Apunts de Vitamines: Bioquímica, Coenzims i Dèficits

I 0 flashcards i 9 preguntes més al document.

Text del document

APUNTS BIOQUÍMICA Grau en Biologia Universitat de Vic - Universitat Central de Catalunya AprenAI 2026-2027 Guia de vitamines hidrosolubles i liposolubles per a Bioquímica: estructures químiques, coenzims metabòlics, absorció i fisiopatologia del dèficit.

APREN.AI Índex Vitamines liposolubles 1 Vitamina A Naturalesa química i formes de la vitamina A Fonts nutricionals, absorció i transformació metabòlica Funcions biològiques i metabòliques Hipovitaminosi A: causes i manifestacions clíniques 2 Vitamina D Naturalesa química, formes i fonts Ruta de bioactivació de la vitamina D Homeòstasi fosfocàlcica i funcions sistèmiques Manifestacions del dèficit vitamínic 3 Vitamina E Naturalesa química i formes de la vitamina E Fonts alimentàries, digestió i metabolisme Funció biològica com a antioxidant de membrana Dèficit de vitamina E: causes i manifestacions clíniques 4 Vitamina K Estructura química i formes principals Mecanisme d'acció: el cicle de la vitamina K i la gamma-carboxilació Funcions metabòliques: coagulació i mineralització òssia Deficiència i grups vulnerables Complex B 5 Tiamina (B1) i Riboflavina (B2) Vitamina B1: Tiamina i Pirofosfat de Tiamina (TPP) Fonts alimentàries i dèficit de tiamina: Beri-beri Vitamina B2: Riboflavina, FMN i FAD Fonts de riboflavina i quadre clínic del dèficit 6 Niacina (B3) i Àcid pantotènic (B5) Vitamina B3: formes químiques i síntesi endògena Coenzims NAD+ i NADP+: funció redox i clínica del dèficit Àcid pantotènic (B5): estructura química i fonts Biosíntesi del Coenzim A (CoA) i paper de la 4'-fosfopanteteïna Paper metabòlic del CoA i manifestacions carancials 7 Piridoxina (B6) i Biotina (B8) Apunts de Vitamines: Bioquímica, Coenzims i Dèficits 1 Vitamina B6: vitàmers i activació coenzimàtica Rols metabòlics i clínica del dèficit de vitamina B6 Biotina (B8): estructura i funció en les carboxilacions Homeòstasi, dèficit i inhibició per avidina 8 Àcid fòlic (B9) i Cobalamina (B12) Àcid fòlic (vitamina B9): estructura, digestió i funció Cobalamina (vitamina B12): arquitectura química i transport digestiu Interconnexió enzimàtica B9-B12 i mecanismes del dèficit 9 Vitamina C (Àcid ascòrbic) Naturalesa química i reactivitat redox Fonts dietètiques i maneig metabòlic Funcions biològiques i biodisponibilitat del ferro Deficiència clínica: De la hipovitaminosi a l'escorbut 10 Resum per repassar Vitamines liposolubles Vitamines hidrosolubles: Complex B i Vitamina C Cronologia del descobriment de les vitamines Solucions de les preguntes de repàs Aquests apunts poden contenir errors o omissions.

Són un material de suport i no substitueixen el temari oficial ni el professorat: contrasta la informació important. Apunts de Vitamines: Bioquímica, Coenzims i Dèficits 2 1 Vitamina A EN ACABAR SABRÀS Diferenciar els retinoides preformats dels carotenoides provitamínics segons la seva font dietètica. Descriure la conversió estequiomètrica del beta-carotè a retinol en l'organisme humà. Identificar les causes d'hipovitaminosi A i les seves manifestacions oculars típiques com la xeroftàlmia. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 1 Com pot una dieta basada exclusivament en vegetals cobrir les necessitats d'una vitamina que animals i humans utilitzen com a retinol?

Les vitamines són compostos orgànics essencials que l'organisme requereix en petites quantitats i que no pot sintetitzar per si mateix en quantitats suficients. Aquestes substàncies es divideixen clàssicament segons el seu patró de solubilitat en dos grans blocs: hidrosolubles (vitamina C i complex B) i liposolubles. Aquest tema aborda detalladament el conjunt de les vitamines liposolubles i hidrosolubles del metabolisme humà.

Vitamines liposolubles 1 Vitamina A 2 Vitamina D 3 Vitamina E 4 Vitamina K Apunts de Vitamines: Bioquímica, Coenzims i Dèficits 3 ESQUEMA Classificació de les Vitamines Naturalesa química i formes de la vitamina A La vitamina A engloba un conjunt de molècules liposolubles relacionades funcionalment que s'obtenen mitjançant la dieta. Es presenten en dues categories principals segons la matriu nutricional on es troben: Retinoides preformats: molècules biològicament actives procedents d'aliments d'origen animal. Comprenen el retinol (alcohol primari), el retinal (aldehid essencial en el cicle visual), l'àcid retinoic i els èsters de retinol (forma d'emmagatzematge).

Carotenoides provitamina A: pigments sintetitzats exclusivament per vegetals. Entre ells destaquen el beta-carotè, l'alfa-carotè, el gamma-carotè i la beta-criptoxantina. El cos animal pot convertir aquests precursors en formes actives de vitamina A. L'estructura química base del retinol correspon a una cadena hidrocarbonada poliinsaturada unida a un anell d'hidrocarbur cíclic (anell de beta-ionona). La seva fórmula molecular empírica és . La presència d'un grup funcional alcohol terminal al retinol, juntament amb la seva llarga cadena alifàtica hidrofòbica, li confereix la seva característica liposolubilitat. Estructures químiques del retinol i retinal amb cadena poliinsaturada.

Vitamines liposolubles Solubles en greixos i emmagatzemables Vitamina A Retinoides i carotenoides visuals Vitamines D, E i K Altres vitamines liposolubles essencials Vitamines hidrosolubles Solubles en aigua i d'excreció urinària Complex B Coenzims del metabolisme energètic Vitamina C Àcid ascòrbic antioxidant C H O 20 30 Apunts de Vitamines: Bioquímica, Coenzims i Dèficits 4 DEFINICIÓ Els carotenoides provitamínics són pigments vegetals liposolubles que actuen com a precursors químics capaços de trencar-se enzimàticament en l'organisme animal per generar retinol actiu. COMPROVA-HO 2 Quina diferència funcional existeix entre el retinol i els carotenoides que trobem en la dieta?

Fonts nutricionals, absorció i transformació metabòlica La ingesta d'aquesta vitamina combina fonts animals riques en retinoides i fonts vegetals amb gran abundància de pigments carotens: Tipus d'origen Forma nutricional Aliments principals Animal Retinoides preformats (èsters de retinol, retinol) Fetge (gall dindi, vedella, porc, pollastre, peix), llet sencera, mantega i ou. Vegetal Provitamina A (beta-carotè i afins) Pastanaga, carabassa, tomàquet, pebrot vermell i verd, fulla de bròquil, espinacs, meló, mango, papaia i albercoc. Durant el procés digestiu gastrointestinal, els compostos lipídics i els carotenoides s'alliberen i s'absorbeixen a la mucosa de l'intestí prim.

Un cop a l'interior dels enteròcits i la circulació sistèmica, viatgen associats a lipoproteïnes plasmàtiques. La conversió dels precursors té lloc principalment a la mucosa intestinal i al fetge. Durant el metabolisme dels carotenoides, una molècula de beta-carotè s'escindeix enzimàticament per rendir dues molècules de retinol.

PROCÉS Trànsit i conversió de provitamines A 1 Ingesta vegetal Aportació dietètica de beta-carotè 2 Absorció intestinal Captació a la mucosa de l'intestí prim 3 Escissió enzimàtica Ruptura d'1 beta- carotè en 2 retinols 4 Transport lipoproteic Circulació sanguínia cap als teixits diana COMPROVA-HO 3 Quantes molècules de retinol s'obtenen a partir de la ruptura enzimàtica simètrica d'una sola molècula de beta-carotè?

Funcions biològiques i metabòliques La vitamina A desenvolupa un conjunt divers de tasques fisiològiques insubstituïbles: Apunts de Vitamines: Bioquímica, Coenzims i Dèficits 5 Mecanisme de la visió: a la retina, el retinol es transforma en retinal, el qual intervé directament en la conversió de la llum incident en impulsos nerviosos que viatgen cap al cervell. Regulació del desenvolupament cel·lular: exerceix un paper central en el creixement corporal i la diferenciació dels teixits, especialment controlant l'expressió i renovació de la pell i les mucoses.

Defensa immunitària: garanteix la integritat estructural de les membranes epitelials i mucoses (primera barrera de protecció innata) i participa en la biosíntesi de glicoproteïnes funcionals del sistema immunitari. Salut cutània i reparació: estimula la regeneració epitelial i la correcta cicatrització de teixits ferits. Funció reproductiva: contribueix al desenvolupament dels òrgans de reproducció i condiciona la fertilitat en ambdós sexes. COMPROVA-HO 4 Quin paper específic exerceix el retinal en el teixit ocular?

Hipovitaminosi A: causes i manifestacions clíniques El dèficit de vitamina A constitueix una alteració clínica greu amb un ampli ventall d'etiologies que comprometen la disponibilitat o utilització dels retinoides: Mecanisme patològic Causes i factors etiològics Manca d'ingesta o biodisponibilitat Dietes mancades d'aliments frescos i disminució de la biodisponibilitat de carotenoides vegetals. Malabsorció intestinal Enteropaties com la malaltia celíaca, la fibrosi quística i la malaltia de Crohn. Parasitosis intestinals Infestacions per helmints intestinals com l'ascariosi, que interfereixen físicament en la captació de nutrients.

Dany hepàtic i alteració metabòlica Cirrosi hepàtica (compromet l'emmagatzematge i alliberament de retinoides) i consum elevat d'alcohol (altera el metabolisme i incrementa les pèrdues renals per orina). Les conseqüències clíniques d'aquesta carència es manifesten a diversos nivells: Alteracions oculars: aparició de ceguesa nocturna com a símptoma precoç per manca de regeneració de pigments retinians, progressant cap a xeroftàlmia, amb sequedat extrema i engruiximent de la conjuntiva i la còrnia. Trastorns cutanis: sequedat, descamació anormal i engruiximent fol·licular de la pell.

Sensibilitat a infeccions: pèrdua de la protecció mucosa amb infeccions recurrents del tracte respiratori i sistema immunitari debilitat. Altres trastorns: retard en el creixement, problemes del desenvolupament i complicacions durant l'embaràs. Apunts de Vitamines: Bioquímica, Coenzims i Dèficits 6 ERROR FREQÜENT És un error habitual pensar que la xeroftàlmia consisteix només en la falta d'adaptació a la foscor. La ceguesa nocturna és la fase funcional precoç a la retina; la xeroftàlmia és la lesió morfològica amb dessecació severa i engruiximent tissular de la conjuntiva i la còrnia.

IDEES CLAU La vitamina A engloba tant retinoides preformats d'origen animal com carotenoides provitamínics d'origen vegetal. El retinol presenta una fórmula empírica de i la seva solubilitat en greixos ve definida per la seva estructura alifàtica conjugada amb un grup alcohol terminal. L'escissió enzimàtica d'una molècula de beta-carotè produeix dues molècules de retinol a la mucosa intestinal o al fetge. El retinal és indispensable per convertir la llum en senyals elèctrics a la retina de l'ull. El dèficit vitamínic genera ceguesa nocturna, xeroftàlmia, alteracions dèrmiques, fallades reproductives i major predisposició a infeccions respiratòries. COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 5.

Quin compost actua com a intermediari visual fonamental transformant els fotons de llum en impulsos nerviosos elèctrics? 6. Com influeixen les afeccions hepàtiques com la cirrosi en els nivells orgànics de vitamina A? VITAMINES LIPOSOLUBLES 2 Vitamina D EN ACABAR SABRÀS Descriure les etapes de síntesi i activació des del 7-deshidrocolesterol fins al calcitriol Explicar les accions del calcitriol sobre l'intestí, l'os i el ronyó en l'homeòstasi fosfocàlcica Distingir les patologies associades a la hipovitaminosi D en nens i en adults PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 7 Per què la vitamina D es considera bioquímicament més una hormona que una vitamina convencional?

C H O 20 30 Apunts de Vitamines: Bioquímica, Coenzims i Dèficits 7 Naturalesa química, formes i fonts La vitamina D és una molècula liposoluble derivada del colesterol que actua com una hormona esteroide. Presenta un caràcter amfipàtic gràcies a una regió apolar hidròfoba formada pel nucli esteroide i una cadena alifàtica, combinada amb una regió polar aportada per grups hidroxil. Existeixen dues formes moleculars principals segons el seu origen: Ergocalciferol (vitamina D2): present en vegetals. Colecalciferol (vitamina D3): d'origen animal i sintetitzat de manera endògena.

L'exposició a la radiació ultraviolada trenca l'anell cíclic de l'estructura esteroïdal i genera insaturacions i addicions de radicals metil en la cadena alifàtica. Esquema de l'estructura esteroïdal modificada de la vitamina D. Tot i que la síntesi cutània és la font principal, la dieta aporta colecalciferol i ergocalciferol mitjançant diversos aliments: Tipus d'aliment Exemples concrets Peixos i carns Peixos grassos, fetge i carn Productes làctics i derivats Llet, mantega, formatge, iogurt i llet fortificada Altres fonts animals Ous COMPROVA-HO 8 Quina diferència d'origen biològic presenten l'ergocalciferol i el colecalciferol?

Apunts de Vitamines: Bioquímica, Coenzims i Dèficits 8 Ruta de bioactivació de la vitamina D La generació de la forma activa requereix un procés multiorgànic coordinat: PROCÉS Eix de bioactivació de la vitamina D 1 Pell (UVB) El 7- deshidrocolesterol genera previtamina D3 i colecalciferol 2 Fetge La 25-hidroxilasa transforma colecalciferol en calcidiol 3 Ronyó (PTH) Segona hidroxilació que produeix el calcitriol actiu 4 Òrgans diana Acció a intestí, os i ronyó per a l'homeòstasi mineral ERROR FREQÜENT Confondre el calcidiol (25-(OH)D3) amb el calcitriol (1,25-(OH)2D3).

Recorda que el fetge només afegeix un hidroxil a la posició 25 formant la forma circulant majoritària, mentre que el ronyó afegeix el segon hidroxil a la posició 1 generant la molècula fisiològicament activa. COMPROVA-HO 9 Quin és el paper de l'enzim 25-hidroxilasa i on actua principalment? Homeòstasi fosfocàlcica i funcions sistèmiques El calcitriol és la forma hormonal activa encarregada de controlar els nivells sanguinis de calci i fosfat mitjançant accions concertades en tres òrgans diana principals: Intestí: augmenta de manera directa l'absorció de calci i fòsfor provinents de la dieta.

Ronyons: estimula la reabsorció tubular de calci i fòsfor, fet que en redueix l'excreció a través de l'orina. Ossos: estimula la resorció òssia per mobilitzar minerals cap a la circulació quan cal, coordinant la remodelació i la correcta mineralització de l'esquelet. Síntesi cutània: la radiació solar UVB converteix el 7-deshidrocolesterol de la pell en previtamina D3. Posteriorment, aquesta es transforma de manera espontània o amb l'ajuda de la calor corporal en colecalciferol (vitamina D3). 1 Transport i reserva: el colecalciferol produït a la pell o absorbit per la dieta passa a la circulació sanguínia unit a proteïnes com l'albúmina. L'excés es pot emmagatzemar en el teixit adipós.

2 Primera hidroxilació (hepàtica): la primera hidroxilació de la vitamina D3 a 25-hidroxivitamina D3 (calcidiol) té lloc al fetge mitjançant la 25-hidroxilasa. La quantitat de calcidiol produïda és proporcional a l'exposició solar i a la ingesta dietètica. 3 Segona hidroxilació (renal): la segona hidroxilació a 1,25-dihidroxivitamina D3 (calcitriol, forma activa) té lloc als ronyons regulada per la PTH i per la calcitonina. 4 Apunts de Vitamines: Bioquímica, Coenzims i Dèficits 9 Aquest circuit manté una relació de retroalimentació: el calcitriol inhibeix la secreció de la parathormona (PTH) per evitar una desmineralització excessiva.

A banda del metabolisme mineral, la vitamina D actua sobre altres sistemes fisiològics: Funció muscular: intervé en el desenvolupament i volum del múscul esquelètic gràcies a la presència de receptors específics en el teixit muscular. Modulació immunitària: afavoreix la transformació de monòcits en macròfags, fet que reforça la immunitat enfront de malalties infeccioses com la tuberculosi. Protecció cel·lular i vascular: s'associa a la prevenció de neoplàsies (còlon, pròstata, mama), complicacions immunitàries en pacients oncològics i patologies metabòliques o cardiovasculars. COMPROVA-HO 10 Com respon el ronyó davant l'acció directa del calcitriol?

Manifestacions del dèficit vitamínic La manca d'exposició a la radiació solar UVB és el desencadenant principal de la hipovitaminosi D.

Les alteracions clíniques varien segons l'etapa vital de l'individu: Població Manifestacions clíniques primàries Conseqüències estructurals Infants Retard en el creixement corporal Símptomes de raquitisme per defecte de mineralització Adults Dolor articular i debilitat muscular proximal Aparició d'osteopènia i osteoporosi amb risc de fractures i caigudes A nivell sistèmic, la deficiència s'associa a una pitjor resposta immunitària davant infeccions com la tuberculosi (amb especial incidència en persones afroamericanes a causa d'una menor síntesi per pigmentació cutània).

També s'ha vinculat al desenvolupament de diabetis tipus 1 i tipus 2, hipertensió arterial, esclerosi múltiple, depressió, esquizofrènia i preeclàmpsia durant la gestació. COMPROVA-HO 11 Quina és la manifestació clàssica de la deficiència greu de vitamina D en nens i quina en adults? Apunts de Vitamines: Bioquímica, Coenzims i Dèficits 10 IDEES CLAU La vitamina D té naturalesa esteroïdal i actua principalment com una hormona que regula el metabolisme del calci i del fòsfor. La radiació solar UVB sintetitza previtamina D3 a la pell a partir de 7-deshidrocolesterol, la qual passa a colecalciferol.

El fetge realitza la primera hidroxilació a calcidiol (25-(OH)D3) mitjançant la 25-hidroxilasa, proporcional a l'exposició solar i dieta. El ronyó produeix la molècula activa calcitriol (1,25-(OH)2D3) mitjançant una segona hidroxilació sota el control directe de la PTH. El dèficit es manifesta com a raquitisme en infants i com a osteopènia, osteoporosi i debilitat muscular proximal en adults. COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 12. Quin paper compleixen respectivament el fetge i el ronyó en l'activació de la vitamina D? 13. A través de quins mecanismes el calcitriol incrementa les concentracions de calci i fòsfor a la sang?

VITAMINES LIPOSOLUBLES 3 Vitamina E EN ACABAR SABRÀS Distingir les característiques estructurals dels tocoferols i tocotrienols identificant la fórmula de l'alfa-tocoferol Descriure el procés de digestió micel·lar, transport en lipoproteïnes i emmagatzematge de la vitamina E Explicar el mecanisme antioxidant lipofílic de protecció de membranes cel·lulars Relacionar la malabsorció de greixos amb el quadre clínic del dèficit (atàxia, neuropatia i anèmia hemolítica) PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 14 Com aconsegueixen les cèl·lules protegir els àcids grassos de les seves membranes contra el dany oxidatiu que generen els radicals lliures?

Apunts de Vitamines: Bioquímica, Coenzims i Dèficits 11 Naturalesa química i formes de la vitamina E La vitamina E és un conjunt de compostos liposolubles essencials descoberts inicialment l'any 1922 per Herbert Evans i Catherine Bishop com un factor essencial per a la fertilitat en rosegadors, aïllat posteriorment el 1928 a partir del germen de blat de moro per Herbert McLean. Des del punt de vista químic, la família de la vitamina E està integrada per vuit vitàmers dividits en dues sèries: quatre tocoferols i quatre tocotrienols, designats cadascun amb els prefixos grecs alfa ( ), beta ( ), gamma ( ) i delta ( ).

Tots ells presenten una estructura constituïda per un anell cromà hidroxilat unit a una cadena lateral de fitol. La forma predominant en els teixits animals i la que exhibeix una major activitat biològica és l'alfa- tocoferol, la fórmula molecular de la qual és . Les diferents formes es distingeixen pel grau de metilació de l'anell i la saturació de la cadena lateral, comportant funcions biològiques i antioxidants diferents. ESQUEMA Família química de la vitamina E Grup químic Forma Característiques i activitats biològiques destacades Tocoferols (cadena lateral saturada) Alfa-tocoferol ( ) Forma més abundant i amb major activitat biològica a la natura.

Beta-tocoferol ( ) Activitat biològica inferior a la de l'alfa-tocoferol. Gamma-tocoferol ( ) Capacitat antioxidant comparable a la de l'alfa- tocoferol. Delta-tocoferol ( ) Presenta la menor activitat biològica entre els tocoferols.

α β γ δ C H O 29 50 2 Tocoferols Cadena lateral saturada de fitol Alfa-tocoferol Màxima activitat biològica a la natura Beta, gamma i delta tocoferols Diferents graus de metilació Tocotrienols Cadena lateral amb dobles enllaços Alfa i beta tocotrienols Antioxidants i neuroprotectors Gamma i delta tocotrienols Efectes antiangiogènics i hipocolesterolèmics α β γ δ Apunts de Vitamines: Bioquímica, Coenzims i Dèficits 12 Grup químic Forma Característiques i activitats biològiques destacades Tocotrienols (cadena lateral insaturada) Alfa-tocotrienol ( ) Potent antioxidant i agent amb acció antiinflamatòria. Beta-tocotrienol ( ) Propietats anticancerígenes i neuroprotectores descrites.

Gamma- tocotrienol ( ) Efecte antiangiogènic (frena el desenvolupament de nous vasos sanguinis). Delta-tocotrienol ( ) Capacitat hipocolesterolèmica en reduir el colesterol lligat a LDL. COMPROVA-HO 15 Quina és la forma de vitamina E amb major activitat biològica a la natura i quina és la seva fórmula química? Fonts alimentàries, digestió i metabolisme Les principals fonts dietètiques de vitamina E són d'origen vegetal, especialment greixos i llavors. Destaquen els olis vegetals (gira-sol, oliva, palma), el germen de blat, les llavors (de gira-sol i de blat de moro) i la fruita seca com ametlles i avellanes. També es troba en verdures de fulla verda com espinacs i bròquil.

Els aliments d'origen animal aporten quantitats menors, trobant-se en el fetge, ous, carn, productes lactis i certs productes marins (ostres, gambes i cranc). En ser una molècula marcadament hidrofòbica, segueix el destí dels lípids de la dieta durant el seu processament a l'organisme: ERROR FREQÜENT Confondre el transport i emmagatzematge de la vitamina E amb el de vitamines hidrosolubles. La vitamina E depèn totalment de la digestió de lípids i de les micel·les biliars per absorbir-se, viatja unida a lipoproteïnes (HDL/LDL) i no s'elimina principalment per l'orina, sinó per la via biliar.

α β γ δ Digestió i incorporació micel·lar: La vitamina E s'allibera dels aliments i és incorporada en micel·les lipídiques a l'intestí prim, pas imprescindible per a ser captada pels enteròcits. 1 Transport plasmàtic: Després de l'absorció, viatja pel torrent sanguini associada a lipoproteïnes plasmàtiques, principalment HDL i LDL, que la distribueixen cap als teixits diana. 2 Emmagatzematge: Es diposita majoritàriament al teixit adipós, que actua com a reservori a llarg termini per al seu ús posterior. 3 Excreció: La via d'eliminació principal és a través de la bilis cap a la femta, amb una petita fracció eliminada per l'orina.

4 Apunts de Vitamines: Bioquímica, Coenzims i Dèficits 13 COMPROVA-HO 16 Per què una alteració de la secreció biliar impedeix l'absorció correcta de la vitamina E? Funció biològica com a antioxidant de membrana La missió fisiològica principal de la vitamina E és actuar com a antioxidant lipofílic. S'intercala a la bicapa lipídica de les membranes cel·lulars, on neutralitza els radicals lliures abans que aquests iniciïn o propaguin reaccions oxidatives en cadena. Aquest mecanisme prevé la degradació prematura de les estructures cel·lulars associada a l'envelliment cel·lular, processos de carcinogènesi i trastorns cardiovasculars.

A banda d'aquesta acció antioxidant de barrera, la vitamina E participa en altres mecanismes fisiològics clau: Estimula la síntesi de col·lagen i afavoreix la cicatrització i cura de la pell. Col·labora en el manteniment del sistema immunitari i en la gènesi adequada de glòbuls vermells. Intervé en la modulació del to vascular en dilatar vasos sanguinis per reduir la tendència a formar trombosi o coagulacions indegudes. Participa en la interacció cel·lular i en la correcta regulació funcional amb altres factors com la vitamina K (vegeu «Vitamines liposolubles — Vitamina K»).

COMPROVA-HO 17 A quina estructura cel·lular específica proporciona protecció crítica l'acció antioxidant de la vitamina E? Dèficit de vitamina E: causes i manifestacions clíniques La carència per ingesta dietètica insuficient és summament rara a les societats desenvolupades. No obstant això, es manifesta de manera secundària per malabsorció lipídica lligada a diverses condicions clíniques: Malalties digestives cròniques: fibrosi quística, celiaquia o malaltia de Crohn. Trastorns hepatobiliars que cursen amb colèstasi (manca d'excreció biliar al duodè). Prematuritat en nounats, ja que neixen amb reserves lipídiques molt limitades.

Factors genètics que causen mutacions en proteïnes encarregades de l'absorció o el transport de la vitamina E.

Quan els nivells tissulars de vitamina E cauen de manera sostinguda, la integritat de les membranes es compromet greument, causant simptomatologia hematològica, neuromuscular i immunitària: Apunts de Vitamines: Bioquímica, Coenzims i Dèficits 14 CAUSES I CONSEQÜÈNCIES Malabsorció lipídica Celiaquia, fibrosi quística o Crohn Colèstasi hepatobiliar Absència de sals biliars micel·lars Prematuritat neonatal Reserves d'adipòcits molt escasses Dèficit de vitamina E Anèmia hemolítica Lisi d'eritròcits per estrès oxidatiu Neuropatia i atàxia Degeneració axonal i descoordinació motora Retinopatia Alteració estructural de la retina Àmbit clínic Manifestacions i signes Fisiopatologia subjacent Hematològic Anèmia hemolítica Fragilitat i trencament dels eritròcits per dany oxidatiu a la seva membrana.

Neuromuscular Neuropatia perifèrica (feblesa, formigueig, entumiment i dolor) i atàxia Pèrdua de coordinació motora i degeneració dels axons sensitius i motors. Ocular Retinopatia Dany a l'estructura de la retina amb pèrdua progressiva de visió. Immunitari i reproductiu Disfunció immunitària (major susceptibilitat infecciosa) i problemes reproductius en casos greus Afectació funcional de limfòcits i alteració dels teixits reproductors. COMPROVA-HO 18 Quina relació hi ha entre la funció de barrera de la vitamina E i l'aparició d'anèmia hemolítica en cas de dèficit?

IDEES CLAU La vitamina E agrupa vuit vitàmers dividits en tocoferols i tocotrienols, sent l'alfa-tocoferol ( ) el més abundant i de major activitat biològica. Com a nutrient liposoluble, la seva absorció intestinal requereix la presència de micel·les lipídiques, és transportat per lipoproteïnes (HDL i LDL) i s'emmagatzema sobretot al teixit adipós. La funció biològica cabdal és actuar com a antioxidant lipofílic protector de les membranes cel·lulars, interceptant els radicals lliures. El dèficit deriva principalment de processos de malabsorció lipídica, colèstasi o prematuritat, originant anèmia hemolítica, neuropatia, atàxia i retinopatia.

C H O 29 50 2 Apunts de Vitamines: Bioquímica, Coenzims i Dèficits 15 COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 19. Com viatja la vitamina E des de l'enteròcit fins als teixits perifèrics? 20. Quines manifestacions clíniques caracteritzen la hipovitaminosi E a nivell neurològic?

VITAMINES LIPOSOLUBLES 4 Vitamina K EN ACABAR SABRÀS Distinguir les formes químiques i fonts d'obtenció de la filoquinona (K1) i menaquinona (K2) Descriure el mecanisme de gamma-carboxilació de residus de glutamat i la importància del cicle de reciclatge Relacionar la manca de vitamina K amb les alteracions de la coagulació i de la mineralització de l'os PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 21 Com aconsegueix el cos mantenir la coagulació amb quantitats dietètiques molt petites de vitamina K? Estructura química i formes principals La vitamina K comprèn un conjunt de molècules liposolubles identificades per Henrik Dam l'any 1929.

Totes presenten una estructura comuna formada per un anell bicíclic aromàtic de naftoquinona, al qual s'uneix una cadena lateral hidrocarbonada variable que en determina la forma específica. Estructura molecular de la vitamina K basada en l'anell de naftoquinona. Les dues variants naturals més rellevants es diferencien en la composició i longitud de la seva cadena: Filoquinona (vitamina K1): presenta una cadena fitil amb fórmula global . Prové principalment del regne vegetal. C H O 31 46 2 Apunts de Vitamines: Bioquímica, Coenzims i Dèficits 16 Menaquinona (vitamina K2): conté una cadena lateral formada per un nombre variable d'unitats isoprenoides repetides.

És sintetitzada de forma característica per microorganismes. Forma Origen principal Fonts dietètiques destacades Filoquinona (K1) Vegetal Verdures de fulla verda (espinacs, bròquil, col arrissada, enciam) i certes fruites (kiwis, figues, panses, prunes, nabius, alvocats). Menaquinona (K2) Bacterià i animal Microbiota de l'intestí gros (còlon), aliments fermentats (natto o soja fermentada, formatge), fetge, rovell d'ou, carns i olis vegetals. COMPROVA-HO 22 Quina diferència estructural bàsica distingeix la filoquinona de la menaquinona?

Mecanisme d'acció: el cicle de la vitamina K i la gamma-carboxilació La funció bioquímica fonamental de la vitamina K és actuar com a cofactor imprescindible per a la gamma-carboxilació postraduccional de residus específics de glutamat ( ) en proteïnes diana. DEFINICIÓ La gamma-carboxilació és una modificació química en la qual s'introdueix un grup carboxil al carboni gamma d'un residu de glutamat. Aquesta modificació atorga a la proteïna una càrrega negativa doble que li permet fixar ions calci ( ) i unir-se a superfícies biològiques. Durant aquesta reacció catalitzada per la carboxilasa, la forma activa de la vitamina K s'oxida.

L'organisme recupera la vitamina activa mitjançant un conjunt d'enzims reductors que formen el cicle de la vitamina K. Aquest reciclatge continu permet reutilitzar repetidament una quantitat molt petita de vitamina, reduint dràsticament els requeriments dietètics diaris. Glu Gla Ca2+ Apunts de Vitamines: Bioquímica, Coenzims i Dèficits 17 CICLE Cicle de reciclatge de la vitamina K 1. Vitamina K activa: Actua com a cofactor en la carboxilació 2. Gamma-carboxilació: Modifica el glutamat de protrombina i osteocalcina 3. Vitamina K oxidada: Forma inactiva generada després de la reacció 4.

Reducció enzimàtica: Recupera la forma activa per reduir la necessitat dietètica Funcions metabòliques: coagulació i mineralització òssia La gamma-carboxilació activa proteïnes fonamentals en dos processos fisiològics clau: Addicionalment, la recerca biomèdica vincula l'activitat de l'osteocalcina i de la vitamina K amb la salut cardiovascular (prevenció d'arteriosclerosi), la millora de la sensibilitat a la glucosa, el manteniment de la fertilitat masculina, el rendiment del múscul esquelètic i la protecció enfront de l'esteatosi hepàtica. COMPROVA-HO 23 Per què la manca de vitamina K impedeix que la protrombina intervingui en la coagulació?

Deficiència i grups vulnerables La carència greu de vitamina K comporta una incapacitat coagulativa greu amb hemorràgies espontànies, així com pèrdua de densitat mineral òssia (osteoporosi) i calcificació arterial. La microbiota del còlon i la dieta solen cobrir les necessitats diàries en individus sans, però existeixen 1 Vitamina K activa 2 Gamma- carboxilació 3 Vitamina K oxidada 4 Reducció enzimàtica Hemòstasi i coagulació sanguínia: té lloc principalment al teixit hepàtic, on la vitamina K permet la síntesi i activació de factors essencials de la cascada coaguladora com la protrombina. Sense aquesta modificació, no es poden formar els coàguls necessaris per aturar els sagnats.

1 Regulació del metabolisme mineral ossi: als osteoblasts, activa l'osteocalcina. Aquesta proteïna és indispensable per fixar el calci a la matriu òssia, dirigint el mineral cap als teixits sans i evitant la calcificació vascular anòmala a les artèries. 2 Apunts de Vitamines: Bioquímica, Coenzims i Dèficits 18 col·lectius amb alt risc: Recent nascuts: presenten un risc crític de desenvolupar la malaltia hemorràgica del nounat. El seu intestí és inicialment estèril (manca de bacteris sintetitzadors) i el pas placentari de la vitamina és molt limitat, per la qual cosa reben suplementació profilàctica en néixer.

Pacients amb malabsorció lipídica: en ser un compost liposoluble, qualsevol disfunció biliar, pancreàtica o intestinal greu redueix dràsticament la seva absorció. Pacients amb patologies hepàtiques: l'alteració del parènquima hepàtic compromet tant el metabolisme com la síntesi dels factors de coagulació. Infants en creixement, dones embarassades i gent gran: etapes amb alta demanda òssia o canvis dietètics on la hipovitaminosi accelera problemes ossis com l'osteoporosi. ERROR FREQÜENT Confondre l'origen de les dues formes: la filoquinona (K1) no és produïda pels bacteris intestinals, sinó obtinguda exclusivament dels vegetals de fulla verda.

Són les menaquinones (K2) les sintetitzades per la flora bacteriana del còlon o obtingudes d'aliments fermentats. IDEES CLAU La vitamina K posseeix un anell de naftoquinona i es divideix en filoquinona (K1, d'origen vegetal) i menaquinona (K2, d'origen bacterià i animal). Actua com a cofactor obligat per a la gamma-carboxilació de residus de glutamat, afegint càrregues negatives que permeten la unió de calci. El cicle redox de la vitamina K regenera contínuament la seva forma activa, minimitzant els requeriments d'ingesta diària. És clau per a la síntesi hepàtica de protrombina (coagulació) i per a l'activació de l'osteocalcina (mineralització de l'os i protecció vascular).

Els nounats reben profilaxi immediata per evitar la malaltia hemorràgica a causa de la immaduresa de la seva microbiota intestinal. COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 24. Quin paper desenvolupa la vitamina K sobre l'osteocalcina en els osteoblasts? 25. Per què els nounats presenten una susceptibilitat tan elevada a patir dèficit de vitamina K? Test Encercla la resposta correcta. Les solucions són al final. 26. Quina és la fórmula química corresponent al retinol? C22H34O a) C20H28O b) C20H30O c) C18H32O2 d) Apunts de Vitamines: Bioquímica, Coenzims i Dèficits 19 27. Quantes unitats de retinol genera el tall del beta-carotè? 28.

Quin és el símptoma inicial característic del dèficit visual per hipovitaminosi A? 29. Quin mecanisme explica el dèficit de vitamina A associat a l'alcoholisme crònic? 30. Quin precursor cutani es transforma en previtamina D3 per efecte dels raigs UVB? 31. On té lloc la formació de calcidiol (25-hidroxivitamina D3)? 32. Quina hormona estimula la conversió final de calcidiol en calcitriol actiu al ronyó? 33. Quina patologia òssia infantil típica és provocada pel dèficit de vitamina D? 34. Quina molècula presenta la major activitat biològica entre els compostos de la vitamina E? 35. A quin teixit o òrgan es diposita principalment la vitamina E per al seu ús posterior? 36.

Quin signe clínic hematològic apareix directament com a conseqüència de la manca de vitamina E?

Una molècula a) Dues molècules b) Tres molècules c) Quatre molècules d) Despreniment de retina a) Glaucoma congènit b) Degeneració del cristal·lí c) Ceguesa nocturna d) Bloqueig directe d'ingesta a) Inactivació per pH gàstric b) Lisi dels glòbuls vermells c) Interferència metabòlica i excreció urinària d) Calcidiol a) Colesterol lliure b) Ergosterol c) 7-deshidrocolesterol d) Fetge a) Teixit adipós b) Pell c) Ronyó d) Insulina a) Tiroxina b) Parathormona (PTH) c) Aldosterona d) Raquitisme a) Osteopènia b) Osteoporosi c) Esclerosi múltiple d) Gamma-tocoferol a) Alfa-tocoferol b) Alfa-tocotrienol c) Delta-tocoferol d) Medul·la òssia a) Múscul esquelètic b) Teixit adipós c) Pàncrees endocrí d) Trombocitèmia essencial a) Anèmia hemolítica b) Leucocitosi transitòria c) Anèmia megaloblàstica d) Apunts de Vitamines: Bioquímica, Coenzims i Dèficits 20 37.

Quina condició patològica sol desencadenar el dèficit de vitamina E en països desenvolupats? 38. Quin nucli químic comú defineix totes les formes actives de la vitamina K? 39. Quina modificació química concreta depèn de la vitamina K com a cofactor? 40. Quin és l'origen fonamental de la menaquinona o vitamina K2? 41. Quina conseqüència directa té el dèficit greu de vitamina K en nounats sense profilaxi?

Hipercolesterolèmia familiar a) Malabsorció de greixos b) Consum elevat de llavors c) Desnutrició calòrica aïllada d) Nucli de tocol cíclic a) Anell d'isoal·loxazina b) Cadena de beta-ionona c) Anell de naftoquinona d) Gamma-carboxilació de residus de glutamat a) Transaminació de cetoàcids hepàtics b) Descarboxilació oxidativa del piruvat c) Hidroxilació de residus de prolina d) Oxidació directa de carotens a) Síntesi per bacteris al còlon b) Síntesi cutània per radiació solar c) Fulles verdes com els espinacs d) Aparició prematura de raquitisme a) Deformitats en l'esmalt dentari b) Malaltia hemorràgica del nounat c) Anèmia megaloblàstica congènita d) Apunts de Vitamines: Bioquímica, Coenzims i Dèficits 21 5 Tiamina (B1) i Riboflavina (B2) EN ACABAR SABRÀS Distingir l'estructura química i el coenzim actiu de la tiamina (TPP) i de la riboflavina (FMN/FAD) Explicar el mecanisme bioquímic pel qual el dèficit de tiamina altera l'oxidació de la glucosa i causa beri-beri Identificar la fotosensibilitat de la riboflavina i els signes típics de la seva deficiència com la queilitis angular PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 42 Per què una carència de tiamina afecta de manera immediata la funció del cervell i del cor?

Les vitamines del complex B són nutrients hidrosolubles imprescindibles per al funcionament cel·lular, ja que actuen com a precursors directes de coenzims en rutes metabòliques centrals. Dins d'aquest grup, la tiamina (vitamina B1) i la riboflavina (vitamina B2) tenen un paper destacat en l'obtenció d'energia a partir de glúcids, lípids i aminoàcids.

Complex B 5 Tiamina (B1) i Riboflavina (B2) 6 Niacina (B3) i Àcid pantotènic (B5) 7 Piridoxina (B6) i Biotina (B8) 8 Àcid fòlic (B9) i Cobalamina (B12) Apunts de Vitamines: Bioquímica, Coenzims i Dèficits 22 ESQUEMA Vitamines hidrosolubles del Complex B Vitamina B1: Tiamina i Pirofosfat de Tiamina (TPP) La tiamina o vitamina B1 és una molècula hidrosoluble (insoluble en alcohol) que s'absorbeix a nivell de l'intestí prim. La seva fórmula química és . Estructuralment, està formada per un anell de pirimidina enllaçat mitjançant un pont metilè a un anell de tiazol, el qual conté àtoms de sofre i nitrogen.

DEFINICIÓ: PIROFOSFAT DE TIAMINA (TPP) El pirofosfat de tiamina (TPP) és la forma coenzimàtica activa de la vitamina B1. Es sintetitza mitjançant la fosforilació de la tiamina i actua com a grup prostètic facilitant la transferència de grups carbonil i catalitzant reaccions clau de descarboxilació. El TPP intervé en transformacions bioenergètiques indispensables: Descarboxilació oxidativa del piruvat: Permet transformar el piruvat en acetil-CoA, pas previ indispensable per connectar la glucòlisi amb el cicle de Krebs.

Descarboxilació d'alfa-cetoàcids: Participa en la conversió d' -cetoglutarat a succinil-CoA en el cicle de Krebs, i en el metabolisme de l' -cetoisocaprònic i altres aminoàcids de cadena ramificada. Fisiologia nerviosa i muscular: Participa en la formació del neurotransmissor acetilcolina, manté les membranes que envolten i aïllen les fibres nervioses garantint la conducció elèctrica, i preserva la funció del miocardi. COMPROVA-HO 43 Què passa amb l'oxidació de la glucosa si hi ha carència de TPP?

Tiamina (B1) Forma TPP per a la descarboxilació Riboflavina (B2) Forma FMN i FAD per a reaccions redox Niacina (B3) i B5 Precursors de NAD+ i Coenzim A Piridoxina (B6) i B8 Metabolisme d'aminoàcids i carboxilacions Folats (B9) i B12 Síntesi de nucleòtids i maduració cel·lular C H N OS 12 17 4 + α α Apunts de Vitamines: Bioquímica, Coenzims i Dèficits 23 Fonts alimentàries i dèficit de tiamina: Beri-beri La tiamina es troba en abundància en carns magres, cansalada, fetge, ous, marisc (llagosta, llamàntol, ostres), peixos com sardines o llobarro, així com en llegums (faves seques, mongetes blanques), all, xampinyons, cereals, pasta, pa blanc i fruits secs (festucs, avellanes).

Quan la ingesta és deficitària, apareixen símptomes inicials com anorèxia, rampes musculars i irritabilitat. La manca perllongada desencadena el beri-beri, un quadre clínic sever provocat pel bloqueig de l'oxidació del piruvat. ERROR FREQÜENT No confongueu els símptomes del beri-beri amb una anèmia comuna: el dèficit de vitamina B1 afecta primàriament el sistema neuromuscular i cardiovascular provocant neuropatia perifèrica, atròfia muscular, insuficiència cardíaca congestiva i edemes greus.

Vitamina B2: Riboflavina, FMN i FAD La riboflavina o vitamina B2 (anomenada històricament lactoflavina o vitamina G) és un compost hidrosoluble format per una base nitrogenada heterocíclica anomenada flavina unida a una cadena polialcohòlica de cinc carbonis (ribitol o ribosa). La molècula té un color groc intens, és fluorescent sota llum ultraviolada i atorga una coloració groga característica a l'orina en cas d'excreció elevada. Una propietat química fonamental és la seva elevada fotosensibilitat: la radiació ultraviolada i solar pot degradar fins a un 85% del contingut en poques hores d'exposició, especialment en medi alcalí.

Per aquest motiu, aliments com la llet s'envasen en recipients opacs i es protegeixen de la llum. A les cèl·lules, la vitamina B2 es transforma en dos coenzims d'òxid-reducció: el mononucleòtid de flavina (FMN) i el dinucleòtid de flavina i adenina (FAD). Ambdós participen en la cadena de transport electrònic mitocondrial, el cicle de Krebs, la degradació d'àcids grassos, certs aminoàcids i bases púriques, a més d'ajudar a activar les vitamines B6 i B9 (àcid fòlic). Vitamina Coenzim actiu Principals reaccions implicades B1 (Tiamina) TPP (Pirofosfat de tiamina) Descarboxilació del piruvat i d' -cetoàcids; síntesi d'acetilcolina.

B2 (Riboflavina) FMN i FAD Reaccions redox a la cadena respiratòria, cicle de Krebs i -oxidació. COMPROVA-HO 44 Per quina raó química els envasos de llet no són transparents? Fonts de riboflavina i quadre clínic del dèficit Les fonts alimentàries més riques en B2 inclouen la llet i derivats lactis, carns, verdures de fulla verda (com els espinacs), cereals i lleguminoses, on sol trobar-se conjugada en forma de FMN o FAD lligada a proteïnes. α β Apunts de Vitamines: Bioquímica, Coenzims i Dèficits 24 El dèficit pot ser primari (ingesta insuficient) o secundari (problemes de malabsorció intestinal o excreció urinària augmentada).

La deficiència produeix alteracions a les mucoses i a la pell: fissures labials, inflamació lingual, descamació dèrmica i la clàssica síndrome oral-ocular-genital. DEFINICIÓ: QUEILITIS ANGULAR La queilitis angular és una lesió inflamatòria dolorosa amb fissures i esquerdes localitzades a les comissures dels llavis, signe exploratori típic del dèficit de vitamina B2. Altres manifestacions associades inclouen fotofòbia, enrogiment i llagrimeig ocular, dermatitis escrotal i una anèmia per dèficit de ferro a causa d'alteracions en el metabolisme de teixits i cèl·lules sanguínies.

IDEES CLAU La tiamina conté un anell tiazol i un anell pirimidina units per un pont metilè, i actua mitjançant el pirofosfat de tiamina (TPP). El TPP catalitza la descarboxilació oxidativa del piruvat i d'alfa-cetoàcids essencials per a la generació d'energia. El dèficit sever de vitamina B1 causa beri-beri, cursant amb fallida de l'oxidació de glucosa, neuropatia perifèrica i insuficiència cardíaca. La riboflavina està formada per flavina i ribitol, és altament fotosensible sota llum ultraviolada i origina els coenzims FMN i FAD. La carència de riboflavina provoca alteracions mucocutànies típiques com la queilitis angular, estomatitis i dermatitis escrotal. COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 45.

Quina funció coenzimàtica exerceix el TPP en relació amb el destí metabòlic del piruvat? 46. Quins són els dos coenzims funcionals derivats de la vitamina B2 i quin tipus de reaccions catalitzen principalment? 47. En què consisteix la síndrome oral-ocular-genital i quina hipovitaminosi la produeix? Apunts de Vitamines: Bioquímica, Coenzims i Dèficits 25 COMPLEX B 6 Niacina (B3) i Àcid pantotènic (B5) EN ACABAR SABRÀS Distinguir les formes químiques de la vitamina B3 i calcular la seva síntesi a partir de triptòfan. Explicar el paper oxidoreductor del NAD+ i NADP+ i identificar la clínica de les 4 D de la pel·lagra.

Descriure les cinc etapes de conversió de l'àcid pantotènic en Coenzim A i la funció de la 4'- fosfopanteteïna. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 48 Com pot una dieta rica en proteïna evitar els símptomes del dèficit d'una vitamina que no conté directament? Vitamina B3: formes químiques i síntesi endògena La vitamina B3, tradicionalment coneguda com a niacina o vitamina PP (preventiva de la pel·lagra), engloba dues molècules hidrosolubles estretament relacionades: l'àcid nicotínic ( ) i la nicotinamida ( ). Químicament, ambdues presenten un anell piridínic; l'àcid nicotínic posseeix un grup carboxil terminal, mentre que a la nicotinamida aquest grup s'ha substituït per una funció amida.

Estructures químiques de l'àcid nicotínic (carboxil) i la nicotinamida (amida). A més d'aquestes formes i del derivat suplementari hexaniacinat d'inositol, la nicotinamida es pot obtenir industrialment mitjançant processos biotecnològics amb el bacteri Rhodococcus rhodochrous, que sobreexpressa l'enzim nitril hidratasa. L'absorció té lloc principalment a l'intestí prim. Un cop a la circulació sanguínia, entre el 15% i el 30% de l'àcid nicotínic viatja unit a proteïnes plasmàtiques. Quan la ingesta directa és insuficient, el fetge humà pot cobrir part dels requeriments a través d'una via endògena a partir de l'aminoàcid essencial triptòfan.

No obstant això, aquesta transformació metabòlica té un rendiment baix: es necessiten exactament 60 mg de triptòfan per sintetitzar 1 mg de niacina. C H NO 6 5 2 C H N O 6 6 2 Apunts de Vitamines: Bioquímica, Coenzims i Dèficits 26 DEFINICIÓ El triptòfan actua com a precursor provitamínic de la vitamina B3; la seva conversió hepàtica permet mantenir l'estatus de niacina fins i tot en dietes amb baixa quantitat directa d'àcid nicotínic, sempre que l'aportació proteica sigui adequada. COMPROVA-HO 49 Quina quantitat de triptòfan cal metabolitzar per generar 3 mg de niacina per via endògena?

Coenzims NAD+ i NADP+: funció redox i clínica del dèficit La vitamina B3 actua com a component funcional de dos coenzims d'òxid-reducció fonamentals: el nicotinamida adenina dinucleòtid (NAD+) i el nicotinamida adenina dinucleòtid fosfat (NADP+). Aquests compostos participen en la transferència de dos electrons i protons en múltiples reaccions: Catabolisme oxidatiu (NAD+): degrada hidrats de carboni, lípids, proteïnes i alcohols per produir energia lliure. Anabolisme reductor (NADP+): aporta poder reductor per a la biosíntesi d'àcids grassos i colesterol. Altres processos biològics: reparació i creixement tissular, resposta immunitària, eritropoesi i mecanismes de desintoxicació.

Les fonts alimentàries de B3 són abundants: carns magres (pollastre, conill, porc, gall dindi), peix fresc i marisc (a excepció del bacallà, rap, cigala i gambes), llegums (llenties, cacauets, faves, soja), fruita seca, làctics (especialment formatge), cereals (arròs, blat, civada, sègol), fruites, verdures, bolets i ous. ERROR FREQÜENT No s'ha de confondre el dèficit primari amb el secundari. El dèficit primari prové exclusivament d'una ingesta insuficient de niacina i triptòfan a la dieta, mentre que el dèficit secundari sorgeix quan altres patologies (com la cirrosi hepàtica o l'alcoholisme crònic) impedeixen el processament o absorció correcta de la vitamina.

La carència greu de vitamina B3 condueix a una malaltia sistèmica denominada pel·lagra. Aquesta patologia es recorda clínicament com la malaltia de les 4 D: COMPROVA-HO 50 Quines són les quatre manifestacions clíniques característiques de la pel·lagra greu? Dermatitis: lesions cutànies bilaterals i fotosensibles en zones exposades. 1 Diarrea: inflamació i alteracions greus del tracte gastrointestinal. 2 Demència: deteriorament cognitiu, confusió i trastorns neurològics. 3 Defunció: resultat fatal si el quadre carancial no es tracta a temps.

4 Apunts de Vitamines: Bioquímica, Coenzims i Dèficits 27 Àcid pantotènic (B5): estructura química i fonts La vitamina B5 o àcid pantotènic és una vitamina hidrosoluble que no s'emmagatzema a l'organisme en quantitats apreciables; s'utilitza immediatament i els excedents s'eliminen ràpidament per l'orina, fent necessari un consum continuat. Químicament, la seva estructura consisteix en una unió amida entre l'àcid D-pantoic i la beta-alanina. A la indústria i en suplements es troba habitualment com a sal de pantotenat de calci o sota la seva forma reduïda, el pantenol (un anàleg alcohòlic que actua com a provitamina).

Com el seu nom indica (del grec pantothen, 'a tot arreu'), és present en pràcticament tots els grups d'aliments: carns i vísceres (fetge, ronyons), ous, formatges com el gorgonzola, llevat de cervesa, bolets (shiitake, xampinyons), peixos (truita, salmó), llavors i fruita seca, cereals integrals, llegums, verdures i fruites. Biosíntesi del Coenzim A (CoA) i paper de la 4'-fosfopanteteïna La importància biològica de la vitamina B5 rau en el fet que és el component central necessari per sintetitzar el Coenzim A (CoA).

Aquest procés requereix una ruta de cinc etapes enzimàtiques consecutives a l'interior cel·lular: Fosforilació: la cinasa d'àcid pantotènic II (PANKII) fosforila la vitamina consumint ATP per donar lloc a l'àcid 4'-fosfopantotènic. 1 Condensació amb cisteïna: l'enzim CoaB conjuga el 4'-fosfopantotenat amb l'aminoàcid cisteïna, mitjançant despesa energètica d'ATP, originant 4'-fosfopantotenoilcisteïna. 2 Descarboxilació: l'enzim flavínic dependent de FMN descarboxila la 4'-fosfopantotenoilcisteïna, generant 4'-fosfopanteteïna. (Pel paper general de la flavina com a FMN, vegeu «Complex B — Tiamina (B1) i Riboflavina (B2)»).

3 Adenilació: la fosfopanteteïna adenililtransferasa (PPAT) transfereix un grup adenil procedent d'un ATP a la 4'-fosfopanteteïna, produint 3'-desfosfo-CoA i pirofosfat inorgànic (PPi). 4 Fosforilació final: la desfosfo-CoA cinasa fosforila la posició 3' del sucre ribosa, completant l'estructura funcional del Coenzim A.

5 Apunts de Vitamines: Bioquímica, Coenzims i Dèficits 28 PROCÉS Biosíntesi del Coenzim A a partir de vitamina B5 A més de trobar-se al CoA lliure, el grup prostètic 4'-fosfopanteteïna és imprescindible per activar enzims com la proteïna transportadora d'acils (ACP) del complex àcid gras sintasa (FAS), essencial per a la lipogènesi, i intervé en el metabolisme d'aminoàcids i àcids nucleics en connexió amb el tetrahidrofolat (vegeu «Complex B — Àcid fòlic (B9) i Cobalamina (B12)»). Paper metabòlic del CoA i manifestacions carancials El Coenzim A conté un grup tiol terminal (-SH) que enllaça fragments acil mitjançant enllaços tioèster d'alta energia.

En forma d'acetil-CoA, transporta unitats de carboni i actua com a eix central en la respiració cel·lular unint la glucòlisi amb el cicle de Krebs per formar ATP. A més, és clau en el metabolisme de carbohidrats, proteïnes i lípids, en la síntesi d'hormones esteroides (cortisol, testosterona, estrògens i progesterona) i del neurotransmissor acetilcolina. Com que la vitamina B5 és ubiqua a la dieta, la seva deficiència aïllada és extremadament rara. No obstant això, un estat carencial pot provocar fatiga, cefalea, insomni, irritabilitat, alteracions gastrointestinals (nàusees, vòmits, pèrdua de gana) i trastorns en la funció cognitiva.

Paràmetre Vitamina B3 (Niacina) Vitamina B5 (Àcid pantotènic) Formes químiques Àcid nicotínic, nicotinamida Àcid D-pantoic unit a beta-alanina Coenzims derivats NAD+, NADP+ Coenzim A (CoA), 4'-fosfopanteteïna (a l'ACP) Mecanisme funcional Transferència de 2 electrons i protons (redox) Transferència de grups acil mitjançant enllaç tioèster Àcid pantotènic Vitamina B5 lliure obtinguda de la dieta. 1 Fosforilació per PANKII Consum d'ATP per formar 4'-fosfopantotènic. 2 Unió de cisteïna (CoaB) Generació de 4'-fosfopantotenoilcisteïna. 3 Descarboxilació Acció depenent de FMN per formar 4'-fosfopanteteïna. 4 Adenilació per PPAT Transferència d'adenil d'ATP formant desfosfo-CoA.

5 Coenzim A actiu Fosforilació final a la ribosa en posició 3'. 6 Apunts de Vitamines: Bioquímica, Coenzims i Dèficits 29 Paràmetre Vitamina B3 (Niacina) Vitamina B5 (Àcid pantotènic) Precursor / Síntesi Triptòfan (60 mg triptòfan = 1 mg niacina) Ruta de 5 reaccions (iniciada per PANKII) Síndrome de dèficit Pel·lagra (4 D: dermatitis, diarrea, demència, defunció) Rara: cansament, irritabilitat, cefalea, nàusees COMPROVA-HO 51 Quina és la funció clau de la 4'-fosfopanteteïna al complex de la síntesi d'àcids grassos (FAS)? IDEES CLAU La vitamina B3 està formada per àcid nicotínic i nicotinamida, i es pot sintetitzar al fetge a raó d'1 mg de niacina per cada 60 mg de triptòfan ingerit.

Els coenzims de la B3 són el NAD+ (dominant en rutes oxidatives catabòliques) i el NADP+ (reserva de poder reductor per a la biosíntesi). El dèficit sever de vitamina B3 o del seu precursor triptòfan desencadena la pel·lagra, manifestada per dermatitis, diarrea, demència i defunció. L'àcid pantotènic (B5) resulta de la unió amida entre l'àcid D-pantoic i la beta-alanina. La B5 es transforma en Coenzim A mitjançant cinc passos enzimàtics que incorporen cisteïna i fragments d'ATP. El grup actiu 4'-fosfopanteteïna forma part del CoA i de l'ACP, imprescindible per al transport d'acils en la respiració i la lipogènesi. COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 52.

Per què una dieta deficitària en proteïnes d'alt valor biològic pot afavorir l'aparició de la pel·lagra? 53. Quin paper desenvolupa la molècula de cisteïna durant la biosíntesi cel·lular del Coenzim A a partir de la vitamina B5? COMPLEX B 7 Piridoxina (B6) i Biotina (B8) EN ACABAR SABRÀS Distingir les estructures dels vitàmers de la B6 i la seva activació a PLP. Descriure les reaccions de carboxilació que depenen de biotina. Identificar les causes i manifestacions clíniques del dèficit de piridoxina i biotina.

Apunts de Vitamines: Bioquímica, Coenzims i Dèficits 30 PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 54 Com pot el consum regular de clares d'ou sense cuinar bloquejar una reacció clau de la síntesi d'àcids grassos? Vitamina B6: vitàmers i activació coenzimàtica La vitamina B6 és un nutrient hidrosoluble essencial que el cos humà no pot sintetitzar. La seva gran solubilitat en aigua deriva dels grups polars (hidroxils, grups amino o aldehid) que interaccionen mitjançant ponts d'hidrogen. Per aquesta raó, s'absorbeix ràpidament als teixits i s'excreta de forma eficient per l'orina, evitant acumulacions excessives a l'organisme.

Aquesta vitamina engloba tres vitàmers no fosforilats que comparteixen un anell central de piridina: Piridoxina: conté un substituent metilhidroxil ( ). Piridoxal: presenta un grup aldehid ( ). Piridoxamina: presenta un grup aminometil ( ). Totes tres molècules es metabolitzen al fetge. Allà, mitjançant la substitució d'un grup hidroxil per un fosfat, es converteixen en la forma coenzimàtica activa: el piridoxal-5-fosfat (PLP). Durant el seu catabolisme hepàtic també es genera àcid 4-piridòxic com a producte d'excreció. Estructura molecular del piridoxal-5-fosfat (PLP), cofactor actiu de la B6.

DEFINICIÓ El piridoxal-5-fosfat (PLP) és el coenzim actiu predominant derivat de la fosforilació dels vitàmers de la vitamina B6, indispensable per a més de 100 reaccions enzimàtiques lligades al metabolisme cel·lular. Rols metabòlics i clínica del dèficit de vitamina B6 El PLP intervé com a cofactor fonamental en el processament d'aminoàcids, lípids i carbohidrats (intervenint directament en la gluconeogènesi).

A més, participa en la síntesi de neurotransmissors essencials com la serotonina i la dopamina, en la producció del grup hemo de l'hemoglobina i en la CH OH 2 CHO CH NH 2 2 Apunts de Vitamines: Bioquímica, Coenzims i Dèficits 31 modulació de l'expressió gènica interaccionant amb factors de transcripció i receptors d'hormones esteroides. A la natura, les plantes sintetitzen vitamina B6 per a la síntesi de clorofil·la i per protegir-se de la radiació UVB.

Aspecte Vitamina B6 (Piridoxina / PLP) Fonts alimentàries Tonyina, nous, plàtan, llegums (cigrons), carn de porc, vedella i pollastre Processos clau Metabolisme d'aminoàcids, síntesi de dopamina i serotonina, formació d'hemo, gluconeogènesi Símptomes de deficiència Neuropatia perifèrica, insomni, debilitat, convulsions/epilèpsia, estomatitis i dermatitis periocular/perioral La carència d'aquesta vitamina afecta fortament el desenvolupament del cervell i el teixit nerviós. A causa de l'alteració en la producció de neurotransmissors, el dèficit pot desencadenar atacs d'epilèpsia i neuropaties, acompanyats de signes cutanis com inflamació al voltant de la boca i els ulls.

COMPROVA-HO 55 Per quina raó molecular un dèficit greu de vitamina B6 pot provocar crisis d'epilèpsia? Biotina (B8): estructura i funció en les carboxilacions La biotina (també coneguda com a vitamina B8, vitamina B7 o vitamina H) té la fórmula molecular . La seva molècula està formada per un anell ureid (imidazolínic) fusionat amb un anell de tetrahidrotiofè, al qual s'uneix una cadena lateral d'àcid valèric substituït. Aquesta estructura permet l'existència de diversos isòmers (com la D-biotina o derivats com l'èster de N- hidroxisuccinimida, l'èster de biotina N-succinimidil i l'èster de biotina 4-nitrofenil). Estructura química de la biotina mostrant l'anell bicíclic i la cadena lateral.

La biotina és soluble en aigua i alcohol i resistent a l'escalfament. La seva acció biològica primordial consisteix a actuar com a transportador de diòxid de carboni ( ) en carboxilacions dependents d'energia procedent de l'ATP: C H N O S 10 16 2 3 CO 2 Piruvat carboxilasa: converteix el piruvat en oxalacetat fixant diòxid de carboni, clau per a la continuïtat del cicle de Krebs i la gluconeogènesi.

1 Apunts de Vitamines: Bioquímica, Coenzims i Dèficits 32 Homeòstasi, dèficit i inhibició per avidina A més del metabolisme d'àcids grassos i glúcids per a l'obtenció d'energia, la biotina intervé en la regulació de la glucèmia millorant el metabolisme de la insulina, en la producció d'hormones i colesterol, i en el manteniment saludable de la pell, els cabells i les ungles. Es troba en aliments com el fetge, els rovells d'ou, bolets, llevat, llegums, cabdell, peixos, cereals integrals, patates i fruits secs (nous, cacauets, ametlles, avellanes, anacards). Addicionalment, els bacteris de la flora intestinal la sintetitzen en petites quantitats.

ERROR FREQÜENT Consumir habitualment clares d'ou crues impedeix l'absorció intestinal de la biotina perquè l'avidina de la clara crua s'hi uneix amb altíssima afinitat. La cocció desnaturalitza l'avidina i elimina aquest risc. El dèficit de biotina és infreqüent, però apareix amb l'alcoholisme crònic o el consum excessiu de clara d'ou crua. La seva carència es manifesta clínicament amb dermatitis, alopècia, conjuntivitis, depressió i insomni. COMPROVA-HO 56 Quines conseqüències metabòliques immediates comporta la inactivació de l'acetil-CoA carboxilasa per carència de biotina?

IDEES CLAU La vitamina B6 existeix en tres vitàmers (piridoxina, piridoxal i piridoxamina) que es fosforilen a piridoxal-5-fosfat (PLP). El PLP és coenzim de més de 100 enzims relacionats amb el metabolisme d'aminoàcids, la síntesi del grup hemo i neurotransmissors com la serotonina. La biotina ( ) conté un anell ureid fusionat amb tetrahidrotiofè i una cadena d'àcid valèric. Com a transportador de dependent d'ATP, la biotina catalitza les reaccions de la piruvat carboxilasa, acetil-CoA carboxilasa i propionil-CoA carboxilasa. L'ingrés de clara d'ou crua o l'alcoholisme provoquen carència de biotina, que cursa amb dermatitis, conjuntivitis i alopècia.

Acetil-CoA carboxilasa: carboxila l'acetil-CoA amb hidrogencarbonat per produir malonil-CoA consumint ATP, en el pas limitant de la biosíntesi d'àcids grassos. 2 Propionil-CoA carboxilasa: transforma el propionil-CoA en D-metilmalonil-CoA gastant ATP (vegeu «Complex B — Àcid fòlic (B9) i Cobalamina (B12)» per al metabolisme posterior). 3 C H N O S 10 16 2 3 CO 2 Apunts de Vitamines: Bioquímica, Coenzims i Dèficits 33 COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 57. Quina diferència estructural bàsica…