《生物化學(xué)》維生素與輔酶課件

1、第11章 維生素與輔酶 （Vitamin and Coenzyme）維生素概論脂溶性維生素水溶性維生素作為輔酶的金屬離子第三單元 維生素與輔酶維他命 （一） 維生素的概念 （二） 維生素的發(fā)現(xiàn) （三） 維生素的分類和輔酶的關(guān)系一、維生素概論 （一）維生素的概念 維生素是參與生物生長發(fā)育和代謝所必需的一類微量有機物質(zhì)。這類物質(zhì)由于體內(nèi)不能合成或者合成量不足，所需要量很少，每日僅以mg或ug計算，但必須由食物供給。 維生素在生物體內(nèi)的作用不同于糖類、脂肪和蛋白質(zhì)，它不是作為碳源、氮源或能源物質(zhì)，不是用來供能或構(gòu)成生物體的組成部分，但卻是代謝過程中所必需 的。 已知絕大多數(shù)維生素作為酶的輔酶或輔基的

2、組成部分，在物質(zhì)代謝過程中起重要作用。 維生素都是小分子化合物。它們在化學(xué)結(jié)構(gòu)上無共同性，有脂肪族、芳香族、脂環(huán)族、雜環(huán)和甾類化合物等。 通常根據(jù)其溶解性質(zhì)分為脂溶性和水溶性兩大類。 脂溶性有維生素A、D、E、K等. 水溶性有維生素B1、B2、煙酸和煙酰胺、B6、泛酸、生物素、葉酸、B12和維生素C等。各種維生素的輔酶、輔基以及在 酶促反應(yīng)中的主要作用見表11-1。（P434）（三）維生素的分類和輔酶的關(guān)系 二、脂溶性維生素 (一) 維生素A (二) 維生素D (三) 維生素E (四) 維生素K 維生素A 維生素A 包括 A1 和 A2 A1是視黃醇，主要存在于咸水魚的肝臟； A2是3-脫氫視

3、黃醇，主要存在于淡水魚肝臟。 在高等植物中普遍存在的-胡蘿卜素經(jīng)過加氧酶的催化，可以產(chǎn)生兩分子的視黃醛，再還原為兩分子的視黃醇。 維生素A存在著三種形式： 視黃醇、視黃醛和視黃酸。 維生素 A視黃醛3-脫氫視黃醇（VA2)視黃醇(VA1)Fat-soluble Vitamins.VA的物理性質(zhì)：VA一般為黃色粘性油體，純體可結(jié)晶為黃色三棱晶體，熔點63。VA2尚未制成晶體。VA不溶于水，而溶于油脂和乙醇，易氧化，在無氧條件下，相當(dāng)耐熱。易被紫外光所破壞。 .維生素A的功能：暗視野下感光。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。 123A2A1名

4、 稱 別 名輔酶主要生理功能和機制 來 源缺乏病維生素 A 1、視黃醇2、抗干眼病維生素1、合成視紫紅質(zhì)2、維持上皮組織的結(jié)構(gòu)完整3、促進生長發(fā)育肝、蛋黃、魚肝油、胡蘿卜、青菜、玉米等1、夜盲癥2、上皮組織 角質(zhì)化3、生長發(fā)育受阻 視黃醛在暗視覺反應(yīng)中的作用 如果維生素A供應(yīng)不足，將導(dǎo)致視紫紅質(zhì)恢復(fù)的延緩和暗視覺的障礙，這就是夜盲癥的病因所在。 視黃醛是視紫紅質(zhì)的輔基，視紫紅質(zhì)是一個膜結(jié)合蛋白，它是由多肽視蛋白和視黃醛組成的。見圖11-1維生素DD2D3VD 通常指 D3，D2 比 D3多一個雙鍵和一個甲基固醇的開環(huán)結(jié)構(gòu) 維生素D 名稱別 名輔酶主要生理功能和機制來源缺乏病維生素D抗佝僂病維生

5、素魚肝油、肝、蛋黃、奶等佝僂病、軟骨病(1)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。(2)幫助吸收VA維生素 E又稱生育酚，已知有8種，其中4種（、-生育酚）較為重要，-生育酚的效價最高。 維生素 E 名稱 別名輔酶生理功能和機制來源缺乏病維生素E生育酚1、維持生殖機能麥胚油及其他植物人類未發(fā)現(xiàn)典型缺乏癥2、抗氧化作用維生素 K （萘醌衍生物）名稱別 名主要輔酶生理功能和機制來 源缺乏病維生素K凝血維生素1、促進合成凝血酶原2、與肝臟合成凝血因子、等有關(guān)。肝、菠菜等，腸道細菌可合成。成人一般不易缺乏，偶見于新生兒及膽管阻塞患者，表現(xiàn)于凝血時間延長維生素 K

6、脂溶性維生素結(jié)構(gòu) 三、水溶性維生素 (一) 維生素Bl和硫胺素焦磷酸 (二) 維生素PP和煙酰胺輔酶 (三) 維生素B2和黃素輔酶 (四) 泛酸和輔酶A (五) 維生素B6和磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺 (六) 維生素B12(氰鈷胺素)及其輔酶 (七) 生物素 (八) 葉酸和四氫葉酸 (九) 硫辛酸（見P459圖11-34） （氫及?；d體） (十) 維生素CSHSHHOOC-(CH2)4-CH-CH2-CH2 維生素B1 硫胺素名 稱別 名輔 酶主要生理功能和機制 來 源 缺乏病維生素B11硫胺素2抗腳氣 病維生素 1參與-酮酸氧化脫羧作用2抑制膽堿酯酶活性，保護神經(jīng)正常傳導(dǎo)酵母、谷類種子的外皮和

7、胚芽腳氣病(多發(fā)性神經(jīng)炎)TPP嘧啶噻唑噻唑嘧啶維生素B1和羧化輔酶硫胺素（Vitamin B1）硫胺素焦磷酸TPP維生素B2 和黃素輔酶維生素B2 名 稱別 名輔 酶主要生理功能和機制來 源缺乏病維生素B2核黃素小麥、青菜、黃豆、蛋黃、肝等口角炎、唇炎、舌炎等FMNFAD氫載體FMN黃素單核苷酸FMN結(jié)構(gòu)，F(xiàn)AD結(jié)構(gòu)（FMN + 虛線部分）核黃素riboflavinflavin mononucleotide FMNflavin adenine dinucleotide FADFAD黃素腺嘌呤二核苷酸氫載體FAD + 2H FADH2功能：在脫氫酶催化的氧化-還原反應(yīng)中，起著電子和質(zhì)子的傳遞體

8、作用。泛酸和輔酶A 泛酸(維生素B3) 是由，-二羥基-二甲基丁酸和一分子- 丙氨酸縮合而成。泛酸 結(jié)構(gòu)式見P447，-二羥基-二甲基丁酸- 丙氨酸泛酸泛酸和輔酶A(CoA) 輔酶A是生物體內(nèi)代謝反應(yīng)中乙酰化酶的輔酶，它的前體是泛酸。功能：傳遞?；?，是形成代謝中間產(chǎn)物的重要輔酶。輔酶A(CoA) 泛 酸名 稱別 名輔 酶主要生理功能和機制來源缺乏病 泛 酸遍多酸?；d體動植物細胞中均含有人類未發(fā)現(xiàn)缺乏病HSCoA維生素PP 和 輔酶、輔酶煙酸煙酰胺 維生素PP名 稱別 名輔 酶主要生理功能和機制來 源缺乏病維生素PP1尼克酸和尼克酰胺2抗癩皮病維生素肉類、谷物、花生等，人體可由色氨酸轉(zhuǎn)變一部分

9、癩皮病NAD+NADP+氫載體NAD+,NADP+的結(jié)構(gòu)redox-氧化還原作用維生素PP的作用機制氫的載體NAD+ + 2H NADH + H+(NMP)(AMP) 維生素B6 和 磷酸吡哆醛.物理特性：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，吡哆醇 耐熱，吡哆醛和吡哆胺不耐高溫。 吡哆醇吡哆醛吡哆胺 維生素B6 名 稱別 名輔 酶主要生理功能和機制來 源缺乏病維生素B6吡哆醇吡哆醛吡哆胺 磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺參與氨基酸轉(zhuǎn)氨、脫羧和消旋作用酵母、蛋黃、肝、谷類等，腸道細菌可合成人類未發(fā)現(xiàn)典型缺乏病磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺磷酸吡哆醛磷酸吡哆胺生物素尿素噻

10、吩生物素生物胞素 生物素 名 稱 別 名輔 酶主要生理功能和機能 來 源缺乏病生物素維生素H 羧化酶的輔酶，參與體內(nèi)C02的固定動植物組織均含有，腸道細菌可合成人類未發(fā)現(xiàn)典型缺乏病葉酸和葉酸輔酶2-氨基-4-羥基-6-甲基蝶啶對氨基苯甲酸Glu葉酸的結(jié)構(gòu)葉 酸名 稱別 名輔酶主要生理功能和機制來 源缺乏病葉 酸四氫葉酸THFA或 FH4一碳基團如-CH3, -CH2-, -CHO 等的載體，參與多種生物合成過程。青菜、肝、酵母等惡性貧血四氫葉酸（THFA）含有17個 Glu5,6,7,8-四氫葉酸的結(jié)構(gòu)維生素B12和B12輔酶 維生素B2有兩個特征性結(jié)構(gòu)： 鈷啉環(huán)系統(tǒng)和5，6-二甲基苯并咪唑核

11、苷酸。 維生素B12名 稱別 名輔 酶主要生理功能和機制來 源缺乏病維生素B12氰鈷胺素5脫氧腺苷鈷胺素1參與某些變位反應(yīng)2甲基的轉(zhuǎn)移肝、肉、魚等，腸道細菌可合成惡性貧血維生素C（抗壞血酸）L-抗壞血酸脫氫抗壞血酸 維生素C名 稱別 名輔 酶主要生理功能和機制來 源缺乏病維生素C1抗壞血酸2抗壞血病 維生素1氧化還原作用2作為脯氨酸羥化酶的輔酶，促進細胞間質(zhì)的形成3其他（預(yù)防貧血等）新鮮水果、蔬菜，特別是番茄、柑桔、鮮棗等壞血病四、作為輔酶的金屬離子 (一) 概論 (二) 金屬酶類與金屬激活酶類 (三) 含鐵酶類 (四) 含銅酶類 (五) 含鋅酶類 (六) 其他金屬酶類 動物和人為了生長和發(fā)育

12、在飲食中除了維生素外，還需要一些無機形式的化學(xué)元素。這些元素可分為兩類：大量元素和微量元素。 大量元素包括鈣、鎂、鈉、鉀、磷、硫和氯，需要相對大的量，它們常具有一種以上的功能。 微量元素主要包括鐵、碘、銅、錳、鋅、鈷、鉬、硒、等。 其中有些微量元素的功能尚未搞清如鉻、硒、氟、硅、砷等 。(一)概 論 雖然許多酶需要金屬離子作為輔因子，但仍可以根據(jù)金屬結(jié)合的強度把這些酶再分成金屬酶類和金屬激活酶類。 金屬酶一般含有化學(xué)計量的金屬輔因子，它們結(jié)合的相當(dāng)牢固，而且加入游離金屬離子后活性并不會增加。 金屬激活酶中其金屬處于酶表面的結(jié)合基團平衡中，這種金屬離子在酶的純化過程中常常失去，必須再加入金屬離子

13、才能恢復(fù)催化活性，然而，金屬激活酶類在酶的位點、受結(jié)合的金屬和底物之間通常是1：1：1的簡單化學(xué)計量關(guān)系。 （二）金屬酶類與金屬激活酶類 鐵是氧載體蛋白血紅蛋白和肌紅蛋白以及電子載體線粒體蛋白細胞色素C中血紅素基團的成分。幾種重要的酶也都含有血紅素輔基。一個最好的例子是細胞色素氧化酶，由營養(yǎng)分子來的電子催化還原分子氧成水。 其他血紅素酶包括催化過氧化氫分解的過氧化氫酶和通過過氧化作用催化各種有機物質(zhì)氧化的過氧化物酶。過氧化氫酶中鐵原子本身在催化循環(huán)中就是一個積極參加者。 鐵硫酶是另一類重要的含鐵酶類，這類酶在動物、植物和細菌細胞中也起電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)的功能。 （三）含鐵酶類 許多含銅酶屬于羥化酶和氧化酶類，這意味著它們是與分子氧一起參與催化過程。銅在細胞色素氧化酶的催化活性中起重要作用，該酶在其輔基中含有鐵和銅。 超氧化物歧化酶、抗壞血酸氧化酶等均含金屬Cu2+ 。見P466表11-9。 （四）含銅酶類 作為輔因子，鋅是最通用的金屬。由于鋅完全以Zn2+離子存在,因此和銅、鐵或錳不同，沒有氧化還原能力。鋅最通常的配位數(shù)是4，該金屬最容易