Vitaminas e coenzimas

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Vitaminas e coenzimas
O que são vitaminas?
Diferente de carboidratos, proteínas e
lipídios, que são considerados
macronutrientes, as vitaminas são
consideradas micronutrientes, ou seja,
devem estar presentes na dieta em
pequenas quantidades. Esses compostos
orgânicos estão envolvidos em funções
celulares muito fundamentais.
Onde obtemos as vitaminas?
Alimentação, suplementação e também a
microbiota intestinal é capaz de sintetizar
algumas das vitaminas que nosso
organismo necessita.
Funções das vitaminas
★ Hormonal: vit. D
★ Regulamentação do crescimento e
diferenciação tecidual: vit. A
★ Antioxidante: vit C. vit. E
★ Precursores de coenzimas (maioria das
vitaminas): vit. B.
○ Coenzimas são carreadores
transitórios de grupos funcionais
específicos que participam em muitas
reações enzimáticas, sendo essenciais
para as atividades de muitas enzimas.
○ Exemplo: lactato-desidrogenase que
é uma enzima que requer NADH
como coenzima. O NADH é a forma
ativa da vitamina B3 e ele participa
como doador de elétrons para a
redução do piruvato em lactato.
Classificação das vitaminas
★ Hidrossolúveis: absorvidas com
eletrólitos presentes na H2O através de
co-transporte de Na+ no intestino
delgado. Exceção: vitamina B12.
○ não são armazenadas (devem estar
diariamente na nossa alimentação)
○ excedente excretadas urina
○ baixa toxicidade
★ Lipossolúveis: processados com os
lipídeos da dieta. Incorporadas a
micelas e difundidas para dentro das
células do intestino delgado.
○ armazenadas nos tecidos
○ alta toxicidade
Vitaminas hidrossolúveis
★ não do complexo B
○ vitamina C
★ complexo B: divididas de acordo com
as ações executadas:
○ metabolismo energético
■ tiamina (B1)
■ riboflavina (B2)
■ niacina (B3)
■ biotina
■ ácido pantotênico (B5)
○ hematopoiéticas
■ ácido fólico
■ cobalamina (B12)
○ outras
■ piridoxina (B6)
■ piridoxal
■ piridoxamina
Vitaminas do complexo B com ações no
metabolismo energético:
Tiamina B1
Foi a primeira vitamina isolada, com um
grupamento amina, que foi chamada de
vitamina (amina essencial à vida).
★ forma ativa: pirofosfato de tiamina
(TPP).
A forma de tiamina é a forma encontrada
nos alimentos. Quando a ingerimos, ela
sofre uma modificação na sua estrutura
química, por ação de uma enzima
chamada tiamina pirofosfato sintetase,
que forma a tiamina-pirofosfato. A forma
tiamina-pirofosfato é a forma
coenzimática (forma ativa). Ela participa
de várias reações no organismo, como a
fermentação alcoólica em leveduras.
A fermentação alcoólica em leveduras há
a transformação de piruvato em
acetaldeído por uma reação catalisada
pela enzima piruvato-descarboxilase e a
tiamina-pirofosfato participa dessa reação
como coenzima.
Algumas reações que tem tiamina
pirofosfato como coenzima
1) Reação catalisada pela enzima
transcetolase que participa da via das
pentoses-fosfato, uma via do
metabolismo da glicose. Indivíduos com
deficiência de tiamina apresentam uma
redução da atividade da enzima
transcetolase. Há um teste laboratorial
que se adiciona tiamina-pirofosfato e se
avalia a atividade da enzima em
eritrócitos e se houver deficiência da
tiamina, haverá aumento da atividade da
enzima.
2) A tiamina-pirofosfato também participa
de duas reações fundamentais para a
produção de energia em células com
metabolismo aeróbico: reação catalisada
pela enzima piruvato-desidrogenase, que
converte piruvato em acetil-CoA,
lembrando que o acetil-CoA é o substrato
inicial do ciclo de krebs. Há uma outra
reação no ciclo de krebs no qual o
alfa-cetoglutarato é convertido em
succinil-CoA.
Deficiência de tiamina
Pode causar a doença conhecida como
Beribéri, é comum em regiões onde o
arroz polido é o principal componente da
dieta. Beribéri seco, caracterizado por
neuropatia periférica e Beribéri úmido,
caracterizado por cardiopatia.
Há também a Síndrome de Wernicke
Korsakoff, encontrada principalmente
associada ao alcoolismo crônico, porque
o álcool reduz a absorção de tiamina.
Essa síndrome é caracterizada por
confusão mental, ataxia, nistagmo
(movimento de ida e volta dos globos
oculares), problemas de memória,
alucinações e demência.
Riboflavina B2
★ forma ativa: FMN (flavina
mononucleotídeo) e FAD (flavina
adenina dinucleotídeo). Ambas
coenzimas participam da reação de
oxirredução
A partir da riboflavina (forma de vitamina
obtida nos alimentos) o nosso organismo
pode produzir o FMN e pode produzir por
outra reação enzimática o FAD.
Tanto o FMN quanto o FAD participam
como carreadores de elétrons em reações
de oxirredução.
Exemplo: cadeia de transporte de elétrons,
onde os elétrons do NADH passam por
uma proteína com cofator FMN. Os
elétrons do succinato passam para uma
proteína como o cofator FAD.
Deficiência de riboflavina
Pode haver problemas de pele como
rachaduras nos cantos da boca e nariz;
pele escamosa e seca; dermatite
seborreica; glossite. Olhos avermelhados e
sensíveis a luz e mais suscetíveis a
catarata. Alguns problemas neurológicos
como depressão e dores de cabeça.
Niacina B3
Importante propulsor para a síntese de
duas formas coenzimáticas: NAD+ e
NADP+. Além da niacina, a nicotinamida
também pode levar a produção de NAD+
e NADP+. O NAD+ é a nicotinamida
adenina dinucleotídeo e o NADP+é a
nicotinamida adenina dinucleotídeo
fosfato.
Ambas coenzimas são essenciais para o
mecanismo de oxirredução no
metabolismo energético.
Afim de ilustrar o NADH como coenzima
no metabolismo energético, há uma
representação abaixo do ciclo de Krebs
(ácido cítrico).
No ciclo de Krebs há 3 reações
enzimáticas destacadas em setas azuis
que dependem de NADH como
coenzima. Lembrando que o ciclo de
Krebs é fundamental para a obtenção de
energia para as células com metabolismo
aeróbico.
Deficiência de niacina
Pode causar problemas de pele, no TGI e
SNC, podendo causar uma doença
chamada de pelagra. Sintomas: dermatite,
diarréia, demência e até levar à morte.
Biotina
É outra vitamina do complexo B, ela se
liga covalentemente às enzimas na qual
ela atua como coenzima. Sempre
interagindo com resíduos de lisina na
estrutura dessa enzima.
Por essa razão, a biotina é considerada
grupo prostético dessas enzimas, e ela é
uma transportadora de CO2 participando
sempre de reações de carboxilação.
Exemplos de reações na qual a biotina
participa como coenzima:
Nessa reação acima, catalisada pela
enzima piruvato-carboxilase, o piruvato
sofre carboxilação gerando oxaloacetato,
que por sua vez pode produzir aspartato
(via transaminação), citrato (ciclo de krebs),
fosfoenolpiruvato (glicose no fígado em
situação de jejum).
Nesta segunda reação, Actil-CoA é
convertida em Malonil-CoA em uma
reação catalisada por acetil-CoA
carboxilase, que também tem a biotina
como coenzima. o Malonil-CoA formado
nessa reação é importante para a geração
de palmitato (ácido graxo) que pode
formar triglicerídeos e fosfolipídios.
Conclui-se então que a biotina participa
no metabolismo de carboidratos, lipídios
e aminoácidos.
Deficiência de biotina
É raro, mas pode acontecer em indivíduos
que consomem ovos crus por muito
tempo. Na clara do ovo existe uma
proteína chamada de avidina, que reduz a
absorção de biotina no intestino. Os
sintomas incluem: dermatite, glossite,
perda de apetite, náusea, alopecia,
conjuntivite, depressão, letargia.
Ácido pantotênico B5
O ácido pantotênico é um componente
de coenzima A (CoA). (Observado na fig.
abaixo).
A CoA atua na transferência de grupos
acila. Participa em reações do ciclo de
Krebs, na oxidação dos ácidos graxos, nas
acetilações e na síntese do colesterol.
Deficiência do ácido pantotênico
Rara.
Vitaminas do complexo B com ações
hematopoiéticas
Ácido fólico B9
Vitamina hidrossolúvel essencial para
replicação celular. A estrutura química do
ácido fólico é constituída por um anel de
pteridina, ligado ao PABA e por sua vez
ligado a uma ou mais unidades de
glutamato.
A síntese de tetrahidrofolato, que é a
forma ativa do ácido fólico, ela ocorre a
partir do ácido fólico obtido na dieta por
ação da enzima dihidrofolato redutase,
que converte o ácido fólico em ácido
diidrofólico e depois em ácidotetrahidrofólico. E esse ácido
tetrahidrofólico, bem como derivados, são
a forma coenzimática do ácido fólico.
Deficiência de ácido fólico
Causa anemia megaloblástica (ocorre um
acúmulo na medula óssea de precursor
grande e imaturo dos eritrócitos que são
os: megaloblastos).
Essa deficiência compromete a síntese de
purinas e timidina e consequentemente a
capacidade da célula de produzir DNA.
Cobalamina B12
Vitamina mais complexa quimicamente.
Na qual há um sistema de anel da corrina
e contém um elemento essencial: o
cobalto. A vitamina B12 na forma em que
geralmente é isolada, é chamada de
cianocobalamina, pois geralmente tem
um ciano ligado ao cobalto. Mas pode-se
ter um grupo metil ligado ao cobalto,
formando metilcobalamina e podemos
ter também o grupo 5’desoxidenosil,
formando a 5’desoxiadenosilcobalamina.
Formas ativas:
5’desoxiadenosilcobalamina e
metilcobalamina.
Absorção de vitamina B12
As células parietais do estômago
produzem uma glicoproteína, conhecida
como fator intrínseco, que forma um
complexo com a vit. B12 e permite a sua
absorção no íleo.
Muitas vezes a falta de vitamina B12 é
devido a baixa disponibilidade do fator
intrínseco. Ela é muito importante para
duas reações enzimáticas:
1) síntese da metionina a partir da
homocisteína
2) isomerização da metilmalonil-CoA (se
origina de ácidos graxos com número
impar de átomos de C).
Uma das consequências da deficiência da
vitamina B12 é acúmulo de homocisteína,
que pode levar a problemas
cardiovasculares.
Deficiência de vitamina B12
Associada a redução da capacidade da
célula de produzir DNA, devido ao
comprometimento na formação de
tetrahidrofolato: anemia perniciosa.
Comprometimento na síntese de mielina:
parestesias. E acúmulo de ácido
metilmalônico (MMA) no sangue e na urina
devido ao comprometimento na reação de
conversão de metilmalonil-CoA em
succinil-CoA.
Vitaminas do complexo B com outras
ações
Vitamina B6
Família de compostos constituída de
piridoxina, piridoxal e piridoxamina.
Todos esses podem produzir a forma
coenzimática da vit. B6 que é o
piridoxal-5’-fosfato. O piridoxal-5’-fosfato
participa de mais de 140 reações
enzimáticas, com destaque na
participação no metabolismo de
aminoácidos, como coenzima em reações
de transaminação, desaminação,
descarboxilação e condensação.
Deficiência de vit. B6
Alterações dermatológicas e
neurológicas, dentre elas: dermatites,
feridas na boca, anemia, convulsões,
sonolência, neuropatias, depressão.
Vitamina hidrossolúvel, não fazendo
parte do complexo B
Ácido ascórbico vit. C
Estrutura química:
A vit. C é um antioxidante que neutraliza as
espécies reativas de oxigênio. Participa
como coenzima em reações enzimáticas
que levam a formação de
neurotransmissores, como noradrenalina e
serotonina.
A vit. C é muito importante como
coenzima das enzimas prolil-hidroxilase e
lisil-hidroxilase que catalisa a hidroxilação
de resíduos de prolina e de lisina,
essencial para formação da molécula de
colágeno, que é a principal proteína do
tecido conjuntivo. Desta forma, a vit. C
previne o escorbuto, uma doença
caracterizada por hemorragias, fragilidade
de gengiva, perda de dentes devido a
defeitos no colágeno e degeneração no
tecido conjuntivo.
Destaca-se que o ácido ascórbico tem
sido atualmente estudado como possível
neuroprotetor, com efeito benéfico em
doenças neurodegenerativas, e
psiquiátricas, como a depressão,
possivelmente por conta de seu efeito
antioxidante e anti-inflamatório.