HYDROFILNÍ VITAMINY

FunkceKofaktory enzymů

aktivní formyenzymová aktivita

Další funkce• Specifické – AA• NespecifickéDalší látky• Vitaminy ??

specifická funkce ??deficience ??potřeba ??

ThiaminVitamin B1

N

NCH3 NH2

CH2N

+

S

CH3

CH2

CH2

OH

4-amino-2-methyl- 5-(2-hydroxyethyl)- pyrimidin 4-methyl-thiazol Účinná forma: Thiamin difosfát (TPP)

N

NCH3 NH2

CH2N

+

S

CH3

CH2

CH2

O P

O

O

O P

O

O

O

Přenášená skupina: aldehydováEnzym: dekarboxylasy, transketolasyFunkce:• energetický metabolismus• podporuje nervový systém, • užívá se při léčbě diuretiky, kofeinismu a alkoholismuDeficience: svalová únava, hubnutí, nechutenství apod.;

oxidace glukosy jen na pyruvát; nedostatek energieKarence: Beri-beri; neurologické postiženíDenní potřeba: 2 mgBiosyntéza: thiaminkinasa

thiamin + 2 H3PO4 TPPHlavní zdroje v potravinách:

kvasnice, tmavé a celozrnné pečivo, luštěniny, vepřové maso, vepřová játra

DekarboxylasyDekarboxylace 2-oxo-kyselin - např. při oxidační

deaminaci AK; reakce na thiazolovém kruhuPříklad dekarboxylace pyruvátu (ethanolové kvašení)

N+

S

CH3

CH2

CH2

OH

CH3-CO-COOHN

+

S

CH3

CH2

CH2

OHOH

CH3HOOC

CO2 N+

S

CH3

CH2

CH2

OHOH

CH3H

CH3-CHO N+

S

CH3

CH2

CH2

OH

+

karbanion

+

karbanion

TransketolasyPřenos dvouuhlíkatých zbytků z donoru (2-oxo-sloučenina)

na akceptor (aldehyd)Pentosový cyklus

CH O

OH

OH

OH

CH2-O-PX

CH2OH

O

CH2-O-PX

OH

OH

OH

OH

OH

OH

CH2-O-PX

O

CH2OH

CH O

OH

CH2-O-PX

R-5-P

+

XY-5-P

sedoheptulosa-7-P

+

glyceraldehyd-5-P

Doplňky• Volná báze• Častěji jako chlorid-hydrochlorid thiaminu

(tzv. thiaminhydrochlorid)• Používá se i pro fortifikace

N

NCH3 NH2.HCl

CH2N

+

S

CH3

CH2

CH2

OH

Cl

Přídavky do masafortifikace + flavour

Degradační produkty – často vonné látky a stimulanty masového aroma

Bis(2-methyl-3-furyl)disulfid – masové aroma; prahové koncentrace setiny ng / kg

O

S

CH3O CH3

S

Riboflavin7,8-dimethyl-10-(1´-D-ribityl)isoalloxazin

Zdroje: mléko, vnitřnosti, kvasniceDeficience: zánětlivé poruchy sliznic a kůže (praskání

koutků úst …), oční a nervové poruchyAvitaminosa: xÚčinná forma - flavinové nukleotidy

NH

N

N

NCH3

CH3

O

O

CH2

OH

OH

OH

CH2OH

Flavinmononukletid; FMN; riboflavin-5´-fosfátBiosyntéza:• Riboflavin + ATP → FMN + ADP riboflavokinasanebo

• Riboflavin + glukosa-1-fosfát → FMN + glukosariboflavinfosfotransferasa

NH

N

N

NCH3

CH3

O

O

CH2

OH

OH

OH

CH2 O P

O

O

O

Flavinadenindikleotid; FADBiosyntézaFMN + ATP + adenosin → FAD + PPi FMN-adenyltransferasa

NH

N

N

NCH3

CH3

O

O

CH2

OH

OH

OH

CH2 O P

O

O

O

P

O

O

OO

OH

CH2

OH

N

NN

N

NH2

• Přenášená skupina: vodíkový atom• Kofaktor enzymu: oxidoreduktasy• FMN a FAD pevně vázány na apoprotein -

flavoproteiny• Denní potřeba: 2 mgOxidoreduktasy• většinou součásti dýchacího řetězce

v mitochondriích• mohou se uplatňovat i jinde:

glykolýza - glukosaoxidasaoxidační deaminace AK – tvorba

iminokyseliny

Funkce• Jedno- nebo dvouelektronové redox reakce• Akceptor jednoho vodíku při oxidaci NADH a NADPH• Akceptor dvou vodíků při desaturaci; např. jantarová →

fumarová kyselina

Další flavinové oxidoreduktasyXanthinoxidasa, aldehydoxidasa, oxidasa D-AK, ……

CH2

CH2

COOH

COOH

FADFADH2

CH

CH

COOH

HOOC

NiacinVitamin PP (pelagra-preventive vitamin)Pyridin-3-karboxylová kyselina

Amid …

Účinná forma: pyridinové koenzymy - NAD+, NADP+ Nikotinamid adenin dinukleotid; -fosfát

Přenášená skupina: vodíkový atomKofaktor enzymů: oxidoreduktasyDenní potřeba: 20 mg

N

COOH

N

CO-NH2

nikotinová nikotinamid kyselina

O

OH

CH2

OH

N

NN

N

NH2

H2C O P

O

O

O

P

O

O

O

N+

O

NH2

O

OHOH

O

O

CH2

OH

N

NN

N

NH2

P

O

OH

OH

H2C O P

O

O

O

P

O

O

O

N+

O

NH2

O

OHOH

NAD+

NADP+

BiosyntézaNAD+ z volné nikotinové kyseliny

1

N

COOHH2C O P

O

OH

OOH P

O

O

O

P

O

O

O O

OHOH

H2C O P

O

OH

O

OH P

O

O

O

P

O

O

OH

N+

COOH

O

OHOH

nikotinová kyselina NA

+

5-fosforibosyl-1-difosfát

+

mononukleotid NA (NMN) difosfát (PPi)

2

3Deamido-NAD+ + glutamin + ATP → NAD+ +

glutamová kyselina + ADP + Pi

Biosyntéza NADP+NAD+ + ATP → NADP+ + ADP

O

OH

CH2

OH

N

NN

N

NH2

H2C O P

O

O

O

P

O

O

O

N+

O

OHOH

COOH

NMN + ATP + PPi

deamido-NAD+

Funkce• Koenzym oxidoreduktas, hlavně dehydrogenas;

v lidském organismu několik set oxidoreduktás• Redukce: odejmutí 2H substrátu• Oxidace: předání 2H na akceptor

N+

CO-NH2

N

CO-NH2

H+

2 H ; e- redukce

oxidace+

NAD+ (NADP+) NADH (NADPH)

Funkce• Oxidace primárních a sekundárních alkoholů; • Oxidace 2-AK• Redukce karboxylových kyselin a

hydroxykarboxylových kyselin• Oxidace a redukce aldehydů• …………..• Redukce flavinových koenzymůZdrojeKvasnice, maso, játra; méně v obilovinách a

luštěninách; velmi málo v zelenině a ovoci DeficiencePelagra – nervové a kožní poruchy

BiotinVitamin H(3aα, 4β, 6aα)-hexahydro-2-oxo-1H-thieno-(3,4-d)imidazol-4-pentaová

kyselina(imidazolový a thiofanový kruh, spojené v cis- konfiguraci)

Účinná forma: biocytinKofaktor enzymů:karboxylasy; transkarboxylasy; dekarboxylasy

Přenášená skupina: CO2Denní potřeba: 150 – 300 μg

S

NH NH

O

HHHCH2

CH2CH2

CH2COOH

Biocytin: ε-N-biotinyl-L-lysin• Obvykle vázaný na protein

Přenos oxidu uhličitého – ve formě N-karboxy-biotinyl-proteinového komplexu (BCCP – biotin carboxyl carrier protein)

S

NH NH

O

HH

(CH2)4 C

O

NH

(CH2)4CH

C

NH

protein

O

protein

S

N+

NH

O

HH

(CH2)4

O

O

C

O

NH

(CH2)4CH

C

NH

protein

O

protein

Karboxylace pyruvátu na oxalacetát (citrátový cyklus); pyruvátkarboxylasa

Transkarboxylace acetyl-SCoA na malonyl-SCoA (syntéza mastných kyselin)

Zdroje v potravinách• Vaječné žloutky, játra, ledviny, kvasnice, rajčataDeficience• U člověka není známa

CCH3

O

COOH BCCP

COO-ATP OH2

C

O

CH2

COOH

COOHADP Pi+ + + + +

CCH3 SCoA

O

BCCP

COO-

CCH2 SCoA

O

-OOC BCCP+ +

FolacinB9; folová kyselina; listová kyselina

Různé deriváty listové (folové; pteroylglutamové) kyseliny

Účinná forma: 5,6,7,8-tetrahydrofoláty (FH4)

C

O

NH

CH

CH2

COOH

CH2

C

O

OH

n

NH

N

NN

NNH2

OHCH2

N

NNH

NNH2

OCH2 NH

H

H

Kofaktor enzymů: transferasyPřenášená skupina: methyl -CH3; methylen –CH2-;

formyl -CH=O; formiminyl -CH=NHDenní potřeba: 50 – 600 μg

N

N CH2 NHCH3

HN

N CH2 NHCH

H

O

N

N CH2 NH

H

CH O

N

N CH2 NH

CH2

H

N

N+ CH2 NH

H

CH

N

N CH2 NHCH

H

NH

5-methyl-FH4 5-formyl-FH4 10-formyl-FH4

5-formimino-FH4 5,10-methenyl-FH4 5,10-methylen-FH4

Biosyntéza• Puriny• Thymin• Serin• GlycinDeficiencePoruchy krvetvorby – makrocytární anemie

KorinoidyB12; kobalaminyStruktura• Korinový kruh; • centrální atom Co; • 4 – 6 koordinačních vazeb s ligandy; 4 vazby na N

pyrrolů; • někdy v α- poloze vázána nukleotidová složka s 5,6-

dimethylbenzimidazolem jako bází; • v β-poloze vázána CN- (kyano-), méně často HO-

(hydroxy-) nebo –NO2 (nitrokobalamin)

N

NN

N

CH2

CH2

CH3CH3

CH2

CH2 CH3CH2

CH3

CH3

CH3

CH2

CH3

CH2

CH3

CO

CO

CH2

CH2

CO

CH2

CH2CO CO

OC

CO

NH2

NH2

NH2

NH2NH

NH2

NH2

O

OHO

CH2OH

PO OO

CH

CH2 CH3N

N

CH3

CH3

CoCN

kyanokobalamin

Účinná forma: kobamidové koenzymy; struktura – místo –CN skupiny vázán 5-deoxyadenosin

Kofaktor enzymů: isomerasy a dalšíPřenášená skupina: xDenní potřeba: 3 μgZdroje v potravinách• Játra, ledviny; méně maso, mléko, vejce; • některé mikroorganismy – pivovarské kvasnice

S. cerevisiaeDeficience• Perniciosní (zhoubná) anemie – akutní

nedostatek erythrocytů a hemu• Vliv intrinsic faktoru

FunkcePřenos methylskupiny5-methyl-FH4 + homocystein → methionin + FH4

Význam• Odbourávání homocysteinu – atherosklerosa• Met jako donor CH3- skupiny - biosyntéza porfyrinů –

hemuIsomeracemethylmalonylCoA na sukcinylCoA

FH4 CH3 SH CH2

CH2

CH

NH2

COOH S CH2

CH2

CH

NH2

COOHCH3FH4+ +

CH

C

CH3

HOOC

O

SCoA CH2

CH2

HOOC C

O

SCoA

Lipoová kyselina• α-lipoová kyselina; thiooktová kyselina; • redukovaná forma dihydrolipoová kyselina (6,8-

dimerkaptooktanová)

Lipoová kyselina jako kofaktor• Účinná forma: lipoamid • Kofaktor enzymů: acyltransferasy• Přenášená skupina: acyl• Denní potřeba: ???

SS

(CH2)4 COOH

SHSH

(CH2)4 COOH

thiooktová kyselina 6,8-dimerkaptooktanová kyselina

Funkce• Oxidační dekarboxylace pyruvátu a 2-oxoglutarátu

• Velmi silný antioxidant• Vitamin ???Deficience ???Zdroje v potravinách• Játra, kvasnice …..

SS

(CH2)4 CO NH

(CH2)4 CH

NH

CO

protein

protein

lipoamid

C

O

CH3 COOH SH CoA C

O

CH3 S CoA CO2+ + + 2 [H]

Pantothenová kyselinaB5 (R)-2´,4´-dihydroxy-3´,3´-dimethylbutyryl-3-aminopropionová kyselinaneboD-(+)-2´,4´-dihydroxy-3´,3´-dimethylbutyryl-β-alanin neboD-(+) resp. (R)-pantoová kyselina vázaná amidovou vazbou na β-alanin

Účinná forma: koenzym A; HS-ACP – acyl carrier proteinPřenášená skupina: acylKofaktor enzymů: oxidoreduktasyDenní potřeba: 7 - 15 mg

CH2OH C

CH3

CH

CH3

C

OH

ONH CH2 CH2 COOH

Biosyntéza koenzymu A1. Fosforylace koncové OH skupiny

PA + ATP → 4´-fosfoPA + AMP2. Vazba cysteinu za dodání energie z ATP – peptidová vazba na β-alanin

4´-fosfoPA + cystein + ATP → 4´-fosfopantothenoylcystein + ADP + Pi

3. Dekarboxylace cysteinové části → 4´-fosfopantethein 4. Vazba AMP za dodání energie z ATP

4´-fosfopantethein + ATP → difosfokoenzym A + PPi5. Fosforylace adenosinové části → koenzym A

SH CH2 CH2 NH C

O

CH2 CH2 NH C

O

CH

OH

CH3

CH3

CH2 O P

O

O

O P

O

O

OO

OH

CH2

O

N

NN

N

NH2

P

O

O

O

koenzym A

cysteamin pantothenová kyselina adenosin-3´-monofosfát-5´-difosfát

Funkce koenzymu A• Přenos acylových skupin• Vytváří s nimi thioestery - kondenzace

Přenášené acyly• Mastných kyselin• 3-oxo-karboxylových kyselin

CH2

R C

O

SCoA

HS-ACP – acyl carrier protein• Termostabilní protein – 77 aminokyselin• 4´-fosfopantethein je vázán na hydroxylovou skupinu

bílkovinného serinu• Biosyntéza mastných kyselin – přebírá acyly z acetyl-

SCoA a malonyl-SCoA

Zdroje v potravináchJátra, ledviny, vaječný žloutek, luštěniny, kvasnice; maso a

obiloviny méněDeficience U člověka není známa

SH CH2 CH2 NH C

O

CH2 CH2 NH C

O

CH

OH

CH3

CH3

CH2 O P

O

O

O CH2 CHNH

protein

protein

O

HS-ACP

4´-fosfopantethein vázaný serin

PyridoxinB6

Pyridoxol Pyridoxal PyridoxaminX = CH2-OH CH=O CH2-NH2

Účinná forma: pyridoxalfosfátKofaktor: aminotransferasy, dekarboxylasy AKPřenášená skupina: amino skupinaDenní potřeba: 2 mgZdroje: Obiloviny, kvasnice, játra, maso,

listová zelenina, mléko, vejceDeficience: Nespecifické projevy – souvisí

s nedostatkem ostatních vitaminů skupiny B

N

CH2

X

OH

CH3

OH

Transaminace - AK + oxokyselina; např.

• Dvoustupňové reakce• Pyridoxalfosfát + AK 1 → pyridoxaminfosfát +

oxokyselina 1• Pyridoxaminfosfát + oxokyselina 2 → AK2 +

pyridoxalfosfát

CHNH2

CH2

COOH

CH2

COOH

CO

CH2

COOH

COOH

CO

CH2

COOH

CH2

COOH

CHNH2

CH2

COOH

COOH

+ +

L-glutamová oxaloctová 2-oxoglutarová L-asparagová kyselina

aspartátamino-transaminasa

Dekarboxylace - např. glutamové kyseliny

Racemizace aminokyselin• L-forma → D-forma

CHNH2

CH2

COOH

CH2

COOH

CH

CH3

CH2

COOH

NH2 CO2

L-glutamová kyselina 3-aminomáselná kyselina

glutamát-dekarboxylasa

+

Askorbová kyselinaVitamin C; L-askorbová kyselina; redox systém s L-dehydroaskorbovou kyselinou

Antioxidant

O

OH

O

OH

H OH

CH2OH

O

O

O

O

H OH

CH2OH

- 2 H

2 H

L-askorbová kyselina L-dehydroaskorbová kyselina

Askorbová kyselina jako kofaktorÚčinná forma: L-askorbová kyselinaKofaktor enzymů:oxidoreduktasy;

přenos vodíku a elektronů z výchozích substrátů až na kyslík

kofaktor hydroxylací • Pro → Hypro; syntéza kolagenu• Vznik tyrosinu z fenylalaninu• Biosyntéza steroidních hormonů v nadledvinkách• Přenášená skupina: -OH

Biosyntéza – kromě primátů

Denní potřeba: 70 mgZdroje v potravinách• Ovoce, zeleninaDeficience• Skorbut• Infekce, únava

OH2D-glukosa D-glukuronová kyselinaNADH + H+

L-gulonová kys.-

L-gulonolakton

L-gulonolaktonoxidasa3-oxo-L-gulonolakton askorbová kyselina

Další „vitaminy“

Vitaminy ???Funkce - obvykle nespecifickéPotřeba neznámá nebo velmi vysokáDeficience neznámá

Cholin

Funkce• Fosfatidylcholin• Biosyntéza

Acetylcholin

Betain

Pangamová kyselina

CH2OH CH2 N+

CH3

CH3

CH3

CH2O CH2 N+

CH3

CH3

CH3

C

O

CH3

CH2 COO-

N+

CH3

CH3CH3