Vitamina D -vitamina antirahitică - 1921 – Elmer McCohlum - 1928 – 7-dehidrocolesterolul este precursor de D 3. - презентация

1

2 Vitamina D -vitamina antirahitică – Elmer McCohlum – 7-dehidrocolesterolul este precursor de D 3

3 Surse

4 Vitamina D - UV nm, UV 3 - expunere min. x 2/săpt. - melanină

5

6 Efecte biologice -1,25 (OH) 2 vitamin D 3 fixare pe VDR - reglarea nivelului Ca seric – creşte abs, scade elim, eliberarea din depozite - 1,25 (OH) 2 vitamin D 3 inh. proliferarea şi stim. diferenţierea celulelor - modulator al sistemului imunitar - reglarea secreţiei de insulină - reduce TA

7 Hipovitaminoza - cauze - alimentaţie excesivă la sân - expunere redusă la radiaţiile solare - vârstnici - malabsorbţie lipidică - obezitate - afecţiuni hepatice, renale - dependenţă de vitamină D - deficit de vitamină D deficit de 25-OH-D PTH resorbţie osoasă - rahitism - osteomalacie - slăbiciune şi dureri musculare

8 Hipervitaminoza - hipertensiune arterială - polidipsie, poliurie - reducerea densităţii osoase - nefrocalcinoză - stoparea creşterii

9 Vitamina E - tocoferoli - surse – uleiuri vegetale, ficat, ou, unt, alune, avocado, măsline, vegetale frunze, germeni de grâu - necesar – mg - absorbţie - IS prin mecanismul de abs a lipidelor - circulă fixată de o proteină (a-TTP) - metabolizare hepatică

10 Efecte biologice - antioxidant – protecţie pt. AG nesat, vit. A, carotenoizi, lipoproteine - reduce agregarea plachetară, VD - γ – tocoferol – reduce riscul de cancer de prostată - anticataractă - reduce nivelul stresului oxidativ şi Hb-glicozilată Hipovitaminoză - tulburări neurologice - tulburări de reproducere - anemie hemolitică Hipervitaminoză - tulburări de coagulare

11 Vitamina K K1 (fitomenadiona) K2 (menachinona) - surse – brocoli (220 μg), spanac (145 μg), pătrunjel (246 μg), avocado, kiwi - necesar – μg/zi - absorbţie - IS prin mecanismul de abs a lipidelor – proximal (K1), distal (K2) - depozitare în ficat

12 Efecte biologice - cofactor carboxilaze microsomiale acid glutamic acid γ-carboxi glutamic - activarea factorilor coagulării - mineralizarea osoasă - creşterea celulelor

13 Hipovitaminoză - cauze – alimentaţie excesivă la sân, afectarea florei intestinale, tulburări hepatice, supradozare cu anticoagulante cumarinice, copii - tulburări de coagulare - hemoragii - anemie hemolitică

14 Vitamina B 1 (tiamina) -surse – carnea de porc, ficat, rinichi, făină de cereale integrale, conopidă - prelucrarea termică, conservarea reduc conţinutul în B 1 - necesar – 1 mg femei, 1,4 mg bărbaţi - absorbţie - IS prin mecanism activ şi difuzie pasivă - fixare pe albumină şi în eritrocite - depozitare în muşchii scheletici, creier, inimă, ficat

15 Efecte biologice - coenzimă – decarboxilarea α-cetoacizilor, transcetolizare

16 Efecte biologice - procesul de conducere axonală - transmiterea impulsului nervos Hipovitaminoză - cauze - aport alimentar redus - consum ridicat de glucide - malabsorbţie - alcoolism - beri-beri – letargie, oboseală, polinevrite periferice, atrofie musculară, edeme, cardiomegalie, encefalopatie - sindromul Wernicke-Korsakoff – amnezie antero şi retrogradă, fabulaţie

17 Vitamina B 2 (riboflavina) - surse - lapte, brânză, vegetale frunze, soia, drojdii, alune, plămâni, ficat, peşte - biosinteză - fungi - Ashbya gossypii, Candida famata, Candida flaveri - bacterii – Corynebacterium ammoniagenes, Bacillus subtilis - riboflavin-5-fosfat - băuturi - necesar – 1,1 – 1,3 mg/zi

18 Efecte biologice - coenzimă – FMN, FAD

19

20 Efecte biologice - FMN, FAD – coenzime - r. de ox., dehidrogenare - glutation reductaza – FAD - glutation peroxidaza - xantinoxidaza - α-aminoacid oxidaza - aldehid dehidrogenaza - + CYP 450 – metabolizarea med. şi toxine

21 Hipovitaminoză - cauze - aport alimentar redus - malabsorbţie, alcoolism - sindrom oral-ocular-genital - buze roşii, fisurate, ulceraţii bucale, limbă violet - fisuri ale comisurii bucale (cheilită) - înroşirea ochilor, prurit ocular, sensibilitate la lumină - dermatită genitală - deficit de PLP, NAD, NADP, H 4 F - cataractă, migrenă

22 Vitamina B 3 (niacina, PP) – Hugo Weidel - surse - exogenă - carne, germeni de grâu, lactate, ton, ouă, avocado, vegetale frunze, nuci - endogenă – triptofan kinurenină niacină - necesar – copii – 2-12 mg/zi, adulţi mg/zi mg/zi - hipolipidemiant

23 Efecte biologice - NAD, NADP – coenzime

24 Efecte biologice - coenzime - r. de ox-red. - calea pentozo-fosfaţilor - biosinteza AG

25 Hipovitaminoză - cauze - alimentaţie excesivă cu porumb - cancer, sindrom Hartnup - pelagra - sensibilitate la lumină - agresivitate - dermatită, alopecie, edeme - diaree -boala celor 4 D: dermatită, diaree, demenţă, deces Hipervitaminoză - hiperemie facială, prurit, uscăciunea pielii, hiperglicemie

26 Vitamina B 5 (acidul pantotenic) - D – activ biologic - surse - exogenă - carne, cereale integrale - endogenă – bacteriile intestinale - necesar – copii – 3-4 mg/zi, adulţi 5-6 mg/zi

27 CoA, acil-CoA acid pantotenic panteteină transport activdifuzie pasivă - H 3 PO 4 4-fosfopanteteină hidrolaze IS fosforilază panteteinaza intestinală Absorbţie

28 Efecte biologice - Co-A – biosinteza AG, colesterolului, metabolismul glucidic - tratamentul acneei - neuropatia diabetică - cosmetică – hidratant, emolient

29 Hipovitaminoză - oboseală, alergie, dureri abdominale

30 Vitamina B 6 (piridoxina) surse – carne, cereale integrale (2 mg), legume, nuci, banane, ton, somon - necesar – copii 0,5-0,6 mg/zi, adulţi 1,3 mg/zi - absorbţie – IS, fosforilată/defosforilată

31 Efecte biologice - coenzime - piridoxal-5-fosfat (PLP), piridoxamin fosfat - enzime - decarboxilaze – histidina histamina, glutamat GABA - racemaze – D-aa L-aa - aldolaze – treonina glicina - transaminaze – GTP, GOT - dehidraze – HO-aa ceto-acid - sinteza sfingolipidelor - Hb - sinteza, fixarea O 2

32 Efecte biologice - memorie - autism - antidepresiv

33 Hipovitaminoză - cauze - aport redus, alcoolici - tratament cu HIN, L-DOPA - vegetarieni - dermatită seboreică - glosită atrofică, ulceraţii bucale - tulburări neurologice – somnolenţă, confuzie, neuropatie - reducerea toleranţei la glucoză

34 Vitamina B 7 (biotina) - surse – exogenă - drojdia de bere, roşii, salată, morcovi, alune, ouă, conopidă, varză, avocado, ficat - endogenă – bacterii din IG, IS - necesar – copii 8-12 μg/zi, adulţi 30 μg/zi - absorbţie – IS – mec. activ

35 Efecte biologice - coenzime – carboxilaze – acetil-CoA-carboxilaza α,β - propionil –CoA-carboxilaza - piruvat carboxilaza - biotinilarea histonelor

36 Efecte biologice - menţine integritatea firelor de păr şi a pielii - sinteza şi eliberarea insulinei

37 Hipovitaminoză - cauze - aclorhidrie, alimentaţie neraţională - epilepsie - fumat, sarcină - reducerea apetitului - dermatită - scurtarea şi subţierea oaselor - hiperemia tegumentului periocular, nazal, bucal, genital

38 Vitamina B 9 (acidul folic) - surse – exogenă – spanac, mazăre, cereale, seminţe de floarea-soarelui, ficat, drojdia de bere - necesar – adulţi 400 μg/zi, sarcină 600 μg/zi

39 Efecte biologice - coenzimă de transfer a unui rest de 1 at. de C

40

41 Efecte biologice - sinteza, refacerea, funcţionalitatea ADN-ului - creşterea şi diferenţierea celulară – celule roşii - spermatogeneză

42 Hipovitaminoză - cauze – aport insuficient, alcoolism, sarcină, AINS - anemie megaloblastică – astenie, tulburări respiratorii - tulburări cognitive - defecte de tub neural – spina bifida

43

44 Vitamina B 12 (cobalamina) - surse – ficat, moluşte, lapte, ouă - bacterii: Pseudomonas denitrificans, Propionibacterium shermanii - necesar – 2-3 μg/zi

45 Absorbţie

46 Efecte biologice - coenzimă – metil-malonil-CoA-mutaza (MUT) - homocistein-metil-transferaza (MTR)

47 Efecte biologice - maturarea eritrocitelor - mielinizarea fibrelor nervoase - HO-B 12 – intoxicaţia cu CN -

48 Hipovitaminoza - cauze – aport insuficient, deficit de factor intrinsec - gastrită atrofică, ulcer gastric, administrare de antiulceroase - anemia megaloblastică (pernicioasă) – George Whipple -George Minot, William Murphy -astenie, depresie, tulburări de memorie, psihoze -tulburări gastro-intestinale

49 Hipovitaminoza - afectare neuronală - ţesut neural spongiform, edeme, scleroză fibroasă - ataxie, reducerea reflexelor, tulburări de percepţie - creşte riscul de cancer cervical

50 Vitamina C (acidul ascorbic) – Albert Szent-Gyöorgyi, Joseph L. Svirbely – procedeul Reichstein – Hoffman la Roche – Redoxon nu este sintetizat în organismul uman – L-gulono-lactonoxidaza Albert Szent-Gyöorgyi

51 - surse Plantemg / 100gPlantemg / 100gPlantemg / 100g kakadu3100pătrunjel130lămâi40 camu 2800kiwi90grapefruit30 măceşe2000brocoli90lime30 cătină695soc60mure21 coacăze200căpuşuni60struguri10 piper roşu190portocale50mere6 - descompus la cald - supliment nutritiv Terminalia ferdinandiana (Kakadu) Myrciaria dubia (Camu camu)

52 - necesar – 90 mg/zi - absorbţie – stomac, IS - legare redusă de proteinele plasmatice - depozitare – ţesutul adrenal, retină, leucocite, eritrocite, - metabolizare în organism - t 1/ eliminare renală

53 Efecte biologice - coenzimă – reacţii de reducere ½ O 2 O 2- Fe 3+ Fe 2+ metHb Hb HF H 4 F - reacţii de hidroxilare R-H + AAS + O 2 R-OH + ADHAS + H 2 O γ-butirobetaina carnitina dopamina NA prolina HO-prolina lizina HO-lizina - reacţii de oxidare triptofan 5-OH triptofan

54 Efecte biologice - sinteza - colagenului - ADR - hormoni steroizi - acizi biliari - absorbţia fierului - inhibă formarea nitrozaminelor - refacerea GSH - antioxidant - reduce toxicitatea Pb - replicarea HIV - spermatogeneză - AVC – dehidroascorbatul

55 Efecte biologice g/zi – gripă, răceală mg/zi – boli cardio-vasculare mg - 1 g/zi – vindecarea plăgii chirurgicale - Linus Pauling – 11 g/zi – How to live longer and feel better

56 Hipovitaminoza - cauze – aport redus î.e.n. – Hippocrat – descrie scorbutul – Jacques Cartier – tuia – John Woodall – suc de lămâie – James Lind – Tratarea scorbutului – lime limey

57 Hipovitaminoza - scorbut – pete hemoragice la nivelul coapselor inferioare, picioare, abdomen, braţe - hemoragii - gingii spongiforme, edentaţie - dureri articulare - căderea părului

58 Reacţii adverse - indigestie - diaree - hiperemia feţei - hemocromatoză - litiază renală - avort spontan

59 METABOLISMUL ENERGETIC - principiile termodinamicii sunt valabile şi pentru procesele din celula vegetală I – energia nu se pierde, trece de la un sistem la altul II – orice transformare are loc în sensul creşterii entropiei

60 - utilizarea resurselor energetice depinde de: - ţesut - alimentaţie - starea hormonală a organismului - ţesuturi - biosinteză - consum - după modul de utilizare a surselor de carbon - autotrofe - heterotrofe

61 - sisteme biologice - reacţii dintr-o cale metabolică - celulă - cultură de celule - ţesut - organismul

62 - bioenergetica – procesele de eliberare, transfer şi utilizare a energiei în sistemele biologice A BC D E glucoza X1X1 X2X2 CO 2 + H 2 O + Q X3X3 celula vie laborator

63 Variaţia energiei libere în reacţiile biochimice ΔG = ΔH – T · ΔS ΔG = ΔE – T · ΔS ΔG < 0 – reacţii exergonice ΔG > 0 – reacţii endergonice ΔG = 0 – echilibru

64 ΔG3ΔG3 ΔG2ΔG2 ΔG1ΔG1 DCBA ΔG 1 + ΔG 2 + ΔG 3 = ΔG < 0 – cale metabolică exergonică > 0 – cale metabolică endergonică

65 ΔG = ΔG o + RT ln [A] · [B] [C] · [D] A + B C + D [A] = [B] = [C] = [D]ΔG = ΔG o [A] = [B] = [C] = [D] = 1 M ΔG o 1 ΔG o > 0 K ech < 1 ΔG o = 0 K ech = 1 ΔG 0 – variaţia energiei libere, pH = 7, temperatură şi presiune standard

66 - reacţii redox ΔG 0 = - n · F · ΔE 0 ΔE 0 = E 0 acceptor de e- - E 0 donor de e-

67 Cuplarea proceselor exergonice cu cele endergonice - utilizarea energiei - sinteza de molecule complexe - contracţia musculară - transport de molecule - transmisia impulsului nervos

68 +G a. A + B C + D E + F ΔG < 0 ΔG > 0 ΔG total < 0 ex. glu-1-Pglu-6-P fosfogluco mutaza glu-6-Pfru-6-P glucozo-fosfat izomeraza ΔG < 0 ΔG > 0 glu-1-Pfru-6-PΔG < 0

69 b.

70 Compuşi macroergici ATP ADP + P AMP + PP ΔG = - 7,3 kcal/mol 2 P pirofosfataza ΔG = - 6,6 kcal/mol

71 ΔG = - 7,3 kcal/mol - respingerea electrostatică între O - - stabilitatea crescută a produşilor de reacţie

72 a. ATP ADP + P Hidroliza ATP -ului gal + ATP galacto kinaza gal-1-P + ADP b. ATP AMP + PP R-COOH + CoA-SH tiokinaza AMP + PPATP R-CO~S-CoA + H 2 O

73 Energia eliberată prin hidroliză - fosfaţi cu energie înaltă – fosfoenolpiruvat (14,8), creatinfosfat (10,3) - fosfaţi cu energie joasă – pirofosfat (6,6), glicerol-3-P (2,2) ADP + P ATPAMP + PP ATP X AMP + ATP 2 ADP 2ATP + 2 P

74 Alţi compuşi macroergici - tioesteri – conţin CoA - UDP-glu - 5-fosforibozil-1-pirofosfat - compuşi fosfageni – creatinfosfat

75 Căile de sinteză a ATP-ului in vivo - reacţii exergonice - aerobe – 38 moli ATP/mol glucoză - anaerobe – 2 moli ATP/mol glucoză - căi de sinteză - fosforilarea la nivel de substrat - lanţul respirator cuplat cu fosforilarea oxidativă

76 Fosforilarea la nivel de substrat 1. 2.

77 3.

78 CICLUL ACIZILOR TRICARBOXILICI (CICLUL KREBS, CICLUL ACIDULUI CITRIC)

79 acetil CoA glicogen oxidare dezaminare aminoacizi hidroliză proteine lipoliză β-oxidare trigliceride acizi graşi piruvat glicogenoliză glucoză

80 E1 – piruvat-dehidrogenaza E2 – dihidrolipoil-transacetilaza E3 – dihidrolipoil-dehidrogenaza E1 E3 E2

81

82 1 2

83 3 4

84 5 6

85 7 8

86 Reglarea ciclului acizilor tricarboxilici - [acetil-CoA] - piruvat-DH-aza - transportul AG în mitocondrie - β-oxidarea AG - izo-citrat-DH-aza, α-ceto-glutarat-DH-aza, succinat-DH-aza - produşi de reacţie - succinil-CoA – inh. α-ceto-glutarat-DH-aza, succinat-DH-aza - citrat – inh. citrat-sintaza - NADH – inh. izo-citrat-DH-aza, α-ceto-glutarat-DH-aza, malat-DH-aza

87 - ATP – inh. alosteric citrat-sintaza - [ATP] din celule

88 Ciclul acizilor tricarboxilici – cale amfibolică - echivalenţi reducători – NADH, FADH 2 - α-ceto-glutarat r. transaminare glutamat aa, purine ac. nucleici - citrat acetil-CoA AG citrat acetil-CoA + oxal-acetat - succinil-CoA corpi cetonici DAL Hb, mioglobină, porfirine - oxal-acetat r. transaminare aspartat pirimidine ac. nucleici malat fosfoenol-piruvat glucoză

89 Ciclul acizilor tricarboxilici – reacţii anaplerotice - piruvat oxal-acetat - fosfoenol-piruvat oxal-acetat

90 - piruvat malat acid glutamic + acid piruvic acid α-cetoglutaric + α-alanina TGP (ALT, ALAT) acid aspartic + acid α-cetoglutaric oxal-acetat + acid glutamic TGO (AST, ASAT) - aspartat oxal-acetat - glutamat α-cetoglutarat

91 - piruvat malat acid glutamic + acid piruvic acid α-cetoglutaric + α-alanina TGP (ALT, ALAT) acid aspartic + acid α-cetoglutaric oxal-acetat + acid glutamic TGO (AST, ASAT) - aspartat oxal-acetat - glutamat α-cetoglutarat

92 LANŢUL RESPIRATOR - oxidarea NADH, FADH 2, transportul e -, sinteza H 2 O Structură - NADH-dehidrogenaze - flavin dehidrogenaze – FP N, FP S - coenzima Q - proteine cu Fe şi S - Fe 2 S 2, Fe 3 S 4, Fe 4 S 4 Fe 3+ + e Fe 2+ - citocromi - a, a 3, b (b T, b K ), c

93

94

95 I. NADH-CoQ-oxido-reductaza (NADH-dehidrogenaza) - FP N, 4 Fe-S

96 II. succinat-CoQ-oxido-reductaza (succinat-CoQ-reductaza) - A, B, C, D - FP S, 3 Fe-S

97 III. CoQ redusă-ferocitocrom c –oxido-reductaza (CoQ-citocrom c-reductaza; complexul citocrom bc 1 ) - b k, b T, 1 Fe-S - sd. Björnstad

98 IV. Ferocitocrom c –oxigen - oxido-reductaza (citocrom oxidaza) - cit. a, a subunit. proteice NADH + 13 H + + O 2 NAD H 2 O + 10 H +

99

100

101

102 Sisteme de transport a echivalenţilor reducători 1. Naveta glicerolfosfat

103 2. Naveta malat-aspartat

104 FOSFORILAREA OXIDATIVĂ – A. Lavoisier – arderea alimentelor – Arthur Harden – fosfat în fermentaţie – Cyrus Fiske, Yellapragada Subbarao – izolează ATP-ul – M. Engelhard – sinteza ATP datorită transportului de e – Severo Ochoa – P/O – Herman Kalckar – ox. glu – sint. ATP – M. Friedkin, A. Lehninger – CATC-NADH-ATP – P.D. Mitchell – teoria chimiosmotică – P. Boyer – cataliza rotaţională – J. Walker, P. Boyer

105 FOSFORILAREA OXIDATIVĂ ATP-sintaza - F 0 – a, b, c - F 1 – α 3 β 3 γδε

106 H+ din citoplasmă neutralizarea aspartatului din unit. C interacţiuni electrostatice rotirea c energie sinteza ATP

107

108

109 Sinteza ATP depinde de: - NADH/NAD + - [ATP] / [ADP] [P] - p O2 mitocondrie - NADH NAD + 3 moli ATP ,5 moli ATP - FADH 2 2 moli ATP ,5 moli ATP