Cofattore

coenzima

Molti enzimi sono proteine coniugate la cui funzione catalitica dipende da cofattori

I coenzimi * Partecipano alla reazione enzimatica* Dopo la reazione sono riconvertiti nella forma originale

Le vitamine idrosolubili sono precursori metabolici di diversi coenzimi

Alcuni coenzimi contengono nella loro struttura un nucleotide

legato covalentemente

gruppo prostetico

Ione metallico

I nucleotidi

Composti ricchi di energia

Segnali chimici di risposta a stimoli extracellulari

Componenti di acidi nucleici

Componenti di coenzimi

- Ribosio - Deossiribosio (DNA)

Base azotataPurina o pirimidina

Fosfato

Struttura generale di un Struttura generale di un nucleotidenucleotide

Nucleoside base azotata/zucchero

Nucleotide base azotata/zucchero/fosfato monofosfato, difosfato, trifosfato

Basi azotate puriniche e pirimidiniche

Purine

AdeninaGuanina

Pirimidine

CitosinaTimina (DNA) Uracile (RNA)

Importanza dei gruppi funzionali:

- gruppo carbonilico- gruppo amminico - azoto dellanello

Vedi figura delle strutture sui libri di testo

Nei ribonucleotidi lo zucchero il ribosio (zucchero a 5 atomi di carbonio)

Lo zucchero legato alla base azotata mediante legame N-glicosidico

Il legame tra latomo di carbonio in posizione 1 del ribosio

Vedi figura delle strutture sui libri di testo

atomo di azoto in posizione 9 delle purine

atomo di azoto in posizione 1 delle pirimidine

Nei deossiribonucleotidi lo zucchero il deossiribosio

I nucleotidi trifosfato (NTP) sono composti ricchi di energia

Idrolisi liberazione di energia

Legame ribosio-P legame estere (14 KJ/mol)Legame P-P legame anidridico (30 KJ/mol)Legame P-P legame anidridico (30 KJ/mol)

Nucleotidi Composti ricchi di energia

Vedi figura delle strutture sui libri di testo

La molecola di ATP costituita da una molecola di adenina ed una di ribosio a cui sono legati tre gruppi fosforici e mediante legami ad alta energia

Nucleotidi come segnali chimici

Mediatori chimicinella trasduzione del

segnale

Cascata di reazioni

Attivazione di proteine bersaglio

I nucleotidi ciclici sono

AMP Ciclico (cAMP) GMP Ciclico (cGMP)

- Sono caratterizzati dalla presenza di un legame 3, 5- Si formano a partire da ATP o GTP ad opera di specifici enzimi

(adenilato cilasi e guanilato ciclasi)

Vedi figura delle strutture sui libri di testo

Il cAMP ha una vita molto breve

Rapidamente viene degradato e il segnale finisce

Metabolismo del cAMP

Nella struttura di alcuni coenzimi (Coenzima A, NAD+ e FAD) presente un nucleotide adenilico

Il nucleotide adenilico non partecipa alla reazione enzimatica

- aiuta a posizionare il substrato nella tasca del sito attivo- stabilizza il complesso enzima/substrato- coinvolto nel legame del coenzima allenzima

NucleotidiNucleotidi nei nei coenzimicoenzimi

Coenzimi contenenti una componente nucleotidica

- Nicotinamide adenina dinucleotide NAD+

- Flavina adenina dinucleotide FAD

- Coenzima A CoA

La componente di derivazione vitaminica

del NAD la Nicotinamidedel FAD la Riboflavinadel CoA lacido pantotenico

Vedi figure delle strutture sui libri di testo

VITAMINEVITAMINE

Sostanze di natura organica molto eterogenee necessarie in piccola quantit

Lorganismo incapace di sintetizzarle in quantit sufficiente

Vengono assunte con la dieta

Fabbisogno giornaliero variabile

Vitamine idrosolubili Vitamine liposolubili

Ipovitaminosi carenza di vitamine

- insufficiente assunzione di vitamina con gli alimenti- aumentato fabbisogno (in gravidanza)- ridotto assorbimento a causa di alterazioni intestinali, come nel caso di alcune patologie o di alcolismo cronico

Dieta/somministrazione di integratori specifici

Ipervitaminosi eccessiva assunzione di integratori

Vitamine idrosolubiliVitamine idrosolubili

solubili in acqua

vengono eliminate con le urine e non si possono accumulare

non sono tossiche a causa del turnover veloce

tiamina vit B1 riboflavina vit B2 niacina vit B3acido pantotenico vit B5piridossina vit B6 biotina vit B8acido folico vit B9cobalamina vit B12acido ascorbico vit C

le vitamine del gruppo B sono presenti come derivati nei coenzimi partecipano alle reazioni metaboliche

TiaminaTiamina (Vitamina(Vitamina B1)B1)

forma attiva Tiamina pirofosfato TPP indispensabile nella dieta

partecipa come coenzima a reazioni di trasferimento di gruppi aldeidici

presente nei coenzimi di enzimi del metabolismo dei carboidrati

- piruvico deidrogenasi- alfa-chetoglutarato deidrogenasi del ciclo dellacido citrico

tiamina TPP

Molto diffusa sia negli alimenti vegetali che in quelli animali (cereali, legumi, carne di maiale, prodotta in parte anche dalla flora intestinale)

Deficienza cronicasindrome Beri-beri

alterazioni sistema nervosocardiocircolatorio e gastroenterico

Deficienza acuta- determina lesioni al sistema nervoso centrale - legata spesso ad alcolismo o ad uso di droghe

TiaminaTiamina (Vitamina(Vitamina B1)B1)

RiboflavinaRiboflavina (Vitamina B2)(Vitamina B2)

presente nei coenzimi flavinici (FAD, FMN)

partecipa a reazioni di trasferimento di elettroni

produzione di energia (ATP)

presente in coenzimi di enzimi che catalizzano reazioni di ossido-riduzione (deidrogenasi)

diffusa sia nel mondo animale che vegetale

riboflavina

Importante per lo stato di nutrizione della pelle e delle mucose

La sua carenza causa alterazioni della pelle, lesioni alle mucose e al tubo digerente

Diffusa nel lievito di birra, nel germe di grano, nei cereali integrali, nel fegato, nella carne, nel latte e nelle uova

E prodotta anche dalla flora intestinale

RiboflavinaRiboflavina (Vitamina B2)(Vitamina B2)

NiacinaNiacina (Acido (Acido nicotiniconicotinico) Vitamina B3) Vitamina B3

presente nei coenzimi NAD e NADP

partecipa a reazioni di trasferimento di elettroni

produzione di energia

presente in coenzimi di enzimi che catalizzano reazioni di ossido-riduzione (deidrogenasi)

Acido nicotinico Nicotinammide

CONH2

Presente in alimenti di origine animale (carne) e nei cereali

Viene sintetizzata dallorganismo a partire dallaminoacido triptofano

Deficit determina la PELLAGRA- lesioni della pelle (dermatiti) - disturbi dellapparato digerente- disturbi sistema nervoso centrale (demenza)

Dosi elevate danni al fegato vasodilatazione

NiacinaNiacina (Acido (Acido nicotiniconicotinico) Vitamina B3) Vitamina B3

Acido Acido pantotenicopantotenico Vitamina B5Vitamina B5

costituente del Coenzima A (CoA)

partecipa a reazioni di trasferimento di gruppi acilici

coenzima in importanti reazioni del metabolismo dei carboidrati e degli acidi grassi

largamente diffusa negli alimenti vegetali ed animali, soprattutto nel fegato, tuorlo duovo, legumi e lievito di birra

PiridossinaPiridossina (Vitamina B6)(Vitamina B6) forma attiva Piridossalfosfato PLP

partecipa a reazioni di trasferimento di gruppi amminici NH3

presente nel coenzima di enzimi che catalizzano reazioni di transaminazione (transaminasi) nel metabolismo degli amminoacidi

largamente diffusa negli alimenti vegetali ed animali

piridossina piridossale piridossamminapiridossalfosfato

CH2P

la carenza di vit B6 piuttosto rara e causa apatia e debolezza

Biotina Vitamina B8Biotina Vitamina B8

partecipa a reazioni di trasferimento di gruppi carbossilici(carbossilazioni)

presente in coenzimi di enzimi del metabolismo dei carboidrati e degli acidi grassi (carbossilasi)

biotina

molto presente negli alimenti (fegato, pollo, tuorlo duova, frutta secca, diversi ortaggi e frutta fresca, latte, formaggi

abbondantemente prodotta anche dalla flora intestinale

Acido Acido folicofolico Vitamina B9Vitamina B9

forma attiva Tetraidrofolato (THF)

coenzima in reazioni di trasferimento di unit monocarboniosegruppo formilegruppo metilegruppo idrossimetile

coenzima in reazioni enzimatiche del metabolismo degli amminoacidi e deinucleotidi purinici e pirimidinici

struttura molto complessa

derivato della vitamina B12 Coenzima B12

coenzima in reazioni di trasferimento di atomi di H e gruppi alchilici allinterno della stessa molecola (riarrangiamenti molecolari)

coenzima di un enzima del catabolismo degli acidi grassi a n dispari di atomi di carbonio

la carenza rara e si pu manifestare solo nei casi di dieta vegetariana stretta

La carenza pu derivare anche dallassenza del fattore che ne facilita lassorbimento a livello intestinalePresente in tutti gli alimenti animali in minime quantit (fegato, carne, pesce, latte e uova

CobalaminaCobalamina (Vitamina B12)(Vitamina B12)

Acido Ascorbico Vitamina CAcido Ascorbico Vitamina C

non componente di coenzimi agente riducente in varie reazioni importante nel - catabolismo della tirosina

- nella sintesi degli acidi biliari - nelle reazioni di idrossilazione di aa

struttura semplice molecola gi in forma attivata

Idrossilazione di prolina e lisina nella molecola di collageno

importanza per la struttura e la stabilit del collagenoidrossiPro forma legami H intercatena nella tripla elica

La carenza di Vitamina CVitamina C provoca lo scorbuto

sintomi apatia, inappetenzaanemia sanguinamento delle gengivecaduta dei dentidolori muscolarifragilit dei capillari e emorragie sottocutanee

La Vitamina CLa Vitamina C presente negli alimenti freschi, frutta e verdura (kiwi, agrumi, pomodori e peperoni)

Viene facilmente deteriorata durante i trattamenti di conservazione e cottura

La vitamina C un potente antiossidante neutralizza i radicaliliberi

Le fonti esogene principali dei radicali liberi sono:

- radiazioni solari ultraviolette - radiazioni ionizzanti - fumo di sigaretta - smog, gas, impianti di riscaldamento- pesticidi, antiparassitari, inquinanti chimici - farmaci

I radicali liberi sono molecole instabili, particolarmente reattive, responsabili di gravi danni alle cellule dellorganismo

Il loro comportamento dovuto alla presenza di un elettrone spaiato nellorbitale pi esterno

Un aumento di radicali liberi determina

Stress ossidativo nella cellula

La produzione dei ROS correlata ai normali processi di ossidazione che determinano un flusso di elettroni dalle sostanze ossidate verso quelle ossidanti (ossigeno)

I radicali liberi pi importanti sono quelli derivati dallossigeno, e tra questi il radicale superossido (O2.-), il radicale idrossilico (HO.),

I radicali liberi sono coinvolti in diverse patologie umane e nel processo fisiologico dellinvecchiamento

Vitamine Vitamine liposolubililiposolubili

insolubili in acqua e solubili nei grassi e in solventi non polari

vengono assorbite assieme ai grassi alimentari

si possono accumulare tra i grassi delle cellule epatiche

tossiche se in eccesso vitamina vitamina A A e e DD

svolgono svariate funzioni essenziali per lorganismo

Vitamine A D E K

Vitamina A (Vitamina A (retinoloretinolo))

deriva dal -carotene (pigmento vegetale) esiste in molte forme

derivato aldeidico cis-retinale (pigmento visivo dei bastoncelli della retina)

derivato ossidato acido retinoico (fattore di crescita cellulare)

Vit. A importante accrescimento visione

Carenza malformazioni fetali, ritardo della crescita, sensibilit alle infezioni, difetti alla vista (nei casi pi gravi cecit)

Eccesso fragilit ossea

Presente negli alimenti animali (fegato, formaggio, burro, uova, latte)

Nei vegetali si trovano i carotenoidi (nella frutta e verdura di colore arancione, giallo e rosso)

Si pu accumulare a livello epatico

Se assunta in eccesso pu determinare ipervitaminosi con danni permanenti a fegato e milza

Vitamina A (Vitamina A (retinoloretinolo))

Vitamina DVitamina D

esiste in diverse formeergocalciferolo, assunto con il cibo, colecalciferolo, sintetizzato dallorganismo

deriva dal colesterolo la vitamina D3 si forma nella pelle a partire dal colesterolo per effetto degli UV

carenza rachitismo con ridotta calcificazione delle ossa e delle cartilaginiosteomalacia negli adulti (decalcificazione ossea)

eccesso eccessiva mobilizzazione del calcio dalle ossa e calcificazioni diffuse

La normale esposizione ai raggi del sole sufficiente a coprire il fabbisogno di vitamina D negli adulti

Si lega a determinati recettori nucleari regola la trascrizione di geni

Vitamina DVitamina D

Funzione regolazione del metabolismo del calcio e del fosforoImportante per - trasporto

- assorbimento- mobilizzazione del calcio

Vitamina E

esiste in molte forme (tocoferoli)

attivit antiossidante

azione protettiva nei confronti di agenti ossidanti

ossigeno radicali liberi ione superossido

Contenuta soprattutto in frutti oleosi, come le olive, e nella frutta secca

Vitamine liposolubili Vitamina E

Importante per prevenire lossidazione degli acidi grassi insaturi delle membrane cellulari, delle proteine e degli acidi nucleici

Una carenza di vitamina E comporta difetti generali dello sviluppo, compresi disturbi al sistema nervoso e al metabolismo generale

Vitamina KVitamina K

esiste in molte forme ed sintetizzata dalla flora batterica intestinale

importante per la coagulazione del sangue

determina carbossilazione dei residui di ac. glutammico della protrombina

chelazione del calcio e formazione di complessi protrombina/calcio/fosfolipididi membrana

carenza aumento del tempo di protrombinaemorragie

Il decumarolo (anticoagulante) interferisce con lazione della vit. K rallenta la coagulazione e riduce i rischi di trombosi