vitaminas
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Vitaminas (micronutrientes) y oligoelementos
Vitaminas hidrosolubles y liposolublesDeficiencias vitamínicasOligoelementos (Minerales)Suplementos de vitaminasSuplementos de minerales
Esta presentación fue realizada por la Dra Martha Irma Elizondo Leal
Las vitaminas son micronutrientes orgánicos esenciales
Las vitaminas son moléculas orgánicas que se necesitan en pequeñas cantidades en la dieta de animales mayores
Debido a que las vitaminas se requieren en la dieta en cantidades de mg o ug se refiere a ellas como micronutrientes.
Los macronutrientes, carbohidratos, lípidos y proteínas se requieren en grandes cantidades por lo que se les llama macronutrientes
Las vitaminas son esenciales en nuestra dieta porque no tenemos la maquinaria enzimática de sintetizarlas endógenamente.
Frecuentemente las vitaminas son precursoras de coenzimas
Muchas enzimas requieren de cofactores para ser catalíticamente activas. Una clase de éstos cofactores, llamados coenzimas consisten en moléculas orgánicas pequeñas, las cuales muchas de ellas se derivan de vitaminas.
La deficiencia de vitaminas genera enfermedades en todos los organismos.
A la fecha se conocen 13 diferentes tipos de vitaminas
Vitaminas solubles en agua
Vitaminas solubles en grasa
Tiamina (B1) Vitamina A
Riboflavina (B2) Vitamina D
Niacina (B3) Vitamina E
Acido pantoténico (B5) Vitamina K
Piridoxal, piridoxamina y piridoxina (B6)
Biotina
Cobalamina (B12)
Acido fólico
Acido ascórbico
Tipos de vitaminas
Las vitaminas como precursoras de coenzimas y
grupos prostéticos: Vitaminas hidrosolubles
Tiamina (vitamina B1)
tiamina Pirofosfato de tiamina (TPP)
La tiamina es un precursor de: tiamina pirofosfato (TPP). La tiamina se convierte en TPP en el cerebro y en el hígado por la tiamina difosfotransferasa. El TPP está implicado en la descarboxilación y transferencia de 2 carbonos de una cetosa a una aldosa.
TPP es un cofactor para: piruvato deshidrogenasa (piruvato-acetil-CoA), α-cetoglutarato deshidrogenasa (ciclo de Krebs) y transcetolasa (ruta de las pentosas fosfato).
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Enlace entre la glucólisis y el ciclo del ácido cítrico
• El punto de unión entre éstas dos rutas es el piruvato que se sintetiza en la glucólisis y que es convertido a acetil-CoA por el complejo multienzimático de la piruvato deshidrogenasa después de su transporte a la matriz mitocondrial.
Ciclo del ácido cítrico
**
Coenzimas participantes en el complejo piruvato deshidrogenasa
Coenzima Funciones
Tiamina pirofosfato (TPP) Descarboxilación y que transfiere unidades de dos carbonos desde una cetosa a una aldosa.
Acido lipoico Transportador de grupos hidrógeno y acetilo
NADH Transportador electrónico
FADH2 Transportador electrónico
Coenzima A (CoASH) Transportador de grupos acetilo
Fase no oxidativa
• La transcetolasa cataliza 2 reacciones:– En la primera reacción, la
enzima transfiere una unidad de dos carbonos desde la xilulosa-5-fosfato a la ribosa-5-fosfato, produciendo gliceraldehído-3-fosfato y sedoheptulosa-7-fosfato.
Riboflavina (vitamina B2)
La riboflavina es el precursor de las coenzimas mononucleótido de flavina (FMN) y flavina adenina dinucleótido (FAD). Las enzimas que requieren FMN o FAD como coenzimas se les llama flavoproteínas.
Succinato Deshidrogenasa del ciclo de Krebs es una flavoproteína. Las formas reducidas de FMN y FAD, FMNH2 y FADH2, funcionan como
transportadores de electrones en la cadena de transporte electrónico.
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Riboflavina
FAD
Niacina (B3)
La niacina o nicotinamida es la amida del ácido nicotínico. vitamina B3,
necesaria para la forma activa de la nicotinamida adenina dinucleótido (NAD+) y nicotinamida adenina dinucleótido fosfato (NADP+).
funcionan como cofactores para muchas deshidrogenasas, como: deshidrogenasas de lactato y malato.
La forma reducida del NAD+, NADH, funciona como transportador de electrones en la cadena de transporte electrónico.
nicotinamidaÁcido nicotínico
Estructura del NAD+ . NADHse muestra en el recuadro.
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Ciclo del ácido cítrico
**
Ácido pantoténico (B5)
El pantotenato se requiere para la síntesis de coenzima A, CoA es un componente de la proteína transportadora de grupos acilo de la sintasa de los ácidos grasos.
El ácido pantotenoico se requiere para el metabolismo de los ácidos grasos y las proteínas.
La coenzima A tiene un grupo tiol reactivo (-SH) al cual se unen covalentemente grupos acilo para formar tioésters durante las reacciones de transferencia de grupos acilo.
Ácido pantoténico Coenzima A
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β-oxidación de las acil
CoA.
• La β-oxidación de las moléculas de acil-CoA está formada por cuatro reacciones que se producen en la matriz mitocondrial. Cada ciclo de reacciones forma acetil-CoA y una acil-CoA con dos carbonos menos.
Piridoxal fosfato (Vitamina B6)
Piridoxal, piridoxamina y piridoxina, todas en conjunto se conocen como vitamina B6. Todas las formas se pueden convertir a su forma biológicamente activa de la vitamina B6, piridoxal fosfato. Esta conversión es catalizada por una enzima que requiere ATP, piridoxal cinasa
Piridoxal fosfato funciona como cofactor en enzimas que involucran reacciones de transaminación que se requieren para la síntesis y catabolismo de los aminoácidos, así como en glucogenólisis como cofactor de la fosforilasa del glucógeno
piridoxina Piridoxal Piridoxaminahttp://themedicalbiochemistrypage.org/vitamins.html#1clinical
TRANSAMINACIÓN
• Las células eucariotas poseen una gran variedad de Aminotransferasas.
• Estas enzimas, que se encuentran tanto en el citoplasma como en las mitocondrias, poseen dos tipos de especificidad: – (1) la del α-aminoácido, que dona el grupo α-amino, y– (2) la del α-cetoácido, que acepta el grupo α-amino. Aunque
las aminotransferasas varían de acuerdo con el tipo de aminoácido que unen, la mayoría de ellas utilizan el glutamato como donador del grupo amino.
Biotina La biotina es un cofactor que
se requiere para las reacciones de carboxilación. Ejemplo la acetil-CoA carboxilasa y piruvato carboxilasa.
La biotina se encuentra en muchas comidas y también es sintetizada por bacterias intestinales.
Biotina
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La carboxilasa extrae un protón del carbono alfa de la acetil CoA para generar un carbanión reactactivo,que ataca al carbono de la carboxibiotina y lo transfiere al acetil CoA, para dar Malonil-CoA.
2.-Formación de Malonil-CoAEl Malonil-CoA se forma por carboxilación del Acetil CoA. Esta reacciónrequiere ATP y es la etapa l imitante en la formación de ácidos grasos.La enzima catalizadora es la Aceti l CoA carboxilasa, que requiere a la biotinacomo coenzima.
SÍNTESIS DE ÁCIDOS GRASOS
Acetil CoA carboxilasa
Piruvato carboxilasa
El primer paso en la gluconeogénesis es la carboxilación del piruvato para formar oxalacetato, se utiliza una molécula de ATP.
Esta reacción es catalizada por piruvato carboxilasa (una ligasa) unida a su grupo prostético la biotina
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Cobalamina (B12) La vitamina B12 es sintetizada
exclusivamente por microorganismos y se encuentra en el hígado de animales unida a la proteína metilcobalamina o 5´-dioxiadenosilcobalamina.
La vitamina debe de hidrolizarse de la proteína de carne que consumimos en la dieta para pasar a su forma activa. La hidrólisis ocurre en el estómago por
medio de los ácidos gástricos o en el intestino por la digestión de la tripsina después de consumir carne.
La vitamina se une a una proteína que secretan las células parietales del estómago y transportada al ileum donde se absorbe.
Posteriormente se transporta al hígado. La vitamina B12 se requiere para el
catabolismo de los ácidos grasos de cadena impar y para el catabolismo de los aminoácidos: valina, isoleucina y treonina.
La enzima metilmalonil-CoA mutasa requiere vitamina B12 como cofactor en la conversión de metilmalonil-CoA a succinil-CoA.
La cobalamina contiene un grupo cobalto
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Catabolismo de aminoácidos
• Se requieren muchos pasos para la conversión de metionina, isoleucina o valina en succinyl-CoA del Ciclo de Krebs.
• El propioni-CoA se convierte en succinil-CoA en tres pasos.
• La enzima que cataliza el último de estos pasos, la metilmalonil-CoA mutasa, requiere metilcobalamina.
Acido fólico
El ácido fólico se obtiene principalmente de las levaduras, vegetales de hoja y de la carne de hígado.
El ácido fólico se reduce dentro de las células (del hígado principalmente donde se almacena) a tetrahidrofolato (THF) que funciona como coenzima en muchas reacciones, especialmente en el metabolismo de los aminoácidos y ácidos nucleicos.
La función de los derivados de THF es de transportar y transferir unidades de carbón en reacciones biosintéticas. Estas unidades de carbón pueden ser: metil, metileno, o grupos formil.
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THF
Aminoácidos que se degradan a piruvato
• 1. Alanina. Recuerde que la reacción de transaminación reversible en la que participan la alanina y el piruvato es un componente importante del ciclo de la alanina que se ha presentado previamente (Sección 8.2).
• 2. Serina. Como se ha descrito, la serina se convierte en piruvato por la serina deshidratasa.
Acido ascórbico: vitamina C
La forma activa de la vitamina C es el ácido ascórbico.
La reacción más importante es fungir como cofactor en la hidroxilación de residuos de prolina en colágeno para formar residuos de 4-hidroxyprolina. la vitamina C es entonces necesaria en el mantenimiento normal del tejido conectivo y en la sanación de heridas.
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Vitamina C Importante en la formación de residuos de 3- y 4- hidroxiprolina,
una modificación postraduccional por la enzima prolil hidroxilasa la cual requiere para su función vitamina C. El tejido conectivo se ve afectado por deficiencias de vitamina C.
http://www.brookscole.com/chemistry_d/templates/student_resources/0030244269_campbell/hottopics/vitaminc.html
Vitaminas solubles en grasa
Vitaminas A, D, E, y K
Vitaminas liposolubles Una característica importante de las
vitaminas liposolubles es de que se pueden almacenar en el organismo en grandes cantidades, así que los efectos de deficiencia pueden no manifestarse en muchos meses.
Vitamina A Existen dos formas naturales de la vitamina A, vitamina A1, o retinol,
(presente en hígado de pescados de mar) y vitamina A2 (presente en hígado de pescados de agua dulce).
La vitamina A no está presente en plantas pero pueden contener carotenoides, como β-caroteno presente en zanahoria (compuestos isoprenoides) que son convertidos a Vitamina A por medio de una ruptura de enlace enzimática.
http://biology.clc.uc.edu/courses/bio105/vitamin.htm
La principal función de la vitamina A está implicada con la visión.
Vitamina A
11-cis-retinal Todo-trans-retinal
Retinol Retinoic Acid
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• La retina tiene dos fotorreceptores: conos y bastones
• La rodopsina es un receptor acoplado a G, localizada en los bastones
- La rodopsina absorbe un fotón y se convierte en un isómero todo-trans
- La metarrodopsina II u opsina activada es el todo-trans-retinal unido a la opsina, al interactuar con la proteína G la activa (Gt).
Receptores acoplados a Gt
activados por luz
Vitamina D la vitamina D3 o colecalciferol, es normalmente producida en la piel
de las personas y animales por un precursor inactivo, 7-dehidrocolesterol, por reacciones activadas por la luz UV.
Los humanos no necesitan suplementos de vitamina D mientras reciban suficiente exposición a la luz solar.
Se requiere para la absorción del Ca2+
Vitamina D3
http://www.infoescola.com/bioquimica/vitamina-d/
7-dehidrocolesterol
http://themedicalbiochemistrypage.org/spanish/vitamins-sp.html
Ergosterol 7-Dehydrocholesterol
Vitamin D2 Vitamin D3
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colesterol
Vitamina E
Existen al menos 3 especies: α-,β-, y γ-tocoferol, de las cuales la α-tocoferol es la mas importante. Es probable que la vitamina E prevenga el ataque destructivo del oxígeno en los lípidos de la membrana plasmática.
α-tocoferol
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Vitamina K
La vitamina K actúa como coenzima de una carboxilasa que determina la carboxilación postraduccional de residuos de ácido glutámico para formar el aminoácido ácido γ-carboxiglutámico (GLA). Esta modificación es indispensable para activar un grupo de proteínas, ejemplo, La protrombina y los factores de coagulación VII, IX
y X, Las proteínas plasmáticas C, H, S y Z, La osteocalcina y la proteína GLA de la matriz
proteica en el hueso
Las vitaminas K se dividen en tres grupos
Vitamina K1 de origen vegetal, y la más presente en la dieta. Vitamina K2, de origen bacteriano Vitamina K3 , de origen sintético.
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Vitamina K3
Vitamina K1"n" can be 6, 7 or 9 isoprenoid groups
Vitamin K2
Deficiencias vitamínicas
Vitaminassolubles en agua Síntomas de deficiencias
Tiamina (B1)El beriberi, una enfermedad caracterizada por desórdenes neurológicos, parálisis,y pérdida de peso.
Riboflavina (B2)
Cuando existe una deficiencia de riboflavinas, los síntomas son piel seca,enrojecida y débil, labios dañados, dolor de garganta y lengua,problemas y heridas en labios (cheliosis), ojos irritados, sensibilidad a laluz, perdida de memoria y sensación de quemazón en los pies.
Niacina (B3)La deficiencia de ácido nicotínico causa pelagra (piel áspera), dermatitis, depresión,diarrea.
Acido pantoténico (B5) hipertensión
Deficiencias vitamínicas: vitaminas hidrosolubles
Vitaminassolubles en agua
Síntomas de deficiencias
Piridoxal, piridoxamina ypiridoxina (B6)
Las deficiencias de la vitamina B6 no son comunes pero pueden causardepresión, confusión o convulsiones.
Biotina
Las deficiencias son poco comunes pero pueden causar: comezón en las cejas, dolormuscular, fatiga.Las deficiencias se ven generalmente después de terapias con antibióticos quedestruyen la flora intestinal o ingiriendo muchos huevos ya que la clara contieneavidina (glucoproteína) la cual inhibe la absorción de la biotina en el intestino.
Cobalamina (B12) Anemia, anemia perniciosa, acidosis metilmalónica.
Acido fólicoLas deficiencias del ácido fólico pueden causar: anemia, problemas con el
desarrollo del tubo neural en fetos.
Acido ascórbico
La deficiencia de vitamina C causa escorbuto debido al papel de la vitamina enmodificaciones post-traduccionales de colágenos. El escorbuto se caracteriza por pielamoratada, fatiga muscular, encías hinchadas, reducción en cicatrización yhemorragia, osteoporosis y anemia
Deficiencias vitamínicas: vitaminas hidrosolubles
Vitamina Síntomas de deficiencias
A Ceguera nocturna, piel seca, ojos secos, mucosas secas, crecimiento raquítico, esterilidad en sexo masculino.
D Raquitismo en niños, deformaciones de esqueleto, metabolismo anormal de calcio y fosfato
E Inhibición en la producción de esperma, degeneración del hígado, alteraciones en la membrana.
K Coagulación deficiente de la sangre
Deficiencias vitamínicas: vitaminas liposolubles
Oligoelementos (minerales)
Funciones
Fósforo Componente de nucleótidos, ATP, y en los presentes en los ácidos
nucleicos.
Se encuentra en los fosfolípidos presentes en la membrana plasmática
El sistema amortiguador del fosfato (H2PO4-↔HPO4
2-) mantiene el pH del fluído interno celular en mamíferos de 6.9-7.4.
Sales de fosfato de calcio fortalecen los huesos.
Calcio El 99% del calcio en los adultos está presente en el esqueleto y el 1% restante
dentro de la célula o en el fluído extracelular.
Es un segundo mensajero muy importante que activa efectores diferentes, activa la proteincinasa C implicada en procesos de transducción de señales, forma un complejo con calmodulina en el que regula diferentes enzimas, ejemplo adenililciclasa que produce cAMP (otro segundo mensajero)
La contracción del músculo esquelético requiere la participación de Ca2+
El Ca2+ actúa como segundo mensajero en la contracción involuntaria del músculo cardíaco.
El Ca2+ es muy importante para mantener los huesos sanos.
La entrada de Ca2+ a las terminales axónicas es esencial para la fusión de las vesículas y la liberación de los neurotransmisores en la terminal sináptica.
Azufre
Es un constituyente de grasas, fluídos del cuerpo y minerales del esqueleto.
El grupo sulfhidrilo (SH) está presente en aminoácidos tales como
la metionina y la cisteína responsables de formar puentes de disulfuro en proteínas, estabilizando así su estructura tridimensional.
Los grupos sulfhidrilo (SH) presentes el grupo prostético de
fosfopanteteína capacitan a la CoA y a la proteína transportadora de grupos acilo (ACP) de unir mediante enlaces tioéster grupos acilo y transportarlos.
Potasio Si no hubiera K+ no sería posible el mantenimiento del potencial
eléctrico de la membrana. La bomba ATP de Na+/K+ junto con el canal de fuga de K+ son los principales generadores del potencial eléctrico a través de la membrana.
Los canales de K+ son esenciales en la transmisión del impulso nervioso y en el mantenimiento polarizado de la membrana de los axones nerviosos de potenciales en reposo.
El K+ que ingresa al citosol de células del músculo cardíaco por canales de K+ regulados producen su relajación.
Sodio El Na+ es esencial en la despolarización de la membrana del axón
nervioso para la transmisión del impulso nervioso El gradiente químico de Na + permite all simportador de
2Na+/glucosa la captación de glucosa en el epitelio del intestino.
El Na+ permite la contracción de aurículas y ventrículos del miocardio
La entrada de Na+ y Ca2+ en las células de la retina (bastones) permite la adaptación de los ojos a la obscuridad.
Cloro El gradiente de Cl- a través de la membrana es muy importante
para el funcionamiento correcto del antiportador Cl-/HCO3-, que
transporta hacia fuera HCO3- bajando el pH citosólico.
El Cl- es esencial para acidificar la luz del estómago y los lisosomas.
Magnesio
Mas de 300 enzimas requieren al Mg++ para ser catalíticamente activas. Agregar ejemplos.
La concentración de Mg2+ es importante para el buen funcionamiento del receptor de insulina en las células y por lo tanto del control del nivel de azúcar en la sangre.
Hierro
El hierro se encuentra unido al grupo hemo de la hemoglobina. Su estado reducido y oxidado permite la captación y liberación de O2.
Centros de hierro y azufre que se encuentran en proteínas que participan en la cadena de transporte electrónico.
El hierro es el grupo prostético de catalasa, citocromo oxidasa.
Los citocromos contienen Fe, el cual puede sufrir transiciones reversibles entre los estados de oxidación Fe+3 y Fe+2 lo que los capacita como transportadores de electrones en la CTE.
Función biológica de algunos microelementos
Funciones biológicas de algunos microelemetos
Elemento Función biológica
Yodo Se requiere para el funcionamiento de la glándula tiroides
Cobre Grupo prostético de la citocromo oxidasa
Manganeso Cofactor de arginasa y otras enzimas
Zinc Cofactor de deshidrogenasas, DNA polimerasas, anhidrasa carbónica
Cobalto Componente de la vitamina B12
Selenio Cofactor de glutationa peroxidas y otras enzimas.
Suplementos vitamínicos
Importancia de los suplementos vitamínicos
Las vitaminas juegan un papel muy importante en el buen funcionamiento de los sistemas tales como: nervioso, digestivo, circulatorio.
Por lo tanto debemos evitar deficiencias de vitaminas.
Los suplementos para usos preventivos y terapéuticos son una buena opción para evitar éstas deficiencias.
Importancia de los suplementos vitamínicos
Factores como una dieta inadecuada, edad, medicamentos o enfermedad pueden causar problemas con la absorción de vitaminas que son de vital importancia.
Inclusive una dieta normal puede no incluir los requerimietos diarios (recommended dietary allowance:RDA) de por ejemplo, de 2 mg de vitamina B6, así que en éstos casos se requieren suplementos de ésta vitamina.
Las multivitaminas no siempre cumplen con el RDA, como las vitaminas D y E, por lo que se recomiendan suplementos de éstas vitaminas.
Casos en los que se recomiendan suplementos vitamínicos
El suplemento de ácido fólico es esencial y recomendado especialmente durante el embarazo para prevenir defectos del tubo neuronal. La dosis recomendada es de 400 mcg, que probablemente no se logra aún con una dieta balanceada.
Los vegetarianos suelen sufrir deficiencias de vitamina B12, se les
recomienda suplementos del complejo B.
Los suplementos de Beta caroteno son para fortalecer el sistema immune e incrementar los glóbulos blancos y prevenir el cáncer. La vitamina C es un potente antioxidante que se recomienda tomar como suplemento.
Casos en los que se recomiendan suplementos vitamínicos
La vitamina D y el calcio se combinan como suplemento ya que la vitamina D es esencial para la absorción de calcio.
El RDA es 1200 mg de calcio y 400 IU de vitamina D. en
la etapa de climaterio es común la pérdida de densidad ósea, así que se recomiendan el suplemento de vitamina D combinada con calcio.
Casos en los que se recomiendan suplementos vitamínicos
La vitamina E es un antioxidante esencial que previene arteroesclerosis y síntomas relacionados con una edad avanzada.
Sin embargo, comúnmente no está presente en la dieta por lo que se
recomienda usar suplementos de vitamina E.
Importancia de los suplementos vitamínicos
Los suplementos son fácil de tomar, son económicos y previenen deficiencias. La Escuela de Salud Pública de Harvard ha conducido estudios en los que han
probado que los suplementos vitamínicos pueden prevenir enfermedades cardiovasculares y cáncer.
Tienen propiedades antioxidantes que neutralizan los efectos negativos de los
radicales libres.
Mejoran funciones biológicas, fortalecen el sistema immune, ayudan a la digestión, mejoran las funciones cognitivas y la salud mental.
Los suplementos vitamínicos no son drogas, así que no curan enfermedades, sin
embargo tienen usos terapéuticos y son efectivos en aliviar condiciones como la osteoporosis y problemas mentales.
Las vitaminas no sustituyen una dieta balanceada, pero pueden usarse bajo control médico para compensar cualquier deficiencia.
Suplementos de minerales
Dado que los minerales son de vital importancia en los humanos se recomienda tomar suplementos.
Las multivitaminas por lo general contienen minerales ya que no se pueden asimilar sin la ayuda de los éstos.
El cuerpo humano no puede sintetizar ni un solo mineral.
Todas nuestras células y fluidos de nuestro cuerpo contienen cantidades variadas de minerales.
Bibliografía1. Karp, Gerald. Biología Celular y Molecular. Ed.
Mc Graw Hill. 5ª Edición. 2008
2. Lehninger, A.L. et al. Principios de Bioquímica. Ediciones Omega, S. A. 2001.
Ligas • Para vitaminas:
http://www.lenntech.es/vitaminas/vitamina-b2.htm#ixzz1Z5GHRBvH• Para calcio:
http://www.brains-minds-media.org/archive/224• Para azufre:
https://www.webelements.com/sulfur/biology.html• Para suplementos vitamínicos Importance of Vitamin Supplements | Suite101.com
http://nita-mukherjee.suite101.com/importance-of-vitamin-supplements-a357882#ixzz1ZG46yTtR