Vitaminas: Estrutura e Função

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Instituto de Química de São Carlos – IQSC 
Universidade de São Paulo 
Disciplina: Bioquímica I 
Docente: Profa. Dra. Fernanda Canduri 
Vitaminas: estrutura e função 
• São compostos orgânicos requeridos pelo organismo 
em quantidades mínimas para realizar funções 
celulares específicas 
 
• São classificadas de acordo com sua solubilidade e 
suas funções no metabolismo 
 
• Não podem ser sintetizadas pelo organismo 
 
Vitaminas 
Classificação 
Características 
Vitaminas hidrossolúveis 
 
1. Tiamina 
2. Riboflavina 
3. Niacina 
4. Biotina 
5. Ácido pantotênico 
6. Ácido fólico 
7. Cobalamina 
8. Piridoxina 
9. Ácido ascórbico 
 
 Muitas vitaminas hidrossolúveis são precursoras de 
coenzimas para as enzimas do metabolismo energético 
 Não são tóxicas e as quantidades armazenadas no corpo são 
normalmente pequenas 
 Quando em excesso, elas são facilmente excretadas na urina 
 Elas devem ser supridas continuamente na dieta 
 São derivados isoprenóides, modificados pela inclusão de 
grupos funcionais 
 Somente a vitamina K possui uma função de coenzima 
 São liberadas, absorvidas e transportadas com os lipídeos da 
dieta 
 Não são facilmente excretadas na urina 
 Quantidades significativas são armazenadas no fígado e tecido 
adiposo 
 O consumo excessivo de vitaminas A e D são tóxicos 
Características 
Vitaminas lipossolúveis 
 
1. Vitaminas A 
2. Vitamina D 
3. Vitamina E 
4. Vitamina K 
Vitaminas Hidrossolúveis 
 O pirofosfato de tiamina 
(TPP) é a forma 
biologicamente ativa da 
tiamina 
 Desempenha papel-chave no 
metabolismo energético da 
maioria das células 
 Deficiência de tiamina resulta 
em redução da produção de 
ATP, diminuindo a função 
celular 
1. Tiamina (vitamina B1) 
Vitaminas Hidrossolúveis 
1. Tiamina (vitamina B1) 
 A TPP é uma coenzima necessária a determinadas enzimas do 
metabolismo energético 
 Essas enzimas utilizam TPP porque a descarboxilação não-catalisada de 
um a-cetoácido como o piruvato requer o acúmulo de carga negativa no 
átomo de carbono da carbonila no estado de transição, uma situação 
instável. 
 Os resíduos de aminoácidos dessas enzimas não desempenham bem essa 
tarefa, mas a coenzima TPP a faz com facilidade 
Produção de 
etanol a partir da 
fermentação 
alcóolica 
Mecanismo da piruvato desidrogenase dependente de TPP 
na conversão de piruvato a acetil-CoA 
Piruvato 
Acetil-CoA 
Síntese de acetil-CoA no metabolismo 
aeróbico 
 Formas biologicamente ativas são a flavina mononucleotídeo (FMN) e 
flavina adenina dinucleotídeo (FAD). 
Vitaminas Hidrossolúveis 
2. Riboflavina (vitamina B2) 
 Flavina mononucleotídeo (FMN) e flavina adenina dinucleotídeo (FAD) 
podem aceitar reversivelmente 2 átomos de hidrogênio, formando FMNH2 e 
FADH2 
 São ligados fortemente (até covalentemente) a flavoenzimas que fazem a 
oxidação ou redução de um substrato 
 É facilmente degradada pela luz UV do sol. 
Vitaminas Hidrossolúveis 
Derivados da riboflavina (vitamina B2) 
Flavina adenina dinucleotídeo oxidado e reduzido 
Derivados da riboflavina (vitamina B2) 
Reação do metabolismo energético envolvendo o FAD 
 Derivado substituto da piridina 
 Coenzima biologicamente 
ativa - nicotinamida-
adenina dinucleotídeo 
(NAD+) e seu derivado 
fosforilado (NADP+) 
 NAD+ e NADP+ servem como 
coenzimas nas reações de 
oxido-redução 
 Suas formas reduzidas: NADH 
e NADPH 
Vitaminas Hidrossolúveis 
3. Niacina (ou ácido nicotínico) (vitamina B3) 
Piridina 
Nicotinamida-adenina dinucleotídeo fosfato oxidado e reduzido 
Reação envolvendo o NADH 
 É uma coenzima nas 
reações de carboxilação, 
nas quais servem como 
transportador de CO2 
ativado 
 Liga-se covalentemente a 
lisina das enzimas 
dependentes de biotina 
Vitaminas Hidrossolúveis 
4. Biotina (vitamina H ou B7) 
Mecanismo de carboxilação pela biotina - piruvato carboxilase 
(rota gliconeogênica) 
O mecanismo envolve duas fases da 
piruvato carboxilase: 
 
Fase 1 - carboxifosfato é formado a 
partir de bicarbonato e ATP, seguido 
pela geração de CO2 que então 
carboxila a biotina, formando 
carboxibiotinil-enzima. 
 
Fase 2 - CO2 é produzido pela 
eliminação da carboxibiotinil-enzima, 
que aceita um próton do piruvato para 
formar piruvato-enolato. Este por sua 
vez, ataca nucleofilicamente o CO2 
formado, gerando oxaloacetato. 
Vitaminas Hidrossolúveis 
5. Ácido pantotênico (Vitamina B5) 
 Componente da coenzima 
A 
 Essencial na produção de 
energia aeróbica (ciclo de 
Krebs) 
 Faz a transferência de 
grupos acil, malonil, 
succinil 
 Importante na síntese do 
grupamento heme da 
hemoglobina, na síntese 
de ácidos graxos e de 
neurotransmissores 
Coenzima A 
Acetil-CoA 
Succinil-CoA 
Reações envolvendo a CoA 
 Desempenha um papel chave no metabolismo pela inserção de grupos 
substituintes de carbono (formila, metila, metileno), sendo essencial 
para a biossíntese de aminoácidos, de purinas e da pirimidina timina 
Vitaminas Hidrossolúveis 
6. Ácido fólico ou folato (vitamina B9) 
 A dihidrofolato redutase 
converte folato em 
tetrahidrofolato, a forma 
biologicamente ativa 
 O tetrahidrofolato recebe 
unidades de carbono de 
doadores como a serina, 
glicina, histidina, e 
transfere-os a 
intermediários na síntese 
de aminoácidos, purinas e 
timina, a pirimidina 
característica do DNA 
Vitaminas Hidrossolúveis 
Ácido fólico 
Tetrahidrofolato 
Ácido fólico 
Vitaminas Hidrossolúveis 
7. Cobalamina (vitamina B12) 
 
 Moléculas que se ligam ao cobalto: 
R = CN, cianocobalamina; 
 R = OH, hidroxicobalamina; 
 R = CH3, metilcobalamina; 
 R = adenosil, coenzima B12 
 
 Necessárias para duas reações enzimáticas essenciais: 
1. Síntese de metionina 
2. Síntese de ácidos graxos de cadeia ímpar 
 É sintetizada somente por microrganismos 
 Os animais obtém a vitamina pré-formada de sua flora bacteriana 
natural ou ingerindo alimentos derivados de outros animais 
 
7. Cobalamina (vitamina B12) 
 
Ações combinadas da vitamina B12 e da vitamina 
B9 (tetrahidrofolato (THF)) 
 
 Difere no grupo funcional ligado ao anel 
 Todos são precursores da coenzima piridoxal fosfato que funciona 
como uma coenzima para um grande número de enzimas – catalisam 
reações envolvendo aminoácidos – transaminação e desaminação 
 A necessidade aumenta com a ingestão de proteínas 
Vitaminas Hidrossolúveis 
8. Piridoxina (vitamina B6) 
piridoxal fosfato 
Piridoxal fosfato 
 É uma coenzima em reações de hidroxilação (ex.: hidroxilação de 
resíduos de lisina e prolina do colágeno, formando hidroxilisina e 
hidroxiprolina) 
 É um agente antioxidante eficiente em meio aquoso 
 É absorvido via transporte ativo com um transportador específico 
 O transporte plasmático é feito na forma livre e não é estocada no 
organismo 
 
Vitaminas Hidrossolúveis 
9. Ácido ascórbico (vitamina C) 
 Existem dois grupos com potencial 
para atividade de vitamina A: 
retinóides e carotenóides 
 Os carotenóides são encontrados 
em plantas, bactérias e algas 
 Os retinóides são uma família de 
moléculas essenciais para a visão, 
reprodução, crescimento e 
diferenciação celular 
 O ácido retinóico só supre a função 
de diferenciação celular das céls 
epiteliais. 
Vitaminas Lipossolúveis 
1. Vitamina A 
 O complexo ácido retinóico-receptor interagecom a cromatina 
nuclear para estimular a síntese de RNA 
 O retinal é um componente dos pigmentos visuais dos cones e 
bastonetes 
Vitaminas Lipossolúveis 
1. Vitamina A 
Absorção e transporte da vitamina A: 
 
Transporte no fígado – os ésteres de retinol são armazenados no 
fígado, e os carotenóides no tecido adiposo 
Liberação do fígado – transportados pela proteína plasmática de 
ligação ao retinol (PLR), ou pelas LDL e HDL, no caso dos 
carotenóides 
 Grupo de esteróis que possue 
função hormonal 
 O ergocalciferol está presente 
nos vegetais e o colecalciferol, 
em tecidos animais 
 O precursor endógeno da 
vitamina D é o 7-deidrocolesterol 
 A forma biologicamente ativa é o 
1,25-dihidroxi colecalciferol 
(1,25(OH)D) 
 Regula os níveis plasmáticos de 
cálcio e fósforo 
 
Vitaminas Lipossolúveis 
2. Vitamina D 
1,25-dihidroxi colecalciferol 
Quando as concentrações séricas de cálcio estão baixas, a 1,25(OH)D 
aumenta a absorção intestinal do cálcio e do fósforo e, associado com o 
hormônio da paratireóide (PTH), mobiliza o cálcio e o fósforo armazenados no 
tecido ósseo para manter níveis adequados de cálcio sérico e de fósforo para 
funções metabólicas e neuromusculares. 
 
 Necessária na síntese hepática de 
protrombina e dos fatores de 
coagulação do sangue VII, IX e X. 
 Função na modificação pós-
traducional dessas proteínas, onde 
serve como uma coenzima na 
carboxilação de certos resíduos de 
ácido glutâmico presentes nestas 
proteínas 
 A vitamina K2 é obtida a partir da 
flora bacteriana intestinal 
 É transportada pelos quilomícrons 
para o fígado, onde pode ser 
estocada 
Vitaminas Lipossolúveis 
3. Vitamina K 
Formas da vitamina K 
Vitaminas Lipossolúveis 
 A Vitamina K age na formação de resíduos de g-carboxiglutamato (Gla), que 
tem função essencial na interação da protrombina com as plaquetas por serem 
quelantes de íons cálcio 
 O complexo protrombina-cálcio liga-se a fosfolipídeos da membrana das 
plaquetas 
 A adesão aumenta a velocidade de conversão proteolítica de protrombina 
para trombina, que irá atuar na coagulação – formação de rede de fibrina 
COO- 
A vitamina K 
Mecanismo de atuação da vitamina K 
 Após absorção, são incorporadas aos quilomícrons para transporte até o 
fígado, e são transportadas pela HDL, VLDL e LDL até os tecidos 
 O tecido adiposo é um sítio de estocagem de vitamina E, além das 
membranas celulares e lipoproteínas 
 Possui atividade antioxidante 
 Consistem de 8 tocoferóis, sendo o a-tocoferol o mais ativo 
 O b-tocoferol tem 90% de atividade vitamínica (atua na absorção das 
vitaminas A, D e K) e 71% de atividade antioxidante 
 Previne a oxidação de ácidos graxos poliinsaturados e proteínas de 
membrana, além das lipoproteínas, principalmente a LDL 
Vitaminas Lipossolúveis 
4. Vitamina E