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Tema 17: Vitaminas y coenzimas de oxido-reducción.
Vitamina PP: ácido nicotínico
Coenzimas: NAD+ y NADP+
Requerimientos diarios: 18 mg (síntesis endógena a partir de Trp)
Fuentes naturales: levaduras y vegetales
Síntomas de carencia: Pelagra (Dermatitis, diarreas, demencia)
OH
NAD(P)H
O
R1
H-
NAD(P)+
R2
R1
R2
ó
H-
OH
NAD(P)H
NAD(P)+ R1
R2
NH2
O
N
NH2
O
N
O
OH
P
O
O
O
P
N
-
O
N
O
N
O
OH
OH
OR
R=H
NAD+
R=PO3 NADP+
D
O
H
NH2
O
H
O
O
H
NH2
-
N
O
-
H/D
N
O
+
-
O
NH2
CH3
H
H
+
H
D
CH3
OH
+
N
O
OH
OH
HO
NAD(P)H
HO
H
HO
N
H
O
H
H2N O
Zn
H
HO
Zn
NAD(P)+
HO
N
O
H2N O
H
HO
H2 O
Zn
O
HO
H2O + H+
R2
H ROH
1
HO
R2
N
H
R2
O
H
C
H2N O
R1 O
N
R2
O
HC
H2N O R1 O
Zn
Zn
R1
H
H
H3C
C
H3C
OH
C
H
OH
H3C
C
OH
H
H
H
O
H
O
H
H
O
C
C
C
NH 2
NH 2
NH 2
N
N
N
R
R
R
Por otra parte el carbocatión:
H
H
H3C
C
H
OH
C
H3C
C
OH
H3C
H
O
Estereoquímica de la reacción catalizada por la alcohol deshidrogenasa:
El sustrato de la alcohol deshidrogenasa es NO QUIRAL:
H
H3C
C
OH
H
Sin embargo los a-hidrógenos son enantiotópicos, ya que reemplazando un H por D la molécula se torna quiral.
Hidrógeno pro-R
H
H3C
C
H
OH
Hidrógeno pro-S
H
D
H3C
C
H3C
OH
C
OH
D
H
S(-)-1-deuterioetanol
R(+)-1-deuterioetanol
ENANTIÓMEROS
La alcohol deshidrogenasa solo transfiere al NAD+ el D de R(+)-1-deuterioetanol.
D
H
O
H
O
D
C
C
H3C
NH 2
C
NH 2
ENZIMA
OH
H
H
N
R(+)-1-deuterioetanol
N
C
H3C
H
O
R
R
LA ENZIMA ES ESTEREOSELECTIVA Y TRANSFIERE SOLO EL H PRO-R AL NAD+
Entonces:
H
H
H
O
H
C
C
NH 2
H3C
C
OH
D
N
NH 2
ENZIMA
D
N
S(-)-1-deuterioetanol
C
H3C
R
R
O
H
O
Por otra parte la enzima también distingue entre los hidrógenos unidos a C-4 del NADH en reacciones de
reducción.
Hidrógenos
diasterotópicos
H
H
O
C
NH 2
N
R
Así en la reacción:
D
H
H
O
D
C
C
NH 2
NH 2
ENZIMA
H
N
C
OH
N
C
H3C
H3C
H
H
R
O
O
R
Se transfiere selectivamente el D desde el NADH para regenerar el R-(+)-1-deuterioetanol.
Vitamina B2
Requerimientos diarios: 1,7 mg
Fuentes naturales: en forma libre en microorganismos (levaduras)
vegetales de hojas verdes
Síntomas de carencia: Dermatitis
RIBOFLAVINA VITAMINA B2
O
N
N
O
NH
N
H
N
O
N
O
N
O
HO
OH
N
N
H
NH
ALOXACINA
NH
N
O
ISOALOXACINA
HO
HO
RIBOFLAVINA VITAMINA B2
Coenzimas
O
N
O
FMN
N
NH
N
N
N
O
FAD
NH
N
O
HO
HO
OH
OH
HO
NH2
HO
N
O
O P OO-
O
O
O P O P O
OO-
O
N
OHOH
N
N
Mecanismo radical-área
El FAD es reducido por NADH
NAD(P)H
+
H+
FAD
NAD(P)+ +
R
N
N
O
NH
N
A
-B
H
O
FADH2
A)Mecanismo con transferencia directa de hidruro
H+
R
N
N
O
R
H
N
N
NH
NH
N
N
H
O
H
O
O
H
CONH2
CONH2
N
N
R
R
B)Mecanismo sin transferencia directa de hidruro
N
N
H+
O
N
N
H
O
NH2
NH2
N
N
H
NH
O
H O
H
H O
H
N
O
NH
N
H+
N
N
N
H
N
O
NH
O
CONH2
Mecanismo de FAD en monooxigenasas
R
N
N
O
NAD(P)H H + NAD(P)+
R
H
N
N
O
NH
NH
N
N
H
Sub
O
ENZ-FADH2-Sub
O
A
ENZ-FAD
O2
H2 O
B
R
SubO
N
N
O
NH
N
O
H
H
O
R
N
C
N
O
NH
N
H O
O
H O
ENZ-FAD-4a-OOH-Sub
Mecanismo de FAD en oxidasas
R
N
N
O
O
R2
H
N
N
O
N
H
O
R1
H+
NH
NH
N
H+
R
R1
O
R2
H
O
H
R
H
N
N
O
R1
+
R2
O
NH
N
H
O
FADH2
FAD en reacciones de Baeyer-Villinger
Preparación de esteres y lactonas mediante oxidación de cetonas
con perácidos
O X
X
O
R1
O
O
H
R2
O
O
R1
R2
Reacción Química
X= grupo acilo
X
Biotransformación
X= FAD
O
R1
O
R2
Mecanismo
R
R
H
N
N
N
H
N
O
N
O2
NH
N
H O
O
HO
ENZ-FAD-4a-OOH-Sub
NH
O
FADH2
Intermedio de Criegee
O
-
O
-
O
O
O
O
O
Ataque nucleofílico
R
N
N
O
O
N
H OH
O
ENZ-FAD-4a-OH
NH
+
O
Mecanismo general de reparación
catalizado por la fotoliasa
Citocromos
Espectros de absorción de citocromos
R1
R1
R2
R1
H
R3
OH
OH
R2
R2
R3
Fe IV
R3
Mecanismo de citocromos
OH2
R-H
RH
N
Fe
N
III
H2O
N
R-H
N
III
N
-
1e
N
Fe
N
N
SCys
N
N
SCys
N
FeII
N
SCys
O2
R-H
O
N
N
SCys
O
N
R-OH
N
H2O
N
FeV
1e-
H+
N
SCys
H2O
R-H
H+
N
FeIV
N
SCys
N
-
O
N
O
O
R-H
N
N
N
FeIII
N
R-H
O
FeIII
N
SCys
N
Vitamina C
Acido ascórbico
Requerimientos diarios: 60mg
Fuentes naturales: Frutos cítricos, kiwi, duraznos, vegetales de hojas
verdes, espárragos, etc
Síntomas de carencia: Escorbuto
O
HO
O
H
H
OH
OH
CH2OH
2e-
O
O
H
H
O
OH
CH2OH
O
ÁCID DESHIDROASCÓRBICO
ÁCIDO L-ASCÓRBICO
HO
R
H
Prolil hidroxilasa
H
N
N
R
H
N
Fe++
O
O
O
O
COO-
COOO2
H
N
+
+
-
O
CO2
OOC
COO-
Fe+++
+
O
HO
O
H OH
H
OH
CH2OH
Fe++
+
O
O
O
H OH
H
O
CH2OH
Otros transportadores de electrones: Coenzima Q y plastoquinona
BIBLIOGRAFÍA
-ORGANIC CHEMISTRY. 2da. Edition.G.Marc LOUDON. Editorial Benjamin
-ORGANIC CHEMISTRY. J. Mc MURRY. 3ra Edición 1994. Ed Interamericana
-QUIMICA ORGANICA. Francis Carey ·3 Edicion 1999. Ed. Mc Graw Hill.
-ORGANIC CHEMISTRY J. Clayden, N. Greeves, S. Warren, and P. Wothers,
2000.Oxford University Press.
-BIOCHEMISTRY. Lubert STRYER 3 Edition 1998. Ed. Freemon
-BIOORGANIC CHEMISTRY Hermann Dugas. 3rd Edition 1996. Springer Verlang
-BIOQUÍMICA. D.y J. Voet 1992. Ed. Omega
-BIOQUIMICA. Albert L. LEHNINGER. 2da. Ed. Ediciones Omega
-PRINCIPIOS DE BIOQUIMICA. Albert L. LEHNINGER. Ediciones Omega
-BIOQUIMICA. Mathews, C and Van Holde, K E. Ed. McGraw- Hill Interamericana.
Segunda edición. 1998.
-QUIMICA ORGANICA. ESTRUCTURA Y FUNCION. Vollhardt, P and Schore,
N. Ed. Omega. 3ra Edición, 2000.