第十八章維生素與微量元素

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：本章共 2 節(jié)課時(每個課時為 45 分鐘) 。講授安排如下：第一學(xué)時：概述；第一節(jié)脂溶性維生素；第二學(xué)時：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、重點與難點重點： 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：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)酰基載體蛋白( 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 ）是指維持細胞正常功能所必需,但需要量極小,許多動物體內(nèi)不能合成，必須由食物供給的一組有機化合物。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。動物或人缺乏維生素時，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、 生理功能、 溶解度等不同進行分類。 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)；儲存不當(dāng)。 ）2 吸收障礙3 需要量提高4 長期服用抗菌素造成，由腸道細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、生化作用、缺乏癥；熟悉化學(xué)本質(zhì)、體內(nèi)轉(zhuǎn)化過程。脂溶性維生素特點脂溶性維生素（ lipid-soluble vitamin ）有以下共同點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)致細胞興奮并轉(zhuǎn)化為

7、神經(jīng)沖動，從而出現(xiàn)暗視覺。眼對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)膜圓椎細胞是感強光并分辨顏色， 其感光物質(zhì)為視紅質(zhì)、 視青質(zhì)和視蘭質(zhì)。 當(dāng)這些細胞感受不同色的光時，含相應(yīng)視色素的細胞即可導(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)生呈負相關(guān)。3-胡羅卜素是抗氧化劑。3作用機制視黃酸在細胞內(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、，通過對特定的基因表達的調(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鈣及磷的吸收。缺乏維生素D 時，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 維持生殖機能 促進血紅素合成（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， 也不會因此而發(fā)生中毒。 又因 為在體內(nèi)的儲存很少，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 ,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 N-5 吸收一質(zhì)子成季胺,進一步吸收一個電子及一個質(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 .作用機制：尼克酰胺的吡啶環(huán)上可進行可逆的加氫和脫氫反應(yīng)， 即它既易于從底物接受兩個電子與一個質(zhì)子也容易將它們交給其它物質(zhì)(在酶蛋白參于下進行) ，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?；D(zhuǎn)移酶的輔酶。作用機制：參于酰基轉(zhuǎn)移酶促反應(yīng)的重要功能基團是-SH ，由于酰基輔酶A 容易形成烯醇式中間體，酰基與CoA 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：-碳基團轉(zhuǎn)移酶的輔酶，起著一碳基團傳遞體的作用。4.缺乏癥；巨幼紅細胞貧血八、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， 又能接受 2 個氫原子，再轉(zhuǎn)變?yōu)榭箟难帷? .生化作用（ 1 ）促進膠原蛋白合成（ 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） 保護巰基的作用 （圖 18-8）圖 18-8 維生素 C 保護巰基的作用2） 保護維生素A 、 E 及 B 免遭氧化3） 使紅細胞中的高鐵血紅素還原為血紅蛋白，使其恢復(fù)對氧的運輸（ 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