BIOCHIMIA

- studiază chimia vieţii

1833 – Anselme Payen – descoperă diastaza (amilaza)

1896 – Eduard Buchner – studiază fermentaţia alcoolică

1903 – Carl Neuberg – “părintele biochimiei”

1950 – James D. Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins – structura ADN-ului 1962 premiul Nobel pentru Medicină

1958 – George Beadle, Edward Tatum – rolul genelor premiul Nobel pentru Fiziologie şi Medicină

1988 – Colin Pitchfork – analiza ADN în criminalistică

BIOCHIMIA

1. Structuri celulare implicate în procesele biochimice

2. Apa – rolul ei în procesele biochimice

3. Macro- şi microelementele cu implicaţii biochimice

4. Enzimele

5. Vitaminele

6. Metabolismul oxidativ

7. Metabolismul glucidic

8. Metabolismul proteic

9. Metabolismul lipidic

10. Acizi nucleici

11. Metabolismul hormonal

Structuri celulare implicate în procesele biochimice

- celula – unitatea structurală şi de reproducere a organismelor vii

- membrană semipermeabilă

- asigură schimburile cu exteriorul celulei

- menţine pH-ul celular

- menţine compoziţia constantă a mediului intern şi potenţialul electric

Membrana celulară

Membrana celulară

Compoziţie

- lipide – fosfolipide, colesterol, glicolipide

- proteine – vehiculante – transportă aminoacizi, ioni, glucoză

- canaliculare – canale hidrofile pentru molecule mici

- receptoare – comunicarea între celule

- enzimatice – au proprietăţi catalitice

- semnalizatoare – markeri individuali

Reticulul endoplasmatic

- sistem canalicular, anastomozat

- membrană cu strat dublu lipidic

- RE neted – conţine enzime implicate în sinteza glucidelor, fosfolipidelor,

acizilor graşi

- RE rugos – conţine pe suprafaţă ribozomii

Lizozomii

- formaţiuni granulare sferice, 0,4-1 μm

- conţin enzime: proteaze, nucleaze, fosfataze, glicozidaze, lipaze

- enzime “latente”; pH 5

- “săculeţe de sinucidere”

- lipsa congenitală a unor enzime lizozomale – acumularea substratului

- boala von Gierke – deficit de glucozo-6-fosfatază acumulare de glicogen

- boala Gaucher – deficit de glucocerebrozidază

- boala Tay-Sachs – deficit de hexozaminidază A (β-N-acetil-hexozaminidază) - deficit de glucozo-6-fosfat-dehidrogenază susceptibilitate crescută a hematiilor faţă de oxidanţi

Peroxizomii

- în cantitate mare în ficat

- conţin enzime ce degradează aa şi AG

- are loc sinteza de H2O2 care este inactivat de catalază

Ribozomii

- liberi sau ataşaţi de RE

- corpusculii lui Palade

- sinteza polipeptidelor şi proteinelor

Mitocondriile

- 2 membrane lipidice

- membrana externă – enzime implicate în CATC, MAO

- membrana internă – sisteme de transport

- matricea – enzime pentru β-oxidarea AG, CATC

- criste – oxizomi – enzimele lanţului respirator compuşi macroergici

“termocentralele celulelor”

Aparatul Golgi

- transformă compuşii sintetizaţi în organism

- sortarea proteinelor

- “oficiu poştal celular”

Nucleul

- membrană lipoproteică dublă

- conţine ADN, ARN, nucleotide, proteine (histone)

- ADN ARNm proteine

Apa – rolul ei în procesele biochimice

- 45-75% din greutatea corporală

- depinde de: - vârstă

- sex

- adipozitate

- tipul ţesutului

- forme – apa liberă

- apa structurată

- apa legată

- distribuţie – intracelular 55% - K+, PO43-

- extracelular 45% - Na+, Cl-

Structură moleculară

- tetraedru neregulat

- între molecule există legături de hidrogen

- este un dipol electric

- disociază

H2O H+ + HO-

K =H+ HO-

H2O

Rol în organism

- structural – în structura celulei, ţesuturilor

- biochimic – reactant, produs de reacţie

- solvent

- mediu transportor

- lubrifiant

- termoreglator

Sisteme tampon

- menţin pH-ul constant

- compoziţie - acid slab + bază conjugată

- bază slabă + acid conjugat

- ecuaţia Henderson-Hasselbach

pH pKa logbaza conjugata

acid conjugat= +

Sisteme tampon

- H2CO3 / HCO3-

- Na2HPO4 / NaH2PO4

- preteină / proteinat

- hemoglobină / hemoglobinat

- pH normal = 7,4

- variaţii fiziologice – somn, vârstă

Modificări

pH < 7,3 – acidoză pH > 7,42 – alcaloză

pH = 7 – stare comatoasă pH = 7,6-7,8 – comă

pH = 6,8 – deces pH = 8 - deces

Macro- şi microelementele cu implicaţii biochimice şi fiziologice

- macroelemente

- microelemente

Sodiu

-142 mEq/L

- distribuţia apei în organism şi reglarea presiunii osmotice

- realizarea echilibrului ionic

- transmiterea inpulsului nervos

- contracţia muşchiului cardiac

Potasiu

- 3,1- 5,1 mEq/L

- funcţia neuronilor

- contractilitatea musculară

- respiraţia celulară

- activitatea cardiacă

Calciu

- 4,5- 5,3 mEq/L

- reduce excitabilitatea neuromusculară

- reglează secreţia glandelor endocrine

- coagularea sângelui

- activează enzime

- integritatea şi permeabilitatea membranei celulare

Fosfor

- 0,78-1,51 mmoli/L

- 75% - hidroxiapatita din oase

- 25% - combinaţii organice – fosfolipide, nucleotide, acizi nucleici, compuşi

macroergici

Magneziu

- 1,5- 2,5 mEq/L

- activator enzimatic

- menţine structura ADN, ARN, ribozomi

Fier

- femei – 0,8-1,3 mg/L

- bărbaţi – 0,9-1,5 mg/L

- structura hemoglobinei, metaloproteinelor (mioglobină, citocromi)

- grupări prostetice ale enzimelor

- induce sau stimulează procesele oxidative

Mangan

- cofactor enzomatic – oxidoreductaze, transferaze, hidrolaze, liaze

- structura SOD

Seleniu

- structura deiodinazei, glutation-peroxidazei

- protecţie faţă de speciile oxidante

Sulf

- structura tioaminoacizilor, proteinelor

- structura enzimelor – citocrom c oxidaza

- structura unor grupe funcţionale enzimatice – coenzima A

ENZIME

- enzime sau fermenţi

- proteine sintetizate în celule

- catalizează reacţiile biochimice biocatalizatori

- avantaje faţă de catalizatorii chimici

- viteză mare de reacţie

- condiţii blânde de reacţie – 37oC, p. atm., pH

- specificitate de reacţie

- reglarea directă sau indirectă a activităţii

- catalizează reacţii endoterme prin intermediul unor reacţii

exoterme

ENZIME

Structura enzimelor

- proteine simple

- heteroproteine – partea proteică – apoproteină (apoenzimă) –

specificitate de substrat

- partea neproteică – cofactor – acţiunea catalitică

- organică (coenzimă),- anorganică (ioni metalici)

- nucleoproteine

Structura enzimelor

- primară - succesiune de aa

- secundară – orientarea spaţială – leg. de H

- terţiară – leg. disulfidice, ionice, de H, hidrofobe

- cuaternară – complexe tridimensionale; leg. necov, hidrofobe

Situsuri catalitice

Reglarea activităţii enzimatice

ENZIME

Denumirea enzimelor

- I - substrat + -ază (urează, glucozidază)

- II – natura procesului catalizat + -ază (oxidază, hidrolază, transferază)

- III – Comisia de Enzimologie a Uniunii Internaţionale de Biochimie şi

Biologie Moleculară (IUBMB) – substrat + reacţia + -ază

(glucozo-6-fosfat-dehidrogenază)

- cod EC xxxx

Denumirea enzimelor

- EC 1.1.1.1. – alcool dehidrogenaza

EC 1. – oxido-reductază

EC 1.1. – acţionează asupra compuşilor cu gr. CH-OH

EC 1.1.1. – NAD+ sau NADP+ este acceptorul de H

EC 1.1.1.1. – NAD+ este acceptorul de H

Denumirea enzimelor

- EC 2.1.1.1. – nicotinamid-N-metil transferaza

EC 2. – transferază

EC 2.1. – transferă un grup de 1 at. de C

EC 2.1.1. – transferă un grup metil

EC 2.1.1.1. – donorul este metionina

S-adenozil-L-metionina + nicotinamida

S-adenozil-L-homocisteina + 1-metil-nicotinamida

Localizarea enzimelor

- nespecifică – în toate ţesuturile

- specifică – pepsina, tripsina, H. tiroidieni

- la nivel celular – membrană – GGT

- citoplasmă – glicoliză, sinteza de acizi graşi

- nucleu – ADN-giraza, ADN-polimeraza

- lizozomi – enzime degradative

- ribozomi – sinteza de proteine

- RE – sinteza de glicogen, glicoproteine, CYP 450

- mitocondrii – respiraţia celulară, fosforilarea oxidativă,

MAO, fosfolipaza A2

- aparatul Golgi – procesarea proteinelor

Proenzime

- zimogeni

- activare prin – hidroliză limitată a unui peptid terminal

- îndepărtarea unui oligopeptid din interiorul moleculei

- metode de activare

- chimică – mediul acid – pepsinogen pepsină

- autocatalitică – tripsinogen tripsină

- catalitică - tripsinogen tripsinaenterokinaza

+

proelastaza elastazatripsina

protrombina trombina

fibrinogen fibrina insolubila

plasminogen plasmina

fibrina solubila

VII, X

Activatorul tisularal plasminogenului

vitamina K

+

heparina

urokinazastreptokinaza

anticoagulantecumarinice

-

--

+

Izoenzime

- au aceleaşi proprietăţi enzimatice, dar structură primară uşor

diferenţiată, proprietăţi cinetice şi electroforetice diferite

- sunt specifice enzimelor cu structură cuaternară

- evidenţiate în acelaşi organism

- numerotate în funcţie de proprietăţile electroforetice – 1 .... N

- ex. – lactatdehidrogenaza – LDH1 .... LDH5

CH3-C-COOH NADH H+ CH3-CH-COOH NAD+lactat dehidrogenaza

O

+++

OH

- creatinkinaza (creatinfosfokinaza) – CPK, CK

- M2, MB, B2

creatina ATPADPcreatin kinaza

++creatin fosfat

Sisteme multiemzimatice

- asociaţii enzimatice în cadrul unei căi metabolice

Ex. complexul piruvat-dehidrogenaza - piruvat dehidrogenaza

- lipoilreductaz-transacetilaza

- lipoat dehidrogenaza

Clasificarea enzimelor

- după sistemul IUBMB

1. Oxidoreductaze

2. Transferaze

3. Hidrolaze

4. Liaze

5. Izomeraze

6. Ligaze

1. Oxido-reductaze

ox1 + red2 red1 + ox2

1. 1. Dehidrogenaze

- H de la grupe funcţionale ( -CH2-OH, -CHO, -CH2-NH2), nucleotide (NADH, NADPH) la substrat în absenţa oxigenului

- oxidare anaerobă

AH2 + B A + BH2

CH3-CH2-OH + NAD+ CH3-CHO + NADH + H+

ADH

1. 2. Oxidaze

- H de la substrat la oxigen H2O sau H2O2

- oxidare aerobă

AH2 + ½ O2 A + H2O

AH2 + O2 A + H2O2

1. 3. Oxigenaze

- introduc atomi de oxigen în moleculă

1.3.1. Monooxigenaze (hidroxilaze)

AH + O2 + BH2 A-OH + B + H2O

- CYP 450

- CYP450 (hemoproteină) – substratul şi O2

- NADPH-CYP450 reductaza

- fosfatidilcolinaRH + O2 + 2H+ + 2e– → ROH + H2O

1.3.2. Dioxigenaze

A + O2 AO2

N

CH2-CH-COOH

NH2

C-CH2-CH-COOH

O NH2NH-CHO

triptofandioxigenaza

+ O2

triptofanN-formil-kinureina

1. 4. Hidroperoxidaze

- catalaza

H2O2 + H2O2 2 H2O + O2

H2O2 + AH2 2 H2O + A

- superoxid dismutaza (SOD)

O2-.

O2-. ++ 2 H+ SOD + O2H2O2

2. Transferaze

A + BC AB + C

2. 1. Aminotransferaze

R1-CH-COOH R2-C-COOH R1-C-COOH R2-CH-COOH

NH2

+O O

+NH2

acid aspartic + acid α-cetoglutaric oxal-acetat + acid glutamic TGO

(AST, ASAT)

acid glutamic + acid piruvic acid α-cetoglutaric + α-alanina TGP

(ALT, ALAT)

2. 2. Kinaze

α-glucoza + ATP glucozo-6-fosfat + ADP

hexozil transferaza

2. 3. Glicoziltransferaze

glu-UDP + -(glu)n-1- glicogen + UDP

hexokinazeI, II, III, IV

2. 4. Metiltransferaze

S-adenozil-metionina + dopamina

3-metoxi-tiramina + S-adenozil-homocisteina

COMT

serina + acid tetrahidrofolic glicina + metilen tetrahidrofolatserin-hidroximetil

transferaza

3. Hidrolaze

AB + H2O A-OH + BH

- fosfataze, proteaze, fosfolipaze, tiolaze, lipaze

tripsina

-NH-CH-CO-NH-CH-CO-

R1 R2

H2O+ -NH-CH-COOH H2N-CH-CO-+

R1 R2

proteaza

trigliceride + H2O glicerol + acizi graşilipaza

4. Liaze

- catalizează eliminarea din molecule CO2, H2O, NH3

CH3-C-COOH +O

CH3-CHO CO2piruvat

decarboxilaza

acid glutamic GABA + CO2

glutamatdecarboxilaza

4. 1. Decarboxilaze

4. 2. Dehidraze

acid citric acid cis-aconitic + H2Ocitrat dehidraza

5. Izomeraze

- catalizează transformarea izomerilor optici sau structurali

5. 1. Epimeraze (racemaze)

L-serina D-serinaserin racemaza

5. 2. Mutaze

glu-6-fosfat glu-1-fosfatfosfogluco mutaza

6. Ligaze (sintetaze)

- C-C; C-N; C-S; C-O

acid piruvic + H2CO3 + ATP acid oxal-acetic + ADP + Pa + H2Opiruvat

carboxilaza

acid acetic + CoA-SH + ATP Acetil-CoA + AMP + PP + H2Oacil coenzima A

sintaza

Centrul activ al enzimei

E + S ES E + P

Etape - recunoaşterea substratului, fixarea substratului

- transformarea substratului

- eliberarea produsului de reacţie

- refacerea enzimei

Centru activ (situs activ) – preformat, după activarea enzimei

-COOH – acid glutamic, acid aspartic, lizină

-OH – serină, tirozină

-SH – cisteină

-heterociclu – histidină

- aminoacizi adiacenţi centrului catalitic

Centru activ (situs activ) – format din:

- centrul de recunoaştere

- centrul catalitic

Ex. acetilcolinesteraza

- centru de recunoaştere – centru anionic – COO- din acid aspartic

- centru catalitic (esterazic) - OH din serină, rest histidină

N+-CH2-CH2- O-C- CH3H3C

H3CH3C

Oacetilcolina

Modelul Fischer (clasic)

Modelul Koshland (centru activ indus)

Specificitatea enzimelor

- de reacţie – enzima catalizează un singur tip de reacţie

- lactat-dehidrogenaza, glucozo-6-fosfataza

- excepţie – enzime piridoxalfosfat dependente (transaminare,

decarboxilare, aldolizare)

- de substrat – enzima acţionează asupra unui substrat sau grupuri de

substrate înrudite chimic

- tipuri - absolută – anhidraza carbonică, ureaza, catalaza

- relativă – alcool dehidrogenaza

- largă – hidrolaze, proteaze (tripsina, pepsina)

alcool metilic

etilenglicol

aldehida formica

acetaldehidaADH

alcool etilic

ADH

aldehida glioxilicaADH

- stereochimică – enzima transformă un singur tip de izomer sau

determină formarea unui tip de izomer geometric sau optic

- proteaze – pentru L-aa

- maltaza – legături α-glicozidice

- lactat dehidrogenaza – acid L-lactic în acid piruvic

- enzime glucolitice – doar izomerii D ai glucozei

- succinat dehidrogenaza – acid succinic în acid fumaric (nu acid maleic)

Cinetica enzimatică

Energia de activare în reacţiile catalizate enzimatic

- reacţiile enzimatice - exergonice

- endergonice

- substrat activat

- energie liberă de activare – 1 mol substrat la temp. T, în stare de tranziţie

(kcal/mol)

- enzimele reduc energia de activareE

Creşterea vitezei reacţiei enzimatice

- fixarea substratului optimă pentru atacul enzimatic

- adaptarea indusă a structurii enzimatice

- interacţiunea gr. NH2 sau COOH din centrul catalitic cu substratul

- fixarea covalentă a unei porţiuni de substrat

Viteza reacţiei enzimatice

E + S E + PESk3

k2

k1

V = m substrat transformat în produs de reacţie / unitatea de timp

Exprimarea vitezei de reacţie

mol/s, mg/s, mol/min, mg/min

Nr de turnover = nr. molec substrat transf de 1 moleculă de enzimă în 1 s

UI = cantit de enzimă care transformă 1 μmol substrat, la 25oC, pH optim

Katal = cantit de enzimă care transformă 1 mol substrat în 1 s

Factori care influenţează activitatea enzimatică

- mediu – temperatură, pH- substrat - concentraţia- enzimă – concentraţia- produşi de reacţie

Influenţa temperaturii

- pozitiv – modifică energia liberă de activare reduce durata reacţiei

- temperatura optimă

- negativ – afectarea structurii proteice a enzimei

Influenţa pH-ului

- pH optim – acid (pepsina, enzime lizozomale), neutru, bazic (tripsina,

chimotripsina)

-modificarea pH-ului

- modificarea gradului de ionizare a grupelor funcţionale

- denaturarea structurii proteice

- ionizarea substratului

Influenţa concentraţiei enzimei

v = k · [E]

v = [P] / tk · [E] = [P] / t [E] = [P] / k · t [E] ~ [P]

Influenţa concentraţiei substratului

E + S E + PESk3

k2

k1

v1 = k1 · [E] · [S]

v2 = k2 · [ES]

v0 = k3 · [ES]

v1 = v2 + v0

k1 · [E] · [S] = k3 · [ES] + k2 · [ES]

k1 · [E] · [S] = [ES] (k2 + k3)

[E] [S]

[ES]k2 + k3

k1

.=

[E] [S]

[ES]=KM

KM

[E] = [ET] – [ES]

[E] [S]

[ES]=KM

( [ET] - [ES] ) . [S]

[ES]=KM KM · [ES] = [ET] [S] – [ES] [S]

KM · [ES] + [ES] [S] = [ET] [S]

[ET] [S][ES] =

KM + [S]

v0 = k3 · [ES]

[ET] [S]=

KM + [S]vo k3

vmax = k3 [ET]

vmax[S]

=KM + [S]

vo

ecuaţia Michaelis-Menten

[S] foarte mică faţă de KM vmax[S]

=KM

vo

[S] foarte mare faţă de KM

vo ~ [S]

vo ~ vmax

[S] = KM vo =vmax

2

Ecuaţia Lineweaver-Burk

vmax . [S]=

1

v1

+KM

vmax

Reacţii enzimatice cu mai multe substraturi

- participă mai multe substraturi

E + A + B E + C + D

Mecanisme

1. tip ping-pong

E + A EA E + C

+ B EB E + D

- ex. reacţiile de transaminare

E-CHO AA1-NH2+

E-CH2-NH2

CHOE

AA1-NH2

CH2-NH2ECA1

CA1

+ CA2 CH2-NH2ECA2

CHOE

AA2-NH2

E-CHO + AA2-NH2

2. tip secvenţial

2.a. ordonat

E + A EA

2.b. aleatoriu

+ B EAB ECD - C EED - D

E + A EA

E + B EBEAB ECD

ED- C

- D EC E

E- D

- C

Modificarea activităţii enzimatice

- inducţie enzimatică

- inhibiţie enzimatică

Inhibiţia enzimatică

- reversibilă – competitivă, necompetitivă, uncompetitivă

- ireversibilă

1. Inhibiţia competitivă

- substratul şi inhibitorul se fixează pe centrul activ

E + S ES E + P

E + I EI

- condiţii

S şi I au afinitate pentru centrul activ

ex. - competiţie PABA, sulfamide

reacţii enzimatice cu 2 substraturi

acid malonicacid malicacid oxalic

acid succinic acid fumaricsuccinat dehidrogenaza

-

acid aspartic + acid α-cetoglutaric oxalacetat + acid glutamic TGO

(AST, ASAT)

reacţii reversibile

cofactorii metalici – Ca2+, Mg2+

R-O-PO3H2 R-OH + H3PO4 fosfatazaalcalină

2. Inhibiţia necompetitivă

- S şi I se fixează pe centri diferiţi

E ESI

+S ES

E + P+I EI +S

+I

- ex. - ioni ai metalelor grele – gr. SH

- chelatarea cationilor din centrul activ

3. Inhibiţia uncompetitivă

E + S ES ESI +I

4. Inhibiţia ireversibilă

E + I EI

- ex. - agenţi alchilanţi

- compuşi organofosforici

- agenţi anticoagulanţi

- α1-antitripsina

Utilizarea inhibitorilor în medicină şi farmacie

- medicamente

- antivirale - aciclovir

- antibiotice β-lactamice – peniciline, cefalosporine

- anticanceroase - metotrexat

- diuretice – inhibitoare ale anhidrazei carbonice

- antiinflamatoare – COX1 (AAS), COX2

- antihipertensive – IEC (captopril)

- antidepresive – IMAO (fenelzina)

- antiglaucomatoase, miastenia gravă – anticolinesterazice

- hipocolesterolemiante – I-HMG-CoA-reductaza (simvastatin)

- antidot - alcool

Reglarea activităţii enzimatice

Reglarea activităţii prin:

- sinteza de proenzime

- legare covalentă

- enzime alosterice

- enzime constitutive

- enzime inductibile

Legare covalentă

- activitatea enzimei este controlată prin fixarea sau îndepărtarea unor

grupe de atomi

- ex. - fosforilare – defosforilare

- metilare – demetilare

- acetilare – deacetilare

- adenilare – deadenilare

- proteoliză parţială – tripsinogen tripsină

fosfataza

+ ATP- ADP

+ H2O-H3PO4

kinaza

E-OH E-O-PO3H2

Enzime alosterice

- interacţiune necovalentă cu liganzi în centri diferiţi de centrul activ

- catalizează reacţii dintr-o cale metabolică

- conţin 2 centri – activator, inhibitor

- nu respectă ecuaţia Michaelis-Menten

- interacţiunile cu liganzii

- homotrope

- heterotrope 2 tipuri – K – KM se modifică, vmax constant

- V - KM constant, vmax se modifică

Modele structurale pentru interacţiunea enzimă-ligand

a. simetric (concertat) (MWC)

b. secvenţial

Aplicaţiile enzimelor în medicină şi farmacie

1. Reactivi analitici - dozarea medicamentelor - dozarea compuşilor endogeni: glucoza, uree, acid uric - dozarea unor compuşi exogeni – alcool - tehnica ELISA

2. Agenţi terapeutici

- streptokinaza, urokinaza

- reptilase (Bothrops atrox, Bothrops jararaca)

- hialuronidaza

- asparaginaza

- enzime proteolitice – tripsina, chimotripsina

3. Indicatori paraclinici

- AST, ALT - cresc în infecţii virale hepatice, ALT persistă mai mult

- infarct miocardic – creşte AST

- distrofie musculară – creşte AST

- CPK (CK) - creşte – copii, afecţiuni musculare, hipertermia malignă

- CK2 şi CK3 crescute - afecţiuni miocardice, transplant

- CK1 crescut - leziuni cerebrale, neurochirurgie

- fosfataza alcalină - creşte - obstrucţia căilor biliare, afecţiuni ale oaselor

- amilaza – creşte în pancreatita acută, traumatisme abdominale, radiografie

abdominală

- lipaza - creşte în pancreatita acută

- scade - steatoree

- colinesteraza - scade în hepatită, ciroză, infecţii acute, infarct miocardic,

intoxicaţii cu insecticide organofosforice

- creşte în tumori cerebrale

- deficit – apnee după suxametoniu

- fosfataza acidă – creşte în cancerul de prostată

Coenzime

- anorganice - ioni metalici - organice - nevitaminice - vitaminice

1. Coenzime anorganice

- ioni metalici - stabilizează structura, în centrul catalitic

- tipuri de enzime - metaloenzime - metalul este fixat pe proteină – SOD,

anhidraza carbonică

- metaloporfirine – citocromi

- metaloflavine – xantinoxidaza

(2Mo, 8Fe, 2FAD)

- enzime activate de metale (amilaza salivară – Ca2+;

carboxilaze – Mn2+, ureaza – Ni2+)

hem B hem A

2. Coenzime organice nevitaminice

Hemul – A, C, M, L

hem C

- grupare prostetică – citocromi a, c; catalază, peroxidază

- donori sau acceptori de e-

Fe2+ Fe3+ -e-

+e-

- hem L - lactoperoxidază

- hem M - mieloperoxidază

Coenzima Q (ubiquinona)

- descoperită în 1957

- surse - endogenă - sintetizată în organism din tirozină şi acetil-CoA

- exogenă – alimente (macrou, hering, inimă de porc) ( 14-32%)

- localizare - membrana mitocondrială, RE, peroxizomi, lizozomi

O

O

H3CO

H3CO

CH3

(CH2-CH=C-CH2)10-H

CH3

- absorbţie – ca şi vitaminele liposolubile

- transportor de hidrogeni

- acţiune antioxidantă – cancer, boli neurodegenerative, migrenă

FADH2O

O

H3CO

H3CO

CH3

ROH

OH

H3CO

H3CO CH3

R

FMNH2 FMNFAD

citocromi

2Fe2+ 2Fe3+2H+

Acidul lipoic

(CH2)4-COOH

S S+ R-CHO

(CH2)4-COOH

SH S-CO-R

+ CoA-SHFADH2

CoA-S~CO-R(CH2)4-COOH

SH SH

FAD

- aciltransferaza, piruvat-dehidrogenaza

Tetrahidrobiopterina

CH-CH-CH3OH OH

CH3H2N

O H

H

HCH-CH-CH3OH OH

CH3H2N

O

H

H2O

fenilalanina tirozina

NADP+ NADPH + H+

TH-biopterinaDH-biopterina

N

N

N

N

N

N

N

N

O2

- fenilalanin-4-hidroxilaza

- tratamentul fenilcetonuriei (Sapropterin)

S-adenozil-metionina

OH OH

HOOC-CH-CH2-CH2-S-CH2

ONH2

CH3 N

N N

N

NH2

- metiltransferaze

- sinteza poliaminelor: spermina şi spermidina

noradrenalină adrenalină

OH OH

CH2-O-P-O-P-O-P-O-

NH2

O

O- O- O-

OOO

N

N

N

N

ATP

- transfer de fosfat, pirofosfat, adenil

Vitamine

- liposolubile – A, D, E, K

- hidrosolubile – B1, B2, B3 (niacina), B5 (acid pantotenic), B6, B7

(biotina), B9 (acid folic), B12, C

Vitamina A

retinal (all-trans retinal)

CHO

CH3

H3C CH3

retinol

CH2-OH

CH3

H3C CH3

11-cis-retinal

CH3

H3C CH3

H3C

CHO

acid retinoic

COOH

CH3

H3C CH3

- derivat poliizoprenic

- lichid uleios, insolubilă în apă, solubilă în solvenţi organici

- UV – fluorescenţă verzuie

- 1917 - descoperită, 1947 - sintetizată

- surse – retinilesteri, caroteni

- ficat 6500 μg, morcov 835 μg, brocoli frunze 800 μg, unt 684 μg

- ouă 140 μg, piersici 96 μg

- Momordica cochinchinensis, uleiul de palmier

beta-caroten oxidare retinol

retinilesteri

acizi grasi

+ H2O

mucoasaintestinala

+ acid palmitic acid stearic

retinilesteri

chilomicroni

efectebiologice

ficat

depozitare

+ H2O

retinol

retinol-RBP

+ RBP

celule

fixarepe receptori(CRBP, CRABP)

contraceptive+

beta-carotenCH3

H3C CH3

CH3H3C

H3C

caroten-dioxigenaza

retinal (all-trans retinal)

CHO

CH3

H3C CH3

retinol

CH2-OH

CH3

H3C CH3

acid retinoic

COOH

CH3

H3C CH3

- abs. 30-35%

Efecte biologice

- necesar zilnic – 1 mg retinol, 6 mg β-caroten (sex, vârstă, starea fiziol.)

- retinol, acid retinoic – creşterea şi diferenţierea celulelor (RAR, RXR)

- menţinerea integrităţii epiteliului

- vedere

- acid retinoic – acnee, psoriazis

- retinilfosfat – tranferul resturilor glicozil

opsina

rodopsina lumina

retinal izomeraza

+ 11-cis retinalall-trans retinal

11-cis-retinol

întuneric

impulsnervos

opsina

- anticanceros – reduc rata diviziunii celulare

- antioxidant – prin beta-caroteni

Deficit de vitamina A - cauze

- aport insuficient

- tulburări de absorbţie

- tulburări de depozitare în ficat

- creşterea eliminării renale

- carenţa de proteine

- expunerea la oxidanţi

Deficit de vitamina A – simptomatologie

250.000-500.000 cazuri de orbire la copii

- xerodermie

- nictalopie

- xeroftalmie

- ulceraţii ale corneei

- retinita pigmentară

- spoturi Bitot

- anemie

- reducerea rezistenţei la infecţii, HIV

Hipervitaminoza A

- niveluri plasmatice = 10 x necesarul zilnic

- intoxicaţia acută – dureri abdominale, greţuri, vomă, cefalee, ameţeli,

descuamarea pielii

- intoxicaţia cronică – dureri osoase, articulare, căderea părului, uscăciune şi

fisuri ale buzelor, anorexie, hipertensiune

intracraniană benignă, hepatomegalie

- exces de caroten – colorarea tegumentelor în galben

- risc de malformaţii la derivaţii de sinteză