1、第四章,維生素與輔酶,本章重點及難點 重點： 掌握維生素的輔酶形式及其英文縮寫、生化功能；了解各種維生素相對應(yīng)的缺乏癥及來源。 難點： 水溶性維生素作為輔酶或輔基的結(jié)構(gòu)特點。,維生素與輔酶,定義：維持生物正常生命過程必需的一類小分子有機(jī)化合物，它在生物體內(nèi)含量極少，大多數(shù)由食物供給，人體自身不能合成它們。 維生素的每日需要量甚少(常以毫克或微克計)，它們既不是構(gòu)成機(jī)體組織的原料，也不是體內(nèi)供能的物質(zhì)，然而在調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝、促進(jìn)生長發(fā)育和維持生理功能等方面卻發(fā)揮著重要作用，如果長期缺乏某種維生素，就會導(dǎo)致疾病(avitaminosis)。 維生素原 本來不具有維生素活性,在體內(nèi)可轉(zhuǎn)化為維生素的物質(zhì)

2、。,發(fā)現(xiàn)歷史,可以追溯到東晉的葛宏、梁代的陶宏景。 Lind (1753)和Eijkmann(1896)等人的發(fā)現(xiàn)和前期工作，Vitamin一詞的來源，是1911年波蘭科學(xué)家Funk從米糠中分離出一種對多發(fā)性神經(jīng)炎有效的結(jié)晶性物質(zhì)有關(guān)，由于當(dāng)時不知道其化學(xué)本質(zhì)，認(rèn)為是一種生命必須的胺（Amine），1912年Funk提出了抗腳氣病、抗壞血病、抗賴皮病、抗佝僂病的四種物質(zhì)，稱其為生命胺（Vitamine），后來發(fā)現(xiàn)他們并不是“胺”類，因而將最后一個字母“e”去掉，于1920年定名為維生素（Vitamin）。,維生素的命名,維生素有幾十類，在化學(xué)結(jié)構(gòu)上無共同特點，分類方法一般按下面幾種： 1、按發(fā)

3、現(xiàn)時間先后次序命名，如A、B、C、D、E等 2、按其特有的生理功能，或治療作用命名，如抗干眼病因子（Vitamin A），抗癩皮病因子（煙酸） 3、按化學(xué)結(jié)構(gòu)命名，如視黃醇、硫胺素、核黃素,維生素分類,（1）脂溶性維生素： VA、VD、VE、VK 在體內(nèi)可直接參與代謝的調(diào)節(jié)作用 涉入太多會引起中毒 （2）水溶性維生素 B族維生素、Vc、硫辛酸 作用：通過轉(zhuǎn)變成輔酶對代謝起調(diào)節(jié)作用 不易貯存，應(yīng)隨時攝入,維生素特點：,1.均以維生素本身，或可被利用的前體化合物（維生素原）的形式存在于食物中 2.非機(jī)體結(jié)構(gòu)成分，不提供能量，但擔(dān)負(fù)著特殊的代謝功能 3.一般不能在體內(nèi)合成或合成量太少，必須由食物提供

4、。 4.人體只需少量即可滿足，但不能缺少，否則會引起缺乏病,維生素是機(jī)體維持正常生命活動所必不可少的一類小分子有機(jī)物質(zhì)，不作為組織構(gòu)成的原料,也不是供能物質(zhì) 。 多數(shù)維生素作為輔酶和輔基的組成成分，參與體內(nèi)的物質(zhì)代謝。 缺乏原因： 1.缺乏必要的科學(xué)營養(yǎng)知識 2.攝入量不足丟失增多 3.需要量增加 4.其他,維生素的主要作用,動物-不能合成,由食物供給 植物-般能合成 微生物-有些可以， 有些不行,第一節(jié),脂溶性維生素,共同特點 均為非極性疏水的異戊二烯衍生物 不溶于水，溶于脂類及脂肪溶劑 在食物中與脂類共存，并隨脂類一同吸收 吸收的脂溶性維生素在血液與脂蛋白及某些特殊結(jié)合蛋白特異結(jié)合而運(yùn)輸

5、種類 VitA, VitD, VitE, VitK,一、維生素A （抗干眼病維生素）,（一）結(jié)構(gòu),VA1存在于海魚肝中，VA2存在于淡水魚肝中。魚肝油中含量最豐富。 植物中不含VA，只含有VA的前身胡蘿卜素（VA原，本來不具有維生素活性，但在體內(nèi)可轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素的物質(zhì)。）。胡蘿卜素有近10種異構(gòu)體，其中胡蘿卜素最重要，每100g鮮胡蘿卜肉中（不含皮）含9.9mg胡蘿卜素，其中7.7mg為胡蘿卜素。,維生素A原（-胡羅卜素）,（二）維生素A生理功能： 1、維持上皮組織的完整性和細(xì)胞膜的通透性； 2、維持正常視覺； 3、有助于動物生殖和泌乳,促進(jìn)年幼動物生長等。 人缺乏會引起夜盲癥等。過量服用會引起

6、中毒，食 欲不振、失眠、頭疼、疲倦、肌肉、關(guān)節(jié)疼痛、口 唇龜裂出血、鼻出血、皮膚瘙癢、性情急噪等。,暗視覺的生化基礎(chǔ), 暗視覺中的感光物質(zhì)視紫紅質(zhì),視紫紅質(zhì),視蛋白+視黃醛,桿狀細(xì)胞中含有感光物質(zhì)視紫紅質(zhì),VitA （末端OH）,醇脫氫酶,視黃醛 （末端CHO）,弱光,視紫紅質(zhì)中的視黃醛是11-順視黃醛。,11-cis-Retinal, 11-順視黃醛與視蛋白以schiff base結(jié)合,視蛋白,Schiff 堿,視紫紅質(zhì),視紫紅質(zhì),視蛋白,11-順視黃醛,全反視黃醛,暗處,光,視紫紅質(zhì)的合成、分解與視黃醛的關(guān)系,小結(jié),（1）稱為抗干眼病維生素 （2）-胡蘿卜素（VA原）2VA。 （3）天然維

7、生素A分A1, A2兩種，是不飽和一元醇類。維生素A1又稱 為視黃醇，A2稱為脫氫視黃醇 （4）肝、蛋黃、胡蘿卜、青菜、玉米中含量量較多。,二、維生素D,（一）結(jié)構(gòu) 維生素D和D原都是類固醇化合物，其母核為環(huán)戊烷多氫菲。 維生素D的通式,（二）功能,（1）抗佝僂病的維生素 （2）維生素D是固醇類化合物，主要有D2（麥角鈣化醇）,D3（膽 鈣化醇）。它們由VD源麥角固醇和膽固醇分別轉(zhuǎn)化而來。 （3）在生物體內(nèi)，D2和D3本身不具有生物活性。它們在肝臟和腎 臟中進(jìn)行羥化后，形成1，25-二羥基維生素D。其中1，25-二 羥基維生素D3是生物活性最強(qiáng)的。 （4）調(diào)節(jié)鈣磷的代謝， 使骨骼正常發(fā)育。 （

8、5）VA、VD不要同時食用。,三、維生素E,（一）結(jié)構(gòu),6-羥苯駢二氫吡喃衍生物,VE屬酚類化合物，又稱生育酚或抗不育維生素。 VE與動物生殖機(jī)能有關(guān)，缺乏VE會影響鼠類生殖力。 VE治療人類的不育癥無顯著效果。它具有抗氧化劑功能可使細(xì)胞膜上不飽和脂肪酸免于氧化而被破壞，從而延長紅細(xì)胞壽命。還具有保護(hù)巰基（-SH）和抗衰老、防治腫瘤等作用。 VE在自然界廣泛分布，蔬菜、谷類及動物性食品中都含有。種子的胚芽尤其是麥胚、玉米油、花生油含量都很高。芝麻雖小但胚芽含VE也多。膳食中VE的最好來源是植物油。以豆油含量最高（94mg/100g豆油），其次是玉米油（83mg/100g玉米油）。VE常用于食品

9、、藥品、和美容等方面作為抗氧化劑。缺乏會引起肌肉萎縮、營養(yǎng)性貧血，但未見不育。,（二）性質(zhì),維生素E對氧十分敏感，極易被氧化而保護(hù)其他物質(zhì)不被氧化，是動物和人體中最有效的抗氧化劑。,（三）功能,1、抗不育,2、保護(hù)肌肉,3、維持紅細(xì)胞的正常形態(tài)和功能,小結(jié),（1）生育酚，目前發(fā)現(xiàn)的有6種，其中，四種有生理活性 （2）VE缺乏，易出現(xiàn)心血管病變；VE抗衰老。 （3）花生油、玉米油及豆類、蔬菜中含量高。且體內(nèi)易貯存、代謝慢，不易缺乏。,維生素K可促進(jìn)凝血而稱為凝血維生素。VK是萘醌的衍生物。 維生素K族有K1、K2、K3、K4 。 K1、K2是天然存在的。 K1主要存在于綠葉植物及動物肝臟，K2是

10、 人體腸道中細(xì)菌代謝產(chǎn)物。 K3、K4是人工合成的。,四、維生素K,1結(jié)構(gòu),2功能,促進(jìn)血液凝固，所以維生素K也稱凝血維生素。,Vit K,vitK的作用是促使肝臟合成凝血酶原,另外，其它凝血因子7、9、10的合成也依賴于vitK,尿激酶原,血纖維蛋白溶酶原,降解物 （血栓溶解）,尿激酶,血纖維蛋白溶酶,血纖維蛋白,小結(jié),（1）具有凝血的功能，因此又稱凝血維生素。 （2）功能：促進(jìn)肝臟合成凝血酶原，調(diào)節(jié)凝血因子， 促進(jìn)血液凝固。 （3）VK1可從植物中分離到；VK2腸內(nèi)細(xì)菌可以合成。,第二節(jié),水溶性維生素,(一)維生素B1和羧化輔酶,（1）維生素B1又稱硫胺素。發(fā)現(xiàn)最早的維生素（1897年）。

11、1935年確定其結(jié)構(gòu)并人工合成。廣泛存在于植物中，主要是種子的外皮和胚芽中。如：米糠、麥麩中含量豐富，酵母中含量最多，肝、瘦肉、腎、腦、蛋等含量較多，胡蘿卜、豆類、白菜、芹菜含量較多，一般水果中含量較少。,(一)維生素B1和羧化輔酶,VB1與糖代謝關(guān)系密切。其輔酶形式為TPP（焦磷酸硫胺素），TPP是催化丙酮酸或-酮戊二酸氧化脫羧反應(yīng)的輔酶，又稱羧化輔酶。結(jié)構(gòu)和輔酶作用見P-124。,(一)維生素B1和羧化輔酶,（2）缺乏癥： 缺乏VB1時，丙酮酸不能氧化，造成神經(jīng)組織中丙酮酸和乳酸的堆積，能量供應(yīng)減少，影響神經(jīng)及心肌的代謝和機(jī)能。人則出現(xiàn)腳氣病，動物出現(xiàn)多發(fā)性神經(jīng)炎。表現(xiàn)為食欲不振、消化不良

12、。 （3）功能： 焦磷酸硫胺素是脫羧酶的輔酶，是催化酮酸的脫羧反應(yīng)。 （4）存在：植物體內(nèi)、尤其是谷物的外皮中含量最高。,(二)維生素B2與黃素輔酶,維生素B2是一種核糖醇與6，7二甲基異咯嗪的縮合物，在自然界多與蛋白質(zhì)結(jié)合成黃素蛋白。 純品為黃色結(jié)晶體。易溶于水，在加熱（煮沸）或紫外線照射下易破壞失去活性。廣泛存在于動植物界。酵母、肝、腎、心肌、魚類含量最豐富。小麥、黃豆、菠菜、白菜、發(fā)芽的種子含量較多。見P-125 生物體內(nèi)以黃素單核苷酸（FMN）和黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）的形式存在。是多種氧化還原酶的輔酶。,(二)維生素B2與黃素輔酶,（1）核黃素(維生素B2)在生物體內(nèi)的活性形式：

13、 FAD(黃素-腺嘌呤二核苷酸) FMN(黃素單核苷酸) （2）缺乏癥：組織呼吸減弱，代謝強(qiáng)度降低。 VB2缺乏往往伴隨B族維生素的缺乏，影響物質(zhì)代謝。 主要癥狀為口腔發(fā)炎，舌炎、角膜炎、皮炎等。 （3）功能：是多種氧化還原酶的輔酶。在脫氫酶催化的氧化-還原反應(yīng)中，起著電子和質(zhì)子的傳遞體作用。 （4）存在： 小麥、表菜、黃豆、肝臟等。,FMN FAD,維生素B2和黃素輔酶的結(jié)構(gòu),(三)泛酸與輔酶A,（1）又稱遍多酸。也稱VB3。最初從肝臟中分離獲得。由于普遍存在于生物體的一切細(xì)胞中而稱為泛酸和遍多酸。其輔酶形式為輔酶A，見P-126 輔酶A 所含巰基可與酰基形成硫酯，其重要功能是在代謝中作為酰

14、基的載體；另一種活性形式為ACP（?；d體蛋白質(zhì)）。 CoA -SH 在代謝中作為酰基載體；在三大代謝及重要物質(zhì)的合成中起重要作用；功能部位在-SH上，常以HSCoA表示。 如攜帶乙酰基：CH3CO-SCoA乙酰輔酶A。 該維生素雖然重要但并不缺乏，動植物食品中存在豐富，腸道中細(xì)菌也可合成。一旦缺乏會出現(xiàn)神經(jīng)機(jī)能紊亂，心血管疾病和消化不良。,（2）功能：是傳遞酰基，是形成代謝中間產(chǎn)物的重要輔酶。 （3）分布：分布廣泛，腸內(nèi)細(xì)菌也可以合成，所以一般不缺乏。,(三)泛酸與輔酶A,(四)維生素PP和輔酶和輔酶,也稱為VB5，也稱抗癩皮病維生素或煙酰胺nicotinamide） 見P-127。 其純品

15、是白色針狀晶體。易溶于水和酒精，加熱至沸和加壓都不會失活。酵母、米糠、麥麩、肝、瘦肉乳中含量豐富，葉菜和番茄中含量也較多。體內(nèi)色氨酸可以轉(zhuǎn)化為VPP，60mg可轉(zhuǎn)化為1mgVPP。玉米中缺少色氨酸，因此長年食用玉米的地區(qū)常出現(xiàn)缺乏癥。缺乏VPP會得癩皮病，初期口腔發(fā)燒、流口水、腹瀉，身體對稱部位及外露皮膚出現(xiàn)炎癥，變成青銅色，并角質(zhì)化，伴有全身疲倦、記憶衰退、失眠、癡呆、幻覺甚至死亡。,(四)維生素PP和輔酶和輔酶,結(jié)構(gòu)：維生素B5是吡啶的衍生物，包括二種物質(zhì)： 尼克酸(煙酸)、尼克酰胺(煙酰胺)，體內(nèi)多以尼克酰胺形式存在，性質(zhì)穩(wěn)定。,吡啶-3-羧酸 nicotinic acid,吡啶-3-酰

16、胺 nicotinamide,含煙酰胺的輔酶有兩種：,B5是NAD和NADP的組成成分，NAD和NADP是許多脫氫酶的輔酶，參與遞氫。 1）煙酰胺腺嘌呤二核苷酸， 簡稱NAD+或Co；NAD+ NADH 2）煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，簡稱NADP或Co；NADP+ NADPH,含煙酰胺的輔酶有兩種：,輔酶生理功能：,1）NAD+和 NADP +是多種酶的輔酶， a、其作為H的載體： MH2 + NAD(P) + M + NAD (P) H + H + （氧化態(tài)） （還原態(tài)）,b、 起偶聯(lián)反應(yīng)的作用：,C、NAD+為DNA連接酶的輔酶，為DNA的復(fù)制提供能量,(四)煙酸、煙酰胺與脫氫輔酶(VB5

17、),（1）生物體內(nèi)的活性形式： NAD+ ：煙酰胺-腺嘌呤二核苷酸，又稱為輔酶I NADP+：煙酰胺-腺嘌呤二核苷酸磷酸,又稱為輔酶II （2）功能：是多種重要脫氫酶的輔酶。 （3）缺乏癥：能維持神經(jīng)組織的健康。 缺乏時表現(xiàn)出神經(jīng)營養(yǎng)障礙，出現(xiàn)皮炎。即癩皮病。 （4）分布：肉類、谷物、花生及酵母含量豐富。 玉米缺乏色氨酸，長期食用玉米，可能出現(xiàn)缺乏癥。 （肝臟可將色氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)闊燉０罚?(五) VB6與磷酸吡哆醛,化學(xué)本質(zhì)： VB6是吡啶的衍生物，包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺。,三種物質(zhì)在體內(nèi)均以磷酸酯形式存在，可互相轉(zhuǎn)變，參加代謝的主要是磷酸吡哆醛（PLP）和磷酸吡哆胺（PMP）。,(五) VB

18、6與磷酸吡哆醛,（1）吡哆素(維生素B6，包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺)。 （2）磷酸吡哆素主要包括磷酸吡哆醛（PLP） 磷酸吡哆胺（PMP）。 （3）磷酸吡哆醛在氨基酸代謝中作為轉(zhuǎn)氨酶的輔酶，轉(zhuǎn)氨酶通過磷酸吡多醛和磷酸吡多胺的相互轉(zhuǎn)換，起轉(zhuǎn)移氨基的作用。 （4）腸道細(xì)菌可以合成，一般不缺乏。長期酗酒和患結(jié)核病的人應(yīng)補(bǔ)充VB6。,(六)生物素與羧化輔酶,生物素化學(xué)本質(zhì)：生物素結(jié)構(gòu)為帶戊酸側(cè)鏈的噻吩與尿素結(jié)合的駢環(huán)，是一種B族維生素,B7。 (1)生物素的功能是作為CO2的遞體，在生物合成中起傳遞和固定CO2的作用 (2)生物素是羧化酶的輔酶。 (3)缺乏癥：缺乏VB7，消瘦、皮炎、脫毛、神經(jīng)過敏

19、，一般不缺乏。,尿素部分,硫戊烷環(huán)部分（噻吩環(huán)）,C5酸根部分,尿素環(huán)上的一個N可與CO2結(jié)合,(七)葉酸與四氫葉酸,葉酸（folic acid）即維生素B11。最初從菠菜葉分離出來而得名。見P-130。 葉酸為黃色晶體，微溶于水，易分解。它參與細(xì)胞的生長、繁殖和形成。在核酸的合成中起重要作用，一旦缺乏會使紅細(xì)胞內(nèi)核酸合成障礙造成貧血。因此，它又稱為抗貧血維生素。5，6，7，8-四氫葉酸是葉酸的輔酶形式，參加多種反應(yīng)。它是甲基、亞甲基、甲酰基次甲基等的載體。它在代謝中起重要作用，主要生理功能見P131。 葉酸大量存在于綠葉菜中，腸道中細(xì)菌可以合成，故不易缺乏。 葉酸為鮮黃色物質(zhì)，微溶于水，在水溶液中易被光破壞。 葉酸的5、6、7、8位置，在NADPH2存在下，可被還原成四氫葉酸（FH4或THFA）。四氫葉酸的N5 和N10位可與多種一碳單位結(jié)合作為它們的載體。,(七)葉酸與四氫葉酸,（1）四氫葉酸（FH4、THF）是合成酶的輔酶。 （2）四氫葉酸的主要作用是作為一碳基團(tuán)，如-CH3, -CH2-, -CHO 等的載體，參與多種生物合成過程。 （3）葉酸缺乏會導(dǎo)致貧血。 （4）分布：青菜、