Koenzimek, vitaminok 2024-2025 (PDF)

Koenzimek, vitaminok  VITAMINOK Meghatározás ▪ A vitaminok olyan szerves vegyületek, amelyek kis mennyiségben vannak jelen a táplálékben és fontosak a szervezet normális növekedésében, fejlődésében ▪ A vitaminok képz...

Koenzimek, vitaminok  VITAMINOK Meghatározás ▪ A vitaminok olyan szerves vegyületek, amelyek kis mennyiségben vannak jelen a táplálékben és fontosak a szervezet normális növekedésében, fejlődésében ▪ A vitaminok képződése főleg növényekben és mikroorganizmusokban zajlik, és csak igen kis mennyiségben történik állati szervezetekben Az első vitamin felfedezője CAZIMIER FUNK volt 1911-ben, a "beri-beri“ betegség etiológiája kapcsán (vitális amin)  VITAMINOK Biológiai szerep ▪ A vitaminoknak többrétű és komplex szerepe van, alapvető táplálkozástani tényezők, a koenzimek szerkezeti elemei. ▪ A koenzimek különböző csoportok szállítását végzik, segítik az enzimeket a katalítikus aktivitásukban ▪ A provitaminok inaktív (exogén) vegyületek, amelyek a szervezetben aktív vegyületekké (vitaminokká) alakulnak  VITAMINOK VÍZOLDÉKONY ZSÍROLDÉKONY VITAMINOK VITAMINOK B-KOMPLEX VITAMINOK NEM B VITAMINOK  Energiát tiamin (B1 vitamin) szolgáltató riboflavin (B2 vitamin) folyamatokban niacin (B3 vitamin) szereplő biotin (B7 vitamin) vitaminok pantoténsav (B5 vitamin) liponsav VÍZOLDÉKONY Vérképzésben folsav VITAMINOK szerepet játszó B12 vitamin vitaminok B6 vitamin csoport: piridoxál Más biológiai piridoxol szereppel piridoxamin rendelkező C-vitamin (aszkorbinsav) vitaminok  A koenzimek osztályozása Hidrogénszállító koenzimek: NAD+, NADP+, FAD, CoQ Acilszállító koenzimek: CoA, liponsav Aktív aldehidet szállító koenzim: TPP CO2 szállító koenzim: Biotin C1 fragmenseket szállító koenzim: THF Metilszállító koenzim: B12 koenzim Aminocsoportot szállító koenzim: PAMP/PLP Hidrogénszállító koenzimek  B3 vitamin és származékai Elnevezése: Szállít: hidrogént nikotinamid, niacin, Metabolikusan aktív formái: PP vagy B3 vitamin 1. NAD+ (nikotinamid Származása: Trp-ból adenin dinukleotid) Vegyi szerkezete: 2. NADP+ (nikotinamid adenin dinukleotid O foszfát) COOH C NH 2 Ezen koenzimek közül a NAD+ szerepel a N N laktát-piruvát Nikotinsav Nikotinamid átalakulásban Heteroatomokról kapcsol le hidrogéneket B3 vitamin, NAD+, NADP+ B3 vitamin  B3 vitamin + H+ oxidált forma redukált forma Szerkezetében kapcsolódik a H helyére A ribóz 2’ hidroxil csoportjának foszforilációja során egy metabolikus szempontból fontos vegyület keletkezik, a NADPH + H+, amely redukáló ágensként bioszintéziseknél szerepel.  Reakció a NAD+ részvételével A tejsav átalakulása piruváttá NAD+-függő folyamat. Egy hidrogént a molekulájához köt, egy protont felszabadít a környezetébe. oxálacetát A hidrogéneket heteroatomokról választja le (két különböző típusú atomról: az egyiket egy szénatomról, a másikat egy oxigénről). A NADH + H+ az I. komplexnél lép be a légzési láncba és az oxidatív foszforilációval 3 ATP képződéséhez vezet. Patológia B3 vitamin A nikotinamid fő forrásai a Trp-ban gazdag fehérjék, mint például a hús fehérjéi A kukorica igen szegény triptofánban, emiatt azon egyéneknél, akiknek az étrendje javarészt kukoricán alapszik, pellagra betegség alakulhat ki (a bőrt, a gyomorbéltraktust és a központi idegrendszert érintő tünetek jellemzik) Jellemző 3D triász: Dermatitis, Diarrhoea, Demencia A pellagra testtömeg csökkenésben nyilvánul meg, gyengeség, étvágytalanság, hasmenés, depresszió, ingerlékenység jellemzi.  A napnak kitett területeken B3 vitamin a bőr piros, érdes, pikkelyes. Patológia A nyelv duzzadt, fájdalmas, Pellagra fényes és piros  B2vitamin Ribitol Flavin  B2 vitamin Vegyi szerkezete: hidrogénszállító metabolikusan aktív formák: 1. FMN (flavin mononukleotid) a légzési lánc alkotója 2. FAD (flavin adenin dinukleotid) dehidrogénezési reakciók koenzime B2 vitamin FAD, FMN szállított hidrogének  B2 vitamin CH2 COOH SDH HOOC C H +FAD + FADH2 CH2 COOH H C COOH szukcinát fumarát A szukcinát dehidrogenáz enzim katalizálja pl. a borostyánkősav (szukcinát) dehidrogénezését flavin adenin dinukleotid koenzim segítségével (FAD) A koenzim két formája az oxidált (FAD) és a redukált forma (FADH2), homoatomokról (azonos típusú atomokról, pl. két szénről) veszi fel a szállított hidrogéneket, és a saját molekulájához köti őket. A légzési láncba a II. komplex szintjén lép be, oxidatív foszforilációval 2 ATP képződését teszi lehetővé. cheilitis: eritéma, glossitis: sötétvörös, gyulladás, rhagadok sima nyelv A B2 vitamin hiánya  Koenzim Q Koenzim Q Biológiai szerep: légzési láncban Az emberi szervezetben a CoQ10 található (az oldallánc n=10-szer Ismétlődik) Koenzim QH2 Acilszállító koenzimek  B5 vitamin szinonima: Vegyületek, amelyek pantoténsav szerkezetében megtalálható: Acil csoportokat szállít vegyi szerkezete: Metabolikusan aktív formái: 1.Koenzim A (CoASH) 2.Foszfopantetein Acil-SCoA a zsírsavak aktív formáját képviseli Foszfopantetein a zsírsav Pantoénsav β-alanin szintáz enzimkomplexum Pantoténsav összetételében szerepel Vegyi szerkezet B5 vitamin A pantoténsav szerkezetében található β-alaninhoz tioetanolamint (ciszteamint, β-merkaptoetilamint) kapcsolva pantetein alakul ki. ciszteamin  Vitamina B5 A pantoénsav  hidroxil foszfopantetein csoportjához ATP-ből származó foszfát csoportot kapcsolva kialakul a foszfopantetein  Koenzim A B5 vitamin A foszfopanteteinhez foszforilált AMP kapcsolódik, ezáltal létrejön a koenzim A.  Koenzim A Zsírsavat szállító formája: R-CO SCoA Az acetil-CoA az anyagcsere fontos köztiterméke S B5 vitamin Liponsav Liponsav Dihidroliponsav Liponsav (tioktánsav): nem vitamin jellegű koenzim Vegyi szerkezete: CH2 H2C CH CH2 CH2 CH2 CH2 COOH S S Acil csoport szállító Az α-ketosavak Metabolikusan aktív forma: oxidatív ❖lipoamid, amely a liponsav dekarboxilezésében és az enzim lizin szerepet játszó oldalláncának enzimkomplexum összekapcsolódása által keretén belül fejti ki képződik koenzim hatását Aktív aldehid szállító koenzim  B1 vitamin, TPP Wernicke-Korsakoff szindróma: B1 vitamin hiánya okozta neurológiai kórkép Aktív aldehid (hidroxietil) A TPP (tiamin pirosfoszfát) aktív aldehid szállító koenzim, szerkezetében B1 vitamin (tiamin) található. A vitamin és a koenzim csak két foszfát csoportban különbözik. A TPP az α-ketosavak oxidatív dekarboxilezésében szerepel. CO2 szállító koenzim B7 vitamin Szinonimák: A CO2 szállítására biotin, H vitamin szolgáló koenzim (a vitamin egyben Metabolikusan aktív koenzim is) forma: az enzim lizin Vegyi szerkezete: oldalláncához kapcsolt O változat HN NH A karboxilációs reakciókat katalizáló enzimek (CH2)4 COOH S koenzime Biotina  Biotin karboxi-biotin Nagy mennyiségű, könnyen hasznosítható biotin található a kukoricalisztben, a tojássárgában. A tojásfehérjében található avidin erősen megköti a biotint, ezért az nehezebben hasznosul. A biotin hiánya ritka, hiánybetegség esetén dermatitis, hajhullás, faggyúmirigyek szekréciójának túltermelődése alakulhat ki.  B7 vitamin Karboxilációs reakciók biotin részvételével: 1. Piruvát karboxilációja oxálacetáttá 2. Propionil CoA karboxilációja, amely a páratlan szénatomszámú zsírsavak lebomlásából származik, ill. a Val, Ile, Met lebomlásából és szukcinil-CoA-vá alakul. 3. Acetil-CoA karboxilációja malonil-CoA-vá, amely a zsírsavak bioszintéziséhez szükséges vegyület Peptidlánc C1 fragmenseket szállító koenzim  Folsav (B9 vitamin) Vegyi szerkezete: egy pteridin gyűrű található benne, amely 2-amino és 4-hidroxil oldalláncokkal rendelkezik összetételében szerepel a paraaminobenzoesav egy glutaminsav oldallánc THF koenzim (a B9 vitamin származéka) H H fragmensek PABA  Folsav, THF (FH4) Metabolikusan aktív forma: THF vagy FH4 (tetrahidrofolát) alakul ki négy hidrogén beépülésével, ezáltal megszűnnek a folsav szerkezetében található C5-C6 és C7-C8 közti kettős kötések. A THF koenzim C1 fragmensek szállítását végzi (olyan csoportokét, amelyek egy szénatomot tartalmaznak): formil, metenil, metilén, metil, hidroximetil, formimino, stb. OH OH OH N NADPH+H + NADPH+H + H N R N N R N R N H H2N CH2 CH2 N N NADP+ H2N N N NADP+ H2N N N H H Folsav Dihidrofolát Tetrahidrofolát  FOLSAV C1 fragmensek szállítása a THF által: CH2 H N N CH2 CH2 N N N C NH H H O N5, N10 - metiltetrahidrofolat N10 - formiltetrahidrofolat  Folsav Patológia Folsav hiánya esetén makrociter anémia alakul ki, amely súlyos esetben megaloblasztózissal jár A vérképzés zavara nemcsak anémiához vezethet, hanem a granulociták képződése is visszaszorulhat, trombocitopénia is kialakulhat. Terhesség alatt a folsav hiánya elősegítheti a magzatnál az idegrendszeri fejlődési rendellenességeket, ezért ajánlott már a terhesség előtt/elején a folsav pótlása. Időseknél és krónikus alkoholistáknál gyakran jelentkezik folsav hiány. MTHFR  Metilénetetrahidrofolát reduktáz ▪ Metiléntetrahidrofolát reduktáz (MTHFR) enzim katalizálja az 5,10- metiléntetrahidrofolát átalakulását 5- metiltetrahidrofoláttá, amely koszubsztrát a homocisztein remetilációjában, miáltal metioninné, alakul. 5,10- metiléntetrahidrofolátra van szükség a dUMP dTMP átalakuláshoz. ▪ Mutációk – növelik a trombózis kockázatát, vastagbélrák, akut leukémia, schizofrénia szintén gyakoribb.  A MTHFR gén variánsai ▪ Az enzimet az 1. kromoszómán található MTHFR gén kódolja ▪ A leginkább tanulmányozott mutációk a C677T és A1298C ▪ A MTHFR gén nukleotid szekvenciájában a 677 pozícióban 2 lehetőség van: C (citozin) vagy T (timin). Ha C van jelen (Ala található a 222-es pozícióban), és a normális enzim képződik. Ha T van jelen (Val kerül a 222-es pozícióba), egy termolabilis enzim alakul ki, amelynek csökkent aktivitása van. Főleg homozigóta mutációk következtében igen magas a homocys szintje. ▪ A MTHFR gén nukleotid szekvenciájában a 1298 pozícióban 2 lehetőség van: A (adenin) vagy C (citozin). Ha A van jelen, Glu épül be a 429 pozícióba (normális), ha C épül be, Ala kerül a 429 pozícióba. Ez a mutáció kevésbé veszélyes, mint az előző az enzim aktivitása szempontjából. Repeated miscarrieges Brain thrombosis Metil szállító koenzim  B12 vitamin Szinonima: B12-koenzim szerepel az ciánkobalamin alábbi reakciókban: Koenzim formája metil ✓a homocisztein metioninná csoport szállító való alakulása, amelyhez CH3- Metabolikusan aktív THF a metil csoport donor formái: ✓az R-metilmalonil-CoA 1.metilkobalamin átalakulása szukcinil-CoA-vá 2.dezoxiadenozil- ✓Noradrenalin átalakulása kobalamin adrenalinná ✓Az uracil átalakulása timinné, amely a DNS fontos szerkezeti eleme  FOLSAV Metionin B12 koenzim Metiltranszferázok C Metilált Akceptor akceptor  A B12 vitamin szerkezete (korrin gyűrűt tartalmaz, középpontjában kobalt található) Patológia B12 vitamin A B12 vitamin hiánya kialakulhat szigorú vegetáriánus, vegán diéta esetén, mivel főleg állati termékekben található vitamin. A gyomor nyálkahártyája (a sósavat is termelő parietális sejtek) előállítanak egy intrinszik faktor nevet viselő glikoproteint, amely védelmezi a B12 vitamint a gyomor- béltraktusban, amíg eljut a felszívódási helyre. Ezen sejtek elégtelen funkciója esetén az étkezéssel bevitt B12 vitamin elbomlik mielőtt eljut a felszívódás helyére, a csípőbélbe. Hiányállapot esetén makrociter, megaloblasztos anémia alakul ki, a folsav hiányához hasonló komplex hematológiai megnyilvánulásokkal. A nukleinsavak szintézise visszaszorul a timin képződésének zavara miatt. Neurológiai tünetek is jelentkezhetnek. Fontos megállapítani, hogy melyik vitamin hiányállapota áll fenn. Biermer (megaloblasztos) anémia Anizocitózis makroovalocitákkal (MCV > 110 fl) Hiperszegmentált neutrofilek (hat vagy több) Amino csoport szállító koenzim  B6 vitamin A piridoxinok piridingyűrűt tartalmazó származékok. A gyűrű szubsztituensei között található: ✓ C2-höz kapcsolt metil csoport ✓ C3-hoz kapcsolt hidroxil csoport ✓ C5-höz kapcsolt hidroximetil csoport HO- -CH2OH H3C-  Piridoxinok, PAL, PAM A B6 vitamin három formája: piridoxol, piridoxál és piridoxamin. Egy foszfát csoport hozzákapcsolódásával létrejönnek a koenzim formák: piridoxol koenzimek Biológiai szerep: aminosavak anyagcseréjében játszanak koenzim szerepet (dezaminálás, transzaminálás), az amino csoport szállítását végző koenzim. Hiánybetegségét alkoholizmus okozhatja, vagy tuberkulózisban használt izoniazid.  Transzaminálás Piruvát Alfa-ketoglutarát Glutaminsav Aszpartát Oxálacetát Alfa-ketoglutarát Glutaminsav Nem B csoporthoz tartozó vízoldékony vitamin Aszkorbinsav (C vitamin) aszkorbinsav dehidroaszkorbinsav  Vitamina C Biológiai szerep: Redukálja a vasat, Hidroxiláz enzimek ezáltal elősegíti annak kofaktora: felszívódását ✓Szerepet játszik a kollagén rostok érési folyamatában: Hiányállapot: skorbut a OH-Pro és OH-Lys Instabil kollagén kialakulásában okozza a tüneteket Erőteljes antioxidáns (bőrvérzések, gingivitis, Serkenti az ínyhúsvérzés, foghullás immunrendszert alakul ki) Skorbut Skorbut Zsíroldékony vitaminok A vitamin (provitamin) retinál (A vitamin)  A vitamin Az A vitamin típusai: 2. Növekedés, retinol, retinál, reténsa. differenciálódás az Provitaminja a β-karotén epithelium és csontok (sárgarépában található) szintjén Az A vitamin mindhárom 3. Szaporodás - típusa metabolikusan spermatogenesisben, aktív ovogenesisben, a placenta és az embrió Biológiai szerep: kialakulásában játszik 1. Látási ciklus – főleg a szerepet szürkületi látásban van fontos szerepe A vitamin β karotén deoxigenáz A provitaminból először retinál képződik, abból redukcióval retinol, illetve oxidációval reténsav alakul ki. oxidáz reduktáz Látási ciklus Patológia - A vitamin hiány: tünetek: xeroftalmia: ✓ a szem kötőhártyájának a kiszáradása ✓ a kötőhártyán fehér foltok jelennek meg a könnyelválasztás hiánya miatt ✓a szaruhártya fájdalmas gyulladása (keratitis) alakul ki, perforáció veszélyét hordozva  A vitamin hiánya esetén xeroftalmia (szemszárazság), farkasvakság, keratitis alakul ki, illetve fejlődésben való visszamaradás  E vitamin (tokoferol) típusai: Alfa-tokoferol Biológiai szerep: - erőteljes Gamma-tokoferol antioxidáns - a termékenység vitaminja Delta-tokoferol Béta-tokoferol  K vitamin típusai: K vitamin Fitomenadion (K1 vitamin) K antivitaminok (alvadásgátló gyógyszerek, kumarin származékok) Menakinon (K2 vitamin) Szintetikus a K3 vitamin (menadion)  K vitamin ciklus Biológiai szerep: a májban termelődő II, VII, IX, X alvadási Dekarboxi-protrombin Protrombin faktorok működéséhez Karboxiláz szükséges gamma-karboxi- glutaminsav (Gla) oldalláncok kialakulásában szerepel a K vitamin ciklus. A két negatívan töltött karboxil csoporthoz kötődik a Ca2+  D vitamin Szinonimák: Metabolikusan aktív forma: 1,25 kolecalciferol, dihidroxi-kolekalciferol (kalcitriol) ergokalciferol Vegyi szerkezete: Biológiai szerep: kalcium, foszfát homeosztázisban  D vitamin ✓ növényi eredetű ✓ állati eredetű ergocalciferol (D2 vitamin) kolekalciferol (D3 vitamin), embernél a bőrben alakul ki 7-dehidrokoleszterinből napfény hatására  D vitamin Biológiai hatás: A metabolikusan - az aktív D vitamin aktív forma elősegíti a kialakulásához a béltraktusból a 25-ös hidroxiláció a kalcium és foszfát májban, az 1-α- felszívódását. hidroxiláció a - elősegíti a vesében történik csontosodást, a (ez utóbbit elősegíti hidroxiapatit a parathormon). kristályok kialakulását.  A D vitamin hiánybetegsége Patológia – angolkór, csontlágyulás A D vitamin hiánya következtében gyermeknél: ✓Visszaszorul a csontosodás és túlburjánzik az oszteoid szövet (a bordákon kialakul a rachitises “olvasó”, a csuklónál, bokánál a rachitises kar/lábperec, a koponya ping- ponglabdaként benyomható, stb.) ✓A csontok elgörbülnek a test súlya alatt (X, O láb) Az angolkór megelőzése: D vitamin cseppek 2 éves korig, napozás Felnőttnél a D vitamin hiánybetegsége a csontlágyulás, gyakori az arab nők körében.