal e nos túbulos renais, o calcitriol induz a síntese da proteína de ligação ao Ca, que promove a absorção de íons Ca2+ dos alimentos e sua reabsorção pelos rins. No tecido ósseo, inibe a síntese de colágeno, reduz a capacidade de ligação do Ca, o que leva à mobilização do cálcio dos ossos. Hipovitaminose:
em crianças - raquitismo. Sintomas: 1. diminuição do tônus muscular; 2. deformação dos ossos do crânio, tórax, coluna vertebral e extremidades inferiores. Em adultos - osteoporose- desmineralização dos ossos. Vitamina K -filoquinona. Formulário ativo:
desconhecido. Vitamina E - tocoferol. Formulário ativo:
desconhecido. |
|
| Seção 11.5.6 |
Estrutura e funções biológicas das vitaminas solúveis em água. |
|
Vitamina B 1 - tiamina.
Papel biológico: participa das reações de descarboxilação oxidativa do piruvato e do α-cetoglutarato. Necessidade diária: 1-2mg. Principais fontes alimentares: farinha integral, legumes, carne, peixe. Hipovitaminose: doença "pegue pegue". Sintomas: 1. neurite periférica; 2. fraqueza muscular; 3. incoordenação de movimentos; 4. aumento do tamanho do coração; 5. aumento dos níveis de piruvato no sangue. A principal causa de morte em pacientes com beribéri é a insuficiência cardíaca. Vitamina B 2 - riboflavina.
Papel biológico: participa de reações redox. Por exemplo: 1. transferência de elétrons nas cadeias respiratória e monooxigenase; 2. oxidação do succinato; 3. oxidação de ácidos graxos superiores. Necessidade diária: 1,5 - 3,0 mg. Principais fontes alimentares: leite, fígado, carne, ovos, vegetais amarelos. Hipovitaminose ocorre frequentemente em mulheres grávidas, crianças e pessoas sob estresse. Sintomas: 1. inflamação das papilas da língua - glossite; 2. rachaduras nos lábios e cantos da boca - angularestomatite; 3. turvação da lente - catarata; 4. inflamação da córnea do olho - ceratite. Vitamina B 6 - piridoxina.
Papel biológico: - participa das reações: 1. transaminação; 2. Descarboxilação de aminoácidos; 3. síntese de nicotinamida a partir de triptofano; 4. síntese de ácido δ-aminolevulínico (síntese de heme). Necessidade diária: 2mg. Principais fontes alimentares: pão, ervilha, feijão, batata, carne. Hipovitaminose: A deficiência de vitaminas não causa sintomas específicos. Vitamina PP - nicotinamida (niacina).
Papel biológico: faz parte das desidrogenases. Por exemplo: 1. complexo piruvato desidrogenase; 2. glicose-6-fosfato desidrogenase; 3. glutamato desidrogenase; 4. β-hidroxi, β-metilglutaril-CoA redutase e muitos outros. Necessidade diária: 15 - 20mg. Principais fontes alimentares: carne, peixe, ervilha, feijão, nozes. Hipovitaminose: doença pelagra. Sintomas: 1.dermatite- danos à pele; 2. diarréia- danos à membrana mucosa do trato gastrointestinal; 3. demência- demência. Como a vitamina PP pode ser sintetizada no corpo a partir do aminoácido triptofano, a pelagra pode ser tratada com a introdução de quantidades adicionais de proteínas animais completas na dieta. 60 mg de triptofano equivalem a 1 mg de nicotinamida. Vitamina B 9 - ácido fólico.
Papel biológico: participa de reações de transferência de grupos de um carbono durante a síntese de: 1. nucleotídeos de purina; 2. nucleotídeo timidil; 3. metionina a partir de homocisteína; 4. serina e glicina. Necessidade diária: 1 - 2,2 mg. Principais fontes alimentares: folhas verdes de plantas, fermento. Hipovitaminose: macrocíticoanemia. Vitamina B12 - cianocobalamina. Formulário ativo: coenzimas metilcobalamina e desoxiadenosilcobalamina. Possuem uma estrutura complexa, no centro da qual está um átomo de cobalto (Co+), conectado a quatro anéis pirrólicos, formando corrinaessencial. Papel biológico: participa das reações: 1. transmetilação; 2. troca de aminoácidos contendo enxofre; 3. formação de formas coenzimáticas de ácido fólico. Necessidade diária: 0,003 mg. Principais fontes alimentares: quaisquer produtos de origem animal. Hipovitaminose : megaloblásticoanemia, que se desenvolve quando a absorção da vitamina no intestino é prejudicada. Para a absorção da vitamina B12 no intestino, é necessária uma proteína especial gastromucoproteína(transcorrina), chamado - Fator intrínseco de Castle. Esta proteína é produzida no estômago, liga-se à vitamina B12 (fator extrínseco de Castle) e o complexo resultante é absorvido no intestino. Quaisquer razões que levem à interrupção da produção de glicoproteína gástrica (por exemplo, lesões orgânicas do estômago, ressecção gástrica) levam à hipovitaminose B12. Vitamina C - ácido ascórbico.
Formulário ativo
- desconhecido. Vitamina H - biotina.
Formulário ativo: biocitina. Papel biológico - participa de reações de carboxilação durante a síntese de: 1. nucleotídeos de purina; 2. oxaloacetato; 3. malonil-CoA. Necessidade diária: 0,26 mg. Principais fontes alimentares: leite, gema de ovo, fígado, tomate, espinafre. Hipovitaminose: Como a vitamina é sintetizada pela microflora intestinal, a deficiência é rara. Manifesta-se na forma de dermatite específica do couro cabeludo |
|
Formulário ativo:
coenzima tiamina difosfato (TDP).
Formulários ativos
: coenzimas flavina mononucleotídeo (FMN) e flavina adenina dinucleotídeo (FAD).
Formulário ativo:
coenzima piridoxal fosfato.
Formulário ativo:
coenzimas nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD) e nicotinamida adenina nucleotídeo fosfato (NADP).
Formulário ativo:
coenzima ácido tetrahidrofólico.
| Seção 11.6 |
Substâncias minerais (inorgânicas). |
|
11.6.1. Além dos seis elementos principais - C, H, O, P, N, S, que compõem todas as moléculas orgânicas, uma pessoa precisa obter mais cerca de 20 elementos químicos. Dependendo da quantidade em que devem entrar no corpo, os minerais são divididos em: macronutrientes- cálcio, cloro, magnésio, potássio, sódio - necessidade diária superior a 100 mg e microelementos- ferro, manganês, cobre, iodo, flúor, molibdênio, selênio, zinco, etc. - necessidade diária - vários miligramas. 11.6.2. Papel biológico dos minerais: 1. são componentes estruturais dos tecidos (cálcio, flúor); 2. proporcionar equilíbrio água-sal (sódio, potássio); 3. são um grupo protético de enzimas, fazem parte dos centros ativos, estabilizam a estrutura das enzimas e dos complexos enzima-substrato (magnésio, ferro, cobre); 4. participar na transmissão dos impulsos nervosos (cálcio); 5. participar da regulação hormonal do metabolismo (o iodo faz parte dos hormônios da tireoide, o zinco faz parte da insulina). 11.6.3. A deficiência de microelementos na água e nos alimentos pode levar ao desenvolvimento de doenças. Por exemplo, a falta de ferro e cobre pode causar anemia, a falta de flúor pode causar cáries e, com a falta de iodo nos alimentos e na água, desenvolve-se bócio endêmico. |
|
| Seção 11.7 |
Contaminantes alimentares químicos e biológicos. |
|
11.7.1. Contaminantes químicos de alimentos - produtos da atividade tecnológica humana. Eles entram no corpo com alimentos vegetais, leite e carne de animais criados em regiões ambientalmente desfavoráveis, bem como com produtos enlatados preparados em violação à tecnologia. Os poluentes químicos incluem 1. isótopos radioativos; 2. íons de metais pesados; 3. produtos orgânicos da indústria química; 4. Venenos agrícolas; 5. aditivos alimentares. A maioria dos poluentes químicos pode acumular-se no corpo humano e perturbar o metabolismo. Íons de metais pesados: mercúrio, chumbo, cobre, estanho, zinco, ferro - interagem com os átomos de nitrogênio dos ácidos nucléicos e enxofre nas proteínas, causando uma perturbação no funcionamento dessas macromoléculas. O envenenamento por chumbo causa aumento da fadiga, insônia e, posteriormente, distúrbios do sistema nervoso e danos cerebrais. Nas crianças, o acúmulo de chumbo nos tecidos causa diminuição das habilidades mentais. Nitratos entram no corpo com alimentos vegetais e água, nos intestinos eles são restaurados para nitritos, que oxidam a hemoglobina (Fe2+) em metemoglobina (Fe3+). Quando o envenenamento com nitritos aparece dispneia, tontura, cianose, metemoglobinemia. Além disso, os nitritos interagem com as aminas (contidas nos produtos) para formar nitrosaminas- substâncias que causam mutações e o desenvolvimento de câncer. Fenóis, contido em águas residuais de empresas metalúrgicas, em água potável na presença de cloro e na luz, pode se transformar em dioxinas. São compostos lipofílicos que se integram facilmente às membranas celulares, afetam células imunocompetentes e causam deformidades congênitas em crianças e doenças tumorais. 11.7.2. Contaminantes biológicos de alimentos: substâncias tóxicas produzidas por bactérias, fungos inferiores, algas unicelulares; compostos biologicamente ativos contidos em plantas superiores. Micotoxinas- são produzidos por fungos microscópicos - mofo. Muitas destas substâncias podem acumular-se no organismo e causar efeitos embriotóxicos, mutagénicos e carcinogénicos. Por exemplo, aflatoxina, produzido por fungos que infectam o amendoim e o milho, é um poderoso veneno para o fígado com efeito cancerígeno pronunciado. Algotoxinas- sintetizado por algas inferiores. O envenenamento ocorre ao nadar em corpos d'água contaminados com essas algas e comer os peixes que neles vivem. Por exemplo, toxóide, causa bloqueio da transmissão neuromuscular, o que leva à paralisia dos músculos esqueléticos e respiratórios. Glicosídeos vegetais- pode estar contido em produtos em doses comparáveis às farmacológicas. Solanina- é formado em tubérculos de batata sob a influência da luz solar. Tem efeito irritante nas membranas mucosas e inibe a atividade do sistema nervoso central. |
|
Vitaminas. A história das letras com números, ou o que é pró-vitamina B5
A.E. Lyubarev
Acontece que a terminologia das vitaminas é bastante confusa. Muitos provavelmente já se perguntaram: por que existem as vitaminas B6 e B12, mas nada se ouviu falar sobre as vitaminas B4, B7, B8, B10 e B11? Por que existem vitaminas K e P, mas não se conhece, digamos, vitamina L ou N? A resposta mais simples é que isso aconteceu historicamente. Mas você pode tentar descobrir por que aconteceu dessa maneira.
Descoberta de vitaminas
Pela primeira vez, a conclusão sobre a existência de substâncias desconhecidas absolutamente necessárias à vida foi feita por Nikolai Lunin em 1880. Em seu trabalho de dissertação (pelos padrões modernos - diploma) realizado na Universidade Dorpat (hoje Tartu), ele descobriu que ratos não conseguem sobreviver comendo uma mistura artificial de proteínas, gorduras, açúcar e sais minerais.
A conclusão de Lunin não foi reconhecida, até mesmo seu líder, G. Bunge, estava cético em relação a essa ideia. E ele pode ser compreendido. No século XIV. O filósofo inglês William de Ockham declarou: “As entidades não devem ser multiplicadas desnecessariamente.” E os cientistas adotaram este princípio, conhecido como navalha de Occam.
Assim, no caso da descoberta de Lunin, o mundo científico não teve pressa em reconhecer a existência de algumas substâncias desconhecidas. Os cientistas queriam primeiro ter certeza de que a morte dos ratos não se devia à falta de substâncias já conhecidas. Havia muitas suposições: violação da “combinação normal de partes orgânicas e inorgânicas”, desigualdade de leite e açúcar de cana, falta de compostos orgânicos de fósforo, etc.
E ainda assim Lunin estava certo! Seu trabalho não foi esquecido, pelo contrário, estimulou novas pesquisas nessa direção. Mas o nível de habilidade experimental de Lunin não foi superado por muito tempo. Seus seguidores frequentemente recebiam resultados errôneos devido à purificação insuficiente de substâncias, ou à coprofagia (comer suas próprias fezes), ou à duração insuficiente dos experimentos.
Cada pequena coisa importava. Por exemplo, Lunin consumiu açúcar de cana em vez de leite. Os críticos chamaram a atenção para o seguinte: a fórmula artificial de Lunin não é totalmente adequada para o leite. Mas quem usou o açúcar do leite não levou em conta que ele não estava suficientemente purificado: mais tarde descobriu-se que continha vitaminas B como impureza.
Foram necessários trinta anos para garantir que as falhas na alimentação dos animais com fórmulas artificiais não estivessem associadas à falta de ácidos nucléicos, fosfolipídios, colesterol, aminoácidos essenciais ou complexos orgânicos de ferro nos alimentos. E a conclusão de que os alimentos contêm quantidades muito pequenas de substâncias absolutamente necessárias à vida tornou-se cada vez mais óbvia.
Naquela época, os médicos tentavam entender as causas de doenças tão comuns como o escorbuto, o beribéri e a pelagra. Tem sido repetidamente sugerido que estas doenças estão associadas à má nutrição, mas era impossível provar este ponto de vista sem testes experimentais em animais.
Em 1889, o médico holandês H. Eijkman descobriu uma doença semelhante ao beribéri em galinhas. A doença foi causada pela ingestão de arroz polido. Alguns anos depois, cientistas noruegueses conseguiram induzir escorbuto experimental em porquinhos-da-índia e mostraram que também estava associado à falta de nutrição.
Em 1910, já havia sido acumulado material suficiente para a descoberta das vitaminas. E em 1911-1913. houve um avanço nessa direção. Em muito pouco tempo, surgiu um grande número de trabalhos que lançaram as bases para o estudo das vitaminas.
Em 1910, o diretor do Lister Institute em Londres, C.J. Martin designou o jovem polonês K. Funk para trabalhar no isolamento de uma substância que previne o beribéri. Martin acreditava que era algum tipo de aminoácido essencial. Mas Funk, após analisar a literatura e realizar uma série de experimentos preliminares, chegou à conclusão de que a substância ativa era uma simples base orgânica contendo nitrogênio (amina) e aplicou métodos de pesquisa desenvolvidos para tais compostos.
Em 1911, Funk fez o primeiro relatório sobre o isolamento de uma substância ativa cristalina do farelo de arroz. Ele então obteve uma preparação semelhante também a partir de fermento e de algumas outras fontes. Um ano depois, cientistas japoneses também receberam um medicamento semelhante. Como se descobriu mais tarde, estas drogas não eram substâncias químicas individuais, mas eram ativas em pombos em doses de 4-5 mg.
Funk chamou a substância que descobriu de “vitamina” ( Vitamina): do latim vita- vida e "Amém" ( amina) - a classe de compostos químicos à qual esta substância pertence. O grande mérito de Funk também está no fato de ele ter resumido dados sobre doenças como beribéri, escorbuto, pelagra e raquitismo, e ter afirmado que cada uma dessas doenças é causada pela falta de uma substância específica. Ele acreditava que essas substâncias constituíam um grupo químico especial de compostos nitrogenados, por isso deu a todas elas o nome geral de “vitaminas”. O artigo de Funk intitulado "Etiologia das Doenças por Deficiência" ( A etiologia das doenças deficientes) foi publicado em junho de 1912. Dois anos depois, Funk publicou uma monografia intitulada “Vitaminas”.
Quase simultaneamente ao artigo de Funk acima mencionado, em julho de 1912, uma grande obra do famoso bioquímico inglês F.G. Hopkins. Em um experimento cuidadosamente conduzido em ratos, ele comprovou que para o crescimento dos animais são necessárias substâncias presentes no leite em pequenas quantidades, e seu efeito não está associado à melhoria da digestibilidade dos principais componentes dos alimentos, ou seja, eles têm significado independente. Funk conhecia o trabalho de Hopkins antes mesmo da publicação deste artigo; em seu artigo, ele sugeriu que os fatores de crescimento descobertos por Hopkins também eram vitaminas.
Outros avanços no desenvolvimento da ciência das vitaminas estão associados principalmente ao trabalho de dois grupos de cientistas americanos: T.B. Osborne-L.V. Mendel e E.V. McCollum-M.Davis. Em 1913, ambos os grupos chegaram à conclusão de que algumas gorduras (leite, peixe, gordura de gema de ovo) contêm um fator necessário ao crescimento. Dois anos depois, sob a influência do trabalho de Funk e Hopkins e livrados de erros experimentais, eles se convenceram da existência de outro fator - o solúvel em água. O fator solúvel em gordura não continha nitrogênio, então McCollum não usou o termo “vitamina”. Ele propôs chamar as substâncias ativas de “fator A solúvel em gordura” e “fator B solúvel em água”.
Logo ficou claro que o “fator B” e o medicamento obtido por Funk são intercambiáveis, e o “fator A” previne a xeroftalmia e o raquitismo. A relação entre vitaminas e fatores de crescimento tornou-se óbvia. Outro fator foi obtido - antiescorbútico. Era necessário simplificar a nomenclatura.
Em 1920, J. Dremmond combinou os termos de Funk e McCollum. Para não vincular as vitaminas a um grupo químico específico, ele propôs omitir o “e” final, e desde então esse termo tem sido escrito em línguas que utilizam o alfabeto latino Vitamina. Dremmond também decidiu manter a designação da letra de McCollum, resultando nos nomes "vitamina A" e "vitamina B". O fator antiescorbútico é denominado "vitamina C".
Disputa de prioridade
As disputas sobre prioridade surgiram há muito tempo e, talvez, não tenham diminuído até hoje. Quem é considerado o descobridor das vitaminas? Provavelmente esta não é a maneira correta de colocar a questão. Muitos cientistas contribuíram para esta descoberta. E ainda assim, aparentemente, a contribuição mais significativa pode ser considerada a contribuição de N.I. Lunin, H. Eickman, K. Funk e F.G. Hopkins.
Em 1921, Hopkins recebeu a Medalha Chandler. No discurso de aceitação da medalha, ele se reconheceu como um pioneiro na descoberta de vitaminas. E embora Funk tenha tentado desafiar a prioridade de Hopkins, apenas Hopkins e Aickman receberam o Prémio Nobel de Fisiologia ou Medicina pela descoberta de vitaminas em 1929. No entanto, em seu discurso no Nobel, Hopkins admitiu que a primeira evidência experimental da existência de vitaminas foi obtida por Lunin.
E Lunin? Ele não teve que continuar seu trabalho de pesquisa. Tornou-se pediatra e nessa função ganhou fama e autoridade. A revista "Pediatria" em 1929 dedicou o 50º aniversário das atividades médicas, sociais, científicas e pedagógicas de N.I. Lunin, uma edição separada, inteiramente composta por artigos de seus alunos. Vale ressaltar que entre os pediatras era bem conhecida a notável descoberta que seu colega havia feito no início de sua carreira. Mas os vitaminalogistas soviéticos não estavam interessados na personalidade de Lunin: os organizadores da 1ª Conferência All-Union sobre Vitaminas, realizada em Leningrado em 1934, não sabiam que Lunin estava morando e trabalhando na mesma cidade naquela época e não o convidaram para participar da conferência.
Qual é o problema? Na ausência de interesse por tudo o que aconteceu antes da revolução? Ou será que Lunin não era considerado um compatriota? Entre os vitaminalogistas, prevalecia a crença de que Lunin realizava seu trabalho em Basileia, onde seu supervisor G. Bunge lecionou posteriormente. No entanto, Tartu nos anos 20-30. também estava “no exterior”.
Mas na década de 40. tudo virou de cabeça para baixo. Estabelecer a prioridade dos cientistas russos em todos os campos da ciência tornou-se política de Estado. E então imediatamente ficou claro que Lunin fez sua descoberta não na cidade estrangeira de Basileia, mas na “doméstica” Tartu, e em geral que sua descoberta foi abafada. Uma dúzia de artigos apareceram em defesa da prioridade da vitaminalogia russa. Alguns autores chegaram ao ponto de dizer que Funk e Hopkins não contribuíram com nada de novo em comparação com Lunin. Claro, tudo isso são custos daquela época. No entanto, sem diminuir o papel de outros investigadores, é importante notar que Lunin deu uma contribuição notável para a descoberta das vitaminas.
Havia muitas vitaminas
Mas voltemos à história da pesquisa sobre vitaminas. Na década de 20 Com o desenvolvimento de métodos para obtenção de deficiências vitamínicas experimentais e o aprimoramento dos métodos de purificação de vitaminas, aos poucos ficou claro que não existiam duas ou três vitaminas, mas muito mais.
Inicialmente, descobriram que a “vitamina A” é na verdade uma mistura de dois compostos, um dos quais previne a xeroftalmia e o outro previne o raquitismo. A primeira manteve a letra A, e a segunda foi chamada de “vitamina D”. Foi então descoberta a vitamina E, que preveniu a infertilidade em ratos criados com dieta artificial. Então ficou claro que a “vitamina B” também consiste em pelo menos duas vitaminas. É aí que começa a primeira confusão: alguns pesquisadores designaram a nova vitamina, que preveniu a pelagra em ratos e estimulou o crescimento dos animais, com a letra G, outros preferiram chamar esse fator de “vitamina B2”, e o fator que preveniu o beribéri, “vitamina B1”.
Termos "B" 1" e "B2" criaram raízes. O fator de crescimento manteve o nome "B2", e o fator que previne a pelagra em ratos passou a ser "B6". Por que usaram o índice 6? Claro, porque nessa época "B3" , "B4" e "B5" apareceram. Para onde eles foram então?
Título "B" 3" foi obtido em 1928 por uma nova substância encontrada em leveduras que prevenia dermatites em galinhas. Por muito tempo quase nada se sabia sobre essa substância, e dez anos depois descobriu-se que ela era idêntica ao ácido pantotênico, que foi estudado como um fator de crescimento em leveduras. Como resultado, o nome “ácido pantotênico” permaneceu para esta vitamina.
Em 1929, foi descoberto um fator na levedura, que se apressaram em chamar de “vitamina B4”. Logo ficou claro que esse fator não é uma vitamina, mas sim uma mistura de três aminoácidos (arginina, glicina e cistina).
Em 1930 surgiu o termo “vitamina B5”: esse nome foi proposto para um fator que mais tarde se revelou uma mistura de duas vitaminas. Um deles é o ácido nicotínico, que às vezes ainda é chamado de “vitamina B5”, o outro é a vitamina B6.
E nos anos seguintes o mesmo processo continuou: de vez em quando apareciam relatos de descoberta de novos fatores, e um novo índice era acrescentado à letra “B”. Mas apenas o índice 12 teve sorte.Compostos com outros índices revelaram-se não-vitaminas ou vitaminas já conhecidas, ou seu efeito não foi confirmado, ou o nome não foi amplamente utilizado.
E logo a classificação das letras das vitaminas perdeu o significado. Na década de 30 Os químicos realmente absorveram vitaminas. E se em 1930 praticamente nada se sabia sobre a natureza química das vitaminas, então em 1940 essa questão estava basicamente resolvida.
Os químicos deram a todas as vitaminas nomes químicos triviais. E esses nomes gradualmente começaram a substituir “letras por números”: ácido ascórbico, tocoferol, riboflavina, ácido nicotínico etc. - esses termos tornaram-se comumente usados. No entanto, muitos biólogos médicos permaneceram fiéis às “letras”.
Em 1976, a União Internacional de Nutricionistas (do inglês. nutrição- nutrição) recomendou manter as designações das letras no grupo B apenas para as vitaminas B6 e B12 (presumivelmente devido ao facto de estas vitaminas terem diversas formas). De resto, recomendam-se nomes triviais de substâncias: tiamina, riboflavina, ácido pantotênico, biotina- ou termos gerais: niacina, folacina.
O que é pantenol
O pantenol é um derivado do ácido pantotênico. Em sua molécula, o grupo ácido é substituído por um grupo álcool. No corpo de animais e humanos, o pantenol é facilmente convertido em ácido pantotênico, portanto sua atividade vitamínica é comparável. Mas os microrganismos não são capazes de oxidar o pantenol, portanto, para os micróbios, essa substância é venenosa.
O pantenol tem uma vantagem importante: é muito bem absorvido quando aplicado na pele. É por isso que este medicamento é tão amplamente utilizado em dermatologia e cosmética.
Mas ainda assim, por que o pantenol é chamado de pró-vitamina B5? As provitaminas são comumente chamadas de substâncias naturais que são convertidas em vitaminas no corpo de animais e humanos. Assim, o b-caroteno é pró-vitamina A, o ergosterol e o 7-desidrocolesterol são pró-vitaminas D. O pantenol também pode ser convertido em ácido vitamínico pantotênico. É verdade que, ao contrário do caroteno e do ergosterol, o pantenol não é uma substância natural, mas um produto sintético.
Por que "B5"? Acontece que entre os tantos nomes que recebeu na década de 30. ácido pantotênico, existia tal coisa. E esse nome ainda tem adeptos - ainda na década de 70. foi encontrado em artigos de médicos franceses. Pois bem, a França, como você sabe, é criadora de tendências, inclusive na área de cosméticos.
GLOSSÁRIO DE TERMOS
Vitamina A- retinol e seus derivados (retinal, ácido retinóico, etc.), necessários ao crescimento e diferenciação dos tecidos, processos de fotorrecepção e reprodução, sua deficiência causa xeroftalmia.
Vitamina C- ácido ascórbico, participa de reações redox, sua deficiência leva a escorbuto.
Vitamina D- um grupo de substâncias relacionadas necessárias para o crescimento ósseo (promovem a absorção de cálcio e fósforo), cuja deficiência causa raquitismo.
Vitamina E- α-tocoferol e compostos relacionados, um dos principais antioxidantes dos organismos vivos, sua deficiência causa infertilidade.
Vitamina K- um grupo de substâncias relacionadas envolvidas no processo de coagulação do sangue.
Tiamina (vitamina B1)- seu derivado, o pirofosfato de tiamina (cocarboxilase), faz parte de um grande número de enzimas envolvidas no metabolismo dos carboidratos; a falta desta vitamina leva a doenças pegue.
Riboflavina (vitamina B2)- seus derivados fazem parte das enzimas da cadeia respiratória.
Ácido pantotênico (vitamina B3)- os seus derivados (coenzima A, etc.) participam nos processos mais importantes de síntese e degradação de substâncias.
Vitamina B 6 - um grupo de substâncias relacionadas (piridoxina, piridoxal, piridoxamina), cujos derivados (fosfato de piridoxal e fosfato de piridoxamina) estão envolvidos no metabolismo dos aminoácidos.
Vitamina B 12 - um grupo de substâncias relacionadas (cobalaminas), fazem parte de enzimas envolvidas em muitos processos importantes de síntese e degradação de substâncias, incluindo o processo de hematopoiese.
Folacina (vitamina Sol)- o ácido fólico e compostos relacionados, seu derivado, o ácido tetrahidrofólico, fazem parte das enzimas envolvidas nos processos sintéticos mais importantes, incluindo o processo de hematopoiese.
Niacina (vitamina PP)- o ácido nicotínico e a nicotinamida, seus derivados, NAD e NADP, estão envolvidos em um grande número de processos redox.
Biotina (vitamina H)- faz parte de enzimas que realizam a carboxilação (adição de uma molécula de dióxido de carbono) de ácidos orgânicos.
VITAMINOSE
Pegue- uma doença associada à falta de vitamina B1. Caracterizado por danos generalizados aos nervos periféricos das extremidades. A doença se difundiu nos países do Leste e Sudeste Asiático no século XIX, quando o principal produto alimentar desses países, o arroz, começou a ser descascado (arroz "polido").
Xeroftalmia- lesões oculares, expressas na secura da conjuntiva e da córnea. Uma das principais causas da doença é a falta de vitamina A.
Pelagra- uma doença associada à deficiência de niacina. Manifesta-se em danos à pele, trato digestivo e sistema nervoso. Distribuído em países onde o principal produto alimentar é o milho.
Raquitismo- uma doença infantil associada à falta de vitamina D. Caracterizada pelo amolecimento dos ossos.
Escorbuto- Doença associada à falta de vitamina C. Geralmente ocorre quando não há frutas e vegetais frescos na dieta. Frequentemente observado entre participantes de expedições ao norte e marítimas. Caracterizado por sangramento nas gengivas, perda de dentes, etc.
Vitamina B1, foi a primeira vitamina isolada na forma cristalina por K. Funk em 1912. Posteriormente, foi realizada sua síntese química. Seu nome - tiamina- obtido devido à presença de um átomo de enxofre e de um grupo amino em sua molécula.
Tiamina consiste em 2 anéis heterocíclicos - aminopirimidina e tiazol. Este último contém um grupo funcional cataliticamente ativo - um carbânion (um carbono relativamente ácido entre o enxofre e o nitrogênio).
A tiamina é bem preservada em ambiente ácido e pode resistir ao aquecimento a altas temperaturas. Em um ambiente alcalino, por exemplo, ao assar massa com adição de refrigerante ou carbonato de amônio, ela se decompõe rapidamente.
No trato gastrointestinal, várias formas da vitamina são hidrolisadas para formar tiamina livre. A maior parte da tiamina é absorvida no intestino delgado por meio de um mecanismo específico de transporte ativo, o restante é decomposto pela tiaminase das bactérias intestinais. Com a corrente sanguínea, a tiamina absorvida entra primeiro no fígado, onde é fosforilada pela tiamina pirofosfoquinase e depois transferida para outros órgãos e tecidos.
Existe a opinião de que a principal forma de transporte da tiamina é o TMP.
A vitamina B1 está presente em vários órgãos e tecidos, tanto na forma de tiamina livre como nas suas enzimas de fósforo: monofosfato de tiamina(TMF), difosfato de tiamina(TDP, sinônimos: pirofosfato de tiamina, TPP, cocarboxilase) e trifosfato de tiamina(TTF).
O TTP é sintetizado nas mitocôndrias usando a enzima TTP-ATP fosfotransferase:
A principal forma de coenzima (60-80% do total intracelular) é a TPP. O TTP desempenha um papel importante no metabolismo do tecido nervoso. Se sua formação for interrompida, desenvolve-se encefalopatia necrosante. Após a quebra das coenzimas, a tiamina livre é excretada na urina e determinada na forma de tiocromo.
A vitamina B, na forma de TPP, é parte integrante das enzimas que catalisam as reações de descarboxilação direta e oxidativa dos cetoácidos.
A participação do TPP nas reações de descarboxilação dos cetoácidos é explicada pela necessidade de aumentar a carga negativa do átomo de carbono carbonílico do cetoácido em um estado transitório e instável:
O estado de transição é estabilizado pelo TPP pela deslocalização da carga negativa do ânion carbono do anel tiazol, que desempenha o papel de uma espécie de sumidouro de elétrons. Como resultado desta protonação, forma-se acetaldeído ativo (hidroxietil-TPF).
2. Participação da TPP nas reações de descarboxilação oxidativa.
A descarboxilação oxidativa do PVK é catalisada pela piruvato desidrogenase. O complexo piruvato desidrogenase inclui várias proteínas enzimáticas e coenzimas estruturalmente relacionadas (ver pág. 100). TPP catalisa a reação inicial de descarboxilação do PVK. Esta reação é idêntica àquela catalisada pela piruvato descarboxilase. No entanto, ao contrário desta última, a piruvato desidrogenase não converte o intermediário hidroxietil-TPP em acetaldeído. Em vez disso, o grupo hidroxietil é transferido para a próxima enzima na estrutura multienzimática do complexo piruvato desidrogenase.
A descarboxilação oxidativa do PVK é uma das principais reações no metabolismo dos carboidratos. Como resultado dessa reação, o PVK, formado durante a oxidação da glicose, é incluído na principal via metabólica da célula - o ciclo de Krebs, onde é oxidado a dióxido de carbono e água com liberação de energia. Assim, graças à reação de descarboxilação oxidativa do PVK, criam-se condições para a oxidação completa dos carboidratos e o aproveitamento de toda a energia neles contida. Além disso, a forma ativa do ácido acético formada durante a ação do complexo PDH serve como fonte para a síntese de diversos produtos biológicos: ácidos graxos, colesterol, hormônios esteróides, corpos acetônicos e outros.
A dscarboxilação oxidativa do α-cetoglutatarato é catalisada pela α-cetoglutarato desidrogenase. Esta enzima faz parte do ciclo de Krebs. A estrutura e o mecanismo de ação do complexo α-cetoglucarato desidrogenase são semelhantes aos da piruvato desidrogenase, ou seja, o TPP também catalisa o estágio inicial de conversão do cetoácido. Assim, o funcionamento ininterrupto deste ciclo depende do grau de abastecimento das células TPF.
Além das transformações oxidativas de PVK e α-cetoglutarato, o TPP participa da descarboxilação oxidativa de cetoácidos com esqueleto de carbono ramificado (produtos de desaminação de valina, isoleucina e leucina). Essas reações desempenham um papel importante no processo de utilização de aminoácidos e, consequentemente, de proteínas pela célula.
3. TPP é uma coenzima transcetolase.
A transcetolase é uma enzima da via das pentoses fosfato de oxidação de carboidratos. O papel fisiológico desta via é ser o principal fornecedor de NADFH*H+ e ribose-5-fosfato. A transcetolase transfere porções de dois carbonos da xilulose 5-fosfato para a ribose 5-fosfato,
o que leva à formação de triose fosfato (3-fosfogliceraldeído) e açúcar 7C (sedoheptulose-7-fosfato). O TPP é necessário para estabilizar o ânion carb formado pela clivagem da ligação C2-C3 da xilulose-5-fosfato.
4. Vitamina B1 participa da síntese da acetilcolina, catalisando a formação do acetil-CoA, substrato da acetilação da colina, na reação da piruvato desidrogenase.
5. Além de participar de reações enzimáticas, a tiamina também pode desempenhar funções não coenzimáticas, cujo mecanismo específico ainda precisa ser esclarecido. Acredita-se que a tiamina esteja envolvida na hematopoiese, como evidenciado pela presença de anemias congênitas dependentes de tiamina que podem ser tratadas com altas doses dessa vitamina, bem como na esteroidogênese. A última circunstância permite-nos explicar alguns dos efeitos das preparações de vitamina B mediados pela resposta ao stress.
O estado de transição é estabilizado pelo TPP pela localização da carga negativa do ânion carb do anel tiazol, que desempenha o papel de uma espécie de sumidouro de elétrons. Como resultado desta protonação, forma-se acetaldeído ativo (hidroxietil-TPF).
Os resíduos de aminoácidos das proteínas têm uma capacidade fraca de fazer o que o TPP faz facilmente, portanto as apoproteínas precisam de uma coenzima. O TPP está fortemente ligado à apoenzima de complexos multienzimáticos de a-hidroxicetoácido desidrogenases (veja abaixo).
Vitamina B 1 (tiamina, antineurite).
Derivado de vitamina B 1- TDP (TPF) é uma coenzima do complexo piruvato desidrogenase (enzima piruvato carboxilase), complexo -cetoglutarato desidrogenase e enzima transcetolase (enzima -totarato descarboxilase), e também faz parte da coenzima das transcetolases - enzimas do estágio não oxidativo da via GMP.
Se houver insuficiência de vitamina B1, pode ocorrer a doença do beribéri, característica dos países orientais onde o principal produto alimentar é o arroz e o milho refinados. Esta doença é caracterizada por fraqueza muscular, motilidade intestinal prejudicada, perda de apetite, exaustão, neurite periférica (um sinal característico é que é doloroso para uma pessoa ficar em pé - os pacientes andam “na ponta dos pés”), confusão e distúrbios no funcionamento do sistema cardiovascular. Com o beribéri, o conteúdo de piruvato no sangue aumenta.
Fontes alimentares de vitamina B 1- Pão de centeio. A vitamina B1 está praticamente ausente no milho, no arroz e no pão de trigo. Isso se explica pelo fato de que no grão de centeio a tiamina está distribuída por todo o grão, enquanto em outros cereais ela está contida apenas na casca do grão.
Necessidade diária- 1,5 mg/dia.
A vitamina B 2 (riboflavina) faz parte do mononucleotídeo de flavina (FMN) e do dinucleotídeo de flavina adenina (FAD) - grupos protéticos de enzimas flavinas.
Sua função biológica no corpo— participação em reações redox na composição de flavoproteínas (FP).
A deficiência desta vitamina é comum na Rússia. Isso acontece com frequência principalmente em pessoas que não comem pão de centeio preto. Manifestação de hipovitaminose: dermatite angular nos cantos da boca (“encravamento”), olhos. Isto é frequentemente acompanhado de ceratite (inflamação da córnea). Em casos muito graves, ocorre anemia. Muitas vezes, a hipovitaminose combinada das vitaminas “B 2” e “PP” é combinada, uma vez que essas vitaminas estão contidas nos mesmos produtos.
Fontes de alimentos: pão de centeio, leite, fígado, ovos, vegetais amarelos, fermento.
Necessidade diária: 2-4 mg/dia.
Ácido fólico (BC). Contém 3 unidades estruturais: pteridina, PABA (ácido para-aminobenzóico) e ácido glutâmico.
Freqüentemente, o PABA (ácido para-aminobenzóico) também é chamado de vitamina. mas isso não é verdade. PABA é um fator de crescimento para microrganismos que sintetizam ácido fólico.
O C1 ativo é extraído da glicina ou serina por meio de uma enzima cuja parte não proteica contém vitamina Bc - ácido fólico. O ácido fólico é restaurado duas vezes no corpo (é adicionado hidrogênio).
THFA é uma coenzima de enzimas que transportam radicais de um carbono.
Todas as outras formas de C1 ativo podem ser formadas a partir de metileno-THFA: formil-THFA, metil-THFA, meteno-THFA, hidroximetil-THFA como resultado de reações de oxidação ou redução de metileno-THFA.
O ácido fólico, na forma de ácido tetrahidrofólico, é uma coenzima envolvida em reações enzimáticas associadas à transferência de radicais reativos de um carbono. Por exemplo: biossíntese de mononucleotídeos de purina e pirimidina.
Com a deficiência de vitaminas, uma pessoa apresenta anemia macrocítica, na qual a síntese de DNA nas células vermelhas da medula óssea é prejudicada; os pacientes são caracterizados pela perda de peso.
Fontes de alimentos: vegetais de folhas verdes, fermento, carne, espinafre.
As deficiências vitamínicas são raras, pois a necessidade dessa vitamina é compensada pela microflora intestinal. Em algumas doenças intestinais, quando ocorre disbiose, a absorção do ácido fólico fica prejudicada.
Necessidade diária: 0,2-0,4mg.
A vitamina B 6 (piridoxina) na forma de fosfato de piridoxal é um grupo protético de aminoácidos transaminases e descarboxilases. Também é necessário para algumas reações do metabolismo de aminoácidos. Portanto, com deficiência de vitamina B6, são observados distúrbios no metabolismo de aminoácidos.
B6 também está envolvido nas reações de síntese da hemoglobina heme (síntese do ácido d-aminolevulínico). Portanto, com a falta de B6, a pessoa desenvolve anemia.
Além da anemia, é observada dermatite. A deficiência de B6 pode se desenvolver em pacientes com tuberculose, porque esses pacientes são tratados com medicamentos sintetizados à base de isoniazida - estes são antagonistas da vitamina B6.
Fontes de alimentos: pão de centeio, ervilhas, batatas, carne, fígado, rins.
Necessidade diária para um adulto: 0,15-0,20mg.
Ácido pantotênico (vitamina B 3) A molécula de ácido pantotênico consiste em beta-alanina e ácido 2,4-di-hidroxi-dimetil-butírico. Você não precisa saber a fórmula.
A importância desta vitamina é que ela faz parte da HS-KoA (coenzima acilação).
Estrutura do CoA:
tioetilamina;
ácido pantotênico;
3-fosfoadenosina-5-difosfato.
HSCoA- coenzima de acilação, ou seja, faz parte de enzimas que catalisam a transferência de resíduos acil. Portanto, B 3 está envolvido na beta-oxidação de ácidos graxos, descarboxilação oxidativa de β-cetoácidos, biossíntese de gordura neutra, lipóides, esteróides, heme e acetilcolina.
Com a falta de ácido pantotênico devido à disbacteriose, o indivíduo desenvolve dermatite e, em casos graves, alterações nas glândulas endócrinas, incluindo as glândulas supra-renais. Também são observadas despigmentação e esgotamento dos cabelos.
Fontes de alimentos: gema de ovo, fígado, fermento, carne, leite.
Necessidade diária: 10mg/dia
Vitamina B 12 (cobalamina) (vitamina antianêmica).
Tem uma estrutura complexa, a estrutura da molécula é semelhante à do heme, mas em vez do ferro existe o cobalto. B 12 também contém uma estrutura de nucleotídeos semelhante ao AMP.
Um derivado da vitamina B 12 é uma coenzima. Esta vitamina é necessária para a síntese de ácidos nucléicos. Garante a transição de oxirribonucleotídeos para desoxirribonucleotídeos (RNA para DNA).
A falta desta vitamina pode levar ao desenvolvimento de anemia plaquetária perniciosa e disfunção do sistema nervoso central.
Via de regra, há uma deficiência combinada de vitamina B 12 e ácido fólico. A anemia se desenvolve não porque pouca vitamina B 12 vem dos alimentos, mas na ausência de uma glicoproteína especial, chamada “fator de Castle interno” e produzida no estômago. O fator Castle é necessário para a absorção da vitamina B12. Quando parte do estômago é removida, a gastrite reduz a produção do fator Castle.
Esta é a única vitamina sintetizada apenas pela microflora intestinal.
Esta é a única vitamina solúvel em água que se deposita no corpo (no fígado).
Necessidade diária: 2,5-5 mcg.
Na segunda metade do século XIX, estabeleceu-se que o valor nutricional dos produtos alimentares é determinado pelo seu conteúdo em proteínas, gorduras, hidratos de carbono, sais minerais e água.
No entanto, a experiência prática dos médicos e as observações clínicas, bem como o histórico das viagens marítimas e terrestres, apontaram para a ocorrência de uma série de doenças específicas (escorbuto, beribéri) associadas a defeitos nutricionais, embora estas últimas cumprissem plenamente os requisitos acima. .
Uma importante contribuição para o desenvolvimento da doutrina das vitaminas foi feita pelo médico doméstico N.I. Lunin em experimentos com ratos. Um grupo de ratos (controle) recebeu leite natural e o segundo recebeu uma mistura de componentes do leite: proteínas, gordura, açúcar do leite, sais minerais e água. Depois de algum tempo, os ratos do grupo experimental morreram, enquanto os ratos do grupo controle desenvolveram-se normalmente. Isto levou à conclusão de que o leite contém substâncias adicionais necessárias para uma vida normal.
A exatidão da conclusão de Lunin foi confirmada pelo estabelecimento da causa do beribéri. Descobriu-se que as pessoas que comiam arroz integral permaneciam saudáveis, ao contrário dos pacientes com beribéri que comiam arroz polido. Em 1911, o cientista polonês K. Funk isolou do farelo de arroz uma substância que tinha um bom efeito curativo para esta doença. Como esta substância orgânica continha um grupo amino, Funk chamou esta substância de vitamina, ou amina da vida (do lat. vita - vida). Atualmente, são conhecidas cerca de duas dezenas de vitaminas que garantem o crescimento normal do corpo e o curso normal dos processos fisiológicos e bioquímicos. Muitos deles fazem parte de coenzimas (B 1, B 2, PP e outros); Algumas vitaminas desempenham funções especializadas (vitaminas A, D, E, K).
As vitaminas são compostos orgânicos de baixo peso molecular e de diversas naturezas químicas.
e diversas estruturas, sintetizadas principalmente por plantas, em parte por microrganismos. Para os humanos, as vitaminas são fatores nutricionais essenciais.
A falta de ingestão de vitaminas nos alimentos, a absorção prejudicada ou o comprometimento de seu uso pelo organismo levam ao desenvolvimento de condições patológicas chamadas hipovitaminose.
As principais causas da hipovitaminose
Falta de vitaminas nos alimentos;
Má absorção no trato gastrointestinal;
Defeitos congênitos de enzimas envolvidas na transformação de vitaminas;
Ação de análogos estruturais de vitaminas (antivitaminas).
A necessidade de vitaminas de uma pessoa depende do sexo, idade, estado fisiológico e intensidade do trabalho. A necessidade de vitaminas de uma pessoa é significativamente influenciada pela natureza dos alimentos (a predominância de carboidratos ou proteínas na dieta, a quantidade e qualidade das gorduras), bem como pelas condições climáticas.
CLASSIFICAÇÃO DE VITAMINAS
Com base na sua estrutura química e propriedades físico-químicas (em particular, solubilidade), as vitaminas são divididas em 2 grupos.
A. SOLÚVEL EM ÁGUA
Vitamina B 1 (tiamina); Vitamina B 2 (riboflavina); Vitamina PP (ácido nicotínico, nicotinamida, vitamina B 3);
Ácido pantotênico (vitamina B 5); Vitamina B 6 (piridoxina); Biotina (vitamina H); Ácido fólico (vitamina B c, B 9); Vitamina B 12 (cobalamina); Vitamina C (ácido ascórbico); Vitamina P (bioflavonóides).
b. gordura solúvel
Vitamina A (retinol);
Vitamina D (colecalciferol);
Vitamina E (tocoferol);
Vitamina K (filoquinona).
As vitaminas hidrossolúveis, quando entram em excesso no organismo, sendo altamente solúveis em água, são rapidamente eliminadas do organismo.
As vitaminas lipossolúveis são altamente solúveis em gordura e acumulam-se facilmente no corpo quando ingeridas em excesso nos alimentos. Seu acúmulo no corpo pode causar um distúrbio metabólico chamado hipervitaminose e até a morte do corpo.
A. vitaminas solúveis em água
1. Vitamina B 1 (tiamina). A estrutura da vitamina inclui anéis de pirimidina e tiazol conectados por uma ponte de metino.
Fontes. A vitamina B1 é a primeira vitamina isolada na forma cristalina por K. Funk em 1912. É amplamente distribuída em produtos de origem vegetal (cascas de cereais e arroz, ervilha, feijão, soja, etc.). Nos organismos animais, a vitamina B1 está contida principalmente na forma de éster difósforo de tiamina (TDP); é formado no fígado, rins, cérebro e músculo cardíaco pela fosforilação da tiamina com a participação da tiamina quinase e do ATP.
A necessidade diária de um adulto é em média 2-3 mg de vitamina B1. Mas a necessidade disso depende em grande parte da composição e do conteúdo calórico total dos alimentos, da taxa metabólica e da intensidade do trabalho. A predominância do carbono
Levodov na alimentação aumenta a necessidade de vitamina do corpo; as gorduras, pelo contrário, reduzem drasticamente essa necessidade. O papel biológico da vitamina B1 é determinado pelo fato de que na forma de TDP ela faz parte de pelo menos três enzimas e complexos enzimáticos: como parte dos complexos piruvato e α-cetoglutarato desidrogenase, participa da descarboxilação oxidativa do piruvato e α -cetoglutarato; Como parte da transcetolase, o TDP participa da via das pentoses fosfato de conversão de carboidratos.
O principal, mais característico e específico sinal da deficiência de vitamina B1 é a polineurite, que se baseia em alterações degenerativas dos nervos. Primeiro, a dor se desenvolve ao longo dos troncos nervosos, depois ocorre perda de sensibilidade da pele e paralisia (beribéri). O segundo sinal mais importante da doença é uma perturbação da atividade cardíaca, que se expressa na perturbação do ritmo cardíaco, no aumento do tamanho do coração e no aparecimento de dores na zona cardíaca. Os sinais característicos de uma doença associada à deficiência de vitamina B1 também incluem distúrbios das funções secretoras e motoras do trato gastrointestinal; observa-se diminuição da acidez do suco gástrico, perda de apetite e atonia intestinal. 2. Vitamina B 2 (riboflavina). A estrutura da vitamina B2 é baseada na estrutura da isoaloxazina combinada com o álcool ribitol.
A riboflavina é um cristal amarelo (do lat. sabores - amarelo), ligeiramente solúvel em água.
As principais fontes de vitamina B2 são fígado, rins, ovos, leite, fermento. A vitamina também é encontrada em espinafre, trigo e centeio. Uma pessoa recebe parcialmente vitamina B 2 como produto da atividade vital da microflora intestinal.
A necessidade diária de vitamina B 2 para um adulto é de 1,8-2,6 mg.
Funções biológicas. Na mucosa intestinal, após a absorção da vitamina, ocorre a formação das coenzimas FMN e FAD conforme o seguinte esquema:
As coenzimas FAD e FMN fazem parte das enzimas flavinas que participam das reações redox (ver seções 2, 6, 9, 10).
As manifestações clínicas da deficiência de riboflavina são expressas na interrupção do crescimento em organismos jovens. Processos inflamatórios freqüentemente se desenvolvem na mucosa oral, rachaduras que não cicatrizam a longo prazo aparecem nos cantos da boca e dermatite do sulco nasolabial. Inflamação típica dos olhos: conjuntivite, vascularização da córnea, catarata. Além disso, com a deficiência de vitamina B2, desenvolve-se fraqueza muscular geral e fraqueza do músculo cardíaco.
3. Vitamina PP (ácido nicotínico, mida de nicotina, vitamina B 3)
Fontes. A vitamina PP é amplamente distribuída em alimentos vegetais, seu conteúdo é rico em arroz e farelo de trigo, fermento e há muita vitamina no fígado e rins de bovinos e suínos. A vitamina PP pode ser formada a partir do triptofano (a partir de 60 moléculas de triptofano podem ser formadas
1 molécula de nicotinamida), que reduz a necessidade de vitamina PP e aumenta a quantidade de triptofano nos alimentos. A necessidade diária desta vitamina é de 15-25 mg para adultos e 15 mg para crianças.
Funções biológicas. O ácido nicotínico no corpo faz parte do NAD e do NADP, que funcionam como coenzimas de várias desidrogenases (ver seção 2). A síntese de NAD no corpo ocorre em 2 estágios:
O NADP é formado a partir do NAD por fosforilação sob a ação da NAD quinase citoplasmática.
NAD++ATP → NADP++ADP
A deficiência de vitamina PP leva à doença “pelagra”, que se caracteriza por 3 sintomas principais: dermatite, diarreia, demência (“três Ds”). A pelagra se manifesta na forma de dermatite simétrica em áreas da pele expostas ao sol, distúrbios gastrointestinais (diarréia) e lesões inflamatórias das mucosas da boca e da língua. Nos casos avançados de pelagra, são observados distúrbios do sistema nervoso central (demência): perda de memória, alucinações e delírios. 4. Ácido pantotênico (vitamina B) O ácido pantotênico consiste em ácido D-2,4-dihidroxi-3,3-dimetilbutírico e resíduos de β-alanina conectados por uma ligação amida:
O ácido pantotênico é um pó branco, finamente cristalino, altamente solúvel em água. É sintetizado por plantas e microrganismos e é encontrado em diversos produtos de origem animal e vegetal (ovos, fígado, carne, peixe, leite, fermento, batata, cenoura, trigo, maçã). No intestino humano, o ácido pantotênico é produzido em pequenas quantidades pela Escherichia coli. O ácido pantotênico é uma vitamina universal; humanos, animais, plantas e microorganismos precisam dele ou de seus derivados.
Necessidade humana diária de ácido pantotênico
ácido é 10-12 mg. Funções biológicas. O ácido pantotênico é usado nas células para a síntese de coenzimas: 4-fosfopantoteína e CoA (Fig. 3-1). 4-fosfopantoteína é uma coenzima da palmitoil sintase. CoA está envolvido na transferência de radicais acil em reações gerais
vias de catabolismo (ver secção 6), activação de ácidos gordos, síntese de colesterol e corpos cetónicos (ver secção 8), síntese de acetilglucosaminas (ver secção 15), neutralização de substâncias estranhas no fígado (ver secção 12). Manifestações clínicas de deficiência de vitaminas. Humanos e animais desenvolvem dermatite, alterações distróficas nas glândulas endócrinas (por exemplo, glândulas supra-renais), perturbações do sistema nervoso (neurite, paralisia), alterações degenerativas no coração, rins, despigmentação e perda de cabelo e pêlo em animais, perda de apetite, exaustão. Um baixo nível de pantotenato no sangue em pessoas é frequentemente combinado com outras hipovitaminoses (B 1, B 2) e se manifesta como uma forma combinada de hipovitaminose.
Arroz. 3-1. Estrutura de CoA e 4'-fosfopantoteína. 1 - tioetanolamina; 2 - adenosil-3"-fosfo-5"-difosfato; 3 - ácido pantotênico; 4 - 4"-fosfopantoteína (ácido pantotênico fosforilado combinado com tioetanolamina).
5. Vitamina B 6 (piridoxina, piridoxal, piridox-samina)
A estrutura da vitamina B 6 é baseada em um anel de piridina. Existem 3 formas conhecidas de vitamina B6, diferindo na estrutura do grupo substituinte no átomo de carbono na posição p do átomo de nitrogênio. Todos eles são caracterizados pela mesma atividade biológica.
Todas as 3 formas da vitamina são cristais incolores, altamente solúveis em água.
Fontes de vitamina B 6 para humanos são alimentos como ovos, fígado, leite, pimentão verde, cenoura, trigo, fermento. Algumas vitaminas são sintetizadas pela flora intestinal.
A necessidade diária é de 2-3 mg.
Funções biológicas. Todas as formas de vitamina B6 são utilizadas no organismo para a síntese de coenzimas: fosfato de piridoxal e fosfato de piridoxina. As coenzimas são formadas por fosforilação no grupo hidroximetil na quinta posição do anel piridínico com a participação da enzima piridoxal quinase e ATP como fonte de fosfato.
As enzimas piridoxal desempenham um papel fundamental no metabolismo dos aminoácidos: catalisam as reações de transaminação e descarboxilação dos aminoácidos, participam em reações específicas do metabolismo de aminoácidos individuais: serina, treonina, triptofano, aminoácidos contendo enxofre, como bem como na síntese do heme (ver secções 9, 12).
Manifestações clínicas de deficiência de vitaminas. A deficiência de vitamina B 6 se manifesta em crianças
aumento da excitabilidade do sistema nervoso central, convulsões periódicas, possivelmente devido à formação insuficiente do transmissor inibitório GABA (ver secção 9), dermatite específica. Em adultos, são observados sinais de hipovitaminose B6 durante o tratamento prolongado da tuberculose com isoniazida (antagonista da vitamina B6). Nesse caso, ocorrem danos ao sistema nervoso (polineurite) e dermatites. 6. Biotina (vitamina H)
A estrutura da biotina é baseada em um anel tiofeno, ao qual está ligada uma molécula de uréia, e a cadeia lateral é representada pelo ácido valérico.
Fontes. A biotina é encontrada em quase todos os alimentos de origem animal e vegetal. As fontes mais ricas desta vitamina são fígado, rins, leite e gema de ovo. Em condições normais, uma pessoa recebe uma quantidade suficiente de biotina como resultado da síntese bacteriana no intestino.
A necessidade diária de biotina em humanos não excede 10 mcg.
Papel biológico. A biotina desempenha função de coenzima nas carboxilases: participa da formação da forma ativa
No corpo, a biotina é usada na formação de malonil-CoA a partir de acetil-CoA (ver seção 8), na síntese do anel de purina (ver seção 10) e na reação de carboxilação do piruvato para formar oxaloacetato (ver seção 6).
As manifestações clínicas da deficiência de biotina em humanos têm sido pouco estudadas, uma vez que as bactérias intestinais possuem a capacidade de sintetizar esta vitamina em quantidades essenciais.
quantidades. Portanto, o quadro de deficiência vitamínica surge quando há disbiose intestinal, por exemplo, após a ingestão de grandes quantidades de antibióticos ou sulfas que causam a morte da microflora intestinal, ou após a introdução de grande quantidade de clara de ovo crua na dieta. A clara do ovo contém a glicoproteína avidina, que se combina com a biotina e evita que esta seja absorvida pelo intestino. Avidina (peso molecular 70.000 kDa) consiste em quatro subunidades idênticas contendo 128 aminoácidos cada; cada subunidade se liga a uma molécula de biotina. Com a deficiência de biotina, o indivíduo desenvolve o fenômeno da dermatite específica, caracterizada por vermelhidão e descamação da pele, além de secreção abundante das glândulas sebáceas (seborreia). Com a deficiência de vitamina H, perda de cabelo e pêlo em animais, também são observados danos nas unhas, dores musculares, fadiga, sonolência e depressão são frequentemente observadas. 7. Ácido fólico (vitamina B c vitamina B 9) O ácido fólico consiste em três unidades estruturais: resíduo de pteridina (I), ácidos para-amino-benzóico (II) e glutâmico (III).
A vitamina, obtida de diversas fontes, pode conter de 3 a 6 resíduos de ácido glutâmico. O ácido fólico foi isolado em 1941 das folhas verdes das plantas, daí o seu nome (do latim. folium - folha).
Fontes. Uma quantidade significativa desta vitamina é encontrada no fermento, bem como no fígado, rins, carne e outros produtos de origem animal.
A necessidade diária de ácido fólico varia de 50 a 200 mcg; porém, devido à má absorção dessa vitamina, a dose diária recomendada é de 400 mcg.
O papel biológico do ácido fólico é determinado pelo fato de servir como substrato
para a síntese de coenzimas envolvidas nas reações de transferência de radicais de um carbono de vários graus de oxidação: metil, hidroximetil, formil e outros. Estas coenzimas estão envolvidas na síntese de várias substâncias: nucleótidos de purina, na conversão de dUMP em dGMP e na troca de glicina e serina (ver secções 9, 10). Os sinais mais característicos de deficiência de ácido fólico são hematopoiese prejudicada e várias formas associadas de anemia (anemia macrocítica), leucopenia e retardo de crescimento. Na hipovitaminose do ácido fólico, são observados distúrbios na regeneração epitelial, principalmente no trato gastrointestinal, causados pela falta de purinas e pirimidinas para a síntese de DNA nas células da membrana mucosa em constante divisão. A deficiência vitamínica de ácido fólico raramente ocorre em humanos e animais, uma vez que esta vitamina é suficientemente sintetizada pela microflora intestinal. No entanto, o uso de sulfonamidas para tratar uma série de doenças pode causar o desenvolvimento de deficiências vitamínicas. Esses medicamentos são análogos estruturais do ácido para-aminobenzóico que inibem a síntese de ácido fólico em microrganismos (ver seção 2). Alguns derivados da pteridina (aminopterina e metotrexato) inibem o crescimento de quase todos os organismos que necessitam de ácido fólico. Esses medicamentos são usados na prática médica para suprimir o crescimento tumoral em pacientes com câncer. 8. Vitamina B 12 (cobalamina) A vitamina B 12 foi isolada do fígado na forma cristalina em 1948. Em 1955, Dorothy Hodgken, por meio de análise de raios X, decifrou a estrutura dessa vitamina. Por este trabalho ela recebeu o Prêmio Nobel em 1964. A vitamina B 12 é a única vitamina que contém o metal cobalto (Fig. 3-2).
Fontes. Nem os animais nem as plantas são capazes de sintetizar vitamina B12. Esta é a única vitamina sintetizada quase exclusivamente por microrganismos: bactérias, actinomicetos e algas verde-azuladas. Dos tecidos animais, fígado e
rins A deficiência de vitaminas nos tecidos animais está associada à absorção prejudicada de cobalamina devido à síntese prejudicada do fator intrínseco Castle, em combinação com o qual é absorvido. O fator Cas-la é sintetizado pelas células parietais do estômago. É uma glicoproteína com peso molecular de 93.000 D. Combina-se com a vitamina B 12 com a participação de íons cálcio. A hipovitaminose B12 geralmente está associada à diminuição da acidez do suco gástrico, que pode ser resultado de danos à mucosa gástrica. A hipovitaminose B 12 também pode se desenvolver após a remoção total do estômago durante operações cirúrgicas.
A necessidade diária de vitamina B 12 é extremamente pequena e equivale a apenas 1-2 mcg.
A vitamina B 12 serve como fonte de formação de duas coenzimas: metilcobalamina no citoplasma e desoxiadenosilcobalamina nas mitocôndrias (Fig. 3-2).
Metil-B 12 é uma coenzima envolvida na formação de metionina a partir da homocisteína. Além disso, o metil-B 12 participa das transformações dos derivados do ácido fólico necessários à síntese dos nucleotídeos - precursores do DNA e do RNA.
A desoxiadenosilcobalamina, como coenzima, está envolvida no metabolismo de ácidos graxos com número ímpar de átomos de carbono e aminoácidos com cadeia ramificada de hidrocarbonetos (ver seções 8, 9).
O principal sintoma da deficiência de vitamina B 12 é a anemia macrocítica (megaloblástica). Esta doença é caracterizada por um aumento no tamanho dos glóbulos vermelhos, uma diminuição no número de glóbulos vermelhos na corrente sanguínea e uma diminuição na concentração de hemoglobina no sangue. Os distúrbios da hematopoiese estão associados principalmente a distúrbios no metabolismo dos ácidos nucléicos, em particular na síntese de DNA em células que se dividem rapidamente do sistema hematopoiético. Além do comprometimento da função hematopoiética, a deficiência de vitamina B 12 também é específica de um distúrbio do sistema nervoso, explicado pela toxicidade do ácido metilmalônico, que se acumula no corpo durante a quebra de ácidos graxos com número ímpar de átomos de carbono, como bem como alguns aminoácidos de cadeia ramificada.
9. Vitamina C (ácido ascórbico)
O ácido ascórbico é uma lactona de um ácido semelhante em estrutura à glicose. Existe em duas formas: reduzida (AA) e oxidada (ácido desidroascórbico, DAC).
Ambas as formas de ácido ascórbico transformam-se rápida e reversivelmente uma na outra e, como coenzimas, participam de reações redox. O ácido ascórbico pode ser oxidado pelo oxigênio atmosférico, peróxido e outros agentes oxidantes. O DAA é facilmente reduzido por cisteína, glutationa e sulfeto de hidrogênio. Num ambiente ligeiramente alcalino, o anel de lactona é destruído e a atividade biológica é perdida. Quando os alimentos são cozinhados na presença de agentes oxidantes, parte da vitamina C é destruída.
As fontes de vitamina C são frutas frescas,
vegetais, ervas (Tabela 3-1). Necessidade humana diária de vitamina C
é 50-75 mg. Funções biológicas. A principal propriedade do ácido ascórbico é sua capacidade de oxidar e reduzir facilmente. Juntamente com DAK, forma um par redox em células com potencial redox de +0,139 V. Graças a esta capacidade, o ácido ascórbico participa de muitas reações de hidroxilação: resíduos de Pro e Lys durante a síntese de colágeno (a principal proteína do tecido conjuntivo) , durante a hidroxilação da dopamina, síntese de hormônios esteróides no córtex adrenal (ver seções
No intestino, o ácido ascórbico reduz Fe 3+ a Fe 2+, promovendo a sua absorção, acelera a libertação de ferro da ferritina (ver secção 13) e promove a conversão de folato em formas de coenzima. O ácido ascórbico é classificado como um antioxidante natural (ver secção 8).
Arroz. 3-2. A estrutura da vitamina B 12 (1) e suas formas de coenzima - metilcobalamina (2) e 5-desoxiadenosilcobalamina (3).
Tabela 3-1. Conteúdo de ácido ascórbico em alguns alimentos e plantas
O famoso cientista americano L. Pauling, duas vezes ganhador do Prêmio Nobel, atribuiu grande importância a este papel da vitamina C. Ele recomendou o uso de grandes doses de ácido ascórbico (2-3 g) para a prevenção e tratamento de diversas doenças (por exemplo, resfriados). Manifestações clínicas de deficiência de vitamina C. A deficiência de ácido ascórbico leva a uma doença chamada escorbuto (escorbut). O escorbuto, que ocorre em humanos quando há conteúdo insuficiente de frutas e vegetais frescos na dieta, foi descrito há mais de 300 anos, na época de longas viagens marítimas e expedições ao norte. Esta doença está associada à falta de vitamina C nos alimentos. Somente humanos, primatas e
Porquinhos-da-índia. As principais manifestações da deficiência de vitaminas são causadas principalmente pela violação da formação de colágeno no tecido conjuntivo. Como resultado, observa-se afrouxamento das gengivas, afrouxamento dos dentes e violação da integridade dos capilares (acompanhados de hemorragias subcutâneas). Ocorrem inchaço, dor nas articulações e anemia. A anemia devido ao escorbuto pode estar associada à capacidade prejudicada de usar as reservas de ferro, bem como a distúrbios do metabolismo do ácido fólico. 10. Vitamina P (bioflavonóides) Atualmente sabe-se que o conceito de “vitamina P” une a família dos bioflavonóides (catequinas, flavononas, flavonas). Este é um grupo muito diversificado de compostos polifenólicos vegetais que afetam a permeabilidade vascular de forma semelhante à vitamina C.
Os mais ricos em vitamina P são limões, trigo sarraceno, chokeberries, groselhas pretas, folhas de chá e roseiras.
A necessidade diária de uma pessoa definitivamente não é
instalado. O papel biológico dos flavonóides é estabilizar a matriz intercelular do tecido conjuntivo e reduzir a permeabilidade capilar. Muitos membros do grupo da vitamina P têm efeito hipotensor. A manifestação clínica da hipoavitaminose de vitamina P é caracterizada por aumento do sangramento gengival e hemorragias subcutâneas pontuais, fraqueza geral, fadiga e dores nas extremidades. A Tabela 3-2 lista as necessidades diárias, formas de coenzimas, principais funções biológicas das vitaminas solúveis em água, bem como sinais característicos de deficiências vitamínicas.
B. VITAMINAS SOLÚVEIS EM GORDURA
1. Vitamina A (retinol) - álcool cíclico, insaturado e monohídrico.
Fontes. A vitamina A é encontrada apenas em produtos de origem animal: fígado de gado e porco, gema de ovo, laticínios
A estrutura da pró-vitamina A (1), vitamina A (2) e seus derivados (3, 4)
Tabela 3-2. Vitaminas solúveis em água
produtos; O óleo de peixe é especialmente rico nesta vitamina. Os produtos vegetais (cenoura, tomate, pimentão, alface, etc.) contêm carotenóides, que são pró-vitaminas A. A mucosa intestinal e as células do fígado contêm uma enzima específica, a caroteno dioxigenase, que converte os carotenóides na forma ativa da vitamina A. Necessidade diária de a vitamina A para um adulto é de 1 a 2,5 mg de vitamina ou de 2 a 5 mg de β-carotenos. Normalmente, a atividade da vitamina A nos alimentos é expressa em unidades internacionais; Uma unidade internacional (UI) de vitamina A equivale a 0,6 mcg de β-caroteno e 0,3 mcg de vitamina A.
Funções biológicas da vitamina A. No corpo, o retinol é convertido em retinal e ácido retinóico, que estão envolvidos na regulação de uma série de funções (crescimento e diferenciação celular); eles também constituem a base fotoquímica do ato de visão.
A participação da vitamina A no ato visual foi estudada detalhadamente (Fig. 3-3). O aparelho do olho sensível à luz é a retina. A luz que incide na retina é adsorvida e transformada pelos pigmentos retinais em outra forma de energia. Nos humanos, a retina contém 2 tipos de células receptoras: bastonetes e cones. Os primeiros reagem à iluminação fraca (crepúsculo) e os cones respondem à boa iluminação (visão diurna).
Arroz. 3-3. Diagrama do ciclo visual. 1 - cis-retinal no escuro combina-se com a proteína opsina, formando rodopsina; 2 - sob a influência de um quantum de luz ocorre a fotoisomerização de 11-cis-retinal em trans-retinal; 3 - a opsina trans-retiniana se decompõe em trans-retiniana e opsina; 4 - como os pigmentos estão embutidos nas membranas das células sensíveis à luz da retina, isso leva à despolarização local da membrana e ao surgimento de um impulso nervoso que se propaga ao longo da fibra nervosa; 5 - a etapa final deste processo é a regeneração do pigmento original. Isso ocorre com a participação da isomerase retinal através das etapas: trans-retinal - trans-retinol - cis-retinol - cis-retinal; este último combina novamente com a opsina para formar a rodopsina.
O ácido retinóico, assim como os hormônios esteróides, interage com receptores no núcleo das células-alvo. O complexo resultante liga-se a certas secções de ADN e estimula a transcrição genética (ver secção 4). As proteínas produzidas como resultado da estimulação genética sob a influência do ácido retinóico afetam o crescimento, a diferenciação, a reprodução e o desenvolvimento embrionário (Fig. 3-4).
As principais manifestações clínicas da hipovitaminose A. O sinal mais precoce e característico de deficiência de vitamina A em humanos e animais experimentais é a visão crepuscular prejudicada (hemeralopia ou cegueira “noturna”). Específico para a deficiência de vitamina A, o dano ao globo ocular é a xeroftalmia, ou seja, desenvolvimento de ressecamento da córnea como consequência do bloqueio do canal lacrimal devido à queratinização do epitélio. Isto, por sua vez, leva ao desenvolvimento de conjuntivite, inchaço, ulceração e amolecimento da córnea, ou seja, à ceratomalização. A xeroftalmia e a ceratomalácia, se não tratadas, podem levar à perda total da visão.
Em crianças e animais jovens com deficiência de vitamina A, ocorre interrupção do crescimento ósseo, ceratose das células epiteliais de todos os órgãos e, como consequência, queratinização excessiva da pele, danos ao epitélio do trato gastrointestinal, aparelho geniturinário e aparelho respiratório. A cessação do crescimento dos ossos do crânio leva a danos nos tecidos do sistema nervoso central, bem como ao aumento da pressão do líquido cefalorraquidiano. 2. Vitaminas do grupo D (calciferóis) Os calciferóis são um grupo de compostos quimicamente relacionados pertencentes a derivados de esterol. As vitaminas mais biologicamente ativas são D 2 e D 3. Vitamina D 2 (ergocalciferol), um derivado do ergosterol - um esteróide vegetal encontrado em alguns cogumelos, leveduras e óleos vegetais. Quando os produtos alimentares são irradiados com radiação ultravioleta, a vitamina D2 é obtida a partir do ergosterol, que é utilizado para fins medicinais. A vitamina D 3, disponível em humanos e animais, é o colecalciferol, formado na pele humana a partir do 7-desidrocolesterol sob a influência dos raios UV (Fig. 3-5).
As vitaminas D 2 e D 3 são cristais brancos, gordurosos ao toque, insolúveis em água, mas altamente solúveis em gorduras e solventes orgânicos.
Fontes. A maior quantidade de vitamina D 3 é encontrada em produtos de origem animal: manteiga, gema de ovo, óleo de peixe.
Arroz. 3-4. Ação dos retinóides no organismo. As substâncias (nomes em quadros) são componentes alimentares.
Arroz. 3-5. Esquema de síntese das vitaminas D 2 e D 3. As provitaminas D2 e D3 são esteróis que possuem duas ligações duplas no anel B. Quando exposto à luz, uma reação fotoquímica causa a clivagem do anel BA.A - 7-desidrocolesterol, pró-vitamina D 3 (sintetizada a partir do colesterol); B - ergosterol - pró-vitamina D 2.
A necessidade diária para crianças é de 12-25 mcg (500-1000 UI), para um adulto a necessidade é muito menor.
Papel biológico. No corpo humano, a vitamina D 3 é hidroxilada nas posições 25 e 1 e convertida no composto biologicamente ativo 1,25-diidroxicolecalciferol (calcitriol). O calcitriol desempenha função hormonal, participando da regulação do metabolismo do Ca 2+ e do fosfato, estimulando a absorção do Ca 2+ no intestino e calcificando-o.
cátion do tecido ósseo, reabsorção de Ca 2+ e fosfatos nos rins. Quando a concentração de Ca 2+ é baixa ou a concentração de D 3 é alta, estimula a mobilização de Ca 2+ do osso (ver secção 11). Falha. Com a falta de vitamina D, as crianças desenvolvem a doença “raquitismo”, caracterizada pela calcificação prejudicada dos ossos em crescimento. Neste caso, observa-se uma deformação do esqueleto com alterações características nos ossos (formato de X ou O
pernas, “rosário” nas costelas, deformação dos ossos do crânio, atraso na dentição). Excesso. A ingestão excessiva de vitamina D3 no organismo pode causar hipervitaminose D. Esta condição é caracterizada pela deposição excessiva de sais de cálcio nos tecidos dos pulmões, rins, coração, paredes vasculares, bem como osteoporose com fraturas ósseas frequentes. 3. Vitaminas E (tocoferóis) A vitamina E foi isolada do óleo de gérmen de trigo em 1936 e foi denominada tocoferol. Atualmente existe uma família conhecida de tocoferóis e tocotrienóis encontrados em fontes naturais. Todos eles são derivados metílicos do composto original tocol, são muito semelhantes em estrutura e são designados por letras do alfabeto grego. O α-tocoferol exibe a maior atividade biológica.
Os tocoferóis são um líquido oleoso, altamente solúvel em solventes orgânicos.
α-Tocoferol (5,7,8-trimetiltocol)
As fontes de vitamina E para humanos são óleos vegetais, alface, repolho, sementes de cereais, manteiga, gema de ovo.
A necessidade diária de vitamina para um adulto é de aproximadamente 5 mg.
Papel biológico. De acordo com o mecanismo de ação, o tocoferol é um antioxidante biológico. Inibe as reações dos radicais livres nas células e, assim, evita o desenvolvimento de reações em cadeia de peroxidação de ácidos gordos insaturados nos lípidos das membranas biológicas e outras moléculas, como o ADN (ver secção 8). O tocoferol aumenta a atividade biológica da vitamina A, protegendo a cadeia lateral insaturada da oxidação.
Manifestações clínicas de deficiência de vitaminas
E em humanos não foram totalmente estudados. O efeito positivo da vitamina E em le-
em caso de interrupção do processo de fertilização, com abortos involuntários repetidos, algumas formas de fraqueza muscular e distrofia. O uso de vitamina E é indicado para bebês prematuros e crianças alimentadas com mamadeira, pois o leite de vaca contém 10 vezes menos vitamina E que o leite feminino. A deficiência de vitamina E se manifesta pelo desenvolvimento de anemia hemolítica, possivelmente devido à destruição das membranas dos glóbulos vermelhos como resultado da peroxidação lipídica. 4. Vitaminas K (naftoquinonas) A vitamina K existe em diversas formas nas plantas como a filoquinona (K 1), nas células da flora intestinal como a menaquinona (K 2).
vazios, espinafre, raízes e frutas) e produtos de origem animal (fígado). Além disso, é sintetizado pela microflora intestinal. Normalmente, a deficiência de vitamina K se desenvolve como resultado da absorção prejudicada de vitamina K no intestino, e não como resultado de sua falta nos alimentos.
A necessidade diária de vitamina para um adulto é de 1-2 mg.
A função biológica da vitamina K está associada à sua participação no processo de coagulação sanguínea (Fig. 3-6). Está envolvido na ativação de fatores de coagulação sanguínea: protrombina (fator II), proconvertina (fator VII), fator de Natal (fator IX) e fator de Stewart (fator X). Esses fatores proteicos são sintetizados como precursores inativos. Uma das etapas de ativação é a sua carboxilação em resíduos de ácido glutâmico com a formação de ácido γ-carboxiglutâmico, necessário para a ligação de íons cálcio (ver seção 13).
Arroz. 3-6. O papel da vitamina K na coagulação do sangue.
A vitamina K está envolvida nas reações de carboxilação como uma coenzima. Para tratar e prevenir a hipovitaminose K, são utilizados derivados sintéticos da naftoquinona: menadiona, vikasol, synkavit.
A principal manifestação da deficiência de vitamina K é o sangramento intenso, muitas vezes levando ao choque e à morte do corpo. A Tabela 3-3 lista as necessidades diárias e as funções biológicas das vitaminas lipossolúveis, bem como os sinais característicos de deficiências vitamínicas.
Tabela 3-3. Vitaminas lipossolúveis
