1、第18章 維生素與無機(jī)物,Vitamins and Minerals,定義： 維生素(vitamin)是機(jī)體維持正常功能所必需，但在體內(nèi)不能合成或合成量很少，必須由食物供給的一組低分子量有機(jī)物質(zhì)。,一、維生素,微量元素(trace element)：指人體每日需要量在100mg以下的化學(xué)元素，主要包括鐵、碘、銅、鋅、錳、硒、氟、鉬、鈷、鉻等。,二、無機(jī)元素,無機(jī)元素(minerals)是維持人體正常生理功能也必不可少的元素。,分類,常量元素(macroelement)：鈉、鉀、氯、鈣、磷、鎂等,第一節(jié) 脂溶性維生素,Lipid-soluble Vitamin,共同特點(diǎn)： （1）均為非極性疏水的

2、異戊二烯衍生物 （2）不溶于水，溶于脂類及脂肪溶劑 （3）在食物中與脂類共存，并隨脂類一同吸收 （4）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 種類： Vit A, Vit D, Vit E, Vit K,一、維生素A又稱抗干眼病維生素,動(dòng)物內(nèi)臟(視黃醇酯） 植物：維生素A原（如-胡蘿卜素）,（一）視黃醇與其特異的結(jié)合蛋白相結(jié)合而在血液中運(yùn)輸,A1（視黃醇） A2（3-脫氫視黃醇）,天然形式：,來源：,運(yùn)輸形式：,（二）視黃醇、視黃醛和視黃酸是維生素A的活性形式,視黃醇、視黃醛和視黃酸是維生素A的活性形式,1視黃醛與視蛋白結(jié)合發(fā)揮其視覺功能,2視黃酸對(duì)基因表達(dá)和組織分

3、化具有調(diào)節(jié)作用,全反式視黃酸和9-順視黃酸是執(zhí)行這一重要功能的關(guān)鍵物質(zhì)。與細(xì)胞內(nèi)核受體結(jié)合，與DNA反應(yīng)元件結(jié)合，調(diào)節(jié)某些基因的表達(dá)。 缺乏：干眼病(xerophthalmia),3維生素A和胡蘿卜素是有效的抗氧化劑,4. 維生素A過量可引起中毒,能直接消滅自由基，有助于控制細(xì)胞膜和富含脂質(zhì)組織的脂質(zhì)過氧化。,二、維生素D可在體內(nèi)合成,（一）維生素D的活化形式是1,25-二羥維生素D,種 類：VitD2（麥角鈣化醇） VitD3（膽鈣化醇） VitD2原：麥角固醇 VitD3原：7-脫氫膽固醇 麥角固醇 VitD2 膽固醇 7-脫氫膽固醇 VitD3（紫外照射） VitD3在血液中運(yùn)輸：與維生

4、素D結(jié)合蛋白(vitamin D binding protein, DBP)相結(jié)合而運(yùn)輸。,肝25-羥化酶,維生素D3 （膽鈣化醇）,腎，骨，胎盤中的1 - 羥化酶,1, 25-二羥維生素D3 （1, 25-二羥膽鈣化醇）,VitD3的活性形式： 1, 25- (OH)2-VitD3,24, 25-二羥維生素D3 （24, 25-二羥膽鈣化醇）,腎，骨，胎盤、軟骨中的24-羥化酶,（二）1,25-(OH)2D3具有調(diào)節(jié)血鈣和組織細(xì)胞分化的功能,1調(diào)節(jié)血鈣水平是1,25-(OH)2D3的重要作用,1,25-(OH)2D3可通過信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)使鈣通道開放，促進(jìn)小腸對(duì)鈣、磷的吸收，影響骨組織的鈣代謝，

5、從而維持血鈣和血磷的正常水平，促進(jìn)骨和牙的鈣化。 維生素D缺乏: 兒童佝僂病(rickets) 成人軟骨病(osteomalacia)。,2. 1,25-(OH)2D3還具有影響細(xì)胞分化的功能,調(diào)節(jié)多種組織細(xì)胞分化 促進(jìn)胰島細(xì)胞合成與分泌胰島素 抑制某些腫瘤細(xì)胞增殖和促進(jìn)分化,3. 維生素D過量可引起中毒,三、維生素E是體內(nèi)最重要的脂溶性抗氧化物質(zhì),（一）維生素E是生育酚類化合物,苯駢二氫吡喃的衍生物,生育酚(tocopherol): 、和四種 生育三烯酚(tocotrienol): 、和四種,（二）維生素E具有抗氧化等多方面的功能,1維生素E是體內(nèi)最重要的脂溶性抗氧化劑,機(jī)制: 捕捉過氧化脂

6、質(zhì)自由基,保護(hù)生物膜的結(jié)構(gòu)與功能。,缺乏: 輕度溶血性貧血。,2維生素E具有調(diào)節(jié)基因表達(dá)的作用,上調(diào)或下調(diào)生育酚的攝取和降解相關(guān)的基因 延緩衰老 脂類攝取與動(dòng)脈硬化的相關(guān)基因: 預(yù)防和治療冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病 細(xì)胞外基質(zhì)蛋白的基因、細(xì)胞黏附與炎癥的相關(guān)基因 抗炎、維持正常免疫功能 細(xì)胞信號(hào)系統(tǒng)和細(xì)胞周期調(diào)節(jié)的相關(guān)基因 抑制細(xì)胞增殖，抗腫瘤,3維生素E能提高血紅素合成的關(guān)鍵酶活性,血紅素合成關(guān)鍵酶：氨基酮戊酸(ALA)合酶 ALA脫水酶 缺乏：新生兒貧血,4維生素E缺乏并不多見,臨床上：治療先兆流產(chǎn)及習(xí)慣性流產(chǎn)。,四、維生素K又稱凝血維生素,（一）維生素K是2-甲基1,4-萘醌的衍生物,人工

7、合成：K3,天然形式：,K1-植物甲萘醌或葉綠醌,K2-腸道細(xì)菌的產(chǎn)物,（二）維生素K是多種-谷氨酰羧化酶的輔酶,1維生素K具有促進(jìn)凝血作用,2維生素K對(duì)骨代謝具有重要作用,3維生素K缺乏可引起出血,第二節(jié) 水溶性維生素,Water-soluble Vitamin,易溶于水，故易隨尿液排出 體內(nèi)不易儲(chǔ)存，必須經(jīng)常從食物中攝取 作用比較單一，主要構(gòu)成酶的輔助因子直 接影響某些酶的催化作用。,概 述,種類：B族維生素，維生素C,共同特點(diǎn),一、維生素B1形成輔酶焦磷酸硫胺素,（一）焦磷酸硫胺素是維生素B1的活性形式,焦磷酸硫胺素(thiamine pyrophosphate, TPP),TPP是-酮

8、酸氧化脫羧酶的輔酶，也是轉(zhuǎn)酮酶的輔酶 在神經(jīng)傳導(dǎo)中起一定的作用，抑制膽堿酯酶的活性,1. 生化作用,腳氣病，末梢神經(jīng)炎,（二）維生素B1在糖代謝中具有重要作用，缺乏可引起腳氣病,2.缺乏癥,二、維生素B2是FAD和FMN的組成成分,維生素B2又名核黃素(riboflavin) 體內(nèi)活性形式為黃素單核苷酸(FMN) 黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD),（一）FAD和FMN是維生素B2的活性形式,Vit B2,FMN,AMP,FAD,生化作用：FMN及FAD是體內(nèi)氧化還原酶(如脂酰CoA脫氫酶、琥珀酸脫氫酶、黃嘌呤氧化酶等）的輔基，主要起氫傳遞體的作用 . 缺乏癥：口角炎，唇炎，陰囊炎等,（二）FMN和

9、FAD是體內(nèi)氧化還原酶的輔基,三、維生素PP又稱抗癩皮病維生素,維生素PP包括： 尼克酸(nicotinic acid) 尼克酰胺(nicotinamide),體內(nèi)活性形式： 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+) 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+),（一）維生素PP是NAD+和NADP+的組成成分,NAD+：R為 H,NADP+：R為,尼克酰胺,1. 生化作用,（二）維生素PP缺乏可引起癩皮病,2. 缺乏癥: 癩皮病,3. 大量長(zhǎng)期服用會(huì)中毒,肝損傷,NAD+及NADP+是體內(nèi)多種不需氧脫氫酶（如蘋果酸脫氫酶、乳酸脫氫酶）的輔酶，起傳遞氫的作用。,四、泛酸主要參與?；D(zhuǎn)移反應(yīng),泛酸(pan

10、tothenic acid)又名遍多酸 體內(nèi)活性形式為輔酶A(CoA)、?；d體蛋白(ACP),（一）泛酸在輔酶A和?；d體蛋白分子中發(fā)揮作用,（二）泛酸參與?；D(zhuǎn)移反應(yīng),CoA及ACP是?；D(zhuǎn)移酶的輔酶，參與?；霓D(zhuǎn)移作用。,泛酸,4-磷酸泛酰 巰基乙胺,CoA的結(jié)構(gòu)式,五、生物素參與CO2固定反應(yīng),（一）生物素(biotin)的來源廣泛,（二）生物素是多種羧化酶的輔基,生物素是體內(nèi)多種羧化酶(如丙酮酸羧化酶、乙酰CoA羧化酶)的輔基，與羧化酶蛋白中賴氨酸殘基的-氨基以酰胺鍵共價(jià)結(jié)合，形成生物胞素殘基，參與CO2固定過程。,（三）生物素參與細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和基因表達(dá),生物素還可使組蛋白生物素化，

11、從而影響細(xì)胞周期、轉(zhuǎn)錄和DNA損傷的修復(fù)。,六、維生素B6包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺,（一）維生素B6的磷酸酯是其活性形式,維生素B6包括吡哆醇(pyridoxine)、吡哆醛(pyridoxal)和吡哆胺(pyridoxamine)。 活化形式：磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺,磷酸吡哆醛是氨基酸轉(zhuǎn)氨酶及脫羧酶的輔酶，用于治療小兒驚厥、妊娠嘔吐和精神焦慮。 磷酸吡哆醛也是-氨基-酮戊酸合酶（ALA合酶）的輔酶。缺乏導(dǎo)致低血色素小細(xì)胞性貧血和血清鐵增高。 磷酸吡哆醛是同型半胱氨酸分解代謝酶的輔酶，缺乏引起高同型半胱氨酸血癥。,（二）磷酸吡哆醛的輔酶作用多種多樣,1磷酸吡哆醛是多種酶的輔酶,2磷酸吡哆醛可

12、終止類固醇激素的作用,作用機(jī)制：將類固醇激素-受體復(fù)合物從DNA中移去，終止這些激素的作用。 維生素B6缺乏：可增加人體對(duì)雌激素、雄激素、皮質(zhì)激素和維生素D作用的敏感性。,3維生素B6缺乏不多見，而過量可引起中毒,日攝入量超過200mg可引起神經(jīng)損傷，表現(xiàn)為周圍感覺神經(jīng)病。,葉酸(folic acid)又稱蝶酰谷氨酸 體內(nèi)活性形式為四氫葉酸(FH4),七、葉酸以四氫葉酸形式參與一碳單位代謝,（一）四氫葉酸是葉酸的活性形式,（二）四氫葉酸是一碳單位的載體,FH4是一碳單位轉(zhuǎn)移酶的輔酶，參與一碳單位的轉(zhuǎn)移。N5、N10 是一碳單位的結(jié)合位點(diǎn)。,缺乏癥：巨幼紅細(xì)胞貧血 高同型半胱氨酸血癥和DNA低甲

13、基化,葉酸,二氫葉酸還原酶,NADPH+H+,NADP+,二氫葉酸,二氫葉酸還原酶,NADPH+H+,NADP+,四氫葉酸,5, 6, 7, 8-四氫葉酸,維生素B12又稱鈷胺素(coholamine) 體內(nèi)活性形式為甲基鈷胺素 5 -脫氧腺苷鈷胺素,八、維生素B12是含鈷維生素,（一）維生素B12的吸收需要內(nèi)因子,R：5-脫氧腺苷 5-脫氧腺苷鈷胺素,Vit B12是N5-CH3-FH4轉(zhuǎn)甲基酶（甲硫氨酸合成酶）的輔酶，催化同型半胱氨酸甲基化生成甲硫氨酸。,Vit B12 缺乏：,相應(yīng)缺乏癥：巨幼紅細(xì)胞貧血 高同型半胱氨酸血癥,（二）維生素B12影響一碳單位的代謝和脂肪酸的合成,一是引起甲硫

14、氨酸合成減少； 二是影響四氫葉酸的再生。,5-脫氧腺苷鈷胺素是L-甲基丙二酰CoA變位酶的輔酶，催化琥珀酰CoA的生成。,B12缺乏時(shí)，L-甲基丙二酰CoA大量堆積，影響脂肪酸的正常合成。 相應(yīng)缺乏癥：神經(jīng)疾患,九、維生素C又稱抗壞血病維生素,（一）維生素C是對(duì)熱不穩(wěn)定的酸性物質(zhì),維生素C又稱L-抗壞血酸(ascorbic acid)，呈酸性，廣泛存在于新鮮蔬菜和水果中。,動(dòng)物體內(nèi)不能合成維生素C，必需由食物供給。,抗壞血酸分子中C2和C3羥基可以氧化脫氫生成脫氫抗壞血酸，后者也可以加氫還原。,維生素C,脫氫維生素C,（二）維生素C既是一些羥化酶的輔酶又是強(qiáng)抗氧化劑,1維生素C是一些羥化酶的輔

15、酶,抗壞血酸是維持體內(nèi)含銅羥化酶和-酮戊二酸-鐵羥化酶活性必不可少的輔因子。,2維生素C作為抗氧化劑可直接參與體內(nèi)氧化還原反應(yīng),3維生素C具有增強(qiáng)機(jī)體免疫力的作用,缺乏癥：壞血病（scurvy）,第三節(jié) 鈣、磷代謝,Metabolism of Calcium and Phosphorus,一、鈣、磷在體內(nèi)分布廣泛、功能重要,（一）鈣既是骨的主要成分又具有重要的調(diào)節(jié)作用,骨鈣占體內(nèi)總鈣99%，以羥基磷灰石 (hydroxyapatite)的形式存在,血清鈣(911mg/dl)，占總鈣0.1%,其他鈣占總鈣1%,胞液鈣作為第二信使在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中發(fā)揮許多重要的生理作用。肌肉中的鈣可啟動(dòng)骨骼肌和心肌細(xì)胞

16、的收縮。,血鈣的正常水平對(duì)于維持骨骼內(nèi)骨鹽的含量、血液凝固過程和神經(jīng)肌肉的興奮性具有重要的作用。,（二）磷是體內(nèi)許多重要生物分子的組成成分,成人血漿中無機(jī)磷的含量約為1.11.3mmol/L （3.54.0mg/dl）。,血液Ca P = 35 40,二、鈣和磷的代謝與骨的代謝密切相關(guān),（一）鈣和磷的吸收與排泄的影響因素頗多,主要來源: 牛奶、豆類和葉類蔬菜 主要吸收部位:十二指腸和空腸上段,小腸對(duì)鈣的重吸收,影響鈣吸收因素:,酸性食物均有利于鈣的吸收。 堿性磷酸鹽、草酸鹽和植酸鹽不利于鈣的吸收。 鈣的吸收隨年齡的增長(zhǎng)而下降。 維生素D能促進(jìn)鈣和磷的吸收。,正常成人腎小球每日濾過約9g游離鈣。

17、 （1）腎小管對(duì)鈣的重吸收量與血鈣濃度相關(guān)。 血鈣濃度降低可增加腎小管對(duì)鈣的重吸收率，而血鈣高時(shí)吸收率下降。 （2）腎對(duì)鈣的重吸收受甲狀旁腺激素的嚴(yán)格調(diào)控。,腎對(duì)鈣的重吸收,（二）骨內(nèi)鈣和磷的代謝是體內(nèi)鈣磷代謝主要組成,內(nèi)鈣、磷代謝與動(dòng)態(tài)平衡圖示于圖18-11。,三、鈣和磷代謝受三種激素的調(diào)節(jié),主要調(diào)節(jié)激素：維生素D、甲狀旁腺激素和降鈣素 主要調(diào)節(jié)靶器官：小腸、腎和骨,（一）維生素D促進(jìn)小腸鈣的吸收和骨鹽沉積,（1）1,25-(OH)2D3與小腸黏膜細(xì)胞特異的胞漿受體結(jié)合，進(jìn)入細(xì)胞核，刺激鈣結(jié)合蛋白的生成，促進(jìn)小腸對(duì)鈣的吸收，磷的吸收也隨之增加。 （2）1,25-(OH)2D3可促進(jìn)骨鹽沉積，

18、刺激成骨細(xì)胞分泌膠原，促進(jìn)骨基質(zhì)的成熟，有利于成骨。,（二）甲狀旁腺激素具有升高血鈣和降低血磷的作用,（1）PTH刺激破骨細(xì)胞的活化，促進(jìn)骨鹽溶解，使血鈣與血磷增高。 （2）PTH促進(jìn)腎小管對(duì)鈣的重吸收，抑制對(duì)磷的重吸收。 （3）PTH還可刺激腎合成1,25-(OH)2D3，間接地促進(jìn)小腸對(duì)鈣、磷的吸收。,PTH的總體作用是使血鈣升高。,（三）降鈣素是唯一降低血鈣濃度的激素,降鈣素(calcitonin，CT)是甲狀腺C細(xì)胞合成的由32個(gè)氨基酸殘基組成的多肽，其作用靶器官為骨和腎。 （1）CT抑制破骨細(xì)胞、激活成骨細(xì)胞，促進(jìn)骨鹽沉積，降低血鈣與血磷。 （2）CT抑制腎小管對(duì)鈣、磷的重吸收。,CT的總體作用是降低血鈣與血磷。,鈣、磷代謝的調(diào)節(jié),維生素D缺乏：兒童佝僂病(rickets) 成人骨軟化癥(osteomalacia) 中、老年人骨質(zhì)疏松(osteoporosis) 甲旁亢與維生素D中毒：高血鈣癥(hypercalcemia) 尿路結(jié)石,第四節(jié),微量元素,Trace Element,種類 主要包括有鐵、碘、銅、鋅、錳、