Chương VI: Vitamin doc

1 1 BÀI GIẢNG SINH HĨA HỌC PHẦN I – SINH HĨA HỌC TĨNH Chương VI- VITAMIN TP.HỒ CHÍ MINH-2008 PGS,TS.NGUYỄN PHƯỚC NHUẬN 2 Chương VI - VITAMIN 1. ĐẠI CƯƠNG 2. DANH PHÁP & PHÂN LOẠI 3 MỤC TIÊU 1. Đònh nghóa . 2. Công thức cấu tạo và chức năng sinh học, đặc biệt là vai trò tham gia trong coenzyme của các vitamin hòa tan trong nước (các vitamin nhóm B ). 3. Công thức cấu tạo và chức năng sinh học của các vitamin hòa tan trong chất béo : vit.A , D , E , K 4 1. ĐẠI CƯƠNG • “Vitamin” = vita - sự sống + amine – nhóm amine → →→ → những chất chứa nhóm amine cần cho sự sống. Sau này phát hiện nhiều vitamin khơng chứa nhóm amine, nhưng do thói quen nên vẫn sử dụng từ này. • Vitamin là những chất dinh dưỡng vơ cùng cần thiết, khơng thể thiếu cho mọi q trình sinh trưởng, phát triển của sinh vật, nhưng chúng chỉ cần với một số lượng vơ cùng nhỏ bé so với các chất dinh dưỡng khác. 2 5 VAI TRỊ SINH HỌC • Vitamin tham gia trong thành phần coenzyme, thực hiện chức năng xúc tác các phản ứng sinh hóa học trong mọi hoạt động sống của sinh vật. Chức năng này thuộc về nhóm vitamin tan trong nước (vitamin nhóm B) • Vitamin trực tiếp tham gia các q trình trao đổi chất. 6 2. DANH PHÁP VÀ PHÂN LOẠI Có 3 cách gọi tên vitamin  Theo chữ cái Latin (vitamin A, B, C …)  Theo danh pháp hóa học : Vitamin A = retinol  Theo tên bệnh mà vitamin đó chống lại : Vitamin A = retinol = vitamin chống bệnh khơ giác mạc mắt. 7 PHÂN LOẠI Phân loại vitamin dựa vào tính hòa tan của chúng Vitamin Hòa tan trong nước Nhóm B-complex Ngoài nhóm B Ascorbic acid (vitamin C) Phóng thích năng lượng Thiamine (vitamin B 1 ) Riboflavin (vitamin B 2 ) Niacin (vitamin B 3 ) Biotin Pantothenic acid Tạo máu Folic acid Vitamin B 12 Loại khác Pyridoxine (vitamin B 6 ) Pyridoxal Pyridoxamine Hòa tan trong dầu Vitamin A (retinol, β-caroten) Vitamin D (cholecalciferol) Vitamin K (phylloquinone, menaquinone) Vitamin E (tocopherol) 8 2.1. CÁC VITAMIN HỊA TAN TRONG NƯỚC Một số đặc tính cần lưu ý : - Ngoại trừ vitamin B 12 , tất cả đều được tổng hợp ở thực vật. - Ngoại trừ vitamin B 12 , tất cả đều khơng được dự trữ (B 12 dự trữ ở gan). - Ngoại trừ vitamin C, tất cả đều tham gia trong thành phần coenzyme 3 9 2.2. CÁC VITAMIN HÒA TAN TRONG DẦU Các đặc tính chung :  Các vitamin này là các phân tử kỵ nước và không phân cực , chúng đều có cấu tạo từ các đơn vị isopren 5 C : CH 2 = CH – C = CH 2 CH 3  Được hấp thu cùng với chất béo;  Được dự trữ ở gan (A,D,K) và mô mỡ (E);  Vận chuyển trong máu bằng cách kết hợp với lipoprotein;  Đào thải theo con đường của mật hoặc theo phân.  Dư thừa một lượng lớn vitamin A, D có thể gây độc. 10 CÁC VITAMIN TAN TRONG NƯỚCVÀ COENZYME Acyltransferase → →→ → chuyển giao nhóm acyl Coenzyme A ( CoA.SH)Pantotenic acid (B5) Dehydrogenase → →→ → p/ứng oxid hóa-khử Nicotinamide Adenine Dinucleotide (NAD + ) Nicotinamide Adenine Dinucle- otide Phosphate (NADP + ) Nicotinic acid (niacin) Dehydrogenase → →→ → p/ứng oxid hóa-khử Flavin MonoNucleotide (FMN) Flavin Adenine Dinucleotide ( FAD) Riboflavin (B2) Decarboxylase → →→ → khử nhóm COOH của α αα α-ketoacid Thiamine PyroPhosphate ( TPP) Thiamine (B1) EnzymeCoenzymeVitamin 11 T/G phản ứng hydroxyl hóaAcid ascorbic (C) EnzymeCoenzymeVitamin Methyltransferase → →→ → Chuyển giao nhóm methyl Deoxyadenosyl- cobalamin; Methylcobalamin Cobalamin (B12) Carbontransferase → →→ → Chuyển giao nhóm monocarbon (-CH 3 ; CH 4 ; HCOOH … ) Tetrahydrofolic acid (THF, FH 4 ) Folic acid Carboxylase → →→ → Chuyển giao CO 2 Adenosine pirophosphate biotin Biotin (H) Transaminase → →→ → chuyển giao nhóm amin NH 2 Decarboxylase của AA Pyridoxal phosphatePyridoxin (B6) 12 CÁC VITAMIN TAN TRONG DẦU Vai tròDạng họat độngVitamin Carboxyl hóa glutamic acid của prothrombin - yếu tố đông máu HydroquinoneVitamin K Chất chống oxid hóa tự nhiên, bảo vệ màng tế bào, ảnh hưởng sinh sản α αα α-Tocopherol Vitamin E T/gia chuyển hóa Ca & P1,25-Dihydroxy- cholecalciferol Vitamin D Sắc tố thị giác; ảnh hưởng đến sự s/s Retinol, Retinal, Retinoic acid Vitamin A 4 13 CÁC VITAMIN HÒA TAN TRONG NƯỚC 14 (1) VITAMIN B1 (THIAMINE) 2  Bền trong môi trường acid.  Cơ thể không dự trữ B1, dư thừa : thải theo nước tiểu → →→ → không độc.  Chc năng : ở dạng thiamine piro phosphate (TPP) là CoE của decarboxylase khử nhóm carboxyl của các α αα α- ketoacid , đặc biệt là pyruvate. Điểm hoạt động ở C2 của vòng thiazole. 15 • Thiếu B1 : phù thũng (bệnh beri-beri); ảnh hưởng thần kinh ngoại biên, đường tiêu hóa và hệ thống tuần hoàn tim. Acetyl choline Acetate + Choline → →→ → vitamin B1 được sử dụng trong điều trị viêm thần kinh • Triệu chứng thiếu vitamin B1 : biếng ăn, suy nhược, đi đứng loạng choạng → →→ → bại liệt, hôn mê. • Nguồn : có nhiều trong cám gạo. Viamin B1 c ch 16 CH 3 CH 2 C N C N C CH NH 2 CH 2 N C H S CC CH 2 + O P O P O O O O O _ _ _ CH 3 Hình 6-5 : Vitamin B1, Thiaminpirophosphate 5 17 (2) VITAMIN B2 - RIBOFLAVIN  Bền với nhiệt, không bền với ánh sáng, dễ bị oxid hóa bởi O 2 không khí.  Có màu vàng do nhân isoalloxozin (dạng oxid hóa).  Là t/p CoE của flavoprotein (FP) : FMN & FAD, vận chuyển 2H. Vị trí hoạt động ở N1 và N10.  Bệnh tích khi thiếu B2 : nốt lở ở môi, khóe miệng, da tróc vảy, kéo màng dả.  Nguồn : sữa, gan, các sản phẩm lên men của vi khuẩn yếm khí. 18 1 10 5 88 9 19 CH 3 C C C C C C H CH 3 H N N C C C N NH C O O CH 2 HCOH HCOH HCOH CH 2 O PO O _ O CH 3 C C C C C C H CH 3 H N N C C C N NH C O O CH 2 HCOH HCOH HCOH CH 2 O PO O O _ P O CH 2 OO _ H O H OH H OH H N HC N C C C N N CH NH 2 FMN FAD 20 (3) VITAMIN PP – NIACIN, NIACINAMID (B3)  PP : Pellagra Preventive : chống viêm da sần sùi.  Thiếu : lưỡi đỏ, tiêu chảy, viêm dạ dày (ở chó : lưỡi đen-black tangue).  Được tổng hợp từ tryptophan. 60 mg Trp ≈ ≈≈ ≈ 1 mg niacin.  Khẩu phần nhiều bắp, thiếu thịt sữa dễ dẫn tới thiếu vitamin PP.  Chức năng : là t/p của 2 CoE : NAD + và NADP + của dehydrogenase, v/c 2H. 6 21 22 N C N H 2 O H H O H O H O O P O C H 2 O _ + H N N H 2 N N O P O C H 2 N H H O H O H O H H O O H H N C N H 2 O H H O H O H O O P O C H 2 O _ + H N N H 2 N N O P O C H 2 N H H O O H O H H O O H H P O H H O O NAD + NADP + 23 (4) VITAMIN B6 - PYRIDOXINE • Trong tự nhiên tồn tại ở 3 dạng. N C OH H H HO H 2 C N C O H HO H 2 C (1) (2) (3) (4) (5) (6) CH 2 OH CH 2 OH N C NH 2 H H CH 2 OH HO H 2 C A B C Pyridoxine (A), Pyridoxal (B) và Pyridoxamine (C) 24 OH -CH 2 O – P=O OH HO- H 3 C- N H C=O OH -CH 2 O – P=O OH HO- H 3 C- N CH 2 -NH 2 Pyridoxal phosphate Pyridoxamine phosphate 7 25 • Dẫn xuất pyridoxal phosphate là coenzyme của aminotransferase, chuyển giao nhóm amine –NH 2 ; • Là nhóm ngoại của decarboxylase của các AA : tyrosine, arginine, glutamic acid. • Là coenzyme của deaminase khử nhóm –NH 2 của serine và threonine. • Tham gia trong sự biến dưỡng của Trp. • T/g chuyển nhóm –CH 3 từ Met sang Ser để t/h Cys. → →→ → Vitamin B6 ảnh hưởng tới sự tích tụ AA trong tế bào. 26 • Thiếu B6 → →→ → thiếu máu (giai đoạn tổng hợp heme). • Tham gia biến dưỡng trong mô não : Glutamic acid γ γγ γ-Amino byturic acid → →→ → kiểm soát hoạt động của tế bào thần kinh Decarboxylase (pyridoxal phosphate) - CO 2 27 (5) PANTHOTENIC ACID (VIT.B5) • Lần đầu tiên được phân lập từ nấm men. • Có trong tất cả các mô, các hạt còn nguyên vỏ, rau xanh, VSV. • Panthotenic acid = Pantoic acid + β ββ β alanine • CoA = Adenosine-3’-P + P P + Panthotenic acid + Thioethylamine → →→ → CoA.SH = acid béo liên kết với CoA qua nhóm SH, acid béo được hoạt hóa để tham gia vào các quá trình chuyển hóa : oxy hoá hoặc tổng hợp. 28 SH R-C = O O - CoA.SH SH Adenosine-3’- monophosphate β ββ β-alanine A.pantoic A.panthothenic Thioethylamine O … - O-C-R CoA.SH Pirophosphate 8 29 SH CH 2 CH 2 NH C CH 2 CH 2 NH C C C CH 2 O P O P O O O OH CH 3 O O H CH 3 O - O - Pantothenic acid Pirophosphate OH H O 9 N N N NNN NN NNN N NNN NN NNN N NNN NN NN NH 2 5 ' 1 ' H H H O CH 2 O = P - O - O - 3 ' Ribose-3'-phosphate Adenine Coenzyme A 30 (6) BIOTIN (VITAMIN H) • Có nhiều trong lòng đỏ trứng, gan, sữa. • Trong lòng trắng có chất avidin liên kết chặt chẽ với biotin → →→ → ngăn cản sự hấp thu chúng → →→ → không ăn trứng sống. • VK đường ruột cung cấp phần lớn nhu cầu về biotin. • Là CoE của carboxylase – liên kết với phần apoenzyme qua nhóm NH 2 ε εε ε của Lys. • Tham gia qúa trình t/h acid béo (q/t malonyl hóa các acetyl.CoA); tổng hợp nhân purine … • Nếu sử dụng nhiều kháng sinh, sulfamide → →→ → giết chết vi khuẩn có lợi trong đường ruột sẽ dẫn tới thiếu biotin. 31 Nguyên tử N hoạt động BIOTIN Phân tử CO 2 NH –lysine c ủa apoenzyme 32 (7) VITAMIN B12 (COBANAMIN) • Trong phân tử có chứa cobalt (Co), • Được tổng hợp bởi VSV, không có trong thực vật, dự trữ trong gan. • Ở pH 4-7 bền với nhiệt, pH > 9 dễ bị phá hủy. • Là yếu tố chống bệnh thiếu máu. • Đóng vai trò như một CoE → →→ → methylcobalamide methyl hóa homocysteine để tạo thành Met; t/g đồng phân hóa L-methylmalonyl.CoA thành succinyl.CoA • B12 hoạt tác peptidyl synthetase trong qúa trình tổng hợp protein. 9 33 34 (8) FOLIC ACID • Có trong rau xanh, ngũ cốc nguyên hạt, trong gan. • Thiếu acid folic dẫn tới thiếu máu do sự tổng hợp DNA trong hồng cầu bị giảm sút (thường gặp ở phụ nữ mang thai, người nghiện rượu). • Không có hoạt lực enzyme, dạng có hoạt tính sinh học là tetrahydrofolic acid (THF, FH4), tham gia vận chuyển, trao đổi 1C : -CH3 ; -CH2 ; -CH= ; -CHO … để tổng hợp amino acid, gốc purine, pyrimidine. • Phân tử folate có 2 vị trí tiếp nhận đặc biệt ở N 5 và N 10 . 35 Pteroylglutamic acid = FOLIC ACID N 5 N 10 1 8 Glutamic acid 36 10 37 (9) VITANIN C (Ascorbic acid) O= C HO-C HO-C O H- C HO- C-H CH 2 OH Ascorbic acid O= C O=C O=C O H- C HO- C-H CH 2 OH Dehydro- ascorbic acid  Có ở động , thực vật, được tổng hợp từ glucose.  Có nhiều trong qủa có múi : cam, chanh.  Tham gia tổng hợp collagen;  Tham gia hệ thống oxid hóa-khử cùng với glutathion, hệ thống cytochrome.  Chống stress. 38 CÁC VITAMIN HÒA TAN TRONG DẦU 39 (10) VITAMIN A (Retinol) • Từ “vitamin A” : chỉ các hợp chất có hoạt tính sinh học của retinol (ngoại trừ nhóm carotenoid : licopen và caroten). • Là alcohol 20 C với các đon vị isopren. • Vitamin A 1 - retinal; vitamin A 2 – 3-dehydro- retinal). • Vit. A có trong gan, trứng, sữa. • Thực vaät có β ββ β-carotene, là tiền vit.A, khi vào đường tiêu hóa chúng được β ββ β-carotenase phân cắt tạo thành 2 p/t vit.A. 40 [...]... -CH2-CH2-CH-CH -CH2-CH2-CH-CH 2 2 3 α-Tocopherol CH3 Vitamin E bao g m 8 tocopherol t nhiên, trong ó α-tocopherol có ho t tính cao nh t Vit.E là ch t ít c nh t trong s vitamin tan trong d u, ngư i ta khơng quan sát th y hi n tư ng ng c nào v i li u 300 mg/ngày • • • • (13) VITAMIN K Tham gia s t ng h p prothrombin trong cơ ch ơng máu (ch ng ch y máu, c m máu) Các d ng vitamin K : Th c v t : phylloquinone –K1... sau ây : CH3 Phylloquinone (Vit.K 1) O CH3 O O (CH 2 -CH=C-CH 2 ) 6 H CH3 CH3 O O Menaquinone (Vit.K 2) Menadione (Vit.K 3) Vitamin K 47 48 12 HĨA H C VÀ TÁC D NG CHÍNH C A CÁC VITAMIN Tên Vit.B1 (Thia mine, aneuri n) Cấu tạo hóa học Coenzyme Enzyme Vai trò sinh học Bệnh do thiếu vitamin Các dạng chế phẩm Decarbo xylase của αketoacid -Trao đổi năng lượng; - Chống bệnh tê phù - Phù thũng; - Viêm thần... H 3C CH3 C H3 C H3 H -C -C H 2 -C H 2 -C H 2 -C H H 3C C H3 CH3 H 2C 8 8 3 HO C H3 H 2C 8 HO C H3 23 H -C -C H =C H -C H -C H 7 5 6 7 - Dehydroc h ole s terol HO 3 7 5 6 Cho lec alc ifero l (V it D 3) Vitamin D2 và D3 43 ng v t) D3 → 25 OH-D3 và 1,25 diOH-D3 : T/g chuyển hóa Ca & P, duy trì Ca huy t : tăng h p thu Ca ru t, h n ch th i Ca qua th n, huy ng Ca t xương khi c n • Thi u vit.D : còi xương... xương x p, m m, cong Ngư i l n : lỗng xương, d b gãy • Có kh năng d tr gan và bi n dư ng ch m ch p Dùng vit.D li u cao : m t ngon mi ng, bu n nơn, khát, Ca huy t tăng → tích t Ca ng m ch, th n 42 (12) VITAMIN E (Tocopherol) Là ch t ch ng oxy hóa t nhiên b o v t bào; có tác d ng i v i h th ng sinh d c : ch ng s peroxid hóa các phospholipid màng t bào, b o v các bào quan Thi u vit.E : - T n h i sinh s...VAI TRỊ SINH H C – 11-cis retinal + Opsin Cư ng AS th p Cư ng (11) VITAMIN D AS cao • Vit.D2 : Ergocalciferol (th c v t) Rhodopsin • Vit.D3 : Cholecalciferol ( là s c t th giác, có t bào hình que c a m t - Retinoic acid : tác ng làm phát tri n, phân hóa t/b bi u mơ -... m, khơng cân b ng v i s phát tri n c a h th n kinh → nh hư ng h th n kinh trung ương - Retinol, retinal nh hư ng n s sinh s n : giúp s c, ngăn hư thai con cái sinh tinh trùng con - Qúa dư vit.A → hypervitaminosis A : da s n, ng a, sưng 41 gan, tăng áp l c h p s C H3 22 CH3 C H3 C H3 23 22 H -C -C H =C H -C H -C H H 3C C H3 H 3C C H3 C H3 8 3 3 7 5 HO 6 7 5 6 E rgo c alc ife rol (V it.D 2 ) E rgo s . học : Vitamin A = retinol  Theo tên bệnh mà vitamin đó chống lại : Vitamin A = retinol = vitamin chống bệnh khơ giác mạc mắt. 7 PHÂN LOẠI Phân loại vitamin dựa vào tính hòa tan của chúng Vitamin Hòa. acid (vitamin C) Phóng thích năng lượng Thiamine (vitamin B 1 ) Riboflavin (vitamin B 2 ) Niacin (vitamin B 3 ) Biotin Pantothenic acid Tạo máu Folic acid Vitamin B 12 Loại khác Pyridoxine (vitamin. B 6 ) Pyridoxal Pyridoxamine Hòa tan trong dầu Vitamin A (retinol, β-caroten) Vitamin D (cholecalciferol) Vitamin K (phylloquinone, menaquinone) Vitamin E (tocopherol) 8 2.1. CÁC VITAMIN HỊA TAN TRONG NƯỚC Một