ESENCIÁLNÍ FAKTORY
Esenciální aminokyseliny Esenciální mastné kyseliny Anorganické ionty Vitaminy
ESENCIÁLNÍ AMINOKYSELINY • Aminokyseliny, které organismus neumí syntetizovat musí je přijímat v potravě • Záleží na typu organismu – býložravci, bakterie ESENCIÁLNÍ
NEESENCIÁLNÍ
A JEJICH BIOSYNTHESA
Val
Gly
ze Ser (přenos CH2OH na THF)
Leu
Ala
transaminace pyruvátu
Ile
Ser
z 3-P-glycerátu (dehydrogenace a transaminace)
Lys
Glu
2-oxoglutarát + NH3 + NAD(P)H + H+
Arg*
Gln
Glu + NH3 + ATP (glutaminsynthetasa)
His
Pro
redukční cyklizace Glu
Phe
Tyr**
hydroxylace Phe za účasti biopterinu
Trp
Asp
transaminace oxalacetátu
Thr
Asn
Asp + NH3 + ATP (asparaginsynthatasa)
Met
Cys**
přenos síry z Met
*potřeba **
částečně kryta syntetickými procesy (např. močovinový cyklus)
vznikají přímou modifikací esenciálních AK
ESENCIÁLNÍ MASTNÉ
KYSELINY
– VITAMIN F
6-MK 3-MK
Koolman J., Röhm KH: Barevný atlas biochemie, Grada 2012
NÁZVOSLOVÍ sudé, nenasycené (vždy vazby cis, isolované jednou skupinou- CH2-)
kyselina linolenová
cis-oktadeka-9,12,15-trienová kyselina C18:3(ω-3) (ω neboli n číslování) C18:39,12,15 ( Δ-číslování)
RODINA -3 MASTNÝCH KYSELIN α-linolenová (ALA)
kys. cis-oktadeka-9,12,15- trienová 18: 3 ( 9,12,15)
EPA
kys. cis-eikosa-5,8,11,14,17- pentaenová 20: 5 (5,8,11,14,17)
DHA
kys. cis-dokosa-4,7,10,13,16,19- hexaenová 22: 6 (4,7,10,13,16,19)
fosfolipidy, eikosanoidy
RODINA -6 MASTNÝCH KYSELIN kys. linolová (LA)
cis-oktadeka -9,12- dienová 18: 2 (9,12)
kys. -linolenová
cis-oktadeka-6,9,12- trienová 18: 3 (6,9,12) cis-eikosa-8,11,14- trienová 20: 3 (8,11,14) cis-eikosa-5,8,11,14- tetraenová 20: 4 (5,8,11,14)
kys. dihomo- γ-linolenová kys. arachidonová (AA)
fosfolipidy, eikosanoidy
POMĚR 6 A 3 MASTNÝCH KYSELIN klíčový regulační enzym
• • • •
kardiovaskulární onemocnění regulace hladinu krevních tuků Alzheimerova choroba dermakologická onemocnění
Gibson RA, Muhlhausler B, Makrides M: Conversion of linoleic acid and alpha-linolenic acid to long-chain polyunsaturated fatty acids (LCPUFAs), with a focus on pregnancy, lactation and the first 2 years of life. Matern Child Nutr. 7(2), 17-26, 2011
EIKOSANOIDY • Zprostředkovávají zánětlivou odpověď, zvláště v případě kloubů (revmatická artritida), kůže (psoriáza) a očí • Účastní se vzniku bolesti a horečky
• Participují na regulaci krevního tlaku • Účastní se regulace koagulace • Ovlivňují činnost ledvin • Podílí se na kontrole některých dějů rozmnožovacího systému (např. porodu) • Účinkují už ve velmi nízkých koncentracích • Krátký poločas, působí tedy na autokrinní a parakrinní úrovni • Účinky v organismu se liší nejen podle druhu eikosanoidu, ale i podle toho, na které receptory může v daném místě působit
SCHÉMA VZNIKU EIKOSANOIDŮ 6 MK
3 MK
linolová kys.
linolenová kys.
arachidonová kys.
BLOKACE SYNTESY PROZÁNĚTLIVÝCH PG
EPA, DHA
PROSTANOIDY
LEUKOTRIENY
PROSTANOIDY
LEUKOTRIENY
prostaglandiny
LTA3-LTD3, LTA4-LTE4
prostaglandiny
LTA5-LTC5
PGE1, PGE2, PGD2, PGF2
prostacykliny PGI2
tromboxany
LIPOXINY LXA4-LXE4
PGE3, PGD3, PGF3
prostacykliny PGI3
tromboxany TXA3
TXA1, TXA2
cyklooxygenasová dráha (COX)
lipoxygenasová dráha
LÉČIVA OVLIVŇUJÍCÍ VZNIK EIKOSANOIDŮ fosfolipidy obsahující arachidonovou kyselinu
AKTIVACE interleukin-1 thrombin adrenalin…
fosfolipasa A2
X
INHIBICE dexametazon (kortikoid) annexin 1 (lipokortin) – protein indukovatelný glukokortikoidy kaspasa-3...
kyselina arachidonová
COX-1 COX-2
X • kys. acetylsalicylová - nevratná • ibuprofen - vratná
prostaglandiny, tromboxany, prostacykliny
ANORGANICKÉ IONTY Význam anorganických iontů: • elektrolyty (osmotický tlak, membránový potenciál, homeostasa) • výstavba některých tkání (kosti) • aktivace enzymů (slabá, často nepříliš specifická vazba na enzym či substrát) • součásti aktivních míst enzymů a jiných bílkovin (prosthetické skupiny) • speciální funkce (I, F)
MAKROPRVKY (DENNÍ SPOTŘEBA >100mg) Prvek
Doporuč. denní dávka
Funkce
Na
1-3g
nejdůležitější extracelulární kation
K
2,5 – 4,0 g
nejdůležitější intracelulární kation
Ca
800 - 1200 mg
součást kostní tkáně, aktivátor extracelulárních enzymů, druhý posel
Mg
300 – 400 mg
tvorba kostí, kofaktor enzymů
P
1200 mg
součást nukleotidů a fosfoproteinů, součást anorganické kostní hmoty, volný Pi
Cl
600 mg
s HCO3- nejdůležitější extracelulární anion
S
200 mg
metabolismus lipidů a sacharidů, tvorba konjugátů
STOPOVÉ PRVKY (DENNÍ SPOTŘEBA <100 mg) Prvek Fe
Doporuč. denní dávka 10 mg
Funkce hem, Fe-S proteiny (ferredoxiny), ferritin (skladování), transferrin (transport)
Zn
15 mg
součást mnoha metalloenzymů, proteiny se „zinkovými prsty“
Cu
2 mg
součást řady oxidoreduktas (1+ a 2+); (superoxiddismutasa, cytochrom-c-oxidasa)
Mn
2-5 mg
Co
stopy
Mo
0,3 mg
oxidoreduktasy (xantinoxidasa, aldehydoxidasa, sulfitoxidasa)
Cr
0,1 mg
umožňuje působení insulinu
Se
0,1 mg
F
1 mg/ l vody
selenocystein v glutathionperoxidase (erythrocyty) a v thyroxindeiodinase, selenomethionin: zásobní forma Se složka kostní a zubní tkáně
I
0,06 mg
Ni, V, Si, As, B
nepatrné stopy
součást enzymů vitamin B12
součást thyreoidních hormonů prokazatelně esenciální pro zvířata, pravděpodobně též pro člověka
VITAMINY • organické látky přítomné v malých množstvích v potravě živočichů bezpodmínečně nutné pro růst a zachování životních funkcí (esenciální exogenní faktory). • biochemická funkce vitaminů je většinou katalytická součástí kofaktorů enzymů • potřeba nesrovnatelně nižší než potřeba základních živin • vitageny širší pojem (vitaminy + esenciální AK a MK) • provitaminy: látky potravě, které mohou být v organismu přeměněny na vitaminy • antivitaminy: látky zabraňující "správné" funkci vitaminů (kompetice, vyvázání vitaminu)
• • • • •
NESPRÁVNÁ VÝŽIVA PORUCHY RESORPCE PODVÝŽIVA ALKOLISMUS ANTIBIOTIKA
hypovitaminosa avitaminosa
VYVÁŽENÁ STRAVA PŘEDÁVKOVÁNÍ
hypervitaminosa
Potřeba vitaminů pokryta A, D
vitaminová intoxikace
vyloučení
Profimedia.cz http://blog.srt.sk/2010/08/bojujeme-s-nadvahou/
DEFINICE POJMŮ - PŘIPOMENUTÍ kofaktor - látka, která není součástí peptidového řetězce enzymu a je nezbytná pro průběh enzymové reakce prosthetická skupina - kofaktor, který je trvale vázán na peptidovou část enzymu, regeneruje se reakcí s druhým substrátem
koenzym - kofaktor, který je substrátem reakce (je součástí systematického názvu enzymu), ve 2 podobách součást vnitrobuněčného prostředí, regeneruje se reakcí (s dalším substrátem), katalyzovanou jiným enzymem
VITAMINY ROZPUSTNÉ VE VODĚ B1 - thiamin
TPP – thiamindifosfát (prosthetická skupina)
přenos hydroxyalkylových skupin - „aktivního aldehydu“ • oxidační dekarboxylace 2-oxokyselin • transketolasa denní dávka: 1,5 mg resorpce - aktivní transport v tenkém střevě onemocnění beri-beri - poruchy funkce srdce a centrálního i periferního nervstva
• PYRUVÁTDEHYDROGENASOVÝ KOMPLEX
• alfa-ketoglutarátdehydrogenasový komplex Koolman J., Röhm KH: Barevný atlas biochemie, Grada 2012
B2 - riboflavin
FAD a FMN (prosthetická skupina)
vázána kovalentně nebo nekovalentně součást FAD a FMN • oxidoredukční reakce dehydrogenace hydroxylace oxidativnídekarboxylace dioxygenace redukce O2 na H2O2
denní dávka: 1,5 - 2 mg
B3 - niacin
NAD(P) - nikotinát, nikotinamid
oxidačně-redukční děje • NAD+: přenašeč H z katabolismu do dýchacího řetězce • NADPH: redukční činidlo (synthesa MK, fotosynthesa...) doporučená dávka: 10 - 25 mg/den, vlastní syntéza: z Trp (z 60 mg vzniká 1 mg NAD)
PYRUVÁT-MALÁTOVÝ CYKLUS
OXIDAČNÍ FÁZE PENTOSOVÉHO CYKLU
STANOVENÍ ENZYMOVÉ AKTIVITY ENZYMŮ A NAD(P)+ JAKO KOFAKTOREM
B5 kys. pantothenová
CoA, ACP
přenos a aktivace acylových zbytků (transacylace, -oxidace..) denní dávka: 10 mg hypovitaminosa velmi vzácná
-alanin
B6 - pyridoxin, pyridoxal, pyridoxamin
pyridoxalfosfát PLP (prosthetická skup.)
reakce aminokyselin • transport AK přes membrány
denní potřeba: 1 - 2 mg (1,6 mg / g bílkovin v potravě)
TVORBA SHIFFOVY BÁZE
dekarboxylace
-eliminace
racemizace transaminace
DEKARBOXYLACE AMINOKYSELIN - BIOGENNÍ AMINY AK
AMIN
FUNKCE
AK
AMIN
FUNKCE
Ser
ethanolamin
součást fosfolipidů
His
histamin
mediátor, neurotransmiter
Cys
cysteamin
součást CoA
dopa
dopamin
neurotransmiter
Thr
aminopropanol
součást B12
5-hydroxytryptofan
serotonin
mediátor, neurotransmiter
Asp
-alanin
součást CoA
Arg
agmatin
neuromodulátor
Glu
-aminobutyrát
GABA neurotransmiter
B7, H - biotin
biotin (prosthetická skupina)
přenos CO2 známo jen 9 enzymů •Acetyl-CoA-karboxylasa alfa •Acetyl-CoA-karboxylasa beta •Methylkrotonyl-CoA-karboxylasa •Propionyl-CoA-karboxylasa •Pyruvatkarboxylasa
denní potřeba: 0,1 mg/den (produkce též střevní mikroflorou)
B9 - kyselina listová (folát)
tetrahydrofolát (THF)
Glu derivát pteridinu 4-aminobenzoát
konjugáty s různě dlouhými L-Glu -peptidovou vazbou 2-11 přenos C1 zbytků různých oxidačních čísel:
biosynthesa nukleotidů (buněčné proliferaci), L-Ser, L-Thr denní dávka: 100 mg
formyl
formyl
methenyl methylen
methyl
Koolman J., Röhm KH: Barevný atlas biochemie, Grada 2012
Koolman J., Röhm KH: Barevný atlas biochemie, Grada 2012
B12 kobalamin
5-deoxyadenosyl kobalamin methylkobalamin
tetrapyrolové uspořádání koordinačně vázaný Co • • •
přenos CH3 isomerace dehydratace diolů
•
ribonukleosiddifosfátreduktasa (NDP dNDP)
X- methylX- adenosylX- OHX- CN-
denní potřeba: nepatrná (3 mg/den, zásoba v organismu na 2 - 3 roky)
AK (Thr, Met, Ile, Val)
MK s lichým počtem C
Thymin
methylmalonyl-CoA B12 methylkobalamin
methylmalonylCoA mutasa
sukcinyl-CoA
citrátový cyklus
REGENERACE METHIONINU
https://vitaminb12bereteho.wordpress.com/digestion_absorption_and_transport/
C - kys. askorbová
askorbát (-lakton kyseliny 2-oxo-gulonové)
redukční činidlo (monooxygenasy)
Glukosa
L-gulonolakton
L-glukuronová kys.
L-gulonová kys.
3-keto-L-gulonolakton kys. askorbová
kofaktor (nevstupuje do reakce) „antiskorbutický faktor" • ochrana před oxidačním stresem • resorpce železa denní dávka: 50 mg, resorpce: sekundární aktivní transport hypervitaminosa: oxalátové kaménky v močových cestách
prokolagen-L-Pro + 2-OG + O2 prokolagen-L-3-(nebo 4-)-hydroxy-Pro + sukcinát + CO2 OH OH
HO
HO
+ askorbát + O2
dopamin
OH HC
CH2
CH2
CH2
NH2
NH2
noradrenalin
+ dehydroaskorbát + H2O
VITAMINY ROZPUSTNÉ V TUCÍCH A - retinol
retinal, kys. retinová
karotenoidy retinal: prosthetická skupina rhodopsinu (absorpce světla isomerace cis-trans)
kys. retinová: ovlivňuje transkripci genů diferenciační faktor během růstu a vývoje podíl na biosyntese glykoproteinů sliznic biosynthesa steroidů denní dávka: 2 mg
D - kalciferol
kalcitriol (hormon)
regulace metabolismu vápníku denní dávka: 50 mg (při normálním osvětlení není nutno) hypovitaminosa: zastavení růstu, křivení a měknutí kostí, (rachitis = křivice, antirachitický vitamin)
7-dehydrocholesterol
E -tokoferol
tokoferoly (, a )
složka lipofilního oxidoredukčního systému antioxidant - zastavuje řetězovou reakci lipoperoxidace
denní dávka: 10 mg, hypovitaminosa: neplodnost, potraty...
K - fylochinony
fylohydrochinon
stimulace biosyntesy a sekrece koagulačních faktorů karboxylace kyseliny glutamové na -karboxyglutamovou denní dávka: 2 mg Warfarin
PROJEVY NEDOSTATKU
JEDNOTLIVÝCH VITAMINŮ
ANTIVITAMINY ruší biochemické využití vitaminů v živé buňce a vyvolávají tak projevy plynoucí z jejich nedostatku.
rozklad vitaminů na neúčinné produkty (thiaminasa / B1)
vazba na vitamin - neúčinný komplex (avidin / B7)
vlastní antivitaminy (obecně se nazývají antimetabolity)
KOFAKTORY SYNTETIZOVANÉ LIDSKÝMI BUŇKAMI (NESYSTÉMOVÝ DOVĚTEK) Koenzymy: - NTP - ubichinon - S-adenosyl-Met - plastochinon - 3´-fosfoadenosyl-5´-fosfosulfát - tetrahydrobiopterin Prosthetické skupiny: - kyselina lipoová - hem
KOENZYMY
NTP - fosfotransferasy, ligasy, nukleotidyltransferasy
UBICHINON
hydrofobní isoprenoid (pohyb v membráně) přenos jednoho nebo dvou vodíků dýchací řetězec
S-ADENOSYLMETHIONIN (SAM, ADOMET) methylační činidlo (syntesa cholinu…) Syntesa: Met + ATP apolupráce s tetrahydrofolátem a kobalaminem
3´-FOSFOADENOSIN-5´-FOSFOSULFÁT (PAPS, „AKTIVNÍ SULFÁT“)
syntesa: ATP + sulfát přenos sulfátové skupiny (zejména vznik složitých kyselých sacharidů v pojivové tkáni: keratansulfát, chondroitin sulfát)
TETRAHYDROBIOPTERIN oxidačně redukční reakce
PROSTETICKÉ SKUPINY -LIPOÁT (LIPOAMID)
kovalentní vazba na lysinové raménko
oxidační dekarboxylace 2-oxokyselin (pyruvát, 2-oxoglutarát) antioxidant
HEM peroxidasy, katalasy, cytochromy … hemoglobin a myoglobin: přenos O2, nemění oxidační stupeň
