第十一章維生素&輔酶維生素是維持生物體正常生命活動必不可少的一類小分子有機(jī)化合物。盡管機(jī)體對它們需要量甚少（一個人每日需要量常以mg或μg計），但由于它們不能在體內(nèi)合成，或者雖能合成但所合成的量難以滿足機(jī)體的需要，所以必須從食物中獲取。雖然它們在體內(nèi)既不是構(gòu)成細(xì)胞組織的原料，也不是供能的物質(zhì)，但它們在代謝調(diào)節(jié)、促進(jìn)生長發(fā)育和維持生理功能等方面卻發(fā)揮著十分重要的作用，因此，如果機(jī)體長期缺乏某種維生素，就會導(dǎo)致相應(yīng)的維生素缺乏病。維生素的種類很多，其化學(xué)結(jié)構(gòu)差別很大，為方便起見，通常按溶解性質(zhì)將其分為脂溶性維生素和水溶性維生素兩大類。Howvitaminsdifferfromtheenergy-yieldingnutrientsStructureVitaminsareindividualunits,notlongchainsFunctionDonotyieldenergybutassistinreleasingenergyfromCHO,fatsandproteinsFoodcontent Smallamtsneededdaily(microgramsandmilligrams)VitaminPrecursorsCompoundsthatcanbeconvertedintoactivevitaminsAlsoknownasprovitaminsMustmeasurebothactivevitaminaswellasprovitaminwhenassessingintakeOtherCharacteristicsOrganicNatureCanbedestroyedsofoodneedstobehandledwithcaretoavoidlossinstorageorcookingSolubility

Hydrophilic:watersolubleBvitaminsandvitaminCHydrophobic:fatsolubleVitaminsA,D,EandK類別脂溶性維生素水溶性維生素溶解性質(zhì)不溶于水，溶于有機(jī)溶劑溶于水吸收先進(jìn)入淋巴循環(huán)，然后再到血液直接被腸道吸收，進(jìn)入血液運輸需要載體蛋白的幫助自由貯存量多時與脂肪貯存在一起，難以排泄量多時經(jīng)腎臟排泄出去毒性大量服用時容易達(dá)到毒性水平難以達(dá)到毒性水平劑量周期性地服用經(jīng)常少量服用（1天～3天）脂溶性維生素與水溶性維生素的比較FatSolubleVitamins維生素A維生素A是由β-白芷酮環(huán)和兩分子異戊二烯單位縮合而成的不飽和一元醇，有A1和A2兩種。A1即視黃醇，A2為3-脫氫視黃醇。A1在體內(nèi)經(jīng)脫氫可轉(zhuǎn)變?yōu)?1-順視黃醛，11-順視黃醛可異構(gòu)化為全反式視黃醛。11-順視黃醛可進(jìn)一部被氧化成視黃酸，但此反應(yīng)是不可逆的。ActiveFormsofVitaminAThreeactiveformsofvitaminAcalledretinoids:

retinol,retinal,retinoicacidRetinolmadefrombeta-carotene(vitaminAprecursor),storedinliver,&releasedintobloodstreamwhenneeded

Retinal

and

RetinoicAcid

aremadefrom

retinol

asneededbythebodyVitaminAasaSteroidHormoneβ-胡蘿卜素向維生素A的轉(zhuǎn)變以及維生素A在體內(nèi)的功能維生素A的生理功能維生素A的生理功能由視黃醇、視黃醛和視黃酸來完成：（1）視黃醇和視黃酸作為脂溶性激素促進(jìn)生長與發(fā)育、抗癌以及維持上皮結(jié)構(gòu)的完整與健全。（2）視黃醛構(gòu)成視網(wǎng)膜的感光物質(zhì)，作為視蛋白的輔基參與視覺的形成。缺乏它可導(dǎo)致夜盲癥。（3）鐵的轉(zhuǎn)運（4）抗氧化作用SeriousVitaminADeficiencyCanprogresstothickeningofthecorneakeratomalaciaLeadingtopermanentblindnessxerophthalmiaDeficiencycanbereversedifappropriatevitaminAisgivenearlyenoughCataracts&VitaminA

FoodSourcesofVitaminAPreformedvitaminAfoundonlyinanimalproductsmilkliverbutterVitaminD維生素D屬于固醇類衍生物，人體內(nèi)維生素D主要是由7-脫氫膽固醇經(jīng)紫外線照射而轉(zhuǎn)變，稱為維生素D3或膽鈣化醇。植物中的麥角固醇經(jīng)紫外線照射后可產(chǎn)生另一種維生素D，稱為維生素D2或鈣化醇。維生素D本身都沒有明顯的生理活性，它們必須先在肝細(xì)胞內(nèi)經(jīng)羥基化轉(zhuǎn)變?yōu)?5-羥基維生素D，然后再在腎小管內(nèi)進(jìn)行第二次羥基化反應(yīng)，最后形成具有活性的1,25-二羥維生素D，作為一種脂溶性激素發(fā)揮作用。維生素D在體內(nèi)與甲狀旁腺素協(xié)同作用，促進(jìn)小腸對食物中鈣和磷的吸收，維持血中鈣和磷的正常含量，促進(jìn)骨和齒的鈣化作用。因為維生素D具有抗佝僂病作用，故又名抗佝僂病維生素。維生素D的化學(xué)結(jié)構(gòu)RolesofVitaminDPromotesbonemineralizationMaintainsbloodcalciumlevelsby:absorbingCafromtheGItractdrawingitfromtheskeletonretainingitthroughthekidneysManyotherfunctionsthroughoutthebodyVitaminDDeficiencyBonefailtocalcify;boneabnormalitiesarethemostobvioussignRicketsvitaminDdeficiencydiseaseofchildrencharacterizedbyabnormalbonegrowthbowedlegsorknockknees,outwardbowedchestandknobsontheribsHowmuchsunexposureinneeded?Dependsondarknessofskinanddegreeofexposure:exposureafewtimes/wkshouldbesufficient10to15minutesforfairskin~upto1.5hoursfordarkskinFoodSourcesofVitaminDFortifiedmilkFortifiedmargarineSomefoundinanimalfoodsbuttercreameggyolksliverfattyfishsuchassalmon維生素E維生素E又稱為生育酚，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的生育酚有α、β、γ和δ四種，其中以α-生育酚的生理效用最強(qiáng)。它們都是苯駢二氫吡喃的衍生物。維生素E的主要生理功能是在體內(nèi)作為一種強(qiáng)抗氧化劑與維生素A、β-胡蘿卜素和維生素C一起防止脂類或脂溶性物質(zhì)氧化、保護(hù)細(xì)胞膜免受氧化損傷以及維護(hù)紅細(xì)胞的完整。由于它的親脂性，它常常積累在循環(huán)中的脂蛋白、細(xì)胞膜和貯存在體內(nèi)的脂肪中，作為“清道夫”可以迅速地與分子氧或自由基反應(yīng)，防止脂質(zhì)特別是不飽和脂肪酸被過氧化物氧化。此外，維生素E還參與生物氧化，在呼吸鏈中既可以穩(wěn)定輔酶Q，又可以協(xié)助電子傳遞給輔酶Q。維生素E還與動物生殖機(jī)能有關(guān)，因此又名為生育酚。α-生育酚的化學(xué)結(jié)構(gòu)分子式反應(yīng)性基團(tuán)抗氧化劑O2分子氧維生素A，β-胡蘿卜素，維生素EO2－?OH?RO?超氧化物自由基羥基自由基烷氧基自由基超氧化物岐化酶，維生素E，β-胡蘿卜素ROO?過氧自由基維生素E，維生素CH2O2過氧化氫過氧化氫酶，谷胱甘肽過氧化物酶LOOH脂質(zhì)過氧化物谷胱甘肽過氧化物酶自由基與抗氧化劑FoodSourcesVegetableoilproductscookingoilmargarinesaladdressingshorteningFruitsandvegetablesWheatgerm維生素K維生素K是2-甲基1,4-萘醌的衍生物，自然界已發(fā)現(xiàn)的有兩種，存于綠葉植物中的是維生素K1，腸道細(xì)菌合成的是維生素K2。維生素K在體內(nèi)主要作為依賴于維生素K的羧化酶的輔酶參與某些蛋白質(zhì)的后加工，使這些蛋白質(zhì)分子上的特定谷氨酸殘基經(jīng)歷γ-羧基化修飾最終激活它們的活性。需要進(jìn)行γ-羧基化修飾的蛋白質(zhì)有凝血因子II、VII、IX和X以及骨鈣蛋白。其中凝血因子與凝血酶能夠促進(jìn)血液凝固，因此維生素K又名為凝血維生素。維生素K作為輔酶參與的酶促反應(yīng)VitaminKSourcesNon-FoodSourceGutbacteriaproducevitaminKFoodSourcesdark-greenleafyvegetablescauliflower,broccoli,cabbage livermilkPeoplemostlikelytoneedvitaminsupplementsWomenpreparingforconception,pregnantPeoplewithlowenergyintake(1200kcal)Vegans(VitB12)NewbornsneedVitKPeoplewithlimitedmilkintakeandlimitedsunexposure(VitD)PeoplewithcertainmedicalconditionsSmokers&excessalcoholconsumersFoodSourcesMilkandmilkproductsMeatsLeafygreenvegetablesEnrichedandwhole-graincerealsLightandirradiation,butnotheat,destroyriboflavin

WaterSolubleVitamins水溶性維生素包括：B族維生素和維生素C。多數(shù)水溶性維生素在生物體內(nèi)能夠直接作為或轉(zhuǎn)變?yōu)檩o酶或輔基參與能量代謝和血細(xì)胞形成。當(dāng)水溶性維生素缺乏時，機(jī)體的能量代謝和血細(xì)胞形成將會出現(xiàn)障礙，最容易受到影響的是生長和分裂旺盛的細(xì)胞和組織。由于神經(jīng)組織的活動嚴(yán)重依賴于持續(xù)的能量供應(yīng)，特別來自糖的氧化分解釋放出的能量，因此，在很多情況下，神經(jīng)系統(tǒng)的功能也會受到影響。B族維生素它是一個大家族，至少包括十余種維生素。其共同特點是：（1）在自然界經(jīng)常共同存在，最豐富的來源是酵母、蔬菜和動物肝臟；（2）從低等的微生物到高等動物和人類都需要它們作為營養(yǎng)要素；（3）在體內(nèi)主要作為輔酶或輔基參與物質(zhì)代謝和能量代謝；（4）從化學(xué)結(jié)構(gòu)上看，大都含有N；（5）從性質(zhì)上看此類維生素易溶于水，對酸穩(wěn)定，易被堿或熱破壞。維生素B1

是第一個被發(fā)現(xiàn)的維生素，又名為硫胺素。輔酶——硫胺素焦磷酸（TPP）

TPP是體內(nèi)催化α-酮酸氧化脫羧的輔酶，也是磷酸戊糖途徑中轉(zhuǎn)酮酶的輔酶。缺乏癥：腳氣病，因此又稱維生素B1為抗腳氣病維生素ThiaminDeficiencyDeficiencyseeninthosegenerallymalnourishedandinalcoholicsBeriberi-characterizedby:lossofsensationinhandsandfeetmuscularweaknessadvancingparalysisabnormalheartactionFoodSourcesMeats,e.g.,liver,porkandhamWholegrainbreadsandcerealsGreenleafyvegetablesProlongedcookingcandestroythiamin維生素B2維生素B2由核糖醇與6,7-二甲基異咯嗪結(jié)合而成。由于氧化型的維生素B2呈現(xiàn)黃色，故又名為核黃素。輔酶——黃素單核苷酸（FMN）和黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD），它們分別構(gòu)成各種黃酶或黃素蛋白的輔基參與體內(nèi)生物氧化。缺乏癥：主要癥狀為口角炎、舌炎、陰囊炎、皮疹及角膜血管增生和鞏膜充血等。RiboflavinDeficiencySymptomsinclude:cracksatcornersofmouthhypersensitivitytolightskinrash維生素PP即維生素B3，包括尼克酸和尼克酰胺兩種物質(zhì)，兩者均為吡啶衍生物，在體內(nèi)可以相互轉(zhuǎn)變。輔酶——輔酶Ⅰ（NAD+）和輔酶Ⅱ（NADP+）的成分，這兩種輔酶結(jié)構(gòu)中的尼克酰胺部分具有可逆地加氫和脫氫的特性，在生物氧化過程中起氫傳遞體的作用。缺乏癥：主要表現(xiàn)為癩皮病。由于補(bǔ)充維生素PP可預(yù)防和治愈癩皮病，因此維生素PP又稱為抗癩皮病因子或抗癩皮病維生素。NiacinDeficiencyPellagraCharacterizedbythe4D’sdiarrheadermatitisdementiadeathNiacinDeficiencyandPellegraFoodSourcesofNiacinMilkEggsMeat,fish,poultryWholegrains,enrichedbreadsandcerealsNutsProtein-containingfoods維生素B6包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺。輔酶——主要是磷酸吡哆醛（PLP）和磷酸吡哆胺，它們在體內(nèi)參與氨基酸的轉(zhuǎn)氨、消旋、某些氨基酸的脫羧以及半胱氨酸的脫巰基作用。此外它還參與羥色胺、去甲腎上腺素、鞘磷脂以及血紅素的合成。缺乏癥：維生素B6在動植物中分布極廣，同時，腸道細(xì)菌也能夠合成它，因此在人類尚未發(fā)現(xiàn)單純的維生素B6缺乏病。動物缺乏維生素B6可發(fā)生與癩皮病相似的皮炎。B6DeficiencySymptomsinclude:weaknessirritabilityinsomniagreasydermatitisconvulsionsweakenedimmuneresponsegrowthfailureFoodSourcesProtein-richfoods--meat,fish,poultryPotatoesLeafygreenvegetablesSomefruits,e.g.,bananaB6islostwhenfoodsareheated泛酸即維生素B5，是由α,γ-二羥-β,β-二甲基丁酸與β-丙氨酸通過酰胺鍵縮合而成的酸性物質(zhì)，泛存在于動植物組織。輔酶——CoA。輔酶A的化學(xué)結(jié)構(gòu)葉酸是由蝶酸和谷氨酸縮合構(gòu)成，因在植物綠葉中含量豐富而得名。輔酶——5,6,7,8-四氫葉酸（FH4或THF）。四氫葉酸作為輔酶其作用是參與體內(nèi)“一碳單位”的轉(zhuǎn)移，充當(dāng)甲基、亞甲基、甲?；⒓状ɑ蛠啺芳谆然鶊F(tuán)的載體，在體內(nèi)很多重要物質(zhì)的合成中起重要作用。缺乏癥：當(dāng)體內(nèi)缺乏葉酸時，“一碳單位”的轉(zhuǎn)移發(fā)生障礙，核苷酸特別是胸腺嘧啶脫氧核苷酸的合成減少，進(jìn)而影響到骨髓中幼紅細(xì)胞DNA的合成，使得幼紅細(xì)胞細(xì)胞分裂的速度明顯下降。幼紅細(xì)胞因分裂障礙體積增大，形成巨幼紅細(xì)胞，最終導(dǎo)致巨紅細(xì)胞性貧血。葉酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)能被四氫葉酸轉(zhuǎn)移的“一碳單位”SourcesofFolateGreenleafyvegetablesFresh,uncookedvegetablesandfruitEggsLegumes,includingpeanuts生物素又名維生素H，為帶有戊酸的噻吩與尿酸結(jié)合的駢環(huán)。輔酶——作為多種羧化酶的輔酶參與CO2的固定。在細(xì)胞內(nèi)，生物素在生物素蛋白質(zhì)連接酶的催化下通過其戊酸側(cè)鏈與羧化酶的賴氨酸殘基上的ε-NH2形成的酰胺鍵相連，于是，生物素的駢環(huán)通過柔長的鏈系在酶分子上，這種結(jié)構(gòu)對羧化反應(yīng)十分重要。通常將以這種形式存在的生物素和賴氨酸殘基的復(fù)合物被稱為生物胞素。缺乏癥：鱗狀皮炎、精神憂郁、脫發(fā)和無食欲等。生物素和生物胞素的化學(xué)結(jié)構(gòu)硫辛酸硫辛酸的本質(zhì)為含有2個硫原子的辛酸，有氧化型（2個硫原子通過二硫鍵相連）和還原型（二硫鍵還原為巰基）兩種形式，在細(xì)胞內(nèi)通過其羧基與硫辛酸轉(zhuǎn)乙?；傅馁嚢彼釟埢系摩?NH2形成的酰胺鍵相連，作為脂?；妮d體參與α-酮酸的氧化脫羧。硫辛酸的主要來源為肝和酵母，人類還沒有發(fā)現(xiàn)與硫辛酸相關(guān)的缺乏病。硫辛酸和硫辛胺的化學(xué)結(jié)構(gòu)維生素B12含有復(fù)雜的咕啉環(huán)結(jié)構(gòu)，可謂自然界最復(fù)雜的輔助因子，因其分子中含有金屬元素鈷和若干酰氨基，故又稱為鈷胺素。維生素B12的吸收與胃粘膜分泌的一種糖蛋白密切相關(guān)，這種糖蛋白叫做內(nèi)在因子。維生素B12必須與內(nèi)在因子結(jié)合后才能被小腸吸收。輔酶——甲基鈷胺素和5′-脫氧腺苷鈷胺素。

甲基鈷胺素參與體內(nèi)的轉(zhuǎn)甲基反應(yīng)和葉酸代謝，是N5-甲基四氫葉酸甲基移換酶的輔酶。此酶催化N5-甲基四氫葉酸和高半胱氨酸之間不可逆的甲基移換反應(yīng)，產(chǎn)生四氫葉酸和甲硫氨酸；5′-脫氧腺苷鈷胺素

在體內(nèi)作為幾種變位酶的輔酶。缺乏癥：惡性貧血和神經(jīng)系統(tǒng)受損。維生素B12及其衍生物的化學(xué)結(jié)構(gòu)B12DeficiencyPerniciousanemiacharacterizedbylarge,immatureredbloodcellsanddamagetonervoussystemOthersymptomsinclude:smoothtonguefatiguedamagednervesheathscreepingparalysisgeneralmalfunctionofnervesandmusclesnervedamageisseriousandirreversibleSourcesofB12OnlyinfoodsofanimaloriginSeriousproblemforstrictvegetariansorvegansneedtoeatB12fortifiedfoodsORtakesupplementsBVitaminImpostorsSometimescalledBVitaminsbutarenotessentialnutrientsforhumansInclude:inositollipoicacidcholineisnowlistedasvitamininDRIsAllserveascoenzymesbutproducedinbodyNon-vitaminsOthersubstancesmistakenlythoughttobeessentialtohumanhealthinclude:PABA(para-aminobenzoicacid)bioflavonoids(vitaminP)ubiquinone(coenzymeQ)pangamicacid(B15)-hoaxB17(laetrile)carnitine(BT)Supplementsneeded?Forthenonvitamin&Bvitaminimposters:SupplementsareNOTnecessarysincenotessentialsubstancespresentinmanyfoodsForBvitamins:supplementsnotnecessaryingeneralascanbesuppliedfromdietBUTmaybeneededundercertaincircumstances(vitaminB12,folicacid)FinalWordonBVitaminsSmallamountsneededbutplaycrucialroleSeeFigureMetabolicPathwaysInvolvingBVitaminsRolesofBvitaminsarecloselyinterrelatedDeficiencyofoneofteninfluencesroleofanotherToxicityismorelikelytoresultfromoveruseofsupplements,notfoodintake維生素C維生素C又名抗壞血酸它是含有內(nèi)酯結(jié)構(gòu)的酸性多羥基化合物，其分子中第2位和第3位碳原子上的兩個烯醇式羥基極易解離質(zhì)子，因而其水溶液有較強(qiáng)的酸性。此外，維生素C可脫氫而被氧化成氧化型維生素C，此反應(yīng)是可逆的。維生素C含有手性碳原子，因而具有光學(xué)異構(gòu)體，自然界存在的具有生理活性的是L型。輔酶——羥化酶。缺乏癥：壞血病維生素C的功能1.參與體內(nèi)的羥基化反應(yīng)（1）膠原的合成（2）膽酸的形成（3）酪氨酸的降解（4）有機(jī)藥物或毒物的羥基化（5）腎上腺素的合成2.抗氧化作用（1）保護(hù)水溶性化合物巰基和使巰基再生（2）防止鐵的氧化、促進(jìn)鐵的吸收

還原型維生素C和氧化型維生素C的互變VitaminCDeficiencyScurvy(seephotoonpage338)Symptoms:loss