生物化學第4篇-第18章-專題篇--維生素和輔酶教學教材

1、生物化學第4篇-第18章-專題篇-維生素和輔酶 維生素維生素是維持生物正常生命過程所必需的一類小分子有機物，需要量很少，但對維持健康十分重要。維生素不能供給機體熱能，也不能作為構成機體組織的物質(zhì)，其主要功能是通過作為輔酶的成分調(diào)節(jié)機體代謝。長期缺乏任何一種維生素都會導致相應的疾?。ňS生素缺乏癥）。最早分離出的維生素（維生素B1）是一種胺類（amine），將維生素取名為Vitamine（生命胺，最初中譯為維他命），但并非所有的維生素都含氨基，改為Vitamin（V）。6、7 世紀前，我國已有腳氣病和“雀目癥”的記載。生物對維生素的需要情況取決于：1. 在代謝過程中是否需要；2. 自身能否合成。肝

2、、膽疾病可阻礙維生素的吸收。長期口服抗生素可抑制腸道菌生長，引起Vk、生物素、葉酸、泛酸等的缺乏。妊娠、哺乳、強體力勞動、高溫操作，維生素B1和B2的需要量相應增加。醫(yī)療上用維生素防治維生素不足而引起的疾病。長期大量使用維生素A和維生素D會引起中毒；維生素B1用量過多會引起周圍神經(jīng)痛覺缺失；長期大量使用維生素B12會引起紅細胞過多；口服維生素C過多可破壞膳食中維生素B12而引起貧血。維生素維生素水溶性維生素水溶性維生素脂溶性維生素脂溶性維生素：維生素維生素B族（族（B1、B2、泛、泛酸、維生素酸、維生素PP、B6、生物素、生物素、葉酸，葉酸，B12）和維生素）和維生素C等。等。：維生素：維生素

3、A、D、E、K等等一一 維生素維生素B1NCCH3HCCCH2CH2OHSCl維生素B1由一含S的噻唑環(huán)和一含NH2的嘧啶環(huán)組成，又稱硫胺（素）（Thiamine）。1245NH2HCl3HCCH2124PP焦磷酸硫胺素（焦磷酸硫胺素（TTP）硫胺素 + ATP Mg2+硫胺素激酶TPP + AMP主要功能：主要功能：1. 以輔酶方式參加糖的分解代謝。TPP是脫羧酶、脫氫酶的輔酶。功能部位在噻唑環(huán)的C2上。2. 促進年幼動物的發(fā)育。維生素B1促進腸胃蠕動，增加消化液的分泌，因而能促進食欲。3. 保護神經(jīng)系統(tǒng)。促進糖代謝，為神經(jīng)活動提供能量，又能抑制膽堿酯酶的活性。缺乏癥：缺乏癥：1. 腳氣病腳

4、氣病2. 中樞神經(jīng)和腸胃患糖代謝失常中樞神經(jīng)和腸胃患糖代謝失常性質(zhì)和來源性質(zhì)和來源 因維生素B1嚴重缺乏而引起的多發(fā)性神經(jīng)炎?；颊叩闹車窠?jīng)末梢及臂神經(jīng)叢均有發(fā)炎和退化現(xiàn)象，伴有心界擴大、心肌受累、四肢麻木、肌肉瘦弱、煩躁易怒和食欲不振等癥狀。同時因丙酮酸脫羧作用受阻，組織和血液中乳酸量大增，濕性腳氣病還伴有下肢水腫。腳氣病 缺乏維生素B1不僅周圍神經(jīng)的結構和功能受損，中樞神經(jīng)系統(tǒng)也同樣受害。因為神經(jīng)系統(tǒng)（特別的大腦）所需的能量，基本由血糖氧化供給，當糖代謝受阻時，神經(jīng)組織也就發(fā)生反?，F(xiàn)象。維生素B1鹽酸鹽為無色結晶，溶于水，在酸性溶液中穩(wěn)定，在中性和堿性溶液中易被氧化。在普通烹調(diào)條件下?lián)p失并

5、不大。有特殊香氣，微苦。酵母中含維生素B1最多，其他食物中含量多不高。五谷類多集中在胚芽及皮層中。瘦肉、核果和蛋類的含量也較多。酵母、細菌和高等植物能合成維生素B1。二二 維生素維生素B2和黃素輔酶和黃素輔酶維生素B2又稱核黃素（riboflavin），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)結合成黃素蛋白。H2CCCCCHOHOH OH OHHHHH12345NNNCCONHOCH3CH31234578910核糖醇基核糖醇基異咯嗪基異咯嗪基維生素維生素B2為橘黃色的為橘黃色的針狀晶體，味苦，微針狀晶體，味苦，微溶于水，極易溶于堿溶于水，極易溶于堿性溶液，對光和堿不性溶液，

6、對光和堿不穩(wěn)定穩(wěn)定H2CCCCCH2OHOH OH OHHHHNNNCCONHOCH3CH3-OP=OOO-FMN，flavin mononucleotideO H2COHOH12345NNNNHHH9-OP=O OFAD，flavin adenine dinucleotideVB2 + ATP FMN + ADP FMN + ATP FAD +PPiNNNCCONHOCH3CH3R101NNNCCONHOCH3CH3HHR+2HH2-維生素B2的生理功能是作為遞氫輔酶，參與生物氧化作用。維生素B2每人每天需要量：兒童0.6mg，成人1.6mg。動物體內(nèi)不能合成維生素B2。過量則排出。膳食中長

7、期缺乏維生素B2，眼角膜和口角血管增生，引起白內(nèi)障、眼角膜炎、舌炎和陰囊炎等。三三 泛酸（維生素泛酸（維生素B3）和輔酶）和輔酶ACH2-CCC-N-CH2-CH2-COOHH3CH3COHHOHOH,-二羥二羥-,-二甲基丁酸二甲基丁酸-丙氨酸丙氨酸NH-CH2-CH2-SH巰基乙胺巰基乙胺O OH2COOH12345NNNNHH9P-OOP O-OOP-OO-NH2 輔酶A（CoASH）泛酸為淡黃色粘性油狀物，溶于水和醋酸，不溶于氯仿和苯，在中性溶液中對濕熱、氧化和還原都穩(wěn)定。泛酸的生物功能是以CoA形式參加代謝，是酰基的載體，是體內(nèi)酰化酶的輔酶，對糖、脂、蛋白質(zhì)代謝過程中的乙?；D(zhuǎn)移有重

8、要作用。成人每天需要量為510mg，一般膳食的泛酸含量豐富。大白鼠缺乏泛酸，毛發(fā)邊灰白，并自行脫落，毛與皮的色素形成可能與泛酸有關。四四 維生素維生素PP和輔酶和輔酶、輔酶、輔酶維生素PP過去稱抗賴皮病維生素或維生素B5，包括尼克酸（煙酸）和尼克酰胺。尼克酰胺的副作用較?。ㄈ缫鹈娌?、頸部發(fā)赤發(fā)癢和燒灼感），醫(yī)療及營養(yǎng)上多用尼克酰胺。尼克酰胺為維生素B5的化學名。NCOOH 尼克酸（nicotinic acid）NCONH2 尼克酰胺（nicotinamide）NCONH2O OH2COHOHNNNNHH9P -OONH2O H2COHOHOP = O-OO +尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（nico

9、tinamide adenine dinucleotide，NAD+）P尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADP+）Nicotinic acid + PRPP + ATPNAD+NAD+ + ATP NADP+ +PPi尼克酸及尼克酰胺為無色晶體，前者熔點為236，后者熔點為129131，是維生素中較穩(wěn)定的，不被光、空氣及熱破壞。溶于水及酒精。與溴化氰作用產(chǎn)生黃綠色化合物，可作為定量基礎。功能：1.以NAD+或NADP+形式作為脫氫酶的輔酶而起到遞氫體的作用。NCONH2R+2HNCONH2RHH14-2HNA

10、D(P)+ +2H-2HNAD(P)H + H+2. 維持神經(jīng)組織的健康。尼克酰胺對中樞及交感神經(jīng)系統(tǒng)有維護作用，缺乏，則常產(chǎn)生神經(jīng)損害和精神紊亂。3. 促進微生物生長。4.尼克酸可使血管擴張，使皮膚發(fā)赤發(fā)癢，尼克酰胺無此作用。大劑量尼克酸有降低血漿膽固醇和脂肪的作用。缺乏癥缺乏癥膳食中長期缺乏維生素PP所引起的疾病為對稱性皮炎，又叫賴皮病(pellagra)。在狗生黑舌病。賴皮病患者的中樞及交感神經(jīng)系統(tǒng)、皮膚、胃、腸等皆受不良影響。主要癥狀為對稱性皮炎，消化道炎和神經(jīng)損害與精神紊亂，兩手及其裸露部位呈現(xiàn)對稱性皮炎。中樞神經(jīng)方面的癥狀為頭痛、頭昏、易刺激、抑郁等。Trp可轉(zhuǎn)變?yōu)槟峥缩０?，以玉?/p>

11、為主食易患缺乏癥（玉米中Trp貧乏）。五五 維生素維生素B6和磷酸吡哆醛和磷酸吡哆醛維生素B6又稱吡哆素，包括吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺。NCH2OHCH2OHHOH3C 吡哆醇(pyridoxol)NCH2OHCHOHOH3C 吡哆醛(pyridoxal)NCH2OHCH2NH2HOH3C 吡哆胺(pyridoxamine)NCH2OCHOHOH3CP（磷酸吡哆醛， PLP）吡哆醇吡哆醇氧化酶吡哆醛吡哆胺吡哆胺轉(zhuǎn)氨酶ATPADP磷酸吡哆醇磷酸吡哆醇 氧化酶磷酸吡哆醛磷酸吡哆胺轉(zhuǎn)氨酶磷酸吡哆胺ATPADP激酶ATPADP吡哆素為無色晶體，易溶于水及乙醇，在酸液中穩(wěn)定，在堿液中易被破壞，對光不穩(wěn)定，

12、吡哆醇耐熱，吡哆醛和吡哆胺不耐高溫。吡哆素 + FeCl3 紅色產(chǎn)物紅色產(chǎn)物吡哆素 + 重氮化對一氨基苯磺酸 橘紅色產(chǎn)物橘紅色產(chǎn)物吡哆素 + 2，6-二氯醌氯亞胺 藍色產(chǎn)物藍色產(chǎn)物功能：功能： 作為輔酶參加多種代謝反應，包括脫羧、轉(zhuǎn)氨、氨基酸內(nèi)消旋、Trp代謝（包括Trp nicotinamide）、含硫氨基酸的脫硫、羥基氨基酸的代謝和氨基酸的脫水等。缺乏癥：缺乏癥：導致皮膚、中樞神經(jīng)系統(tǒng)和造血機構的損害。六六 生物素生物素生物素（維生素B7）為含硫維生素，其結構可視為由尿素與硫戊烷環(huán)結合而成，并有一個C5酸枝鏈。HNNHCO尿素部分HCCHH2CCHS硫戊烷環(huán)部分(CH2)4COOHC5酸根

13、部分生物素（生物素（bioton）尿素環(huán)上的一個N可與CO2結合生物素是細長針狀的晶體，熔點232，耐熱和耐酸、堿，微溶于水。功能：功能：生物素是多種羧化酶的輔酶，在CO2固定反應中起重要作用。缺乏癥：缺乏癥：人體一般不會發(fā)生生物素缺乏。大白鼠嚴重缺乏時，后腳癱瘓，廣泛的皮膚病、脫毛和神經(jīng)過敏。人類缺少生物素可能導致皮炎、肌肉疼痛、感覺過敏、怠倦、厭食、輕度貧血等。七七 葉酸和葉酸輔酶葉酸和葉酸輔酶葉酸（folic acid）即維生素B11，由蝶呤啶、對氨基苯甲酸與L-谷氨酸連接而成。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

14、氫葉酸（FH4或THFA）。四氫葉酸的N5 和N10位可與多種一碳單位結合作為它們的載體。功能：功能：THFA是轉(zhuǎn)一碳基團一碳基團酶系的輔酶。主要的生理功能：Gly Ser參與嘌呤環(huán)的合成dUMP TMP1. 高半光氨酸 Cys缺乏癥：缺乏癥：葉酸缺乏時，紅細胞的發(fā)育受到影響，造成巨紅細胞性貧血癥。八八 維生素維生素B12和和B12輔酶輔酶維生素B12是含鈷的化合物，又稱鈷胺素(cyanocobalamine)。維生素B12的發(fā)現(xiàn)是多年研究惡性貧血癥（即巨初紅細胞癥）的結果。最初發(fā)現(xiàn)服用全肝可控制惡性貧血癥狀，在1948年從肝臟中分離出一種具有控制惡性貧血效果的紅色晶體紅色晶體物質(zhì)，定名為維生

15、素B12。在自然界中只有微生物能合成維生素B12。維生素B12是含三價鈷的多環(huán)系化合物，其經(jīng)驗式為C63H88O14N14RCo。其結構式經(jīng)多次修正，至1963年確定。1973年完成人工合成。微生素B12為深紅色晶體，熔點甚高，溶于水、乙醇和丙酮，不溶于氯仿。微生素B12晶體及水溶液都相當穩(wěn)定。但酸、堿、日光、氧化和還原都使之破壞，有光活性。功能：功能：1. 促進某些化合物的異構作用。2. 促進甲基轉(zhuǎn)移作用。3. 維持SH的還原型狀態(tài)。4. 促進核酸和蛋白質(zhì)的生物合成。5. 維持造血機構的正常運轉(zhuǎn)。6. 促進上皮組織細胞的新生。缺乏癥：缺乏癥：1. 兒童及幼齡動物發(fā)育不良。2. 消化道上皮組織

16、細胞失常。3. 造血器官功能失常，不能正常產(chǎn)生紅血細胞，導致惡性貧血。4. 髓磷脂的生物合成減少，引起神經(jīng)系統(tǒng)的損害，表現(xiàn)癥狀為手足麻木、刺痛、體位不易維持平衡、肌肉動作不協(xié)調(diào)、憂郁易怒、思想遲緩和健忘等。維生素B12的吸收需要一種胃壁細胞分泌的糖蛋白（稱為內(nèi)因子），兩者結合后才能被小腸吸收。惡性貧血患者的胃液中常缺乏內(nèi)因子，須注射維生素B12治療。九九 維生素維生素C維生素C能防治壞血病，又稱抗壞血酸(ascorbic acid)。O=CCOHCOHHCHOCH CH2OHOO=CC=OC=OHCHOCH CH2OHO-2H+2H還原型還原型氧化型氧化型抗壞血酸為無色晶體，熔點192，味酸，

17、溶于水及乙醇。不耐熱，易被光及空氣氧化。抗壞血酸可還原2，6-二氯靛酚使之褪色，亦可與2，4-二硝基苯肼結合成有色的腙，定性或定量測定。功能：功能：1. 促進各種支持組織及細胞間粘合物的形成。是脯氨酸羥化酶的輔酶。2. 對生物氧化有重要作用。缺乏癥：缺乏癥：壞血病 毛細血管易出血和齒、骨發(fā)育不全或退化。十十 維生素維生素A維生素A只存在于動物性食物中，包括A1 和 A2兩種。A1即視黃醇，主要存在于咸水魚的肝臟；A2即3-脫氫視黃醇，主要存在于淡水魚肝臟。在高等植物和動物中普遍存在的-胡蘿卜素可轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素A。CH2OH視黃醇視黃醇3-脫氫視黃醇脫氫視黃醇CH2OHCHO維生素A1一般為黃色粘

18、性油體，純體可結晶為黃色三棱晶體，熔點63。維生素A2尚未制成晶體。維生素A不溶于水，而溶于油脂和乙醇，易氧化，在無氧條件下，相當耐熱。易被紫外光所破壞。在氯仿和乙醇溶液中，維生素A1的吸收峰在328nm，維生素A2的吸收峰在345nm及350nm。在乙醇溶液中，維生素A1與三氯化鏑作用產(chǎn)生的藍色溶液在620nm處有一特殊吸收光帶，維生素A2在693nm和697nm各有一吸收光帶。維生素A除了促進年幼動物生長外，其主要功能為維持上皮組織的健康及正常視覺，還有助于動物生殖和泌乳。在視覺過程中維生素A的變化。缺乏癥：缺乏癥：1. 上皮組織結構改變，呈角質(zhì)化。皮膚干燥，成磷狀。呼吸道表皮組織改變，易

19、受病菌侵襲。有的患者因腸胃黏膜表皮受損而引起腹瀉。在兒童還偶有因缺乏A引起眼角膜和結膜變質(zhì)，牙釉和骨質(zhì)發(fā)育不全。大人、小孩長期缺乏維生素A都會導致淚腺分泌障礙產(chǎn)生干眼?。ㄑ劢Y膜炎）。動物缺乏維生素A，生殖和泌乳也不正常，易發(fā)生流產(chǎn)和缺奶。2. 視紫紅質(zhì)不足，對暗光適應能力減弱，發(fā)生夜盲癥。3. 引起代謝失調(diào)，如某些器官的DNA含量減少，粘多糖（硫酸軟骨素）的生物合成也受阻礙。維生素A較易被正常腸道吸收，但不直接隨尿排泄，因而攝取過量是有害的。十一十一 維生素維生素D維生素D具有抗佝僂病作用，又稱抗佝僂病維生素。已確知有4種，即維生素D2、D3、D4、D5，均為類固醇衍生物，其中D2和D3較為重

20、要。只在動物體內(nèi)含有維生素D，魚肝油中含量最豐富。動、植物組織中含有能轉(zhuǎn)化為維生素D的固醇類物質(zhì)，經(jīng)紫外光照射可轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素D。目前尚不能用人工方法合成，只能用紫外光照射維生素D元的方法來制造。維生素D為無色晶體，不溶于水而溶于油脂及脂溶劑，相當穩(wěn)定，不易被酸、堿或氧化破壞。功能：功能：調(diào)節(jié)鈣、磷代謝，維持血液正常的鈣、磷濃度，從而促進鈣化，使牙齒、骨骼發(fā)育正常。缺乏癥：缺乏癥：維生素D攝食不足，不能維持鈣的平衡，兒童骨骼發(fā)育不良，產(chǎn)生佝僂病佝僂病?；颊吖琴|(zhì)軟弱，膝關節(jié)發(fā)育不全，兩腿形成內(nèi)曲或外曲畸形。成人則產(chǎn)生骨骼脫鈣作用；孕婦和授乳婦人的脫鈣作用嚴重時導致骨質(zhì)疏松癥骨質(zhì)疏松癥，患者骨骼易折，牙齒易脫落。機體只能從膽汁排出過多的維生素D，維生素D如攝食過量則會中毒中毒。早期癥狀為：乏力、疲倦、惡心、頭痛、腹瀉等。較嚴重時引起軟組織（包括血管、心肌、肺、腎、皮膚等）的鈣化，導致重大病患。十二十二 維生素維生素E維生素E又稱