VITAMINE

6. Vitamine

6.1. Aspecte generale

Vitaminele reprezintă o clasă de substanţe organice cu masă moleculară relativ mică, cu structuri chimice foarte variate care sunt absolut necesare pentru organismele heterotrofe în calitate de compuşi complementari ai proteinelor, lipidelor, glucidelor şi substanţelor minerale existente în hrană. Cu alte cuvinte, vitaminele constituie componente vitale necesare pentru echilibrarea alimentaţiei. În comparaţie cu ceilalţi componenţi ai hranei, vitaminele sunt necesare în cantităţi mult mai mici şi îndeplinesc în organism funcţii catalitice.

Vitaminele nu se sintetizează în organismul omului şi al animalelor sau sunt sintetizate de ţesuturi şi microflora intestinală existentă în organism în cantităţi mici care nu sunt suficiente pentru activitatea vitală normală. De aceea, pentru om sursa principală de vitamine o constituie plantele unde ele sunt sintetizate. Omul primeşte aceşti compuşi fie direct din produsele alimentare de origine vegetală, fie indirect, din produsele de origine animală unde vitaminele au fost în prealabil acumulate din hrana vegetală. În aceste surse, ele pot exista ca atare – sub formă biologic activă, fie sub formă inactivă – de provitamine din care în organism se formează vitaminele active.

Absenţa sau aportul insuficient de vitamine cu hrana determină profunde dereglări ale metabolismului care se concretizează prin diverse stări patologice (boli prin carenţă), denumite avitaminoze (în lipsa totală a vitaminelor) şi hipovitaminoze (în cazul unui aport insuficient de vitamine).

Pot exista concomitent insuficienţe în mai multe vitamine – poliavitaminoze sau polihipovitaminoze. Sunt şi situaţii când, utilizându-se fără control diverse preparate vitaminice, pot să apară modificări patologice care poartă denumirea de hipervitaminoze.

Biochimia produselor alimentare

În condiţii normale de alimentaţie, de regulă, necesarul omului sănătos este pe deplin acoperit printr-o hrană variată. Unul şi acelaşi aliment, de obicei, este bogat numai intr-o singură vitamină; de exemplu, morcovul – în caroten, citricele – în vitaminele C şi P, carnea – în acid nicotinic. Prin urmare, pentru păstrarea sănătăţii omului, o mare importanţă o are utilizarea unor produse variate de natură vegetală şi animală. Sunt şi alimente care conţin aproape toate vitaminele necesare organismului în creştere (laptele, oul). Însă, chiar din acest produs „ideal” – laptele, lipseşte vitamina E şi se găseşte puţină vitamină D. Drojdiile conţin multe vitamine, însă utilizarea lor este posibilă numai după distrugerea celulelor, deoarece drojdiile vii nu sunt descompuse de enzimele digestive.

Deci, echilibrarea corectă a alimentaţiei asigură organismului omului un complex de vitamine.

Importanţa deosebită a vitaminelor pentru menţinerea sănătăţii organismului animal a fost dovedită pentru prima dată de Eijkman care a stabilit experimental că păsările hrănite cu orez decorticat se îmbolnăvesc de polinevrită şi că se vindecă dacă li se adaugă în alimentaţie tărâţe de orez. De aici s-a tras concluzia că substanţa biologic activă se găseşte în coaja boabelor de orez.

Ulterior, Funk a izolat din tărâţele de orez o substanţă ce conţine o grupă aminică ce a primit denumirea de vitamină (amina vieţii) şi cu care a vindecat porumbeii bolnavi de polinevrită.

Cercetările au lărgit apoi gama compuşilor cu rol biologic neapărat necesari organismului; s-a constatat că nu toţi conţin funcţii aminice, însă s-a adoptat pentru întreaga grupă de substanţe care îndeplinesc în organism un rol biocatalitic denumirea de vitamine.

Vitaminele sunt necesare pentru activitatea vitală normală nu numai a omului şi animalelor, ci şi pentru plante şi microorganisme. Astfel, rădăcinile plantelor nu se pot dezvolta normal fără unele vitamine. Pentru dezvoltare şi creştere normale, microorganismele necesită prezenţa în mediul nutritiv a mai multor vitamine. Unele microorganisme sunt chiar utilizate, în prezent, pentru identificarea şi determinarea cantitativă a vitaminelor.

Există o strânsă legătură între vitamine şi enzime. Pătrunzând în organism cu hrana, vitaminele iau parte activă la metabolismul substanţelor, deoarece majoritatea îndeplinesc un rol coenzimatic în reacţiile enzimatice. Unindu-se cu proteine specifice, ele formează enzimele. Îm felul acesta, bolile care apar prin insuficient alimentar în una sau alta din vitamine sunt o consecinţă a faptului că în organism nu este destul de activă enzima corespunzătoare care catalizează o anumită verigă a transformărilor biochimice ce alcătuiesc metabolismul substanţelor.

Tot aşa, frânarea creşterii ţesutului vegetal sau a microorganismelor prin insuficienţa unei anumite vitamine, se explică prin slaba activitate a enzimei în constituţie căreia intră această vitamină.

Sunt şi vitamine ce nu îndeplinesc funcţia de coenzime însă ele pot influenţa anumite procese catalizate de enzime, acţionând ca efectori enzimatici.

147

Vitamine

La ora actuală sunt cunoscute un număr mare de diverse vitamine şi este clarificată natura lor chimică. Acea parte a biochimiei care se ocupă cu studiul vitaminelor şi a rolului lor biologic poartă denumirea de vitaminologie. Rolul important al vitaminelor în alimentaţia omului şi a animalelor a determinat dezvoltarea unei ramuri industriale specifice – industria vitaminelor.

6.2. Clasificarea şi nomenclatura vitaminelor

Structura chimică a vitaminelor este extrem de eterogenă, fapt ce creează dificultăţi în clasificarea lor pe baze ştiinţifice. Un criteriu empiric încă acceptat de clasificare a vitaminelor îl constituie solubilitatea lor. După acest criteriu vitaminele se împart în două mari grupe:

- vitamine liposolubile ( solubile în lipide şi solvenţi organici);

- vitamine hidrosolubile ( solubile în apă).

Vitaminele au primit denumiri după literele alfabetului latin (A, B, C etc.), după acţiunea fiziologică (antiscorbutică – vitamina C, antixeroftalmică – vitamina A) precum şi după structura chimică (acid ascorbic – vitamina C, tocoferol – vitamina E).

Datorită criteriilor de mai sus, aceeaşi vitamină are mai multe denumiri, de exemplu: vitamina C – acid ascorbic, vitamina antiscorbutică.

Denumirile după litere, structură chimică şi acţiune fiziologică a vitaminelor hidrosolubile şi liposolubile sunt următoarele:

Vitamine hidrosolubile:

B1 tiamina, antinevritică;

B2 riboflavina, vitamina creşterii;

B3 acid pantotenic, antidermatitică;

B5 sau PP acid nicotinic şi nicotinamida, antipelagroasă;

B6 piridoxină, piridoxal şi piridoxamină, antidermatitică;

B12 ciancobalamină, antianemică;

Bc acid folic, folacină, acid pteroilglutamic, antianemică;

H biotină, antiseboreică;

C acid ascorbic, antiscorbutică;

P bioflavone, rutina, întăritor al capilarelor.

148


Vitamine liposolubile:

A retinol, axeroftol, antixeroftalmică;

D calciferoli, antirahitică;

E tocoferol, antisterilităţii;

K filochinone, antihemoragică.

Pe lângă compuşii care intră în aceste două grupe principale de vitamine, mai există o serie de substanţe cu acţiunea asemănătoare vitaminelor. În această categorie sunt incluse:

Colina

Acidul lipoic

Acidul orotic

Vitamina B15, acidul pangamic

Mio-Inozita

Acidul para-aminobenzoic

Carnitina

Vitamina U, S-metilmetionina, antiulceroasă

Ubichinone, coenzima Q

6.3. Descrierea şi caracterizarea vitaminelor

6.3.1. Vitamine liposolubile

Această grupă cuprinde vitaminele ce se caracterizează prin solubilitatea lor în lipide şi solvenţi ai lipidelor şi insolubilitatea în apă.

Vitaminele A (retinolii)

Vitaminele A sunt derivaţi ai carotenilor. Ele se formează şi se întâlnesc exclusiv în ţesuturile animalelor şi produselor de origine animală; în plante lipsesc. În organismul animal însă, vitaminele A se formează din carotenii larg distribuiţi în plante. Sinteza are loc în intestin sau ficat, sub acţiunea unei enzime numită carotenază; prin urmare, carotenii reprezintă provitamine A.

149

Vitamine

Carotenii provitaminici sunt pigmenţi de culoare roşie sau galben-portocalie care apar în plantele verzi unde se găsesc alături de clorofilă. Se găsesc, de asemenea, şi la unele bacterii, alge.

Toţi carotenii sunt derivaţi ai izoprenului; sunt hidrocarburi nesaturate care aparţin clasei polienilor şi au suferit o ciclizare la una sau ambele extremităţi.

Pentru ca un caroten să funcţioneze ca o provitamină trebuie să aibă:- un ciclu β-iononic;- un lanţ alifatic din 18 atomi de carbon legaţi între ei prin 9 legături duble

conjugate;- 4 grupe metil substituite la 4 grupe metenice –CH=;- un rest etilenic –CH=CH- care se scindează hidrolitic în procesul de

trecere de la provitamină la vitamină.

Funcţionează ca provitamine: -carotenul; -carotenul; -carotenul şi criptoxantinele, care au următoarele structuri:

CH3H3C CH3

CH3CH3

CH3CH3

CH3H3C

H3C

caroten

12

34

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

15'

14'

13'

12'

11'

10'

9'

8'

7'

6'

5'4'

3'

2'1'

CH3H3C CH3

CH3CH3

CH3CH3

CH3H3C

H3C

caroten

CH3H3C CH3

CH3CH3

CH3CH3

CH3H3C

H3C

caroten

OH

CH3H3C CH3

CH3CH3

CH3CH3

CH3H3C

H3C

Criptoxantina

150


În -caroten există un ciclu β-iononic şi un ciclu α-iononic. -Carotenul are ambele cicluri terminale de β-iononă, γ-carotenul are unul din ciclurile terminale deschis, celălalt de β-iononă, iar criptoxantina reprezintă un derivat hidroxilat al β-carotenului.

În organismul animal, dintr-o moleculă de β-caroten rezultă o moleculă de vitamina A, iar din două molecule de α-caroten şi γ-caroten tot numai o moleculă de vitamină A. Deci, β-carotenul este mai activ decât α- şi γ-carotenul.

Procesul de transformare a provitaminelor A în vitamine A in vivo constă în scindarea oxidativă a carotenilor la mijlocul lanţului alifatic de 18 atomi de carbon.

Structura şi proprietăţile vitaminelor A. Retinolii se prezintă sub două forme structurale denumite retinol (vitamina A1) şi dehidroretinol ( vitamina A2). Ambele forme sunt alcooli primari nesaturaţi care conţin un ciclu de -iononă - ce le conferă activitatea biologică - şi o catenă laterală cu 9 atomi de carbon şi 4 duble legături conjugate; dehidroretinolul posedă o dublă legătură suplimentară, în comparaţie cu retinolul; în catena laterală se găsesc două grupe metil ( C9 şi C13):

Aldehida şi acidul vitaminei A1 sunt denumite retinal şi acid retinoic.

În ţesuturile organismului, de exemplu în ficat, vitaminele A se întâlnesc frecvent sub formă de esteri cu diverşi acizi (acetic, palmitic, succinic etc.). Esterii au o activitate biologică mai puternică decât vitaminele libere. Derivaţii hidrogenaţi şi cei cu grupe hidroxilice în ciclu sunt inactivi. Scurtarea catenei laterale nu micşorează activitatea. Acţiunea fiziologică nu dispare nici în urma înlocuirii grupei alcoolice primare cu alte grupe funcţionale (de exemplu, -CHO, -COOH).

Retinolul este o substanţă cristalină de culoare galbenă, optic inactivă, solubilă în majoritatea solvenţilor organici (benzen, eter, cloroform, acetonă), insolubilă în apă. Este foarte sensibilă la acţiunea luminii şi la încălzire, este instabilă în prezenţa oxigenului; în absenţa oxigenului este stabilă chiar la 100oC şi mai mult, lucru de care trebuie ţinut cont la păstrarea sa. Vitaminele A sunt distruse de radiaţiile ultraviolete şi de razele luminoase.

Rolul biochimic şi fiziologic. Retinolii şi derivaţii lor îndeplinesc funcţii biochimice şi fiziologice multiple. Astfel: stimulează procesul de creştere a animalelor tinere; previn apariţia unor leziuni sale ţesutului epitelial, cheratinizarea dermei şi a mucoaselor; previn dereglarea formării scheletului, frânarea creşterii şi scăderea rezistenţei la infecţii.

151

H3CCH2OH

CH3CH3CH3

CH3Vitamina A1

(Retinol)

CH2OHCH3

CH3CH3

CH3

H3C

Vitamina A2

(Dehidroretinol)

Vitamine

Mecanismul participării vitaminei A la menţinerea stării normale a ţesuturilor epiteliale nu este lămurit. O mare importanţă o are participarea vitaminei A la procesele de oxido-reducere deoarece ea este capabilă de a forma peroxizi care accelerează oxidarea altor compuşi. În ultimii ani s-a menţionat importanţa retinolilor în reglarea permeabilităţii biomembranelor celulare, în sinteza hormonilor corticosteroizi, a mucopolizaharidelor şi în metabolismul sulfului. Un număr mare de cercetări evidenţiază rolul protector al vitaminei A faţă de acţiunea nocivă a xenobioticelor, în special faţă de cancerigeni.

Retinolii intervin în funcţionarea normală a ochiului, respectiv în biochimia procesului vizual. Astfel, forma oxidată a vitaminei A – retinalul, sub forma izomerului cis constituie grupa prostetică a unei cromoproteide care se numeşte rodopsină ce are drept componentă proteică opsina. Rodopsina este un pigment roşu, fotosensibil, ce se găseşte în celulele fotoreceptoare sub formă de bastonaşe din retină ce intervin în vederea nocturnă. Sub acţiunea luminii are loc descompunerea rodopsinei în opsină şi retinal, care imediat trece în forma trans. Într-o etapă următoare, trans-retinalul se transformă în trans-retinol sub acţiunea unor enzime de oxido-reducere. (Figura 6.1.)

reducere enzimatică

Opsină + cis-retinal întuneric rodopsină luminătrans-retinal + opsină

trans-retinol

pierderi

izomerizare enzimaticăcis-retinol

oxidareenzimatică

Vitamină A

completarea pierderilor

Fig. 6.1. Schema participării vitaminei A la procesul vizual

O parte din trans-retinol se pierde, iar o parte, sub acţiunea unor enzime trece (prin stadiul de cis-retinol) în cis-retinal şi se foloseşte pentru resinteza rodopsinei.

În felul acesta, este necesar un aport permanent de cis retinal care se realizează prin oxidarea cis-retinolului (vitamina A) furnizat de hrană. Ca urmare, lipsa sau insuficienţa în alimentaţie a vitaminelor A conduc la tulburări oculare, mai ales la dereglări ale adaptării la întuneric (hemeralopie sau orbire nocturnă) sau la dereglări degenerative ale ochiului (xeroftalmie).

Introducerea în organism a unor mari cantităţi de vitamină A (hipervitaminoză) poate, de asemenea, produce dereglări patologice. În intoxicaţia acută apar ameţeli, cefalee, somnolenţă; în cea cronică: pierderi în greutate, tegumente uscate, galbene, leziuni osoase.

152


Surse de vitamină A. Cele mai bune surse de retinoli în alimentaţia omului sunt legumele cu frunze verzi (salată, spanac, ceapă verde), morcovii, tomatele care furnizează provitaminele, precum şi untul şi gălbenuşul de ou, care conţin vitamine active. Cantităţi foarte mari de retinoli se găsesc în ficatul peştilor marini şi în grăsimea din acest ficat.

Vitaminele D (calciferoli)

Ca şi vitaminele A, vitaminele D există sub mai multe forme. Cele mai răspândite sunt vitaminele D2 şi D3. Pot fi privite ca derivaţi ai alcoolilor ciclici de natură steroidică – steroli, care funcţionează în organism ca provitamine D. Provitaminele D2 şi D3 sunt, respectiv, ergosterolul şi colesterolul care se transformă în forma activă în urma ruperii legăturii dintre atomii C-9 şi C-10 din ciclul B al scheletului sterolic sub acţiunea radiaţiilor ultraviolete (colesterolul în prealabil se dehidrogenează şi trece în 7-dehidrocolesterol care reprezintă de fapt provitamina directă).

Pentru ca un sterol să îndeplinească rolul de provitamină D trebuie ca în ciclul B să aibă un sistem de duble legături conjugate în poziţiile 5-6 şi 7-8. În C-17 se găseşte o catenă laterală care variază de la o provitamină D la alta şi această deosebire se menţine şi pentru diversele vitamine D. Prin urmare, în prezenţa provitaminelor corespunzătoare şi a radiaţiilor solare vitaminele D se pot sintetiza în organism.

Structura şi proprietăţile vitaminelor D. Toate vitaminele D au acelaşi schelet ciclic (A, B, C şi D) şi derivă de la steroli, diferă între ele prin catena laterală (numărul de atomi de carbon şi gradul de nesaturare). Orice modificare a acestui complex sterolic face imposibilă activarea sterolilor la vitamine.

Activitatea vitaminică este dependentă de existenţa celor trei duble legături conjugate în inelul deschis B al scheletului sterolic, iar intensitatea acţiunii sale este legată de

structura catenei laterale. Identitatea ciclurilor la toate vitaminele D le conferă caracterul fiziologic comun. Vitaminele D sunt active cât timp hidroxilul din poziţia 3 este liber.

Vitamina D2 sau ergocalciferolul este izomeră cu ergosterolul din care derivă prin iradiere. Are 4 duble legături, din care 3 sunt în ciclul B, iar una în catena laterală, ce conţine 9 atomi de carbon.

153

1

2

3

45

67

8

9

10

11

12

13

14 15

1617

A B

C D

R

HO

Structura provitaminelor D

A B

C D

R

HO

Structura vitaminelor D

CH2

CH3H3C

CH3

CH2

HO

Vitamina D2 (ergocalciferol)

Vitamine

Vitamina D3 sau colecalciferolul are drept provitamină 7-dehidrocolesterolul. Conţine numai dublele legături din ciclul B, catena fiind saturată şi numai cu 8 atomi de carbon. La om, colecalciferolul se formează în piele.

Vitaminele D2 şi D3 sunt substanţe cristaline, incolore, insolubile în apă dar uşor solubile în lipide şi solvenţi organici (cloroform, benzen, eter, acetonă, alcool), optic active. Ambele sunt puţin stabile şi se distrug uşor sub acţiunea luminii, oxidanţilor şi acizilor minerali.

Rolul biochimic şi fiziologic. Vitaminele D favorizează direct absorbţia calciului şi măresc indirect absorbţia fosforului la nivelul intestinului, influenţând procesul de osificare prin fixarea fosfatului de calciu; de asemenea, intervin în creşterea concentraţiei de acid citric în sânge şi oase.

Lipsa vitaminei D3 din raţia copiilor determină dezvoltarea rahitismului. La adulţi apare osteomalacia.

Vitaminele D au acţiune şi asupra metabolismului Mg şi Fe, intervin în metabolismul glucidic şi aminoacidic.

O supradozare a vitaminelor D determină apariţia unor forme clinice ale hipervitaminozei D: anorexie, tulburări ale tractului gastrointestinal, dureri de cap sau calcifieri ale ţesuturilor moi.

Surse de vitamină D. Cu excepţia unturii de peşte, conţinutul vitaminelor D în produsele alimentare este mic. Surse de calciferoli pentru om sunt ficatul de peşte şi animale, gălbenuşul de ou, laptele şi untul. Bogate în ergosterol sunt drojdiile.

Vitaminele E (tocoferolii)

Structură şi proprietăţi. Tocoferolii sunt compuşi ce derivă de la tocol al cărui nucleu este constituit din 6-oxicroman (un nucleu benzenic şi un heterociclu cu 5 atomi de carbon şi un oxigen) şi o catenă laterală analogă fitolului, care substituie C-2 al heterociclului cu oxigen.

Diverşii tocoferoli sunt derivaţi metilaţi ai tocolului care au unul până la 4 radicali -CH3 în diverse poziţii.

O

R1

R2R3

HO

CH3

CH(CH2)3

CH3

CH3

CH3 CH3

(CH2)3(CH2)

3CH CH

12

345

6

78

Structura tocoferolilor

154

HO

Vitamina D3 (colecalciferol)


α-tocoferol : R1, R2, R3 = -CH3 (5,7,8-trimetiltocol)

β-tocoferol : R1, R3 = -CH3; R2 = H (dimetiltocol)

γ-tocoferol : R2, R3 = -CH3; R1 = H (7,8-dimetiltocol)

δ-tocoferol : R3 = -CH3; R1, R2 = H (8-metiltocol)

Activitatea vitaminică este funcţie de integritatea catenei laterale de la C-2 şi de numărul şi poziţia radicalilor metil substituiţi în ciclul benzenic. Cel mai activ vitaminic este α-tocoferolul.

Tocoferolii au şi acţiune antioxidantă care este în raport invers proporţional cu rolul de vitamină. Activitatea antioxidantă se datorează –OH din C-6 şi se manifestă numai dacă această grupă funcţională este liberă.

Tocoferolii sunt lichide uleioase de culoare galben-slab. Se dizolvă bine în solvenţi ai lipidelor şi în uleiuri vegetale. Nu sunt solubili în apă. Sunt optic activi. Tocoferolii formează uşor esteri cu acizii acetic, propionic, palmitic. Se disting printr-o mare stabilitate, rezistând la încălzire până la 170oC. În acelaşi timp, radiaţiile ultraviolete sunt distructive pentru structura vitaminei E.

În absenţa oxigenului şi luminii, în soluţiile uleioase, tocoferolii îşi păstrează activitatea mult timp.

Rolul biochimic şi fiziologic. Mult timp s-a considerat că importanţa vitaminei E se datorează numai influenţei ei asupra funcţiei de reproducere, deoarece în lipsă sau insuficienţă de vitamină E la om şi animale sunt dereglate spermatogeneza şi embriogeneza şi, de asemenea, se observă modificări degenerative ale organelor de reproducere. Însă, o serie de studii aprofundate asupra avitaminozei E au demonstrat greşeala unei astfel de consideraţii. Avitaminoza E se manifestă printr-o dereglare a structurii şi funcţionării multor ţesuturi: se produce distrofie musculară, degenerarea măduvei spinării şi paralizia membrelor, infiltraţia grasă a ficatului, anemia hemolitică la copii, adică o îmbolnăvire a întregului organism.

Mecanismul acţiunii vitaminei E în organism este dublu. Pe de o parte, tocoferolii constituie cei mai importanţi agenţi intracelulari care protejează de oxidare lipidele şi alţi compuşi uşor oxidabili. Vitamina E este unul din cei mai puternici antioxidanţi naturali. De această latură a mecanismului de acţiune a tocoferolilor sunt legate diversele fenomene degenerative şi consecinţele lor care apar în avitaminoze E (intensificarea proceselor degenerative în paralel cu degenerarea ţesuturilor, creşterea enzimelor lizozomale, frânarea sintezei de acid ascorbic etc.). Carenţa în vitamină E provoacă peroxidarea lipidelor din membrane, ceea ce determină transformări profunde ale metabolismului celular. Astfel, în cazul mitocondriilor se poate înregistra o distrugere masivă a enzimelor şi citocromilor, decuplarea fosforilării oxidative. În microzomi are loc perturbarea sintezei proteinelor, iar lizozomii suferă o rupere a membranelor cu eliberarea hidrolazelor. Pe de altă parte, vitamina E funcţionează sau ca un transportor de electroni în procesele de oxido-reducere, sau reglează sinteza coenzimei Q, sau influenţează enzimele şi coenzimele ce conţin grupe –SH.

155

Vitamine

Hipervitaminoza provoacă tulburări nervoase, insomnii, dureri ale membrelor inferioare.

Surse de vitamină E. Tocoferolii sunt substanţe de origine exclusiv vegetală, cele mai bune surse fiind germenii cerealelor dar se mai găsesc şi în legumele cu frunze verzi şi în seminţe. Animalele nu sintetizează vitamina E, ci o iau din vegetale prin alimentaţie.

Vitaminele K

Sub această denumire este cuprinsă grupa factorilor antihemoragici necesari pentru coagularea normală a sângelui. Există mai multe substanţe naturale care au activitate fiziologică similară.

Vitaminele K sunt sintetizate numai de plante şi microorganisme; în părţile verzi ale plantelor este sintetizată vitamina K1, iar vitamina K2 este produsă de microorganismele din microflora intestinală. Flora microbiană constituie astfel o sursă importantă de vitamină K pentru organismul animal, care, în acest mod, devine puţin expus carenţei vitaminice.

O serie de compuşi cu activitate vitaminică au fost obţinuţi prin biosinteză, unii chiar cu proprietăţi biologice superioare vitaminelor K naturale.

Structură şi proprietăţi. Din punct de vedere chimic, toate vitaminele K sunt derivaţi de naftochinonă (2-metil-1,4-naftochinonă), la care este substituit în poziţia C-3 un radical alifatic R ce diferă de la vitamină la vitamină. Vitaminele K naturale sunt filochinona (vitamina K1) care au drept radical R radicalul fitil, de unde şi numele său şi menachinone (vitamina K2) care au drept radical R radicalul polipropenil:

CH3

R

O

O

12

345

6

78

Structura generalãa vitaminelor K

156


Dacă n = 6, compusul se numeşte menachinona-6, pentru n = 7 – menachinona-7. În vitamina K3 obţinută prin sinteză, denumită menadionă, R = H. Vitamina K1 este un lichid uleios, de culoare galbenă care îşi datorează culoarea structurii sale chinonice. Este insolubilă în apă, solubilă în grăsimi şi solvenţi organici. Vitamina K2 este solidă, cristalizată, galbenă, insolubilă în apă, solubilă în solvenţi organici; vitamina K3 este o pulbere galbenă, cristalină, solubilă în apă.

Activitatea fiziologică a vitaminelor K este corelată cu prezenţa nucleului chinonic, deoarece o serie de compuşi care au în comun cu vitaminele K1 şi K2 numai acest ciclu, dar diferă prin radicalul R, au acţiune similară, însă cu intensitate diferită. Indispensabile activităţii vitaminice K sunt: prezenţa nucleului benzenic nesubstituit şi a grupării 2-metil.

Rol biochimic şi fiziologic. Vitaminele K au un rol fundamental în procesul de coagulare a sângelui; ele participă la biosinteza protrombinei care ia parte la coagulare, precum şi a factorilor VII, IX şi X din sânge care, se asemenea, sunt necesari acestei reacţii. Nivelul scăzut al protrombinei, asociat cu diminuarea factorilor de coagulare menţionaţi determină fenomene hemoragice datorită creşterii timpului de coagulare a sângelui (de la 12-15 s la peste 30s). Deoarece protrombina este în cantitate scăzută nu se mai formează o cantitate corespunzătoare de trombină, enzima proteolitică implicată în etapa finală a procesului de coagulare.

Alături de sindromul hemoragic, în hipovitaminoză K are loc o scădere a rezistenţei capilarelor, o diminuare a proceselor de biosinteză din organism, o micşorare a activităţii funcţionale a ţesutului muscular. Se apreciază că, stimularea biosintezei precoagulantelor reprezintă numai unul din aspectele funcţiilor biologice ale vitaminei K.

Vitamina K participă în procesele de respiraţie tisulară, în reacţii legate de fosforilarea oxidativă şi formarea ATP în organismul animal, precum şi la procesul de fotosinteză din plante. I se atribuie rol în biosinteza proteinelor şi a ARN mesager necesar sintezei protrombinei. Asemănător celorlalte vitamine liposolubile, vitamina K intră în constituţia fracţiunii lipidice a biomembranelor celulare şi subcelulare şi în felul acesta are o importanţă deosebită pentru buna lor funcţionare.

Surse de vitamine K. Cele mai bune surse de vitamine K sunt produsele vegetale verzi. Deosebit de bogate sunt spanacul, varza, dovleacul, iar dintre cele de origine animală, ficatul.

6.3.2. Vitamine hidrosolubile

Caracteristic acestei grupe de vitamine este solubilitatea lor în apă şi participarea lor, sub formă de coenzime, la structura unor enzime.

Tiamina ( vitamina B1).

Se mai numeşte aneurină. Provine şi vindecă boala beri-beri.

157

Vitamine

Structură şi proprietăţi. Tiamina este un compus format din două nuclee: unul pirimidinic şi altul tiazolic unite printr-o grupă metilenică. La ciclul pirimidinic sunt substituite un radical metil şi o grupa aminică, iar la cel tiazolic sunt substituiţi un radical metil şi unul etil oxidat.

Tiamina este o substanţă cristalină, incoloră, cu gust amar şi miros caracteristic; se solubilizează bine în apă şi acid acetic, ceva mai greu în alcool etilic şi metilic şi este insolubilă în cloroform, eter, acetonă. Soluţiile în mediu acid sunt foarte stabile şi rezistente la încălzire până la temperaturi înalte (până la 140oC). În mediu neutru şi mai ales în mediu alcalin, tiamina se distruge foarte repede. Prin oxidare în anumite condiţii, de exemplu cu permanganat de potasiu, tiamina se transformă într-un compus denumit tiocrom care prezintă o puternică fluorescenţă albastră în ultraviolet şi astfel serveşte pentru dozarea vitaminei B1.

O importantă deosebită o au esterii tiaminei cu acidul fosforic, în special tiaminpirofosfatul (TPP)care constituie forma coenzimatică a vitaminei:

N

N

N

SH3C

CH3

CH2CH2NH2

CH2+

Tiaminpirofosfat (TPP)

O

OO

O PP

OH

OH

OH

Rolul biochimic şi fiziologic. Tiamina are rol deosebit în procesele biochimice de transformare a glucidelor în organismul animal, vegetal şi la microorganisme.

Sub formă de tiaminpirofosfat (TPP), vitamina B1 intră în constituţia enzimelor ce catalizează decarboxilarea oxidativă a acidului piruvic şi a cetoglutaratului în degradarea aerobă a glucidelor şi în constituţia enzimelor transcetolaze care iau parte la degradarea glucozei pe calea pentozelor. În felul acesta, TPP participă la reacţiile cheie ale căilor de transformare a glucidelor, în reacţiile ciclului acidului citric şi, datorită legăturii acestui ciclu cu metabolismul proteinelor prin intermediul transaminării -cetoglutaratului, în reacţiile de sinteză a bazelor azotate ale acizilor nucleici.

Pe lângă rolul catalitic al tiaminpirofosfatului, este posibilă participarea diferiţilor esteri fosforici ai tiaminei la transportul activ al fosfaţilor macroergici; participarea tiaminei la reacţiile de oxido-reducere, în biosinteza acizilor graşi polinesaturaţi.

În hipovitaminoză şi avitaminoză de tiamină nu se mai poate efectua decarboxilarea oxidativă in organism, fapt ce atrage o acumulare de acid piruvic în sânge şi diferite ţesuturi. În aceste condiţii apar tulburări gastro-intestinale, polinevrite care duc la paralizii, tulburări ale sistemului nervos, tabloul clinic al bolii beri – beri.

158

N

N

N

SH3C

CH3

CH2OHCH2NH2

CH2+

Tiamina


Surse de tiamină. Vitamina B1 se găseşte în cantităţi mari în cereale, drojdia de bere, carne, ficat, ouă. Flora intestinală este capabilă să sintetizeze tiamină şi, prin urmare, o parte din necesar este acoperită şi pe această cale.

Riboflavina (vitamina B2)

Structură şi proprietăţi. Riboflavina este un derivat dimetilat al izoaloxazinei (nucleu flavinic) la care se substituie ribitolul.

Riboflavina este o substanţă solidă, cristalizată, de culoare galben-portocalie; se dizolvă în apă dând soluţii galbene şi fluorescente. Este solubilă în alcool şi acid acetic, insolubilă în eter, cloroform.

În mediu neutru şi acid rezistă la încălzire, însă în mediu alcalin se distruge imediat la cald. În prezenţa radiaţiilor ultraviolete, riboflavina se distruge cu formarea unui compus biologic inactiv.

N

N

N

NH3C

H3C

CH2 CH2OHCH CHCH

OHOH OH

12

345

6

78 9

10

1' 2' 3' 4' 5'

O

O

Riboflavina

H

H

HN

N

N

NH3C

H3C

CH2 CH2OHCH CHCH

OHOH OH

O

O

Leucoriboflavina (incolor)

Molecula de vitamină B2 posedă proprietăţi oxido-reducătoare. Legând doi atomi de hidrogen din poziţiile 1 şi 10, riboflavina se reduce în leucoderivatul incolor care, oxidându-se, trece din nou în riboflavina galbenă. În felul acesta, formându-se formele semichinonice ale riboflavinei, ea poate funcţiona ca transportor de electroni.

Restul de ribitol al riboflavinei poate fi esterificat la atomul C-5’ cu acid fosforic rezultând un mononucleotid: flavinmononucleotid (FMN).

HN

N

N

NH3C

H3C

CH2 CH2CH CHCH

OHOH OH

O

O

Flavinmononucleotid (FMN)

O

O

OH

OH

P

Flavinmononucleotidul, la rândul său se poate combina cu acidul 5’-adenilic formând un dinucleotid:flavinadenindinucleotid (FAD):

159O

OO

O PP

OH

O

OH

H

CH2 CHCH CH CH

O

HOHO

N

N

N

NH3C

H3C

CH2 CH2CH CHCH

OHOH OH

O

O

N

N

N

N

NH2flavina

ribitol pirofosfat riboza

adenina

Flavinadenindinucleotid (FAD)

Vitamine

In general,în organism riboflavina se află sub formă legată cu proteinele constituind flavoproteide sau flavinenzime. Din totalul riboflavinelor existente în organism, 70 – 90% sunt reprezentate de FAD care deţine rolul de coenzimă a flavoproteidelor.

Formarea FAD şi FMN are loc cu ajutorul ATP în prezenţa unor enzime specifice.

Rolul biochimic şi fiziologic. Riboflavina are un rol deosebit de important în procesele biochimice. Absorbită în intestin, ea este supusă fosforilării cu formarea celor două forme coenzimatice: flavinmononucleotidul (FMN) şi flavinadenindinucleotidul (FAD). Flavoproteidele care include în calitate de component coezimatic FMN sau FAD sunt enzime de oxido-reducere şi realizează transportul hidrogenului în procesele de respiraţie celulară. O serie de flavoproteide participă în calitate de catalizatori în ciclul acidului citric, la -oxidarea acizilor graşi, în procesul de fosforilare oxidativă, precum şi în reacţiile de sinteză a bazelor purinice ale nucleotidelor, deci indirect, şi a proteinelor. În felul acesta, riboflavina participă la utilizarea substanţelor nutritive ale hranei şi, asigurând o intensitate suficientă respiraţiei celulare, contribuie la formarea compuşilor macroergici care sunt folosiţi în procesele de biosinteză , în special pentru sinteza proteinelor.

Rolul riboflavinei se extinde însă şi asupra altor procese biochimice şi fiziologice. Astfel, intervine în incorporarea fierului în hemoglobină, în chimismul procesului vizual (în asociere cu retinolii), în creşterea animalelor tinere.

Aportul insuficient de riboflavină cu hrana conduce la apariţia unor modificări patologice. Lipsa totală a riboflavinei din hrană determină o avitaminoză severă care se caracterizează prin instalarea unei stări comatoase cu sfârşit letal. În hipovitaminoză B2, pe lângă oprirea creşterii, se înregistrează dermatite, stomatite, conjunctivite, anemie hipocromă, dereglări ale sistemului nervos.

În hipervitaminoza B2 nu apar dereglări evidente, deoarece riboflavina are o slabă toxicitate şi nu produce reacţii alergice.

Surse de riboflavină. Riboflavina este larg răspândită în natură intrând în compoziţia celulelor vegetale şi animale. O serie de microorganisme şi plantele sunt capabile de a sintetiza riboflavina, în timp ce, animalele nu au această capacitate şi ca urmare necesită aportul riboflavinei prin hrană. Surse de vitamină B2 pentru om sunt laptele şi produsele lactate, oul, ficatul, rinichii şi inima animalelor, drojdiile şi, într-o mai mică măsură, cerealele şi legumele. De asemenea, riboflavina este sintetizată şi de microflora intestinală.

Acidul pantotenic

Numele său indică răspândirea sa ubicuitar (pantothen = peste tot).

Structura şi proprietăţi Acidul pantotenic este format din acidul pantoic (,-dihidroxi-,’-dimetilbutiric) şi -alanină, legate între ele printr-o legătură peptidică. Se prezintă sub formă lichidă, uleioasă, de culoare slab-gălbuie. Este solubil în apă

160


şi etanol, greu solubil în eter şi insolubil în cloroform şi benzen. Sub forma sărurilor de Ca sau Na, este o substanţă cristalizată.

Acidul pantotenic este puţin stabil, însă sărurile sale sunt mult mai stabile.

Printre derivaţii acidului pantotenic, o importanţă deosebită o are pantoteina (acidul pantotenic + cisteamină) care intră în constituţia unei proteine denumită proteina transportoare de grupări acil („Acil Carrier Protein” , ACP-SH) şi a unei coenzime care participă la diverse reacţii biochimice de sinteză şi de degradare a unor metaboliţi numită coenzima A (CoA-SH).

161

Vitamine

Rolul biochimic şi fiziologic. Sub formă de ACP-SH şi CoA-SH acidul pantotenic îndeplineşte în organism funcţia sa biologică. Prin grupa -SH a pantoteinei, molecula de ACP-SH şi de CoA-SH funcţionează ca transportator de grupări acil, formând tioesteri la grupa tiol. În felul acesta, ACP-SH deţine un rol important în biosinteza acizilor graşi.

Coenzima A joacă un rol fundamental în metabolismul substanţelor, luând parte la realizarea unor procese biochimice cum sunt oxidarea şi biosinteza acidului citric, biosinteza sterolilor, steridelor, lipidelor neutre, fosfatidelor, porfirinelor, mucopolizaharidelor etc.

Hipovitaminoza pantotenică la om se întâlneşte rar datorită largii răspândiri a acidului pantotenic în natură şi a cantităţilor suficiente existante în alimentaţie. În carenţă de acid pantotenic au loc o serie de dereglări patologice: tulburări gastro-intestinale, tulburări musculare, leziuni cutanate, dermatite, stomatite, tulburări ale sistemului nervos central, anemii, scăderea capacităţii de a forma anticorpi.

Surse de acid pantotenic. Acidul pantotenic este conţinut de toate animalele, plantele şi microorganismele. Ţesuturile animale nu sunt capabile să sintetizeze acid pantotenic, dar sintetizează din acesta, coenzima A. Surse de acid pantotenic pentru om sunt: ficatul, rinichii, carnea, ouăle, icrele, varza roşie, cartofii, strugurii, drojdiile.

Niacina

Se mai numeşte vitamina PP (factor de prevenire a pelagrei)

Structură şi proprietăţi. Din punct de vedere chimic, există acidul piridin–3-carboxilic care se numeşte acid nicotinic şi amida sa numită nicotinamida.

N

COOH

Acidul nicotinic

N

CONH2

Nicotinamida

Acidul nicotinic este o substanţă albă, cristalină, cu gust slab acid, care se dizolvă bine în apă (îndeosebi prin încălzire) şi nu se dizolvă în eter; este deosebit de stabilă şi sub acţiunea agenţilor chimici şi fizici obişnuiţi nu se descompune. Caracteristici similare are şi nicotinamida.

La unele bacterii, ciuperci şi la animale, acidul nicotinic se formează din triptofan prin participarea vitaminei B6.

În ţesuturile animalelor, aproape întreaga cantitate de acid nicotinic se găseşte sub forma amidei sale – nicotinamida, în constituţia a două nucleotide şi anume: nicotinamidadenindincleotid (NAD+) şi nicotinamidadenindinucleotidfosfat (NADP+):

162


Prin nucleul lor piridinic, NAD+ şi NADP+ sunt capabile de a participa la reacţii de oxido-reducere prin transfer de hidrogen:

Prescurtat, reacţiile se scriu:

Rolul biochimic şi fiziologic. NAD+ şi NADP+ constituie sisteme coenzimatice ale unor importante enzime de oxido-reducere din organisme. Prin unirea lor cu apoenzimele specifice, catalizează reacţii de transfer a hidrogenului de pe un substrat donor pe unul acceptor. Cea mai importantă funcţie biologică a coenzimelor nicotinamidice constă în participarea lor la transferul electronilor şi

163

Vitamine

hidrogenului de la substratele care se oxidează la oxigen în procesul de respiraţie celulară. Coenzimele nicotinamidice intră în structura unor importante enzime: alcooldehidrogenaze, aldehiddehidrogenaza, glutamatdehidrogenaza, fosfogliceroaldehid-dehidrogenaza, lactatdehidrogenaza, malatdehidrogenaza etc., ceea ce explică rolul deosebit al vitaminei PP în metabolisme.

Carenţa în vitamină PP se manifestă prin simptome ca: iritabilitate, anxietate, inapetenţă, dereglări digestive, dermatologice şi nervoase. Ansamblul stărilor patologice determinate de deficitul de nicotinamidă constituie boala denumită pelagra datorată profundelor dereglări ale metabolismului proteinelor, lipidelor şi glucidelor.

Surse de niacină. Acidul nicotinic şi amida sa sunt larg răspândite în produsele vegetale şi mai ales animale.

Surse de vitamina PP pentru om sunt ficatul, rinichii, inima animalelor, carnea, peştele, cerealele, leguminoasele. Cantităţi mari din această vitamină conţin tărâţele de grâu şi drojdiile.

Vitamina B6 (piridoxina)

Structură şi proprietăţi. Din punct de vedere al structurii chimice, piridoxina reprezintă 2-metil-3-hidroxi-4,5-dihidroximetilpiridina. Pe lângă piridoxină, mai posedă activitate vitaminică încă doi derivaţi ai 3-hidroxipiridinei care au în poziţia 4 a ciclului piridinic o grupă aldehidică sau aminică şi care se numesc respectiv piridoxal şi piridoxamină. Toţi aceşti trei compuşi (derivaţi ai 3-hidroxipiridinei) poartă denumirea comună (generică) de „vitamină B6”:

6

54

3

21

N

CH2OHHO

H3C

CHO

PiridoxalN

CH2OHHO

H3C

CH2 NH2

Piridoxamină

N

CH2 OH

CH2OHHO

H3C 12

34

5

6

Piridoxină

Vitamina B6 este o substanţă cristalină, incoloră, cu gust amar, uşor solubilă în apă, mai greu în alcool şi insolubilă în solvenţi. Soluţiile piridoxinei sunt stabile la încălzire cu acizi şi baze. Este una dintre cele mai stabile vitamine. Sub acţiunea luminii ea însă îşi pierde repede activitatea.

Funcţiile hidroxil pot fi uşor esterificate. Importanţi sunt esterii fosforici ai piridoxalului şi piridoxaminei care îndeplinesc rol coenzimatic:

164


N

HO

H3C

CHO

CH2 O P

OH

OH

O

Piridoxal 5-fosfatN

HO

H3C

CH2 O P

OH

OH

OCH2 NH2

Piridoxamin 5 - fosfat

Rolul biochimic şi fiziologic. Mecanismul participării piridoxinei în procesele biochimice este bine stabilit la ora actuală. Sub formă coenzimatică de piridoxalfosfat, vitamina B6 intră în structura unei serii de enzime ce catalizează importante reacţii de transformare a aminoacizilor. În special piridoxalfosfatul constituie componenta enzimelor ce participă la decarboxilarea şi dezaminarea aminoacizilor . A fost constatată funcţia catalitică a piridoxalfosfatului în acţiunea fosforilazei enzimă ce joacă un rol central în metabolismul glicogenului. Se presupune participarea acestei coenzime şi la metabolismul lipidelor.

Deficienţa în vitamină B6 este însoţită de apariţia de dermatite, stomatite, conjunctivite, anemie hipocromă, frânarea creşterii. Dezvoltarea hipovitaminozei B6 poate fi legată atât de aportul său insuficient cu hrana cât şi de o dereglare a biosintezei piridoxalfosfatului în organism.

Surse de vitamina B6. Vitamina B6 este larg răspândită în natură. Este sintetizată de plante şi microorganisme, printre care şi de microflora tractului intestinal. Totuşi, această sinteză este insuficientă pentru asigurarea deplină a necesarului de vitamină al omului şi prin urmare, sursa de bază o constituie alimentele. Cele mai bogate în vitamina B6 sunt drojdiile, ficatul, inima şi rinichii animalelor, carnea, peştele, cerealele integrale, leguminoasele uscate, ardeiul verde.

Ciancobalamina (vitamina B12)

Structură şi proprietăţi. Ciancobalamina reprezintă compusul -(5,6-dimetilbenzimidazolin)–cobamidcianidă. Structura sa se distinge printr-o mare complexitate. Molecula vitaminei B12 este constituită din patru nuclee pirolice reduse, din care trei sunt legate coordinativ de cobalt iar al patrulea printr-o legătură covalentă; atomul de cobalt este legat şi de un radical cian (-CN) precum şi de un atom de azot de la 5,6-dimetilbenzimidazol; acesta din urmă este legat de nucleul tetrapirolic prin ribozo – fosfat şi aminopropanol.

Vitamina B12 este un compus cristalizat, de culoare roşie, solubil în apă şi alcool şi insolubil în eter, cloroform şi acetonă.

Există mai mulţi derivaţi ai vitaminei B12 la care grupa cian este înlocuită cu alţi radicali. Întreaga grupă de compuşi care nu conţin grupa cian poartă denumirea de cobalamine (corinoide) şi numai vitamina se numeşte ciancobalamină.

165

Vitamine

Prin înlocuirea grupei cian –CN cu o grupă hidroxil se formează hidroxicobalamina care reprezintă o formă a vitaminei B12 fiziologic activă. Printre analogii vitaminei B12, cel mai mare interes îl prezintă metilcobalamina care este un metabolit activ.

La majoritatea organismelor, 50-90% din cantitatea totală a vitaminei B12 se găseşte sub formă de coenzimă şi derivaţii săi. Coenzima B12 conţine, în locul grupei –CN, 5’-dezoxiadenozină (ligand adenozinic). Legătura covalentă cu cobaltul se realizează prin C-5’ al dezoxiribozei şi poartă caracter ionic; deci coenzima B12 este 5’-dezoxiadenozilcobalamină şi spre deosebire de vitamina B12, se protonizează uşor.

Vitamina B12 din alimente este absorbită la nivelul intestinului subţire, în prezenţa unei glicoproteine care se găseşte în sucul gastric şi se numeşte „factorul intrinsec”. Acesta facilitează legarea vitaminei B12 de mucoasa intestinală şi trecerea ei prin peretele intestinal.

Rolul biochimic şi fiziologic. Vitamina B12 poate lua parte la două grupe de reacţii biochimice. În primul rând, la reacţiile de transmetilare. Caracteristic acestui tip de reacţii este formarea metilcobalaminei ca transportor intermediar de grupă metil. În

acest mod se biosintetizează metionina şi acetatul din dioxid de carbon. Cea de-a doua grupă cuprinde reacţiile de transformare la care ia parte direct coenzima B12. Aceste reacţii constau în transportul hidrogenului şi formarea unei noi legături carbon-hidrogen. În această categorie intră reacţia catalizată de metilaspartatmutază care transformă acidul glutamic în acid β-metilaspartic; reacţia

166


catalizată de metilmalonil-CoA-mutaza care transformă metilmalonil-CoA în succinil-CoA; reacţia de dezaminare a etanolaminei; reacţia de reducere a ribonucleotidelor la dezoxiribonucleotide.

Deosebit de importantă este participarea vitaminei B12 la sinteza acizilor nucleici (în activarea fragmentelor cu un singur atom de carbon necesar pentru formarea bazelor azotate purinice şi pirimidinice şi în reducerea ribonucleotidelor la dezoxiribonucleotide). Vitamina B12 are rol important în funcţia formatoare a eritrocitelor la nivelul măduvei spinării; stimulează anabolismul proteinelor şi al lipidelor; este un factor de creştere pentru organismele tinere, favorizează diviziunea celulară, menţine integritatea celulei nervoase.

Hipo- şi avitaminoza B12 la om pot să apară în cazul unui aport insuficient al vitaminei cu hrana sau datorită unei dereglări a absorbţiei sale, ceea ce conduce la o dereglare a procesului normal de formare a hematiilor (hematopoieză) în măduva osoasă şi la dezvoltarea anemiei pernicioase. De asemenea, insuficienţa de ciancobalamină determină o dereglare a metabolismului proteinelor, glucidelor şi lipidelor.

Surse de vitamină B12. Vitamina B12 este sintetizată numai de microorganisme. Omul ia o parte din necesar de la microflora intestinală, însă şi unele alimente de origine animală (ficat, rinichi, brânză, peşte) contribuie la acoperirea nevoilor organismului în această vitamină.

Acidul folic

Se mai numeşte folacină, acid pteroilglutamic.

Structură şi proprietăţi. Molecula acidului folic este alcătuită dintr-un rest de pteridină, unul de acid p-aminobenzoic şi unul de acid glutamic.

N

N N

N

12

34 5

6

78

9 10

1'

2'3'

4'

5' 6'

OH

H2N

CH2 NH CO NH

COOH

CH

CH2

CH2

COOHpteridinã acidparaaminobenzoic

acid glutamic

Acidul folic

Acidul folic se prezintă sub forma unei pulberi cristaline, de culoare gălbuie, fără gust şi miros. Se solubilizează greu în apă, practic este insolubil în alcool, acetonă, eter, cloroform. La lumină se descompune.

Termenul „acid folic” reuneşte o familie de compuşi cu proprietăţi fiziologice asemănătoare, al cărei reprezentant de bază este acidul pteroilglutamic. Pe lângă acesta, există acizi folici care conţin câteva resturi de acid glutamic (de la 3 până la 6).

167

Vitamine

Acidul folic este, sub aspect metabolic, inactiv, dar se poate transforma după reducerea nucleului pteridinic în acid 5,6,7,8-tetrahidrofolic (acid tetrahidropteroilglutmaic), compus care posedă proprietăţi coenzimatice:

Rolul biochimic şi fiziologic. Sub forma acidului tetrahidrofolic, care reprezintă forma sa coenzimatică, acidul folic participă la o serie de importante procese biochimice, realizând transferul grupelor cu un singur atom de carbon. Se cunosc câteva fragmente cu un atom de carbon (formil –CH=O, formimin –CH=NH; metenil =CH-; metilen =CH2, metil –CH3; oximetil -CH2-OH) care se pot include în complexe transformări biochimice din organism ce se desfăşoară cu participarea acizilor tetrahidrofolici. Legarea fragmentelor cu un carbon la acidul tetrahidrofolic are loc cu ajutorul legăturilor covalente la atomii de azot 5 sau 10 sau la ambii atomi de azot cu formarea unui ciclu de cinci atomi. În procesul de transfer a acestor fragmente este posibilă transformarea lor oxido-reducătoare. Cu ajutorul acidului tetrahidrofolic are loc transferul grupării metil în biosinteza metioninei şi timinei, a grupării oximetil în biosinteza serinei, a grupării formil în biosinteza bazelor azotate purinice şi pirimidinice, a acizilor nucleici, a hemului, a unor aminoacizi (serină, glicină, histidină, metionină, triptofan).

N

N N

N

OH

H2N

CH2 NH CO NH

COOH

CH

CH2

CH2

COOH

H

H

H

H

H

Acid 5,6,7,8 - tetrahidrofolic (FH4)

510

CO

H

H

H

H

H

H

Acid N10 - formiltetrahidrofolic (N10 -CHO - FH4)

N

N N

N

OH

H2N

CH2 N

COOH

CO NH

COOH

CH

CH2

CH2

Serină + FH4 ↔ Glicină + N5,N10-metilen-FH4 + H2O

N5,N10-metilen-FH4 + NADH + H+ ↔ N5-metil-FH4 + NAD+

N5-metil-FH4 + Homocisteină ↔ Metionină + FH4

Legătura strânsă dintre coenzimele folice şi metabolismul acizilor nucleici explică rolul deosebit al folaţilor în activitatea vitală a organismului.

Insuficienţa în acid folic se manifestă la animale şi om prin tulburări caracteristice. La om apare anemia megaloblastică datorită unor dereglări în hematopoieză; se

168


produc, de asemenea, perturbări ale activităţii organelor digestive, ale pielii şi organelor de reproducere. La animale, este oprită creşterea. La om se întâlneşte rar avitaminoza folică deoarece acidul folic este sintetizat de microflora intestinală. Această avitaminoză poate să apară în cazul inhibării microflorei intestinale prin administrarea de medicamente (antibiotice, sulfamide) sau ca urmare a dereglării absorbţiei vitaminelor în tractul gastro-intestinal datorită unor afecţiuni.

Surse de folaţi. Acidul folic este larg răspândit în natură. Spre deosebire de microorganisme şi plante, în organismul animalelor şi păsărilor acidul folic nu se sintetizează şi ca urmare acesta trebuie să-l primească din hrană. Sursele principale de acid folic în alimentaţia omului sunt legumele proaspete: salata, spanacul, varza, morcovii, tomatele, ceapa. Dintre produsele de origine animală, cele mai bogate în acid folic sunt: ficatul, rinichii, brânza, gălbenuşul. O cantitate apreciabilă de acid folic se găseşte în drojdii.

Biotina

Se mai numeşte vitamina antiseboreică.

Structură şi proprietăţi. Sub aspect structural, biotina reprezintă un acid monocarboxilic cu un nucleu heterociclic. Partea heterociclică a moleculei este reprezentată de ciclurile imidazolic şi tiofenic, iar catena laterală este un rest de acid valerianic în forma normală pentru -biotină şi forma izo, pentru -biotină.

Deci, heterociclul poate fi privit, de asemenea, ca un ciclu tiofenic legat de un rest de uree.

În organism, biotina se găseşte sub formă liberă şi, mai ales, sub formă de biocitină, în care biotina este legată de proteine prin intermediul lizinei.

Biotina se prezintă sub formă de cristale aciculare solubile în apă şi alcool, insolubile în eter şi cloroform. Este stabilă la acţiunea oxigenului molecular şi a acidului sulfuric, dar se distruge sub acţiunea peroxidului de hidrogen, acizilor clorhidric şi azotic, a bazelor.

Cu proteina din albuşul oului – avidina – biotina formează un complex stabil care nu se descompune sub acţiunea enzimelor din tractul digestiv şi nu se absoarbe.

Rolul biochimic şi fiziologic. Mecanismul de acţiune al biotinei este foarte divers. Este dovedită funcţia sa coenzimatică în reacţiile de decarboxilare şi carboxilare;

169

Vitamine

biotina este implicată în metabolismul lipidelor, glucidelor, proteinelor, a acizilor nucleici şi metaboliţilor lor – în sinteza acizilor graşi, în formarea acizilor dicarboxilici – substraturi ale ciclului acidului citric, în formarea ureei, în sinteza purinelor etc.

În reacţiile de carboxilare, biotina funcţionează ca transportor de CO2. Mecanismul reacţiei constă în activarea ionului carboxil prin ataşarea lui la biotină şi legarea carboxibiotinei formate de o proteină de transport. Gruparea carboxil astfel activată este apoi transferată substratului reacţiei, piruvatul, de exemplu.

Deficitul de biotină poate apare ca rezultat al dereglării procesului de absorbţie a sa din tractul gastro–intestinal datorită consumării unei cantităţi mari de albuş crud. În acest caz, la om se produc o serie de modificări patologice: descuamare fină, seboree.

Surse de biotină. Biotina este larg distribuită în natură. Foarte bogat în biotină este ficatul de porc şi de vită, rinichii, inima, gălbenuşul; iar dintre produsele de origine vegetală se disting leguminoasele, făina de grâu, soia, varza roşie. Acestea reprezintă sursa principală de biotină, dar această vitamină este sintetizată şi de microflora intestinală.

Vitamina C ( Acidul ascorbic)

Se mai numeşte vitamina antiscorbutică

Structură şi proprietăţi. Prin structura sa, acidul ascorbic este un derivat al glucidelor (hexozelor). Există patru izomeri optici, din care acidul ascorbic natural biologic activ are configuraţia L:

C

C

C

C

C

CH2OH

O

HO

HO

HO

H

H

O

Acidul L-ascorbic

C

C

C

C

C

CH2OH

O

HO

H

H

OO

O

Acidul L-dehidroascorbic

Vitamina C este o pulbere albă, cristalină, solubilă în apă, puţin solubilă în alcool, insolubilă în eter, cloroform.

Acidul ascorbic este un compus nesaturat, cu caracter acid datorită prezenţei celor doi hidroxili enolici capabili de a se disocia cu formarea de ioni de hidrogen (mai ales pe seama hidroxilului din poziţia 3).

170


Existenţa dublei legături conferă acidului L-ascorbic capacitatea de a se oxida reversibil cu formarea de acid L-dehidroascorbic. Acesta din urmă, la fel ca şi acidul L-ascorbic, posedă activitate vitaminică.

În stare cristalină şi în soluţii acide, acidul ascorbic este stabil. Prezenţa oxigenului determină oxidarea acidului ascorbic. Aceeaşi acţiune o au lumina şi metalele (cupru).

În organisme, în special în plante, acidul ascorbic se găseşte parţial sub formă legată cu proteinele, cu acizii nucleici, cu polifenolii, formă denumită „ascorbigen” Ascorbigenul are o activitate vitaminică ceva mai slabă decât forma liberă, dar este mult mai stabil.

Vitamina C este sintetizată de plante şi de marea majoritate a animalelor. Omul, maimuţele şi cobaiul nu o sintetizează. Incapacitatea acestor mamifere de a sintetiza acidul ascorbic se datorează absenţei din ficat (locul de sinteză) a enzimei L-gulonoxidaza care intervine în ultima etapă a secvenţei de reacţii:

D-glucoză Acid D-glucuronic D-glucurono-γ-lactonă L-gulono-γ-lactonă acid 2-ceto-L-gluconic acid L-ascorbic

Rolul biochimic şi fiziologic. Participarea acidului ascorbic în diferite procese biochimice este corelată cu proprietăţile sale reducătoare, respectiv cu capacitatea acidului L-ascorbic, a acidului L-dehidroascorbic şi a produsului său intermediar –ion- radical semichinonic de a forma un sistem oxido-reducător care poate atât să cedeze cât şi să primească atomi de hidrogen.

Forma cantitativ predominantă în organism este cea redusă, care este protejată contra oxidării de către glutation, cisteină şi acid adenilic.

C

CHO

HO

forma redusă

- 2H+

+ 2H+

CO

CO

forma oxidată

Datorită proprietăţilor menţionate, vitamina C reprezintă, în organism, un puternic agent reducător. Ea asigură o desfăşurare optimă a metabolismului celular, iar asupra eritrocitelor are un efect protector deoarece previne oxidarea hemoglobinei.

Acidul ascorbic ia parte la formarea substanţei de bază a ţesutului de legătură (conjunctiv). Hidroxilarea prolinei (formarea oxiprolinei) în sinteza colagenului, proteina acestui ţesut, necesită radicalii liberi ai acidului ascorbic care se formează prin oxidarea sa; influenţează formarea mucopolizaharidelor constituente ale substanţei celulare din ţesutul de legătură; ia parte la metabolismul tirozinei, feritinei, în formarea NAD+ şi NADP+; protejează adrenalina de oxidare; participă la hidroxilarea şi oxidarea corticosteroizilor, la metabolismul colesterolului; activează unele enzime (arginaza, esteraza, catepsina).

171

Vitamine

Toate aceste implicaţii ale acidului ascorbic nu sunt specifice. Ele se datorează proprietăţilor reducătoare ale sale care au influenţă asupra grupărilor tiolice şi disulfidice, asupra valenţei metalelor şi chiar asupra activităţii enzimelor.

Carenţa în acid ascorbic la om conduce la dezvoltarea unei maladii specifice denumită scorbut, caracterizată prin sângerări ale gingiilor, modificări ale ţesutului conjunctiv şi ale structurii fibrelor de colagen, alterări în procesul de formare a oaselor şi dinţilor, frânarea creşterii, scăderea rezistenţei la infecţii.

Surse de vitamină C. Acidul ascorbic are o largă răspândire în plantele verzi, în special legume şi fructe. Surse foarte bune sunt coacăzele negre, fructele de măceş, citricele, varza, ardeiul verde.

Vitaminele P (bioflavonoide)

Sunt substanţe de origine vegetală care în organismul animal acţionează asupra permeabilităţii vaselor sanguine, de unde şi denumirea de vitamine P (ale permeabilităţii). Structură şi proprietăţi. Sub aspect structural, vitaminele P nu reprezintă o grupă unitară de compuşi, însă toate au în comun un schelet de difenilpropan şi constituie derivaţi ai flavanului sau cromonei:

O

OCromona

O

Flavan

Datorită activităţii lor biologice se mai numesc bioflavonoide. Reprezentanţii diferitelor grupe de bioflavonoide se deosebesc între ei prin gradul de oxidare a nucleului propanic al moleculei şi prin numărul şi poziţia grupărilor hidroxil în ciclurile aromatice. În flavonoidele naturale, grupările hidroxil pot fi până la 7, însă cei mai răspândiţi sunt compuşii cu 4-5 hidroxili. Proprietăţi vitaminice posedă următoarele grupe de compuşi: flavone, flavonoli, flavonone, catehine, leucoantociane, unele cumarine, calcone şi dihidrocalcone, alţi polifenoli.În plante, compuşii flavonoidici se întâlnesc sub formă de glicozide, unde agliconul este legat în unele poziţii cu diferite zaharuri. Un astfel de glicozid care posedă activitate vitaminică P este rutina. Agliconul rutinei este quercitina care aparţine clasei flavonolilor, iar zahărul este reprezentat de dizaharidul rutinoză (glucoză şi ramnoză):

172


Studiul comparativ al diferitelor flavonoide a demonstrat că cea mai exprimată activitate vitaminică P o posedă catehinele.

Rutina este de culoare galbenă, puţin solubilă în apă.

Rolul biochimic şi fiziologic. Flavonoidele şi alţi compuşi fenolici participă la reacţiile de oxido-reducere, funcţionând ca transportori de hidrogen în sistemele enzimatice.

Vitaminele P sunt în strânsă interdependenţă cu vitamina C: fiecare din ele în prezenţa celeilalte prezintă o activitate biologică mai intensă decât separat. Prin urmare, aceste vitamine funcţionează în procesele de oxido-reducere împreună, formând un cuplu în sistemele respective.

Acţiunea vitaminelor P se manifestă şi asupra vaselor sanguine, având proprietatea de a mări rezistenţa şi permeabilitatea capilarelor.

Carenţa în bioflavonoide se manifestă prin fragilitatea vaselor sanguine, tulburări ale permeabilităţii acestora, hemoragii locale.

Surse de vitamine P. Compuşii flavonoidici cu activitate vitaminică P se găsesc în vegetale, frecvent însoţiţi de vitamina C (în special, în ascorbigen, care reprezintă un complex al vitaminei C cu polifenolii cu activitate vitaminică P).

Cantităţi mari de vitamină P se găsesc în citrice, fructele de măceş, struguri, coacăze negre, prune, vişine şi alte fructe.

6.3.3. Compuşi cu structură asemănătoare vitaminelor

Colina

Colina este considerată vitamină deoarece este necesară creşterii tineretului animalelor precum şi unor microorganisme. Este importantă pentru desfăşurarea normală a proceselor metabolice şi, într-o oarecare măsură, se poate sintetiza în organismul animal însă, aportul exogen de colină este necesar mai ales pentru organismele în creştere.

173

Vitamine

Structură şi proprietăţi. Colina este alcoolul aminoetilic care conţine trei grupări metil la atomul de azot:

Este o bază puternică, cristalizată, foarte higroscopică, solubilă în apă, alcool şi insolubilă în eter.

Rolul biochimic şi fiziologic. În natură, colina se găseşte sub formă liberă sau sub formă combinată ca acetilcolină, sau în structura fosfolipidelor (lecitine) şi a sfingomielinelor. Poate fi sintetizată în organism prin metilarea etanolaminei. Colina favorizează metabolismul acizilor graşi, transportul grăsimilor către ţesuturi evitând depunerea lor în ficat (acţiune lipotropă), stimulează oxidarea gliceridelor în ficat, intervine în transmiterea impulsului nervos parasimpatic prin intermediul acetilcolinei şi funcţionează ca un donor de grupe metil în metabolismul intermediar (de exemplu transformarea homocisteinei în metionină).

Carenţa colinică este, de regulă, secundară, determinată de insuficienţa proteinelor în alimentaţie sau de dereglarea digestiei şi absorbţiei proteinelor. Această carenţă are ca rezultat infiltraţia grasă a ficatului, degenerarea hemoragică a rinichilor, scăderea coagulabilităţii sângelui.

Acidul lipoic

Acidul lipoic este considerat vitamină deoarece iniţial, asupra activităţii sale biologice a atras atenţia faptul că funcţionează ca un factor de creştere pentru unele microorganisme.

Structură şi proprietăţi. Acidul lipoic este constituit din opt atomi de carbon şi doi atomi de sulf care alcătuiesc o punte disulfidică între C-6 şi C-8; este deci acidul 6,8-ditiooctanic. Are un ciclu pentagonal disulfidic.

CH2

CH

SS

CH2 (CH2)4 COOH CH2

SH

CH2

CH (CH2)4 COOH

SH

sau LS

S

sau L

SH

SH

Acid lipoic redusAcid lipoic oxidat (disulfid) (ditiol)

Datorită funcţiei disulfidice, acidul lipoic se poate reduce trecând reversibil în forma ditiolică.

174


Acidul lipoic se prezintă sub formă de cristale galbene, insolubile în apă, solubile în solvenţi organici.

Rolul biochimic şi fiziologic. Acidul lipoic formează cu tiaminpirofosfatul un conjugat biologic activ, cu funcţie de coenzimă, denumit lipoiltiaminpirofsfat (LTPP) care acţionează ca un sistem redox reversibil:

Rolul coenzimatic specific al acidului lipoic se manifestă în reacţia de decarboxilare oxidativă a -cetoacizilor deoarece intră în structura lipoilaciltransferazei şi dihidrolipoildehidrogenazei, sisteme enzimatice ce caracterizează generarea şi transferul de grupări acil. În acest proces, acidul lipoic oxidat este redus şi ulterior reoxidat.

Întrucât se găseşte în toate alimentele nu a fost observată o carenţă de acid lipoic. Sursa principală este ficatul.

Acidul orotic

Acidul orotic este cuprins în grupa substanţelor cu acţiune vitaminică datorită capacităţii sale de a accelera creşterea microorganismelor şi animalelor.

Structură şi proprietăţi. Din punct de vedere structural, acidul orotic este acidul uracil-4-carboxilic sau acidul 2,6-dioxipirimidinic-4-carboxilic:

La mamifere şi păsări, acidul orotic se sintetizează din acidul aspartic şi carbamilfosfat; intervine în sinteza nucleotidelor pirimidinice şi în consecinţă, a acizilor nucleici. Acidul orotic participă la metabolismul proteinelor, în transformările galactozei, influenţează activitatea unor enzime (xantinoxidaze). Se găseşte în cantităţi mari în cereale şi ficat; este prezent, de asemenea , în lapte.

Acidul pangamic

Structură. Acidul pangamic este compusul gluconodimetilaminoacetat; provine din acid gluconic şi dimetilglicocol.

Distribuţia sa în produsele alimentare şi activitatea biologică au determinat includerea sa în grupa vitaminelor. Însă, până în prezent, nu este încă clară funcţia acidului pangamic în organismul omului şi al animalelor. Datorită grupelor metil labile pe care le conţine, i se atribuie un rol în procesele de metilare şi transmetilare; participă astfel ca donator de grupe metil în biosinteza unor biomolecule ca: metionina, colina, adrenalina.

175

N

N

H

HCOOH

1

23

4

56

O

O

Acidul orotic

H

H

H

H

HO

OH

OH

COOH

C

C

C

C

CH2

OH

O CO CH2 NCH3

CH3Acidul pangamic

Vitamine

Intervine, de asemenea în activarea respiraţiei celulare prin participarea la reacţiile catenei de respiraţie.

Se găseşte în vegetale şi ţesutul hepatic.

Mio-Inozita

Structură şi proprietăţi. Din punct de vedere chimic este un hexahidroxiciclohexan. Substanţa are teoretic 9 izomeri din care doar mezoinozitolul – izomerul optic inactiv – are proprietăţi vitaminice.

Se prezintă sub formă de cristale, are gust dulce. Prin încălzire se transformă în furfurol.

Rolul biochimic şi fiziologic. Inozitolul intră în componenţa unor lipide complexe denumite inozitolfosfolipide; împiedică depunerea colesterolului şi infiltraţia grasă a ficatului (acţiune lipotropă); stimulează mişcările inimii. Are rol în metabolismul proteinelor influenţând creşterea microorganismelor şi participă la metabolismul fosfatidelor.

Problema privind însuşirile vitaminice ale mezoinozitolului nu este încă clarificată. Studiul unor culturi de celule umane a demonstrat că unele tipuri de celule necesită inozitol pe când altele şi-l sintetizează singure.

Surse de mio-inozină. Acest compus se găseşte în cantităţi mari în stratul aleuronic al cerealelor şi leguminoaselor uscate sub formă de acid fitic (esterul hexafosforic).

În porţiunile în creştere rapidă ale plantelor (mugur) ,este sub formă de fosfoinozitide.

Biosinteza mezoinozitolului este realizată de plante, de majoritatea animalelor precum şi de microorganismele gram-negative sub forma acidului fitic sau sub forma sărurilor de calciu şi magneziu, fitina.

Acidul paraaminobenzoic

Intră în structura acidului folic şi face parte din grupa substanţelor cu acţiune vitaminică.

Iniţial s-a constatat că PABA este un factor de creştere pentru microorganisme. Ulterior s-a stabilit un spectru larg de acţiuni fiziologice ale acestuio acid pentru multe organisme. Totuşi o funcţie coenzimatică nu i s-a constatat şi există părerea că la baza acţiunii sale stă stimularea sintezei acidului folic. Legat de aceasta este capacitatea

acidului paraaminobenzoic de a influenţa sinteza purinelor şi pirimidinelor şi prin urmare, a acizilor nucleici.

176

OH OH

OH

OH

OH

HO

H

HH

HH

H

Mio-inozita

H2N COOH

Acid paraaminobenzoic (PABA)


De asemenea, PABA influenţează pigmentarea părului, metabolizarea unor hormoni, frânează dezvoltarea aterosclerozei experimentale.

Este răspândit în plante, ţesuturi animale şi microorganisme.

Carnitina

Carnitina constituie acidul -oxi--trimetilaminobutiric.

Carnitina ia parte la oxidarea acizilor graşi în calitate de transportor de radicali acil prin membrana mitocondrială. Se presupune participarea carnitinei în procesele de transmetilare şi în biosinteza acizilor graşi în calitate de donor de grupări acetil.

Vitamina U

Se mai numeşte S-metilmetionină sau factor antiulceros.

HOOC CH

NH2

CH2 CH2 SCH3

CH3Cl-

+

Vitamina U

Acest compus este trecut în grupa substanţelor cu acţiune vitaminică datorită prezenţei lui în alimente şi influenţei ce o are asupra creşterii unor microorganisme.

Efectul pozitiv al vitaminei U se manifestă în boala ulceroasă a stomacului şi duodenului, în colitele ulceroase, hepatite, gastrite.

Mecanismul de acţiune se explică prin faptul că vitamina U funcţionează ca donor de grupe metil pentru o serie de procese anabolice, asigurând regenerarea mucoasei tractului gastro-intestinal.

Ubichinone (UQn)

Structură. Sunt derivaţi de la benzochinonă care conţin o catenă izoprenoidă. Sunt solubili în grăsimi şi solvenţi organici.

CC

CC

H3C O

O

CH3

H2 H

H

O

O

H3C

CH3

H2

n

Ubichinona (UQn)

177

N

CH3

CH2

CH OH

CO

O

CH3

CH3

CH2

Carnitina

Vitamine

În mitocondriile organismelor superioare predomină ubichinona în care numărul radicalilor izoprenoid din catena laterală este egal cu 10 (UQ10); la organismele inferioare n=6 9.

Rolul biochimic. UQ10 deţine o funcţie biochimică importantă prin participarea sa în procesele de oxidoreducere, respectiv ca transportor de electroni în catena de respiraţie, constituind un component necesar al sistemului mitocondrial de transport de electroni. Această proprietate se bazează pe formarea următorului sistem redox:

O

OCH3

RO

OH3C

H3C

OH

CH3

ROH

O

O

H3C

H3C+2H

-2H

Forma oxidatã Forma redusã

În sistemul de transport de electroni din mitocondrii, UQ10 intervine cuplată cu o proteină şi funcţionează ca o coenzimă (coenzima Q). Organismul animal poate sintetiza ubichinonele din fenilalanină şi tirozină. Se găsesc în toate ţesuturile organismului animal, sediul lor de localizare fiind mitocondriile.

178

VITAMINE

Documents

Transcript of VITAMINE