維生素定義和功能應用

1、維 生 素定義和功能應用第一節(jié) 概述一、維生素 (vitamin,vit)的定義維持人體正常生理功能所必需的，在體內不能合成或合成不足的,必須由食物供給的一類微量的小分子有機化合物。二、維生素的命名與分類（一）維生素的命名 1. 發(fā)現(xiàn)的先后：A、B、C、D、E 、K. 2. 化學結構特點：視黃醇、硫胺素、維生素B2 3. 生理功能及治療作用：抗干眼病、抗賴皮病 4. 結構相近、生物活性相同：B1、B2、B6 、B12（二）維生素的分類脂溶性維生素 (lipaid-soluble vitamin) 如：VitA、D、E、K2. 水溶性維生素 (water-soluble vitamin) 如：V

2、itB族、VitC三、維生素的需要量1. 人群調查驗證： 如: 維生素A2. 實驗研究 如：水溶性維生素四、維生素缺乏病的原因 1. 維生素的攝入量不足 加工、烹飪方法的不當 2. 吸收障礙 3. 維生素需要量增加而補充相對不足 4. 長期服用某些藥物 長期服用廣譜抗生素，導致K2、B6 、 B12等 缺乏 第二節(jié) 脂溶性維生素特點：1. 不溶于水，溶于脂類及脂肪溶劑。2. 在食物中與脂類共存，并隨脂類一同吸收。3. 吸收的脂溶性Vit A在血液中與脂蛋白及某些特殊結合蛋白特異結合而運輸。4. 在體內有一定的儲存：主要在肝臟5. 攝入過多，引起中毒。脂溶性維生素的種類：維生素A (視黃醇 re

3、tinol) 維生素D (鈣化醇 calciferol) 維生素E (生育酚 tocopherol) 維生素K (凝血維生素) 含有-白芷酮環(huán)的二十碳多烯醇。一、維生素A（抗干眼病維生素）維生素A2: 3-脫氫視黃醇維生素A1: 視黃醇 (retinol)A1 哺乳動物和海產魚肝臟中。 A2 淡水魚肝臟中，生理效用僅及A1的40%?；瘜W結構:維生素A2在-白芷酮環(huán)上比A1多一 個雙鍵。維生素A2: 3-脫氫視黃醇維生素A1: 視黃醇 (retinol)維生素A的側鏈含有4個雙鍵，故可形成多種順反異構體，其中較重要的天然的維生素為全反型(All-trans)。維生素A原-維生素A原-維生素A原：

4、最為重要 吸收率：1/3 轉化率：1/2-維生素A原-胡蘿卜素A、B環(huán)相同的反向對稱結構主要在小腸粘膜轉變?yōu)榫S生素A，一部分也可在肝臟中進行。-胡蘿卜素加雙氧酶（二）生化作用及缺乏癥 視黃醇、視黃醛、視黃酸是Vit A的活性形式1. 構成視覺細胞內感光物質視覺細胞內感光物質: 暗光/弱光：視網(wǎng)膜桿狀細胞 - 視紫紅質 視紅質 強光：視網(wǎng)膜錐狀細胞- 視藍質 視青質暗適應：足夠的視紫紅質再生后，才能看清物體夜盲癥：當維生素A缺乏時，視紫紅質合成減少，視網(wǎng)膜對弱光敏感性降低，暗適應能力減弱。2. 參與細胞膜糖蛋白的合成。 關鍵物質：全反式視黃酸和9-順視黃酸 視黃酸：維持上皮組織的發(fā)育和分化。 干

5、眼?。▁erophthalmia）：淚腺萎縮3. 促進生長發(fā)育 視黃醛和視黃酸對胚胎發(fā)育也是必要的。4. 防癌作用5. 維生素A過量可引起中毒。 頭痛、惡心、共濟失調 皮膚干燥、脫屑、脫發(fā)成人需要量：1mg 長期過量攝入（超過需要量的10-20倍）可引起中毒。攝入成人需要量的100倍，可引起急性中毒。富含維生素A的食物：肝臟、蛋黃、奶油全乳、胡蘿卜、番茄二、維生素 D (抗佝僂病維生素)(一) 化學本質及性質 Vit D3 (膽鈣化醇）：魚油、蛋黃、肝 種類 Vit D2 (麥角鈣化醇）：酵母、植物油 Vit D3 在血液中的運輸：與維生素 D 結合蛋白（Vitamin D binding p

6、rotein,DBP )相結合而運輸。Vit D2原：麥角固醇 麥角固醇 紫外線 Vit D2Vit D3原：7-脫氫膽固醇 膽固醇 7-脫氫膽固醇(皮下） 紫外線 VitD3活化形式: 1,25-二羥膽鈣化醇 肝微粒體-25羥化酶 腎小管上皮細胞線粒體- 1-羥化酶 24-羥化酶（二）生理功能及缺乏癥 1. 調節(jié)血鈣水平是1,25-(OH)2D3的重要作用。 促進小腸粘膜對鈣、磷的吸收。2.促進成骨及破骨細胞的形成，促使骨骼的重建 缺乏 小兒：佝僂病（rickets） 成人：軟骨病 (osteomalacia)3. 1,25-(OH)2D3 具有影響細胞分化的功能。 1,25-(OH)2D3

7、 促進胰島-細胞分泌胰島素。 抑制腫瘤細胞增殖和促進分化。4. 維生素 D 過量可引起中毒。 高鈣血癥、高鈣尿癥、高血壓、軟組織鈣化。三、維生素E（一）化學本質及性質 維生素 E 是生育酚類化合物。 -生育酚的分布最廣，生理效用最強。 1. 維生素 E 是體內最重要的脂溶性抗氧化劑。 對抗生物膜上脂質過氧化產生的自由基； 保護骨骼肌、心肌、血管細胞膜生物膜的結構與功能。2. 與動物的生殖功能和精子生成有關3. 預防衰老 改善皮膚彈性，使性腺萎縮減弱，提高免疫力。 （二）生化作用及缺乏癥3. 維生素 E 能提高血紅素合成的關鍵酶氨基酮戊酸（ALA）合酶和ALA脫水酶的活性，從而促進血紅素合成。

8、新生兒缺乏：貧血4. 維生素E 缺乏并不多見。 可治療先兆流產及習慣性流產。四、維生素K（凝血維生素）（一）化學本質： 2-甲基1，4奈醌的衍生物 Vit K1: 葉綠醌(phylloquinone), 深綠色蔬菜中較多 Vit K2: 腸道細菌的產物 Vit K3: 人工合成的水溶性甲萘醌，可口服或注射 作用最強（天然Vit K的三倍),但毒性較大 Vit K4: 4-亞氨基，2-甲基萘醌(二)生化作用及缺乏癥1. 維生素K 具有促進凝血作用。 促進凝血因子（、）的合成。 -羧化酶（維生素K是輔助因子）2. 維生素K 缺乏可引起出血。 新生兒可能引起 Vit K 的缺乏；無腸道細菌 長期抗生

9、素/ 腸道滅菌藥可能引起Vit K 缺乏。第三節(jié) 水溶性維生素共同特點：1. 易溶于水，故易隨尿液排出，一般不發(fā)生中毒現(xiàn)象。2. 體內不易儲存，必須經常從食物中攝取。3. 作用比較單一，主要構成酶的輔助因子，直接影響某些酶的催化作用。種類：B族維生素： 維生素B1 (硫胺素) 維生素B2 (核黃素) 維生素PP (尼克酸和尼克酰胺) 維生素B6 (吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺) 泛酸 (遍多酸) 生物素 硫辛酸 葉酸維生素CB族維生素的共同特點：1.在自然界常共同存在，最豐富的來源是酵母和 肝臟；2.從低等的微生物到高等動物和人類都需要它們 作為營養(yǎng)素；3.同其他維生素比較，B族維生素作為酶的輔基而

10、 發(fā)揮其調節(jié)物質代謝作用，了解得更為清楚；4.從化學結構上看，除個別例外，大都含氮；5.從性質上看此類維生素大多易溶于水，對酸穩(wěn) 定，易被堿破壞。（一）化學本質及性質 含硫的噻唑環(huán)和含氨基的嘧啶環(huán) （二）生理功能及缺乏癥 Vit B1在糖代謝中具有重要作用 -酮酸氧化脫羧酶的輔酶，也是磷酸戊糖 循環(huán)中轉酮醇酶的輔酶缺乏：腳氣病-末梢神經炎、心力衰竭、肌肉萎 縮；消化液分泌減少，胃蠕動變慢，食欲 不振；多見于酒精中毒者富含食物：種子的外皮破壞因素：在酸性環(huán)境中穩(wěn)定，堿性環(huán)境中破壞. 一、維生素B1（硫胺素)（一） FAD和FMN是維生素B2的活性形式 在堿性溶液中受光照射時極易破壞，因此 維生素

11、B2應貯于褐色容器，避光保存。 FMN：黃素單核苷酸 活性形式 FAD：黃素腺嘌呤二核苷酸 作用：參與體內生物氧化過程。 二、維生素B2(核黃素)FAD和FMN（二）生化作用及缺乏癥缺乏癥:口角炎、舌炎、陰囊炎及角膜血管增生和鞏膜充血等。幼兒缺乏它則生長遲緩。但這些癥狀目前還難以用它參與黃酶的作用來解釋，其機理尚不清楚。三、維生素PP(抗賴皮病因子) 1. 維生素PP即抗癩皮病因子，又名預防癩皮病因子(pellagra preventing factor)它包括尼克酸(煙酸)和尼克酰胺(煙酰胺)，均為吡啶衍生物。 2. 尼克酸在人體內可從色氨酸代謝產生并可轉變成尼克酰胺。由色氨酸轉變?yōu)榫S生素P

12、P的量有限，不能滿足機體的需要，所以仍需從食物中供給。3. 尼克酰胺是構成輔酶(NAD+)和輔酶(NADP+)的成分，這兩種輔酶結構中的尼克酰胺部分具有可逆地加氫和脫氫的特性，在生物氧化過程中起著遞氫體的作用。NAD+和NADP+尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（二）生化作用及缺乏癥不需氧脫氫酶的輔酶缺乏癥:癩皮病，其特征是體表暴露部分出現(xiàn)對稱性皮炎，此外還有消化不良，精神不安等癥狀，嚴重時可出現(xiàn)頑固性腹瀉和精神失常。但是這些癥狀與維生素PP在代謝中所起的作用有何聯(lián)系，目前尚不十分清楚。Pellagra四、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

13、（二）生化作用及缺乏癥在機體組織內維生素B6多以其磷酸酯的形式存在，參與氨基酸的轉氨、某些氨基酸的脫羧以及半胱氨酸的脫巰基作用。轉氨酶，脫羧酶，能促進谷氨酸脫羧，氨基丁酸的合成小兒驚厥、妊娠嘔吐。ALA合成酶的輔酶糖原磷酸化酶的組成成分。動物缺乏維生素B6亦可發(fā)生與癩皮病類似的皮膚炎。在人類尚未發(fā)現(xiàn)單純的維生素B6缺乏癥。五、泛酸泛酸，N-（，-二羥，-二甲基丁酰）-丙氨酸泛酸在機體組織內是與巰基乙胺、焦磷酸及3-磷酸腺苷結合成為輔酶A而起作用的。因其活性基為SH故常用CoA-SH表示之。（二）生化作用及缺乏癥在體內輔酶A及ACP（?；d體蛋白）構成?；D移酶的輔酶。主要參與糖和脂肪的代謝。腳

14、灼熱綜合癥 六、生物素生物素的結構包括含硫的噻吩環(huán)、尿素及戊酸（二）生化作用及缺乏癥生物素與羧化反應有關在組織內生物素的側鏈中，戊酸的羧基與酶蛋白分子中的賴氨酸殘基上的-氨基通過酰胺鍵牢固結合，形成羧基生物素酶復合物，稱為生物胞素（biocytin)?？蓪⒒罨聂然D移給相應的作用物。七、葉酸葉酸由蝶酸(pteroic acid)和谷氨酸結合構成。在動物組織中以肝臟含葉酸最豐富。食物中的葉酸多以含5分子或7分子谷氨酸的結合型存在，在腸道中受消化酶的作用水解為游離型而被吸收。若缺乏此種消化酶則可因吸收障礙而致葉酸缺乏。小腸粘膜、肝及骨髓等組織含有葉酸還原酶，在NADPH和維生素C的參與下，可催化

15、此種轉變。（二）生化作用及缺乏癥四氫葉酸參與體內“一碳基團”的轉移，是一碳基團轉移酶系統(tǒng)的輔酶。四氫葉酸在體內嘌呤和嘧啶的合成上起重要作用。N5，N10-甲炔四氫葉酸(N5，N10=CH-FH4)和N10-甲酰四氫葉酸(N10-CHOFH4)可參與嘌呤核苷酸的合成，其中甲炔基(=CH-)和甲酰基(-CHO)分別成為嘌呤堿中第8位和第2位上兩個碳原子的來源。在尿嘧啶脫氧核苷酸(d-UMP)轉變成胸腺嘧啶脫氧核苷酸(d-TMP)的過程中，N5，10-甲烯四氫葉酸(N5，N10-CH2-FH4)可供給甲烯基(-CH2-)而形成胸腺嘧啶中的甲基。dUMP dTMPFU 氨甲蝶呤嘌呤C2嘌呤C8B12蛋

16、氨酸循環(huán)NADPH +H+FU 氨甲蝶呤嘌呤C2嘌呤C8B12ARH2OFU 氨甲蝶呤嘌呤C2嘌呤C8B12ATP PPi,Pi R RCH3 FU 氨甲蝶呤嘌呤C2嘌呤C8B12 SAMFU 氨甲蝶呤嘌呤C2嘌呤C8B12FU 氨甲蝶呤嘌呤C2嘌呤C8同型半胱氨酸蛋氨酸B12N5 CH3 FH4FU 氨甲蝶呤嘌呤C2嘌呤C8FU 氨甲蝶呤嘌呤C2嘌呤C8FU NADP+嘌呤C2嘌呤C8FU 嘌呤C2嘌呤C8FH2嘌呤C2嘌呤C8嘌呤C2嘌呤C8N5,N10CH2FH4嘌呤C2嘌呤C8嘌呤C2嘌呤C2N5,N10=CHFH4嘌呤C2N10CHOFH4 甘 絲 色 組FH4SAH體內缺乏葉酸時，

17、“一碳基團”的轉移發(fā)生障礙，核苷酸特別是胸腺嘧啶脫氧核苷酸的合成減少，以致骨髓中幼紅細胞DNA的合成受到影響，細胞分裂增殖的速度明顯下降。此時血紅蛋白的合成雖也有所減弱，但影響較小。幼紅細胞可因分裂障礙而使細胞增大，形成巨幼紅細胞(megaloblast)。由這種巨幼紅細胞產生的成熟紅細胞，其平均體積也較正常大，可在周圍血液中見到，所以葉酸缺乏引起的貧血屬于巨幼細胞性大紅細胞性貧血(megaloblastic macrocytic anemia)。因白細胞分裂增殖同樣需要葉酸，故葉酸缺乏時，尚可見周圍血液中粒細胞減少，且粒細胞的體積也偏大，核分葉增多。葉酸拮抗藥種類很多，其中氨蝶呤(amino

18、pterin)及氨甲蝶呤(methotrexate簡寫MTX)在結構上與葉酸相似，都是葉酸還原酶的強抑制劑，常用作抗癌藥。Haminopterin八、維生素B12維生素B12的兩種輔酶形式一一甲基鈷胺和5脫氧腺苷鈷胺在代謝中的作用各不相同。（二）生化作用及缺乏癥維生素B12廣泛存在于動物性食品中，人體對它的需要量甚少，而體內貯存量很充裕，所以因攝入不足而致維生素B12缺乏者在臨床上比較少見。維生素B12的吸收與內因子(intrinsic factor簡寫IF)密切相關。維生素B12必須與內因子結合后才能被小腸吸收。這一方面是由于維生素B12的吸收部位在回腸下段，只有維生素B12與內因子結合成I

19、FB12復合物才能被腸粘膜上的受體接納；另一方面二者的結合有相互保護的作用；內因子保護維生素B12不被腸道細菌所破壞；維生素B12保護內因子不被消化液中的酶所水解。某些疾病如萎縮性胃炎、胃全切除的病人或者先天缺乏內因子，均可因維生素B12的吸收障礙而致維生素B12的缺乏。對這類病人只有采取注射的方式給予維生素B12才有效。 甲基鈷胺(CH3B12)參與體內甲基移換反應和葉酸代謝，是N5甲基四氫葉酶甲基移換酶的輔酶。此酶催化N5 CH3FH4和同型半胱氨酸之間不可逆的甲基移換反應，產生四氫葉酸和蛋氨酸。體內B12參與生成蛋氨酸的反應和dTMP合成反應。體內的N5，N10-CH2-FH4來源于N5

20、-CH3FH4還原。由dUMP甲基化生成dTMP時，只能利用N5，N10-CH2-FH4供給甲基，而不能利用N5-CH3FH4。因此，必須通過上述甲基移換反應使FH4“再生”，從而保證dTMP的不斷合成。 甲基鈷胺的作用是促進葉酸的周轉利用，以利于胸腺嘧啶脫氧核苷酸和DNA的合成，如果缺乏維生素B12，則葉酸陷入N5CH3FH4這個“陷井”而難以被機體再利用，猶如缺乏葉酸一樣，所以維生素B12缺乏所引起的貧血，同缺乏葉酸一樣，也是巨幼細胞性大紅細胞貧血。dUMP dTMPFU 氨甲蝶呤嘌呤C2嘌呤C8B12蛋氨酸循環(huán)NADPH +H+FU 氨甲蝶呤嘌呤C2嘌呤C8B12ARH2OFU 氨甲蝶呤

21、嘌呤C2嘌呤C8B12ATP PPi,Pi R RCH3 FU 氨甲蝶呤嘌呤C2嘌呤C8B12 SAMFU 氨甲蝶呤嘌呤C2嘌呤C8B12FU 氨甲蝶呤嘌呤C2嘌呤C8同型半胱氨酸蛋氨酸B12N5 CH3 FH4FU 氨甲蝶呤嘌呤C2嘌呤C8FU 氨甲蝶呤嘌呤C2嘌呤C8FU NADP+嘌呤C2嘌呤C8FU 嘌呤C2嘌呤C8FH2嘌呤C2嘌呤C8嘌呤C2嘌呤C8N5,N10CH2FH4嘌呤C2嘌呤C8嘌呤C2嘌呤C2N5,N10=CHFH4嘌呤C2N10CHOFH4 甘 絲 色 組FH4SAH參與體內丙酸的代謝。在體內L-甲基丙二酰CoA與脂肪酸合成中的丙二酰CoA結構相似。(5dAB12)丙

22、酰CoA促進蛋氨酸的再利用。蛋氨酸經活化后可作為甲基供體促進膽堿和磷脂的合成，有利于肝臟的代謝。所以臨床上把葉酸和維生素B12作為治療肝臟病的輔助藥物九、維生素C抗壞血酸(ascorbic acid)，特點是具有可解離出H+的烯醇式羥基，因而其水溶液有較強的酸性。維生素C可脫氫而被氧化，有很強的還原性，氧化型維生素C(脫氫抗壞血酸)還可接受氫而被還原。維生素C含有不對稱碳原子，自然界存在的、有生理活性的是L型抗壞血酸。維生素C在體內分解可以產生草酸和蘇阿糖酸。在酸性水溶液(pH4)中較為穩(wěn)定，在中性及堿性溶液中易被破壞，有微量金屬離子(如Cu2+ 、Fe3+等)存在時，更易被氧化分解；加熱或受

23、光照射也可使維生素C分解。植物組織中尚含有抗壞血酸氧化酶，能催化抗壞血酸氧化分解，失去活性，所以蔬菜和水果貯存過久，其中維生素C可遭到破壞而使其營養(yǎng)價值降低。大多數(shù)動物能夠利用葡萄糖以合成維生素C，但是人類、靈長類動物和豚鼠由于體內缺少合成維生素C的酶類，所以不能合成維生素C，而必須依賴食物供給。食物中的維生素C可迅速自胃腸道吸收，吸收后的維生素C廣泛分布于機體各組織，以腎上腺中含量最高。但是維生素C在體內貯存甚少，必須經常由食物供給。已知維生素C參與體內代謝功能主要有以下幾個方面（一）參與體內的羥化反應1.膠元的合成2.類固醇的羥化3.芳香族氨基酸的羥化4.有機藥物或毒物的羥化（二）還原作用

24、1.保護巰基和使巰基再生2.促進鐵的吸收和利用3.促進葉酸轉變?yōu)樗臍淙~酸4.抗體的生成1.膠元的合成多肽鏈中的脯氨酸(Pro)和賴氨酸(Lys)殘基需要分別被羥化成為羥脯氨酸和羥賴氨酸殘基。維生素C是此種羥化反應必需的輔助因素之一，因為在羥化反應中，不僅需要相應的羥化酶，而且還需要O2、Fe2+和-酮戊二酸等，維生素C有助于維持Fe2+的還原狀態(tài)，并能激活羥化酶。當維生素C缺乏時，膠原和細胞間質合成障礙，毛細管壁脆性增大，通透性增強，輕微創(chuàng)傷或壓力即可使毛細血管破裂，引起出血現(xiàn)象，臨床上稱為壞血病(scurvy)。（一）參與體內的羥化反應2.類固醇的羥化正常情況下，體內膽固醇約有80%轉變?yōu)槟?/p>

25、酸后排出，在膽固醇轉變?yōu)槟懰崆?，需先將環(huán)狀部分羥化(7-羥化作用，參看膽固醇代謝)，而后側鏈斷裂，最終生成膽酸，缺乏維生素C則此種羥化過程受阻，膽固醇轉變成膽酸的作用下降，肝中膽固醇堆積，而血中膽固醇濃度增高。臨床上用大量維生素C可降低血中膽固醇，其機理可能在于維生素C促進膽固醇向膽酸轉變。此外，腎上腺皮質激素合成加強時，皮質中維生素C含量顯著下降，這可能是皮質激素合成過程中某些羥化步驟需消耗維生素C。（一）參與體內的羥化反應3.芳香族氨基酸的羥化苯丙氨酸(Phe)羥化為酪氨酸(Tyr)，酪氨酸轉變?yōu)閮翰璺影?catecholamine)或分解為尿黑酸等過程中許多羥化步驟均需有維生素C的參加。色氨酸(Trp)轉變?yōu)?羥色胺(5HT)時也需要維生素C。4.有機藥物或毒物的羥化重要的生物轉化反應，缺乏維生素C時，此種羥化反應明顯下降，藥物或毒物的代謝顯著減慢，給予維生素C后，催化此類羥化反