7. Witaminy – wykrywanie wybranych witamin w materiale biologicznym PDF

Preview

Summary

Kartkówka 7 – Witaminy – wykrywanie wybranych witamin w materiale biologicznym Witaminy - niezbędne do życia związki organiczne (należące do różnych grup związków organicznych) o zróżnicowanej budowie , spełniające ważne funkcje biologiczne, przede wszystkim katalityczne, warunkujące działanie wielu...

Description

Kartkówka 7 – Witaminy – wykrywanie wybranych witamin w materiale biologicznym Witaminy - niezbędne do życia związki organiczne (należące do różnych grup związków organicznych) o zróżnicowanej budowie , spełniające ważne funkcje biologiczne, przede wszystkim katalityczne, warunkujące działanie wielu enzymów i stanowiące dla człowieka oraz zwierząt substancje egzogenne gdyż większość z nich nie może być syntetyzowana przez sam organizm. Natomiast nie są źródłem energii i materiałem budulcowym. Prowitaminy – prekursory z których w organizmach ludzi i zwierząt tworzą się właściwe witaminy. -Karoteny → witamina A -Ergosterol i 7-dehydrocholesterol → witaminy D2 i D3 Antywitaminy – substancje podobne do witamin pod względem składu i budowy lecz działające przeciwstawnie w stosunku do witamin. Działają na kilka sposobów: -Są inhibitorami kompetycyjnymi np. antywitamina K -Są inhibitorami enzymów biorących udział w aktywacji witamin np. metotrekast -Tworzą z witaminami nierozpuszczalne związki kompleksowe, na skutek czego witamina przestaje działać, a także jest wydalana z moczem, np. hydrazyd kwasu izonikotynowego (wit. B3) • Rola witamin jako prekursorów koenzymów Witaminy są grupą organicznych substancji odżywczych, niezbędnych w małych ilościach do różnorodnych funkcji biochemicznych. Ich funkcja jako prekursorów ma na celu stworzenie bądz bycie substancją do pierwszego stadium reakcji a następnie przetworzenia się w inną substancję. Witaminy występują w roli tak zwanych koenzymów, czyli substancji pomagających enzymom. Jako koenzymy są przenośnikami elektronów, atomów lub grup chemicznych podczas reakcji biochemicznych, które właśnie polegają na wymianie tych elementów. Zachodzące w organizmie procesy syntezy, czyli tworzenia nowych związków chemicznych (białka do budowy komórek, tworzenie hormonów, przeciwciał, krwinek, budowa materiału genetycznego itd.), a także analizy, czyli rozpadu (trawienie pokarmów, spalanie wewnątrzkomórkowych materiałów energetycznych) nie mogłyby zachodzić gdyby nie obecność witamin. • Struktura i funkcja witamin rozpuszczalnych w wodzie Witaminy rozpuszczalne w wodzie nie są magazynowane (z wyjatkiem wit. B12), ich nadmiar wydalany jest z moczem. Witamina C (kwas askorbinowy) - C6H8O6 Aktywną witaminą C jest sam kwas askorbinowy który jest donorem równoważników redukujących. Kiedy działa jako donor ulega utlenieniu. Jest zdolny do redukcji związków takich jak tlen cząsteczkowy lub azotany. Procesy wymagające kwasu askorbinowego to przede wszystkim hydroksylacja proliny w syntezie kolagenu, degradacja tyrozyny, synteza adrenaliny z tyrozyny. Ponadto wspomaga wchłanianie żelaza, oraz może działać jako antyoksydant i hamować powstawanie nitrozoamin podczas trawienia,

Witamina B1 (TIAMINA) - C12H17N4OS+ Składa się z pochodnej pirymidynowej i tiazolowej, połączonych grupą metylenową. Aktywną postacią tiaminy jest difosforan tiaminy, który katalizuje ATP w tkance mózgowej i wątrobowej. Jest również koenzymem w reakcjach enzymatycznych dokładniej dekarboksylacji oksydacyjnej aketokwasów oraz transketolaze. W tych reakcjach tiamina dostarcza aktywny atom węgla. Reguluje kanał Cr w przewodnictwie nerwów.

Witamina B2 (RYBOFLAWINA) - C17H20N4O6 Składa się z pierścienie izoalokzyny połączonwego z cukrem alkoholowym. Aktywnymi postaciami ryboflawiny są mononukleotyd f lawinowy (FMN) oraz dinukleotyd flawinowy (FAD). FMN powstaje drogą syntezy ATP- zależnej fosforylacji ryboflawiny, natomiast FAD jest wynikiem dalszej reakcji FMN z ATP. FMN i FAD są grupami prostetycznymi enzymów, znanych jako flawoproteiny. Ryboflawina jest prekursorem koenzymów w reakcjach utleniania i redukcji.

Witamina B3 (PP, kwas nikotynowy, NIACYNA, amid kwasu nikotynowego) - C6H5NO2 Niacyna to nazwa generyczna kwasu nikotynowego i amidu tego kwasu. Oba te związki mogą być zródłem witaminy w pożywieniu. Aktywnymi postaciami niacyny są amidy kwasu nikotynowego, dinukleotyd adeninowy (NAD) oraz fosforan dinukleotydu nikotynamido-adeninowego (NADP+). Nikotynian jest postacią niacyny potrzebną do syntezy NAD+ oraz NADP+ (jest prekursorem) przez enzymy cytoplazmatyczne większości komórek. NAD+ i NADP+ są koenzymami licznych enyzmów oksydoredukcyjnych. Prekursor w reakcjach utleniania i redukcji, rola w regulacji wapnia śródkomórkowego. Struktura czynnościowa: NAD i NADP.

Witamina B5 (KWAS PANTOTENOWY) - C9H17NO5 Kwas pantotenowy jest wynikiem połączenia się kwasu pantoinowego z P-alaniną. Kwas pantotenowy szybko się wchłania, po czym ulega fosforylacji. W wyniku reakcji powstaje 4’fosfopanteteina, która jest czynną grupą zarówno CoA jak i ACP- białko przenoszące grupy acylowe. Grupa tilowa działa jako przenośnik grup acylowych zarówno w CoA jak i ACP w cyklach kwasu cytrynowego, utleniania i syntezy kwasów tłuszczowych.

Witamina B6 (pirodoksyna, pirodyksal, adermina) - C8H11NO3 Składa się z trzech blizko ze sobą spokrewnionych pochodnych pirydyny, pirodoksyny, pirodyksaly oraz pirodyksaminy. Aktywną postacią witaminy B6 jest fosforan pirydoksalu, większość tkanek posiada enzym katalizujący fosforylację niefosforylowanej postaci witaminy do odpowiednich estrów. Fosforan pirydoksalu jest koenzymem dla kilku enzymów przemiany aminokwasowej, uczestniczy on również w glikogenolizie

Witamina B7 (biotyna, witamina H) - C10H16N2O3S Jest pochodną imidazolową, znaczna część zapotrzebowania na biotyne pokrywa jej synteza przez drobnoustroje jelitowe. Biotyna jest składową swoistych enzymów złożonych z wielu podjednostek katalizujących reakcje karboksylacji (biotyna jest koenzymem karboksylaz). Poprzez pszyłączenie do atomy N w biotynie powstaje aktywny związek karboksybiotyna-enzym. Ten etap wymaga obecności HCO-, ATP, MG2+ i acetylo-CoA, natomiast aktywowana grupa karboksylowa ulega przeniesieniu na substrat reakcji. Bierze udział w reakcjach karboksylacji, glukogenezy, syntezy kwasów tłuszczowych oraz istotne znaczenie w regulacji cyklu komórkowego.

Witamina B9 (B11, M, KWAS FOLIOWY) - C19H19N7O6 Kwas foliowy należy do klasy związków zwaną folacyną do której należa również substancje pokrewne z aktywnością biochemiczną tego kwasu. Kw. Foliowy składa się z zasady pterydynowej połączonej z cząsteczką kwasu glutaminowego oraz p-aminobenzoesowego. Aktywną postacią foliami jest tetrahydrofolian który jest nośnikiem aktywnych grup jednowęglowych. Ponaddto kwas foliowy odgrywa ważną rolę w biosyntesię metioniny oraz glicyny.

Witamina B12 (cyjanokobalamina) - C63H88N14O14PCo Wykazuje złożoną strukturę pierścieniową w środku której znajduje się jon kobaltu. Wytwarzana wyłącznie przez drobnoustroje. Jako jedyna witamina rozpuszczalna magazynuje się, w wątrobie w postaci metylokobalaminy. Aktywnymi koenzymami witaminy B12 są metylokobalamina i deoksyadenozylokobalamina. Deoksykobalamina jest koenzymem w procesie konwesji metylomalonylo-CoA do sukcynylo-CoA, natomiast metylokobalamina jest koenzymem w sprzężonej konwersji homocysteiny do metioniny oraz metylotetrahydrofolianu do tetrahy drofolianu, korzyściami reakcji jest tworzenie się zapasów metioniny oraz udostępnienie tetrahydrofolianu do syntezy puryn i pirymidyn oraz kwasów nukleinowych. • Struktura i funkcja witamin rozpuszczalnych w tłuszczach Można je łatwo przedawkować gdyż magazynują się w tkankach bogatych w lipidy. Witamina A (retinol i jego pochodne) Jest to związek poliizoprenoidowy posiadający pierścień cykloheksenowy. Ze wszystkich jego pochodnych tylko retinol wykazuje pełną aktywność. Prowitaminą witaminy A jest B-karoten, czyli żółty barwnik złożony z dwóch cząsteczek retinalu. Trawienie witaminy A towarzyszy trawieniu lipidów, po czym witamina ulega transformacjom w błonie śluzowej jelit. Magazynowana jest w wątrobie a po uwolnieniu do krwi ulega związaniu przez białka transportujące. Retinol, retinal oraz kwas retionojowy wykazują swoiste funkcje biologiczne, retinol działą jak hormon steroidowy, retinal jest składową barwnika wzrokowego – rodopsyny a kwas retinojowy uczesticzy w syntezie glikoprotein. Jednym z pierwszych objawów niedoboru tej witaminy jest upośledzone widzenie nocne.

Witamina D Jest prohormonem steroidowym, jej przedstawicielem jest grupa steroidów. W wyniku przemian biochemicznych z tych steroidów powstaje kalcytriol, odgrywający główną rolę w przemianie wapniowej i fosforanowej. Witaminy D powstają z prowitamin ergosteroli oraz 7dehydrocholesterolu w wyniku działania światła słonecznego. Witamina D z krwi wychwytywana jest przez wątrobę gdzie ulega hydroksylacji Witamina D2 (ergokalcyferol) powstaje tylko w roślinach, witamina D3 powstaje tylko w organizmach zwierzęcych, natomiast obie mogą być przyjmowane w pokarmie bądz mogą być syntetyzowane z odpowiednich prowitamin przy udziale światła słonecznego.

• Witamina E (tokoferol) – występuje w odmianach alfa, beta, gamma, delta) Wszystkie formy tokoferoli są izoprenoidowymi pochodnymi 6-hydroksychromanów bądz tokoli. Najczęściej psotykanym tokofenolem o największej aktywności biologicznej jest D-a-tokoferol. Witamina E jest bardzo ważnym naturalnym antyoksydantem.

Witamina K (filochinon, menadion) Witaminy K są poliizoprenoidowymi pochodnymi naftochinonu., filochinon jest główną postacią tej witaminy występującej i produkowanej w roślinach (K1), natomiast menachion (K2) jest produkowana przez bakterie jelitowe. Witamina K jest niezbędna w biosyntezie osoczowych czynników krzepnięcia, któe syntetyzowane są w wątrobie w postaci nieaktywnych białek prekursorowych. Jest również kofaktorem karboksylacji katalizującej powstawanie reszt ykarboksyglutaminianowych w białkach prekursorowych. Posiada również możliwość regenerowania swojej zredukowanej postaci do aktywnej poprzez Cykl witaminy K.

Zasady metod doświadczeń wykonywanych na ćwiczeniach ◦ Wykrywanie witaminy A – reakcja ze stężonym kwasem siarkowym (VI) Witamina A daje kompleks z H2SO4 o zabarwieniu czerwonofioletwim. Reakcja nie jest speczyficzna. •

◦ Wykrywanie witaminy B1 – w wywarze z drożdży Witamina B1 łatwo ulega utlenianiu, np. przez K4Fe(CN)6 (sześciocyjanożelazin potasu), przechodząc w tiochrom o barwie żółtej. Związek ten, w świetle UV wykazuje niebieską fluorescencje. ◦ Wykrywanie witaminy B2 – reakcja z cynkiem metalicznym Cynk łatwo redukuje witaminę B2. Roztwór witaminy B2 ma żółte zabarwienie, a po redukcji staje się bezbarwny. ◦ Ilościowe oznaczanie witaminy C w materiale roślinnym Reakcja polega na redukcji barwnika, 2,6-dichlorofenoloindofenolu, prze kwas askorbinowy do bezbarwnego leukozwiązku. Zakwaszony roztwór witaminy C miareczkuje się mianowanym roztworem barwnika do słabo różowego zabarwienia (barwnik ten jest jednocześnie wskaznikiem, który w środowisku kwaśnym ma barwę różową, a w zasadowym niebieską). Środowisko kwaśne zapobiega samoutlenianiu się kwasu L-askorbinowego tlenem z powietrza do kwasu dehydroaskorbinowego...