Chương VI: Vitamin doc

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.. • Vitamin là những chất dinh dưỡng vơ cùngc

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 Định nghĩa

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– nhĩm amine →→những chất chứa nhĩm amine cần cho sự sống Sau này phát hiện nhiều vitamin khơng chứa nhĩm amine, nhưng do thĩi quen nên vẫn sử dụng từ này

• Vitamin là những chất dinh dưỡng vơ cùngcần thiết, khơng thể thiếucho mọi quá trình sinh trưởng, phát triển của sinh vật, nhưng chúng chỉ cần với mộtsố lượng vơ cùng nhỏ béso với các chất dinh dưỡng khác

VAI TRỊ SINH HỌC

• Vitamin tham gia trongthành phần coenzyme,

thực hiệnchức năng xúc táccác phản ứng sinh

hĩa học trong mọi hoạt động sống của sinh vật

Chức năng này thuộc về nhĩmvitamin tan trong

nước(vitamin nhĩm B)

• Vitamin trực tiếp tham giacác quá trình trao đổi

chất

6

2 DANH PHÁP VÀ PHÂN LOẠI

Cĩ 3 cách gọi tên vitamin

Theo chữ cái Latin (vitamin A, B, C …)

Theo danh pháp hĩa học :

Vitamin A = retinol

Theo tên bệnh mà vitamin đĩ chống lại :

Vitamin A = retinol = vitamin chống bệnh khơ giác mạc mắt

7

PHÂN LOẠI Phân loại vitamin dựa vào tính hịa tan của chúng

Vitamin

Hòa tan trong nước

Nhóm B-complex Ngoài nhóm B

Ascorbic acid (vitamin C)

Phóng thích năng lượng Thiamine (vitamin B1) Riboflavin (vitamin B2) Niacin (vitamin B3) Biotin

Pantothenic acid

Tạo máu Folic acid Vitamin B12

Loại khác Pyridoxine (vitamin B6) 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 :

hợp ở thực vật.

- Ngoại trừ vitamin C, tất cả đều tham gia trong thành phần coenzyme

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 :

CH2= CH – C = CH2

CH3

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.

CÁC VITAMIN TAN TRONG NƯỚCVÀ COENZYME

Acyltransferase→

chuyển giao nhóm acyl

Coenzyme A ( CoA.SH ) Pantotenic

acid (B5)

Dehydrogenase→

p/ứng oxid hóa-khử

N icotinamide A denine

D inucleotide ( NAD + )

N icotinamide A denine D inucle-otide P hosphate ( NADP + )

Nicotinic acid (niacin)

Dehydrogenase→

p/ứng oxid hóa-khử

F lavin M ono N ucleotide ( FMN )

F lavin A denine D inucleotide

( FAD ) Riboflavin (B2)

Decarboxylase→

khử nhóm COOH của α α α-ketoacid

T hiamine P yro P hosphate ( TPP )

Thiamine (B1)

Enzyme Coenzyme

Vitamin

11

T/G phản ứng hydroxyl hóa Acid ascorbic

(C)

Enzyme Coenzyme

Vitamin

Methyltransferase → Chuyển giao nhóm methyl

Deoxyadenosyl-cobalamin;

Methylcobalamin

Cobalamin

(B12)

Carbontransferase → Chuyển giao nhóm monocarbon (-CH3; CH4; HCOOH … )

Tetrahydrofolic acid (THF, FH4)

Folic acid

Carboxylase → → Chuyển giao

CO2

Adenosine pirophosphate biotin Biotin (H)

Transaminase → → chuyển giao nhóm amin NH2

Decarboxylase của AA

Pyridoxal phosphate Pyridoxin (B6)

12

CÁC VITAMIN TAN TRONG DẦU

Vai trò Dạng họat động

Vitamin

Carboxyl hóa glutamic acid của prothrombin - yếu tố đông máu

Hydroquinone Vitamin K

Chất chống oxid hóa tự nhiên, bảo vệ màng tế bào, ảnh hưởng sinh sản

α α-Tocopherol Vitamin E

T/gia chuyển hóa Ca & P

1,25-Dihydroxy-cholecalciferol Vitamin D

Sắc tố thị giác; ảnh hưởng đến sự s/s

Retinol, Retinal, Retinoic acid Vitamin A

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

Chc năng: ở dạng thiamine piro phosphate (TPP)

là CoE của decarboxylasekhử nhóm carboxyl của các αα

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

→

→ 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

C N C N

C

CH

N H2

C H2 N

C

H S

C

C C H2

+

O P O P O

O O

O O

_ _

_

CH3

Hình 6-5 : Vitamin B1, Thiaminpirophosphate

(2) VITAMIN B2 - RIBOFLAVIN

Bền với nhiệt, không bền với ánh sáng, dễ bị

oxid hóa bởi O2không khí

Có màuvàngdo nhân isoalloxozin (dạng oxid

hóa)

Là t/p CoE của flavoprotein (FP) : FMN & FAD,

vận chuyển 2H Vị trí hoạt động ởN1 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

1 10 5

8 9

19

CH3

C

C

C

C

C

C

H

CH3

H

N

N

C C C

N

NH C O

O

CH2 HCO H HCO H HCO H

CH2 O P

_ O

CH 3

C C C C

C C

H

C H 3

H

N

N

C C C

N

N H C O

O

CH 2

HC O H

HC O H

HC O H

CH 2 O P

O O O _

P O

CH 2

O O _

H

O H

O H H

O H H N HC

N C C C

N

N CH

N H 2

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 từtryptophan 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

21 22

N

C N H 2

H H

O H

O H O

O P O C H2 O _

+

H

N

N H2

N N

O P O C H2

N

H H

O H

O H

O

O

O H

H

N

C N H 2

H H

O H

O H O

O P O C H 2

O _

+

H

N

N H2 N N

O P O C H 2

N

H H O

O H

O

O

O H

H

P O H

H O O

23

(4) VITAMIN B6 - PYRIDOXINE

• Trong tự nhiên tồn tại ở 3 dạng

N

C OH

H

H

HO

H2C

N

C O H

HO

H2C

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

CH2OH CH

2 OH

N

C NH2 H

H

CH2OH HO

H2C

Pyridoxine (A), Pyridoxal(B)và Pyridoxamine (C)

24

OH -CH2O – P=O

OH

HO-H3

C-N

H C=O

OH -CH2O – P=O

OH

HO-H3

C-N

CH2-NH2

Pyridoxal phosphate Pyridoxamine phosphate

• Dẫn xuấtpyridoxal phosphatelà coenzyme của

aminotransferase, chuyển giao nhóm amine –NH2;

• Là nhóm ngoại củadecarboxylase của các AA:

tyrosine, arginine, glutamic acid

• Là coenzyme củadeaminasekhử nhóm –NH2của

serine và threonine

• Tham gia trong sự biến dưỡng của Trp

• T/g chuyển nhóm –CH3từ 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 γγγγ-Amino

byturic acid

→

→ kiểm soát hoạt động của tế bào thần kinh

Decarboxylase (pyridoxal phosphate)

- CO2

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 + βββ 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 β-alanine A.pantoic

A.panthothenic

Thioethylamine

O

… - O-C-R

CoA.SH

Pirophosphate

SH CH2 CH2 NH C CH2 CH2 NH C C C CH2 O P O P O

O O OH CH3 O O

H CH3 O- O Pantothenic acid Pirophosphate

OH H

O

9 N

N

N

N

N N

N

N

N N

N

N

N N NH2

5 '

1' H

H H

O

CH2

O = P - O

-O -3'

Ribose-3'-phosphate Adenine

(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 củacarboxylase– liên kết với phần apoenzyme qua nhómNH2εcủa Lys

• Tham gia qúa trìnht/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

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 tốchống 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 tácpeptidyl synthetasetrong qúa trình tổng hợp protein

33 34

(8) FOLIC ACID

• Có trong rau xanh, ngũ cốc nguyên hạt, trong gan

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 làtetrahydrofolic 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 ởN5

và N10

35

Pteroylglutamic acid = FOLIC ACID

N

10

Glutamic acid

36

(9) VITANIN C (Ascorbic acid)

O= C

HO-C

HO-C O

H- C

HO- C-H

CH2OH Ascorbic acid

O= C O=C O=C O H- C HO- C-H

CH2OH Dehydro-ascorbic acid

Cĩ ở động , thực vật, được tổng hợp từ glucose.

Cĩ nhiều trong qủa cĩ múi : cam, chanh.

Tham gia tổng hợp collagen;

Tham gia hệ thống oxid hĩa-khử cùng với glutathion, hệ

thống cytochrome.

Chống stress.

38 CÁC VITAMIN HỊA TAN TRONG DẦU

39

(10) VITAMIN A (Retinol)

• Từ “vitamin A” : chỉ các hợp chất cĩ hoạt tính sinh

học của retinol (ngoại trừ nhĩm carotenoid :

licopen và caroten)

• Là alcohol 20 C với các đon vị isopren

• Vitamin A1- retinal; vitamin A2–

3-dehydro-retinal)

• Vit A cĩ trong gan, trứng, sữa

• Thực vật cĩ βββ-carotene, là tiền vit.A, khi vào

đường tiêu hĩa chúng được βββ-carotenase phân

cắt tạo thành 2 p/t vit.A

40

VAI TRỊ SINH HỌC

– 11-cis retinal + Opsin Rhodopsin

là sắc tố thị giác , cĩ ở tế bào hình que của mắt.

- Retinoic acid : tác động làm phát triển, phân hĩa t/b biểu

mơ.

- Thiếu vit.A : mất ngon miệng vì các nốt vị giác bị sừng

hĩa; xương phát triển chậm, khơng cân bằng với sự

phát triển của hệ thần kinh → → → ảnh hưởng hệ thần kinh

trung ương.

- Retinol, retinal ảnh hưởng đến sự sinh sản : giúp sự

sinh tinh trùng ở con đ ự c, ngăn hư thai ở con cái.

- Qúa dư vit.A → → → hypervitaminosis A : da sần, ngứa, sưng

gan, tăng áp lực hộp sọ.

Cường độ AS thấp Cường độ AS cao

42

(11) VITAMIN D

• Vit.D2: Ergocalciferol (thực vật)

• Vit.D3: Cholecalciferol (động vật).

D3→ → 25 OH-D3và 1,25 diOH-D3: T/g chuyển hóa Ca & P,

duy trì Ca huyết : tăng hấp thu Ca ở ruột, hạn chế thải Ca qua thận, huy động Ca từ xương khi cần.

• Thiếu vit.D : cịi xương ở trẻ em : tạo màng collagen nhưng khơng khống hĩa → → → xương xốp, mềm, cong.

Người lớn : lỗng xương , dễ bị gãy.

• Cĩ khả năng dự trữ ở gan và biến dưỡng chậm chạp

Dùng vit.D liều cao : mất ngon miệng, buồn nơn, khát,

Ca huyết tăng → → → tích tụ Ca ở động mạch, ở thận.

43

H 2 C

H3CH -C -C H = C H -C H -C H

C H 3 C H 3

C H 3

C H 3

5 6 7 8

22 23

H3CH -C -C H = C H -C H -C H

C H 3 CH 3 C H 3

C H 3

5

6

7 8

22 23

H 3 C

C H3

C H 3

CH3

5

6

7

8

H 2 C

H3C

C H 3 C H3

C H 3

5 6 7 8

H O

H O

H O

H O

3 3

C H 3

CH 3

H -C -C H 2 -C H 2-C H 2 -C H H -C -C H 2-C H 2 -C H 2-CH

E rgo s t erol E rgo c alc if e rol (V it D 2 )

Dehydroc h ole s terol

7 - Cho lec alc if ero l (V it D 3 )

(12) VITAMIN E (Tocopherol)

 Làchất chống oxy hĩatự nhiên bảo vệ tế bào; cĩ tác dụng đối vớihệ thống sinh dục: chống sự peroxid hĩa các phospholipid màng tế bào, bảo vệ các bào quan

 Thiếu vit.E :

- Tổn hại sinh sản;

- Ảnh hưởng chức năng sinh lý màng tế bào;

- Thối hĩa cơ (teo cơ), cơ trắng;

- Gia cầm : viêm não, phù não, xuất huyết

O

H3C

CH 3

HO

CH3

CH2-CH2-CH2-CH-CH2-CH2-CH2-CH-CH2-CH2-CH2-CH-CH

CH3

Vitamin E bao gồm 8 tocopherol tự nhiên, trong

đĩ ααα-tocopherol cĩ hoạt tính cao nhất

Vit.E là chất ít độc nhất trong số vitamin tan

trong dầu, người ta khơng quan sát thấy hiện

tượng ngộ độc nào với liều 300 mg/ngày

1

3

5

7

8

α α-Tocopherol

46

(13) VITAMIN K

 Tham gia sự tổng hợp prothrombin trong cơ chế đơng máu (chống chảy máu, cầm máu)

 Các dạng vitamin K :

• Thực vật : phylloquinone –K1

• VSV đường ruột : menaquinone – K2

• Dạng t/hợp dùng trong điều trị : menadione - K3

• Cĩ nhiều trong bắp cải, bơng cải, gan, lịng đỏ trứng

 Sử dụng liều cao, kéo dài sẽ dẫn tới thiếu máu, vàng da ở trẻ em, do ảnh hưởng độc hại của vit.E lên vách hồng cầu

47

CH 2-CH=C-(CH 2)3 -CH-(CH 2)3 -CH-(CH 2)3 -CH-CH 3

CH3

O

O Phylloquinone (Vit.K1)

O

O

O

O

(CH 2-CH=C-CH 2)6H

CH3

Menaquinone (Vit.K2) Menadione (Vit.K3)

CH 3 CH 3 CH 3 CH 3

Vitamin K

48

VIẾT BÀI TỔNG HỢP

Mỗi sinh viên tự làm bài tổng hợp theo bảng gợi ý sau đây :

HĨA HỌC VÀ TÁC DỤNG CHÍNH

CỦA CÁC VITAMIN

-Viên nén,

- Thuốc chích

- Phù thũng;

- Viêm thần kinh

-Trao đổi năng lượng;

- Chống bệnh tê phù

Decarbo xylase của α- α

ketoacid

Thiamin piro-phosphate (TPP)

Vit.B1

(Thia

mine,

aneuri

n)

Các dạng chế phẩm

Bệnh do thiếu vitamin

Vai trò sinh học Enzyme

Coenzyme Cấu tạo hóa học

Tên