Vitamina C

ácido ascórbico (vitamina C)

Ácido L - ácido ascórbico é uma substância que medeia muitas reacções metabólicas. As espécies de humanos e outros primatas, e um alguns outros animais não pode sintetizar, portanto, para eles, é uma vitamina e deve ser obrigatória na dieta. Sua deficiência produz muitos distúrbios mecânicos do sistema, e, especialmente, o escorbuto, uma doença que tem sido conhecida desde o século XVI. O facto de o porquinho da índia, um animal amplamente utilizado no laboratório, é um desses animais que não pode sintetizar o ácido ascórbico é dado, para que ele provou para ser um bom modelo experimental para o estudo a falta de vitamina C e escorbuto.

Figura 1. Estrutura do ácido L- ácido ascórbico (vitamina C) e da reacção de oxidação em que se torna desidroascórbico. Toda ascórbico-dehidroascórbico constitui um par redox.

função ácido ascórbico no metabolismo

Tem custar um lote para compreender a função metabólica do ácido ascórbico, porque o seu mecanismo de acção é único no metabolismo e totalmente diferente de outros produtos. Em princípio, seria de esperar que, dada a sua natureza como par redox (agente redox) deve intervir como uma coenzima nas reações de oxidação no metabolismo.Durante a primeira metade do século XX veio a conhecer a função de todos esses coenzymes no metabolismo, mas o ácido ascórbico permaneceu desconhecida.

       Na década de 1960, tornou-se conhecido que o ácido ascórbico estava envolvido na síntese de colágeno, que começou a explicar o mecanismo do escorbuto, mas a sua função e mecanismo nesta síntese não era conhecido até quase trinta anos mais tarde, em 1989, com a investigação Kari grupo Kivirikko [1], no Departamento de bioquímica médica da Universidade de Oulu (Finlândia), e seu conhecimento foi um grande passo em bioquímica, porque levou a ampliar o conceito de coenzima.

1. Kivirikko KI, Myllylä R, Pihlajaniemi T. (1989) Proteína hidroxilação:. Prolil 4-hidroxilase, uma enzima com quatro co-substratos e uma subunidade multifuncional FASEB J. 3, 1609-1617.

    A síntese da molécula de colagénio (a proteína bundante corpo, e mais fabricado por dia) é muito complexa: primeiro procolagénio sintetizada, e em seguida um certo número de resíduos de prolina e lisina é hidroxilada a a molécula pode ser dobrado formando corretamente a hélice tripla (veja estrucutra ea síntese de colágeno neste site). A hidroxilação de prolina reacção é catalisada pela enzima [procolagénio] hidroxilase de prolina, o qual catalisa a reacção:

 

Figura 2. reacção normal de hidroxilação de um resíduo prolina na molécula incorporada procolagénio, catalisada pela enzima[procolagénio] prolina hidroxilase . O resíduo prolina é oxidado pelo oxigénio molecular, e o ácido para -K- glutárico (2-OG) age como uma coenzima, tornando-se o ácido succínico, ácido ascórbico, sem intervenção. A enzima requer também Fe ²⁺ como um co-factor.

No entanto, a enzima também catalisa a reacção de oxidação inevitavelmente espúria da descarboxilação de um - kglutarato succinato sem converter que a hidroxilação de prolina e de ácido ascórbico, em seguida, tem que intervir como um aceitador de electrões.

Figura 3. reacção espúria catalisada pela enzima [procolagénio] prolina hidroxilase: oxidação do ácido para -K- glutárico (2-OG) por oxigénio molecular sem dar hidroxilação de prolina ácido succínico. Esta reacção requer ácido ascórbico como uma coenzima. Sem ácido ascórbico a reacção não pode ser resolvido e o enzima é bloqueada.

O ácido ascórbico está envolvido para esta reação para chegar a uma conclusão bem sucedida, impedindo que a enzima é bloqueada e pode continuar a trabalhar. Além disso, esta mesma reacção pode reagrupar produzir hidroxilação de prolina.

Figura 4. forma alternativa da reacção anterior, com a hidroxilação de prolina.

Esta função de ácido ascórbico (vitamina C), como «eventualmente, coenzima 'ou alívio coenzima, uma inovação sem precedentes no metabolismo: ácido ascórbico não está envolvido na reacção principal, mas é necessário para reorientar a (Fig. 2) intermediários de reacções espúrias (Fig 3 e 4). Poderíamos dizer que o ácido ascórbico desempenha um membros da tripulação semelhantes de um toureiro, que não estão diretamente envolvidos na tarefa, mas eles têm que estar lá para ir para fora para remover papel quando há um problema. Posteriormente verificou-se que o ácido ascórbico está envolvido de forma semelhante como coenzima alívio (não participe na reacção principal, mas necessária para redireccionar os subprodutos que podem ocorrer, como radicais livres de oxigénio) em muitas outras reacções metabólicas oxidação (pelo menos vinte reacções que são conhecidas actualmente).

Origem e a necessidade de ácido ascórbico em alguns grupos de animais. - Como e por que o ácido ascórbico tornou-se uma vitamina?

A via metabólica da síntese de ácido ascórbico é a mesma em todos os organismos (bactérias, algas, fungos e animais) é iniciado a partir da glucose e tem onze passos, catalisada dez enzimas. Nos primatas existe a via metabólica completa, excepto para a enzima de oxidase de L-gulonolactone . Faltando esta enzima, estes animais são incapazes de produzir ácido ascórbico e dependem do fornecimento da dieta.

     A explicação da razão pela qual os primatas, incluindo seres humanos e alguns outros animais não pode sintetizar o ácido ascórbico é bem conhecida e é um paradigma de selecção natural e adaptação evolucionária.

     As plantas produzem ácido ascórbico e armazená-lo em grandes quantidades nos frutos carnudos como um conservante para evitar a oxidação, uma vez que o ácido ascórbico é um poderoso antioxidante e redutor. O desenvolvimento de frutos carnosos foi um recurso interessante de plantas para incentivar os animais para comê-los, e expulsar a semente de distância, porque as plantas estão interessados ​​em jogar, mas a uma distância para que seus filhos não competir com eles no mesmo lugar . Em adição a estes ácidos incorporados plantas de fruto, tais como ácido cítrico e málico orgânico, para torná-los mais agradáveis, e especialmente grande quantidade de açúcares (sacarose, glucose e frutose) para torná-los viciante. Os animais foram acostumados a comer plantas e aliados, então temos de dispersar as sementes. Ao comer esses frutos desses animais obtido uma importante fonte de ácido ascórbico permitido fazer sem a sua síntese endógena. Em geral, a perda da capacidade de sintetizar uma substância é favorecida por selecção natural, desde que o fornecimento exógeno é garantida, uma vez que significa uma poupança metabólica, e isso aconteceu muitas vezes em evolução, sempre condicional na dieta, e as causas que tenham adquirido vários nutrientes condição essencial (vitaminas, aminoácidos essenciais e ácidos gordos essenciais).

     Isto poderia criar ainda um outro problema para plantas: animais poderia também digerir as sementes, as plantas, mas evitado este problema de fornecer as sementes de inibidores de proteases para evitar a digestão por animais intactos e estes a expulso, depois de passar através seu aparelho digestivo. Os inibidores de protease em sementes de plantas foram descobertas pela primeira vez na década de 1950, e hoje bioquímicos têm um grande, geralmente usado como uma ferramenta de laboratório para o controle de reações enzimáticas e impedir a degradação das enzimas nos ensaios in vitro .

     A perda da capacidade de sintetizar ácido ascórbico ocorreu na evolução dos animais, pelo menos, quatro vezes, independentemente, pela mesma razão. Porque a sua dieta é rica em esta substância: a origem dos primatas (25 milhões de anos atrás), o grupo ao qual a espécie humana pertence; em alguns passeriformes; em cobaias; eo morcego Hindu, tudo muito frugívoros e herbívoros [2]. Isso levou a uma conseqüência evolutiva muito peculiar: estes animais tornou-se totalmente dependente de plantas; Eles têm uma economia metabólicas, mas preso no interesse das plantas.

2. Pauling, L. (1970) Evolução e a necessidade de brasa. Proceedings da Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos da América , EUA, 67,1643-1648.

Precisa de ácido ascórbico na dieta. - Quanto ácido ascórbico (vitamina C) devem ser tomados diariamente?

 OMS determinou que a quantidade necessária de vitamina C que você deve tomar a espécie humana é de 50-75 mg por dia. De acordo com o relatório da FAO 2002 nutrição humana no mundo em desenvolvimento, "ele ocupa a 75 mg por dia para o corpo para permanecer totalmente saturado com a vitamina C. No entanto, as pessoas parecem para manter-se saudável com o consumo tão baixo quanto 10 mg por dia. Figuras para adultos de 25 mg, 30 mg para adolescentes, 35 mg de gravidez e 45 mg durante a lactação, aparecem para ser valores razoáveis. "

    No entanto, essas recomendações não têm base bioquímica, como eles são baseados fatos empíricos apenas em pouco fundamentadas, como aqueles que seguem estas recomendações não têm sintomas aparentes de problemas escorbuto ou outros (?), Mas isso não significa que a dose recomendada é a mais conveniente para o adequado funcionamento do metabolismo.

     A forma lógica e científica de saber quanto do ácido ascórbico precisa da espécie humana é para ver como fabrica diariamente um animal que faz e cujo metabolismo é semelhante à dos humanos no que diz respeito à função do produto e que se aplicam aos dados a espécie humana fazendo os cálculos relevantes. O rato é um modelo experimental boa para este estudo porque normalmente produz ácido ascórbico e não é necessário na dieta.

     Experimentos Burns, et al. , Publicado em 1954 [3] mostrou que um 200g de rato fabricar diariamente entre 5 e 6 mg.Uma vez que o papel do ácido ascórbico em ratos é semelhante ao humano destes dados permitem a calcular a necessidade de vitamina C na espécie humana, mas não podem ser extrapolados directamente (simplesmente multiplicando este valor por 350, que é a relação entre um tamanho rato e um 70 kg); Isso também deve fazer duas correções escalabilidade .

3. Burns, JJ, Mosbach, EH & Shulenberg, S. síntese de ácido (1954) em ascórbico os ratos normais e tratados com droga, estudou com L -1-ascórbico C 14 ácido. Journal of Biological Chemistry, 207, 679-687 .

     A maioria de ácido ascórbico é gasto na síntese de colágeno. Por isso, a necessidade é proporcional a uma boa aproximação, a síntese de colagénio. No entanto, um homem de 70 kg, embora ele tem 350 vezes mais massa do que um rato de 200 g não tem a mesma proporção de colagénio. O colágeno é a principal proteína estrutural que suporte o sistema mecânico do corpo e aumenta a quantidade de suporte mecânico com o tamanho do corpo, mas não de forma linear, mas exponencial: esta é a lei da escalabilidade do sistema mecânico , descoberto por Galileu em 1638 que diz que a quantidade de massa de um objeto em relação ao total de sua massa aumenta exponencialmente com a sua massa. Esta lei de Galileu é verdadeiro em animais, mas não em uma proporção fixa (com uma potência de entre 1,1 e 1,3), porque isso depende de outros fatores além do tamanho, tais como a atividade que fazem, e postura ereta da espécie humana.Obviamente animais aquáticos necessitam de apoio menos mecânica e, portanto, menos colágeno. Assim, o peixe é muito mais suave do que a carne. Cefalópodes têm esqueleto interno distribuído nos tecidos e precisam de mais colágeno para manter a consistência. Então polvo carne, lulas e chocos é mais difícil e precisa de mais tempo de cozimento.

     Uma taxa de 200 g é de 10,6 g de massa esquelética (5,3% da massa corporal), e de 5,2 g de colagénio, enquanto que de 70 kg (350 vezes mais massa do que o rato) possui 8,4 kg de esquelético (12% da sua massa corporal) e 3,72 kg de colágeno (cerca de duas vezes maior que 70 kg de rato) em massa.

     A segunda lei que deve ser levado em conta é a lei do escalabilidade metabólica [4]. Esta lei, bem comprovada empiricamente estabelecida de que o aumento do tamanho de um animal, a sua actividade metabólica não aumenta de forma linear, mas exponencial a jusante, por uma potência de 0,75. Ao contrário da lei anterior, se ele segue um padrão fixo, dentro de limites razoáveis. Assim, a actividade metabólica de um homem de 70 kg que não é o mesmo que 70 kg ratos (que seria 350 vezes maior do que um rato), mas apenas 81 vezes maior que a de um rato.

4. Kleiber, M. (1947) Tamanho do corpo e da taxa metabólica. Fisiológicas Comentários, 27, 511-541.

     Vamos ver o que seria a produção de ácido ascórbico na espécie humana, se pudéssemos fazê-lo, e, portanto, suas necessidades diárias na dieta, porque é um produto essencial. Tome produção diária de referência de colágeno, porque é o processo que consome mais, os gastos não contando com outros processos que são muito menos significativo.

     Um rato tem 5,2 g de fabricação de colágeno renova diariamente 3,74 g (72% do montante total). 70 kg de ratos tem um total de 1,82 kg de colagénio e fabricado 1,31 kg diariamente, enquanto que de 70 kg é de 3,72 kg de colagénio e fabrica diariamente para renovar 924 g (apenas 25% desta Quantidade) [5].

5. Meléndez-Hevia, E., Paz-Lugo, P. & Cornish-Bowden, A. & Cardenas, ML (2009) Um elo fraco no metabolismo: a capacidade metabólica para a biossíntese de glicina não satisfaz a necessidade de colágeno síntese. Journal of Biosciences, 34, 853-872.

     Para produzir 1,31 kg de colagénio, produzidos 70 kg de ratos diária entre 1,75 e 2,10 g de ácido ascórbico. Agora, podemos fazer o cálculo directamente, uma vez que a relação de despesa de ácido ascórbico por colagénio massa fabricada é fixa (desde que o produto químico é uma estequiometria proporção invariável, independente da quantidade de reacção que ocorre. O cálculo simples nos dá de 70 kg deve consumir entre 1,22 e 1,47 g de ácido ascórbico 924 g por dia para fazer colagénio. este procedimento pode ser calculada, por exemplo, de 55 kg precisa entre 0,95 e 1, 15 g de vitamina C, e uma criança de 25 kg precisa de entre 436 e 525 mg de vitamina C diariamente. Como podemos ver, estes resultados estão longe de ser as recomendações da OMS e FAO recomendam de 20 a 28 vezes menos para um adulto: é óbvio que esta estimativa não tem em conta dados bioquímicos que discutimos aqui.

     Ele é dito que 'tão alto' ingestão de ácido ascórbico produz sua excreção na urina, em grande parte. Isto é verdade, mas isso não significa que o corpo não precisa desse montante. De urina de rato também elimina uma quantidade significativa (15%) de ácido ascórbico fabricado. Isso não significa que o rato tem desajustados síntese de ácido ascórbico e que produz mais do que precisa, mas é devido a uma propriedade geral da física: a segunda lei da termodinâmica, que se aplicava a química exige que qualquer produto ele pode ser utilizado completamente em uma reacção (a não ser que a sua constante de equilíbrio era infinito, o que nunca acontece, não se aproxima, nas reacções metabólicas). Portanto, esta lei prevê que, em todos os processos metabólicos deve ser sempre alguns resíduos, cuja magnitude depende das condições de equilíbrio do processo (quanto menor o equilíbrio resíduos constante ou mais vai ser, mas há 's sempre algo). Mas este fato deve tirar duas conclusões: em primeiro lugar, que, se não é o excesso, ele é removido sem dificuldade, e a segunda que a vitamina C deve repartidamente tomadas ao longo do dia para evitar ter excesso e remover mais de o normal.

      Além eliminado na urina, ácido ascórbico degrada causando oxalato. Oxalato está presente em muitos alimentos de origem vegetal e, geralmente, não há problemas de eliminação para o rim. No entanto, se uma pessoa tem estes problemas devem tomar vitamina C em doses pequenas, bem distribuído ao longo do dia, mas não sem o seu consumo, que é sempre necessária.