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1、第十八章維生素與微量元素Vitamin and Microelement一、授課章節(jié)及主要內(nèi)容:第十八章維生素與微量元素二、授課對(duì)象: 臨床醫(yī)學(xué)、預(yù)防、法醫(yī)(五年制) 、臨床醫(yī)學(xué)(七年制)三、授課學(xué)時(shí):本章共 2 節(jié)課時(shí)(每個(gè)課時(shí)為 45 分鐘) 。講授安排如下:第一學(xué)時(shí):概述;第一節(jié)脂溶性維生素;第二學(xué)時(shí):第二節(jié)水溶性維生素四、教學(xué)目的與要求:通過本章學(xué)習(xí)掌握維生素的定義,生物學(xué)重要性,分類; 各類維生素的化學(xué)本質(zhì)、 生化作用及缺乏癥。掌握微量元素的概念,種類,需要量,功能及缺乏癥五、重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn): B 族維生素在體內(nèi)活性形式及生化作用;維生素A 、 D 生化作用及缺乏癥。難點(diǎn):各類維生素
2、及體內(nèi)活性形式的結(jié)構(gòu)。六、教學(xué)方法及授課大致安排教學(xué):多媒體函授;提示后自學(xué)(第三節(jié)微量元素) ;以面授為主,適當(dāng)結(jié)合臨床提問啟發(fā)。七、主要外文專業(yè)詞匯維生素( vitamin )脂溶性維生素( lipid-soluble vitamin )水溶性維生素(water-soluble vitamin)微量元素(microelement )焦磷酸硫胺素(thiamine pyrophosphate,TPP)黃素腺嘌呤二核苷酸(flavin adenine dinucleotide,FAD)黃素單核苷酸(flavin mononucleotide, FMN)尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸( nicotina
3、mide adenine dinucleotide, NAD+ )尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸( nicotinamide adenine dinucleotide phosphate,NADP+ )磷酸吡哆醛(pyridoxal phosphate )磷酸吡哆胺(pyridoxamine phosphate )輔酶 A(CoA)?;d體蛋白( acyl carrier protein )生物素(biotin)葉酸(folic acid )抗壞血酸( ascorbic acid )八、思考題1、維生素 A 、 D 的生化作用及缺乏癥2、水溶性維生素與輔酶的關(guān)系3、在氨基酸代謝中參與的B 族維生素
4、九、教材: 生物化學(xué)第六版(人民衛(wèi)生出版社)十、授課提綱 (或基本內(nèi)容 )概述Introduction要求:掌握維生素的定義、生物學(xué)重要性;熟悉維生素缺乏的原因、定義維生素( vitamin )是指維持細(xì)胞正常功能所必需,但需要量極小,許多動(dòng)物體內(nèi)不能合成,必須由食物供給的一組有機(jī)化合物。二、生物學(xué)重要性許多維生素是構(gòu)成輔酶(輔基)的組成成分,因而需要量少但在物質(zhì)代謝中起著重要作用。動(dòng)物或人缺乏維生素時(shí),物質(zhì)代謝即發(fā)生障礙,引起維生素缺乏病。三、分類維生素可按發(fā)現(xiàn)的先后、化學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、 生理功能、 溶解度等不同進(jìn)行分類。 按溶解度 不同可將維生素分為兩大類即;脂溶性和水溶性維生素。四、維生素缺
5、乏的原因1 供給不足(供給量不足;烹調(diào)方法不當(dāng);儲(chǔ)存不當(dāng)。 )2 吸收障礙3 需要量提高4 長(zhǎng)期服用抗菌素造成,由腸道細(xì)菌合成的某些維生素(維生素K 、 B6 、葉酸)的缺乏。第一節(jié) 脂溶性維生素Lipid-soluble vitamin要求:掌握脂溶性維生素的特點(diǎn)、生化作用、缺乏癥;熟悉化學(xué)本質(zhì)、體內(nèi)轉(zhuǎn)化過程。脂溶性維生素特點(diǎn)脂溶性維生素( lipid-soluble vitamin )有以下共同點(diǎn)1 .溶于脂肪及脂溶劑中;2 .食物中與脂類共存。3 .吸收后可在體內(nèi),主要在肝儲(chǔ)存。(一)維生素A1 .化學(xué)本質(zhì)及性質(zhì);天然維生素A 有兩種形式, A1 又稱視黃醇( retinol ) 、 A
6、2 ( 3-脫氫視黃醇) 。在體內(nèi)的活性形式為;視黃醇、視黃醛、視黃酸3 -胡羅卜素稱為維生素A原2.維生素A 的生化作用(見六版教材圖18-1)圖 18-1 視紫紅質(zhì)的合成、分解與視黃醛的關(guān)系 構(gòu)成視覺細(xì)胞內(nèi)的感光物質(zhì)維生素 A 可氧化生成視黃醛, 由于其側(cè)鏈的雙鍵可形成順反異構(gòu)體。其中最重要的是11-順式視黃醛,它以醛基與視蛋白中e-氨基相聯(lián)形成視紫紅質(zhì)。 視紫紅質(zhì)是視網(wǎng)膜桿狀細(xì)胞感弱光的基本成份, 與暗視覺有關(guān)。 視紫紅質(zhì)在有光的條件下分解為反式視黃醛和視蛋白,在暗處則由11-順式視黃醛和視蛋白結(jié)合為視紫紅質(zhì)。視色素吸收光子而引起光學(xué)變化、 并出現(xiàn)感受器的電位變化、 導(dǎo)致細(xì)胞興奮并轉(zhuǎn)化為
7、神經(jīng)沖動(dòng),從而出現(xiàn)暗視覺。眼對(duì)弱光的感光性取決于視紫紅質(zhì)的濃度。若維生素A 不足,可導(dǎo)致視紫紅質(zhì)的合成受阻,使暗適應(yīng)能力降低或喪失,稱為夜盲癥。視網(wǎng)膜圓椎細(xì)胞是感強(qiáng)光并分辨顏色, 其感光物質(zhì)為視紅質(zhì)、 視青質(zhì)和視蘭質(zhì)。 當(dāng)這些細(xì)胞感受不同色的光時(shí),含相應(yīng)視色素的細(xì)胞即可導(dǎo)致該顏色的視覺。這三種視色素均由11-視黃醛與不同的視蛋白組成,其感光和產(chǎn)生視覺方面同視紫紅質(zhì)。 參于糖蛋白的合成 其他作用;如人體上皮細(xì)胞的正常分化與視黃酸直接相關(guān)。維生素 A 的攝入與癌癥 的發(fā)生呈負(fù)相關(guān)。3-胡羅卜素是抗氧化劑。3作用機(jī)制視黃酸在細(xì)胞內(nèi)可特異地與視黃醇結(jié)合蛋白( CRBP )相結(jié)合,后者與核蛋白 結(jié)合 后
8、,通過對(duì)特定的基因表達(dá)的調(diào)控而發(fā)揮作用。4缺乏病5維生素 A 中毒(二)維生素D1 化學(xué)本質(zhì);類固醇衍生物2來源3運(yùn)輸4體內(nèi)活性形式及生成過程5體內(nèi)活性形式為; 1,25-(OH)2-VitD3 ,形成過程 (見六版教材圖 18-2 )圖 18-2 膽鈣化醇的代謝6生化作用及缺乏癥促進(jìn)鈣及磷的吸收。缺乏維生素D 時(shí),兒童可發(fā)生佝僂病,成人引起軟骨病。(三)維生素E1 .化學(xué)本質(zhì)及性質(zhì)2 .生化作用及缺乏癥 維生素 E 是體內(nèi)最重要的抗氧化劑 維持生殖機(jī)能 促進(jìn)血紅素合成(四)維生素K1 .化學(xué)本質(zhì)及性質(zhì)2 .生化作用及缺乏癥第二節(jié) 水溶性維生素Water-soluble vitamin要求:掌
9、握各類維生素在體內(nèi)的活性形式,生化作用,熟悉化學(xué)本質(zhì)及缺乏癥水溶性維生素(water-soluble vitamin) 包括 B 族維生素和維生素C 。 B 族維生素 ,在體內(nèi)大多轉(zhuǎn)變?yōu)檩o酶,參與多種酶的催化作用,有些甚至直接參與一些酶的催化反應(yīng)。水溶性維生素在體內(nèi)過剩的部分均可由尿排出體外, 因此在體內(nèi)很少蓄積, 也不會(huì)因此而發(fā)生中毒。 又因 為在體內(nèi)的儲(chǔ)存很少,所以必須經(jīng)常從食物中攝取。一、維生素B11 .化學(xué)本質(zhì)及性質(zhì)VitB1 因分子有硫及氨基而得名硫胺素。2 .體內(nèi)活性形式(圖18-3)圖 18-3 焦磷酸硫胺素(TPP)Vit B1 進(jìn)入體內(nèi)被焦磷酸化為 TPP。 (焦磷酸硫胺素t
10、hiamine pyrophosphate,TPP )。3 .生化作用丙酮酸脫氫酶,”-酮戊=酸脫氫酶及轉(zhuǎn)酮醇酶的輔酶。在神經(jīng)傳導(dǎo)中起一定作用,抑制膽堿脂酶活性。4 .缺乏癥 腳氣病,末梢神經(jīng)炎二、維生素B21 . 化學(xué)本質(zhì)及性質(zhì)VitB2 又稱核黃素(riboflavin)2 .在體內(nèi)的活性形式FAD: 黃素腺嘌呤二核苷酸(flavin adenine dinucleotide,FAD)FMN: 黃素單核苷酸(flavin mononucleotide, FMN)3 .生化作用多種氧化還原酶及遞氫體酶的輔基,參于遞氫作用。4 .作用機(jī)制FAD 及 FMN 中的異咯嗪(isoalloxazin
11、e) 結(jié)構(gòu)是參加催化反應(yīng)的功能基團(tuán) ,異咯嗪的環(huán)I是一醌式結(jié)構(gòu)易于吸收電子成半醌(semiquinone) 同時(shí) N-5 吸收一質(zhì)子成季胺,進(jìn)一步吸收一個(gè)電子及一個(gè)質(zhì)子后被還原成無色的二氫黃素輔酶(FADH2 或 FMNH2) 電子與質(zhì)子均來自氧化的底物,反應(yīng)可逆,故可遞氫。5 .缺乏癥 : 口角炎,唇炎,陰囊炎。三、維生素PP1 . 化學(xué)本質(zhì)及性質(zhì)VitPP 包括尼克酸(煙酸)和尼克酰胺(煙酰胺) 。其化學(xué)本質(zhì)為吡啶衍生物。2 .體內(nèi)活性形式;NAD+ :尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸( nicotinamide adenine dinucleotide NAD+ )NADP+ :尼克酰胺腺嘌呤二核
12、苷酸磷酸( nicotinamide adenine dinucleotide phosphate )3 .生化作用:多種氧化酶的輔酶,一些還原酶的輔酶參于遞氫作用。4 .作用機(jī)制:尼克酰胺的吡啶環(huán)上可進(jìn)行可逆的加氫和脫氫反應(yīng), 即它既易于從底物接受兩個(gè)電子與一個(gè)質(zhì)子也容易將它們交給其它物質(zhì)(在酶蛋白參于下進(jìn)行) ,因而在生物氧化過程中起重要遞氫體作用。5 .缺乏癥;癩皮病B6 (圖 18-4)1 化學(xué)本質(zhì)及性質(zhì)VitB6 包括吡哆醇( pyridoxine ) ,吡哆醛 (pyridoxal) 和吡哆胺 (pyridoxamine) 三種化合 物,2 體內(nèi)活性形式:磷酸吡哆醛( pyrido
13、xal phosphate )磷酸吡哆胺( pyridoxamine phosphate )在體內(nèi)吡哆醇可以轉(zhuǎn)變?yōu)檫炼呷┖瓦炼甙?,后二者C5 上甲醇基磷酸化生成磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺,是VitB6 在生物體內(nèi)的主要活性形式。3 .生化作用;是氨基酸脫竣酶,及轉(zhuǎn)氨酶的輔酶成分。也是8-氨基丫酮戊酸合酶的輔酶。作用機(jī)理:磷酸口比哆醛分子上的功能基是-C- H ,它與氨基酸的氨基生成不穩(wěn)定的中間物(schiffs, base),丟失“-碳原子上的H后是一種具有共軻雙鍵的穩(wěn)定的共軻結(jié)構(gòu),在酶分子的共同作用下,“-碳原子上可以進(jìn)行各種化學(xué)反應(yīng),即脫竣基、轉(zhuǎn)氨基、消除反應(yīng)或其他反應(yīng)。4 . 缺乏癥;人類未
14、發(fā)現(xiàn)缺乏病五、泛酸 (pantothenic acid) (圖 18-5)18-5 輔酶 A(CoA)1 . 化學(xué)本質(zhì)及性質(zhì);泛酸又稱遍多酸,泛酸在腸內(nèi)被吸收進(jìn)入人體后。經(jīng)磷酸化并獲得巰基乙胺而生成4-磷酸泛酸巰基乙胺。2 .體內(nèi)活性形式;4-磷酸泛酸巰基乙胺是輔酶A 及?;d體蛋白的組成部分。所以CoA ,ACP 是泛酸在體內(nèi)的活性形式。3 .生化作用及缺乏病多種酰基轉(zhuǎn)移酶的輔酶。作用機(jī)制:參于酰基轉(zhuǎn)移酶促反應(yīng)的重要功能基團(tuán)是-SH ,由于酰基輔酶A 容易形成烯醇式中間體,?;cCoA 之間也較容易分離,所以能轉(zhuǎn)移酰基。很少見泛酸缺乏癥。六、生物素(biotin) (圖 18-6)圖 18-
15、6 生物素1 . 化學(xué)本質(zhì)及性質(zhì);生物素為無色。針狀結(jié)晶體,耐酸不耐鹼。氧化劑及高溫可使其失活。2 .生化作用及缺乏癥;構(gòu)成羧化酶的輔酶。參與CO2 的固定。人類未發(fā)現(xiàn)缺乏癥。七、葉酸1 . 化學(xué)本質(zhì)及性質(zhì)葉酸(folic acid ),它由2-氨基-4-羥基-6-甲基喋吟吟 對(duì)氨基苯甲酸( PABA )和L-谷氨 酸三部分組成。葉酸在體內(nèi)可還原為 5 、 6、 7 、 8- 四氫葉酸,反應(yīng)分為兩步進(jìn)行,先生成二氫葉酸,而后再還原為四氫葉酸2 .體內(nèi)活性形式;FH4 是葉酸在體內(nèi)的活性形式。3 .生化作用:-碳基團(tuán)轉(zhuǎn)移酶的輔酶,起著一碳基團(tuán)傳遞體的作用。4.缺乏癥;巨幼紅細(xì)胞貧血八、維生素B1
16、21 . 化學(xué)本質(zhì)及性質(zhì):VitB12 又稱鈷胺素( cobalamine) ,是唯一含金屬元素的維生素。2 .體內(nèi)活形式: 甲基鈷胺素和5, -脫氧腺苷鈷胺素。3 .生化作用: 參與體內(nèi)甲基轉(zhuǎn)移。4 .缺乏癥: 巨幼紅細(xì)胞貧血,神經(jīng)疾患九、維生素C (圖 18-7)圖18-7 L-抗壞血酸1 . 化學(xué)本質(zhì)及性質(zhì);維生素C又稱L-抗壞血酸(ascorbic acid),分子中C2及C5位上的兩個(gè)相鄰的稀醇式羥基極易分解釋放H+, 因而呈酸性。又因其為稀醇式結(jié)構(gòu), C2 及 C5 位上的兩個(gè)氫原子可以完全脫掉,而生成脫氫抗壞血酸。 后者在有供氫體存在時(shí), 又能接受 2 個(gè)氫原子,再轉(zhuǎn)變?yōu)榭箟难帷? .生化作用( 1 )促進(jìn)膠原蛋白合成( 2) 7-“羥化酶的輔酶,催化膽固醇轉(zhuǎn)變成7-a羥膽固醇。( 3)參與芳香族氨基酸的代謝( 4)參與體內(nèi)氧化還原反應(yīng)1) 保護(hù)巰基的作用 (圖 18-8)圖 18-8 維生素 C 保護(hù)巰基的作用2) 保護(hù)維生素A 、 E 及 B 免遭氧化3) 使紅細(xì)胞中的高鐵血紅素還原為血紅蛋白,使其恢復(fù)對(duì)氧的運(yùn)輸( 5)抗病毒作用。3.缺乏癥:壞血病十、a -硫辛酸(圖18-9)圖 18-9 硫辛酸的氧化還原a -硫辛酸(lipoic acid )為硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶的輔酶。有抗脂肪肝和降低血膽固醇的作用
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