生物化學(xué)：第四章維生素與輔酶課件

第四章

維生素與輔酶

(2008.10)

主要內(nèi)容維生素（vitamin）是是參與生物生長(zhǎng)發(fā)育和代謝所必需的一類微量有機(jī)物質(zhì)。這類物質(zhì)由于體內(nèi)不能合成或者合成量不足，所以必需由食物供給。已知絕大多數(shù)維生素作為酶的輔酶或輔基的組成成分，在物質(zhì)代謝中起重要作用。機(jī)體缺乏維生素時(shí)，物質(zhì)vitamin生障礙，引起維生素缺乏癥第一節(jié)維生素的發(fā)現(xiàn)和分類（概述）第二節(jié)水溶性維生素第三節(jié)脂溶性維生素

維生素（vitamin）是機(jī)體維持正常功能所必需，但在體內(nèi)不能合成或合成量很少，必須由食物供給的一組低分子量有機(jī)物質(zhì),屬外源性物質(zhì)。

維生素的功能通常是作為酶的輔助因子（輔酶與輔基）。因此，它對(duì)動(dòng)物體正常生長(zhǎng)與健康是必需的。長(zhǎng)期缺乏某種維生素，會(huì)導(dǎo)致維生素缺乏癥。第一節(jié)維生素的發(fā)現(xiàn)和分類（概述）

1906年，英國(guó)的F.G.Hopkins發(fā)現(xiàn)大鼠喂飼純化飼料(包括蛋白質(zhì)、脂肪、糖類和礦質(zhì))和水，不能存活；添加微量牛奶就能正常生長(zhǎng)。牛奶中存在的營(yíng)養(yǎng)輔助因素也就是維生素。1911年，波蘭學(xué)者Funk首先從米糠中提取出抗腳氣病物質(zhì)，并證明該物質(zhì)屬于胺類，是維持生命所必需的，因此稱之為生命胺(vita-amino)。此后，學(xué)者們陸續(xù)在天然食物中發(fā)現(xiàn)了20多種為動(dòng)物或微生物所必需的維生素，并證明它們?cè)诨瘜W(xué)結(jié)構(gòu)上大多數(shù)與胺不同，故改名vitamin?，F(xiàn)在，人們已能合成許多種維生素，這對(duì)防治疾病、增進(jìn)健康具有重大意義。各種維生素在物質(zhì)代謝中的作用逐漸清楚。命名：采用習(xí)慣法

用拉丁字母A、B、C、D……來(lái)命名，但這些字母不表示發(fā)現(xiàn)該種維生素的歷史次序(維生素A除外)，也不說(shuō)明相鄰維生素之間存在什么關(guān)系。

根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)和生理功能命名，如：維生素水溶性維生素脂溶性維生素：維生素B族（B1、B2、泛酸、維生素PP、B6、生物素、葉酸，B12）和維生素C等。：維生素A、D、E、K等

食物構(gòu)成及膳食調(diào)配不合理或嚴(yán)重偏食使某些維生素供給不足；對(duì)食物的儲(chǔ)存、加工及烹調(diào)方法不當(dāng)造成維生素的大量破壞和丟失。淘米過(guò)度、煮稀飯加堿、面粉加工過(guò)細(xì)，可使維生素BI大量丟失破壞；油炸面食中的維生素也多被破壞；新鮮食物儲(chǔ)存過(guò)久，維生素C可被破壞；蔬菜先切、后洗、再炒或加堿，其中的維生素C幾乎全部丟失。維生素缺乏的原因1.維生素的攝入量不足2.維生素的吸收障礙3.需要量增加4.食物以外的維生素供給不足

多見(jiàn)于消化道疾病患者。如脂類消化吸收的障礙可嚴(yán)重降低脂溶性維生素的吸收。

機(jī)體在某些生理或病理情況下對(duì)維生素的需要量特別的增多，若不及時(shí)補(bǔ)充則引起維生素相對(duì)不足。如生長(zhǎng)發(fā)育期的兒童、孕婦、乳母、重體力勞動(dòng)者或傳染病患者。

如長(zhǎng)期服用抗生素可使腸道正常菌叢生長(zhǎng)受到抑制，從而影響其合成某些維生素，如維生素K、B6、葉酸、PP等；日光照射不足，則?？墒蛊つw內(nèi)維生素D的生成不足，從而引起小兒佝僂病或成人軟骨病。N—C—CH3HCC—CH2CH2OHSCl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）。1245NH2·HCl3HCCH2124PP焦磷酸硫胺素（TTP）硫胺素+ATPMg2+硫胺素激酶TPP+AMP一維生素B1與羧化輔酶主要功能：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(jìn)年幼動(dòng)物的發(fā)育。維生素B1促進(jìn)腸胃蠕動(dòng)，增加消化液的分泌，因而能促進(jìn)食欲。3.保護(hù)神經(jīng)系統(tǒng)。促進(jìn)糖代謝，為神經(jīng)活動(dòng)提供能量。缺乏癥：1.腳氣病(中樞)神經(jīng)衰弱食欲減退（腸胃患糖代謝失常）

——因維生素B1嚴(yán)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(shí)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(xì)菌和高等植物能合成維生素B1。性質(zhì)和來(lái)源二維生素B2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(jié)合成黃素蛋白。H2C—C—C—C—CHOHOHOHOHHHHH1′2′3′4′5′NNNCCONHOCH3CH31234578910核糖醇基異咯嗪基維生素B2為橘黃色的針狀晶體，味苦，微溶于水，極易溶于堿性溶液H2C—C—C—C—CH2OHOHOHOHHHHNNNCCONHOCH3CH3-O—P=OOO-FMN，flavinmononucleotideOH2COHOH1′2′3′4′5′NNNNHHH9-O—P=OOFAD，flavinadeninedinucleotideVB2+ATP→FMN+ADPFMN+ATP→FAD+PPi維生素B2每人每天需要量：兒童0.6mg，成人1.6mg。動(dòng)物體內(nèi)不能合成維生素B2，過(guò)量則排出。膳食中長(zhǎng)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。三泛酸（維生素B3）和輔酶A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(duì)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?；妮d體，是體內(nèi)?；傅妮o酶，對(duì)糖、脂、蛋白質(zhì)代謝過(guò)程中的乙?；D(zhuǎn)移有重要作用。功能部位-SH成人每天需要量為5~10mg，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(guān)。尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamideadeninedinucleotide，NAD+）輔酶Ⅰ尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamideadeninedinucleotidephosphate，NADP+）輔酶ⅡNicotinicacid+PRPP+ATP→NAD+NAD++ATP→NADP++PPi尼克酸及尼克酰胺為無(wú)色晶體功能：1.以NAD+或NADP+形式作為脫氫酶的輔酶而起到遞氫體的作用。功能部位在C4NCONH2R+2HNCONH2RHH14-2HNAD(P)++2H-2HNAD(P)H+H++H+五維生素B6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)NCH2O—CHOHOH3CP（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功能：作為輔酶參加多種代謝反應(yīng)，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：導(dǎo)致皮膚、中樞神經(jīng)系統(tǒng)和造血機(jī)構(gòu)的損害。酵母、肝、蛋黃、肉、魚(yú)、谷物，同時(shí)腸道細(xì)菌可合成。六生物素生物素（維生素B7或H）為含硫維生素，其結(jié)構(gòu)可視為由尿素與硫戊烷環(huán)結(jié)合而成，并有一個(gè)C5酸枝鏈。HNNHCO尿素部分HCCHH2CCHS硫戊烷環(huán)部分(CH2)4COOHC5酸根部分生物素（bioton）尿素環(huán)上的一個(gè)N可與CO2結(jié)合生物素是細(xì)長(zhǎng)針狀的晶體，熔點(diǎn)232℃，耐熱和耐酸、堿，微溶于水。功能：生物素是多種羧化酶的輔酶，在CO2固定反應(yīng)中起重要作用。缺乏癥：人體一般不會(huì)發(fā)生生物素缺乏。大白鼠嚴(yán)重缺乏時(shí)，后腳癱瘓，廣泛的皮膚病、脫毛和神經(jīng)過(guò)敏。人類缺少生物素可能導(dǎo)致皮炎、肌肉疼痛、感覺(jué)過(guò)敏、怠倦、厭食、輕度貧血等。七葉酸和葉酸輔酶葉酸（folicacid）即維生素B11，由蝶呤啶、對(duì)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，可被還原成四氫葉酸（FH4或THFA）。四氫葉酸的N5和N10位可與多種一碳單位結(jié)合作為它們的載體。功能：THFA是轉(zhuǎn)一碳基團(tuán)酶系的輔酶。功能部位N5和N10。主要的生理功能：參與嘌呤環(huán)的合成Gly→Ser缺乏癥：葉酸缺乏時(shí)，紅細(xì)胞的發(fā)育受到影響，造成巨紅細(xì)胞性貧血癥。八維生素B12和B12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(xì)胞癥）的結(jié)果。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物質(zhì)，定名為維生素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(jià)鈷的多環(huán)系化合物，其經(jīng)驗(yàn)式為C63H88O14N14RCo。其結(jié)構(gòu)式經(jīng)多次修正，至1963年確定。1973年完成人工合成。維生素B12（氰鈷胺素cyanocobalamin）結(jié)構(gòu)B12的咕啉核心二甲基苯并咪唑核苷酸氨基異丙醇氰鈷胺素cyanocobalamin功能：促進(jìn)某些化合物的異構(gòu)作用。促進(jìn)甲基轉(zhuǎn)移作用。維持SH的還原型狀態(tài)。促進(jìn)核酸和蛋白質(zhì)的生物合成。維持造血機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。促進(jìn)上皮組織細(xì)胞的新生。維生素B12的吸收需要一種胃壁細(xì)胞分泌的糖蛋白（稱為內(nèi)因子），兩者結(jié)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。缺乏癥：兒童及幼齡動(dòng)物發(fā)育不良。2.消化道上皮組織細(xì)胞失常。3.造血器官功能失常，不能正常產(chǎn)生紅血細(xì)胞，導(dǎo)致惡性貧血。九維生素C維生素C能防治壞血病，又稱抗壞血(ascorbicacid)O=CC—OHC—OHHCHO—C—HCH2OHOO=CC=OC=OHCHO—C—HCH2OHO-2H+2H[還原型][氧化型]抗壞血酸為無(wú)色晶體，熔點(diǎn)192℃，味酸，溶于水及乙醇。不耐熱，易被光及空氣氧化?？箟难峥蛇€原2，6-二氯靛酚使之褪色，亦可與2，4-二硝基苯肼結(jié)合成有色的腙，定性或定量測(cè)定。功能（1）參與體內(nèi)的氧化一還原反應(yīng)

（2）維生素C是羥化酶的輔酶，參與體內(nèi)的多種羥化作用。如促進(jìn)膠原蛋白和粘多糖的合成，維持細(xì)胞間質(zhì)的完整，促進(jìn)傷口愈合。缺乏維生素C引起毛細(xì)血管出血，造成壞血病。（3）在某些代謝中起作用

（4）解毒作用

（5）增強(qiáng)機(jī)體抗病力缺乏癥：壞血病毛細(xì)血管易出血和齒、骨發(fā)育不全或退化。重要的脂溶性維生素1.維生素A：視黃醇（retinol）2.維生素D：麥角鈣化(甾)醇（ergocalciferol，即維生素D2）膽鈣化(甾)醇（cholecalciferol，即維生素D3）3.維生素E：生育粉（tecopherol）

4.維生素K：凝血維生素

第三節(jié)脂溶性維生素第三節(jié)脂溶性維生素一維生素A

維生素A只存在于動(dòng)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(yú)的肝臟；A2即3-脫氫視黃醇，主要存在于淡水魚(yú)肝臟。在高等植物和動(dòng)物中普遍存在的β-胡蘿卜素可轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素A。CH2OH視黃醇3-脫氫視黃醇CH2OHCHO視黃醇視黃醛3、功能（1）維持上皮組織的正常結(jié)構(gòu)和功能（2）維持正常視覺(jué)（明視覺(jué)和暗視黨）視紫紅質(zhì)中的視黃醛是11-順視黃醛。11-cis-Retinal11-順視黃醛與視蛋白以schiffbase結(jié)合視蛋白Schiff堿視紫紅質(zhì)視循環(huán)視循環(huán)缺乏癥：1.上皮組織結(jié)構(gòu)改變，呈角質(zhì)化。皮膚干燥，成磷狀。呼吸道表皮組織改變，易受病菌侵襲。在兒童還偶有因缺乏維生素A引起眼角膜和結(jié)膜變質(zhì)，牙釉和骨質(zhì)發(fā)育不全。成人、小孩長(zhǎng)期缺乏維生素A都會(huì)導(dǎo)致淚腺分泌障礙產(chǎn)生干眼?。ㄑ劢Y(jié)膜炎）。動(dòng)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。視紫紅質(zhì)不足，對(duì)暗光適應(yīng)能力減弱，發(fā)生夜盲癥。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(guò)量是有害的。二維生素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較為重要。只在動(dòng)物體內(nèi)含有維生素D，魚(yú)肝油中含量最豐富。動(dòng)、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(lái)制造。結(jié)構(gòu)維生素D和D原都是類固醇化合物，其母核為環(huán)戊烷多氫菲。維生素D的通式食物25-羥膽鈣化醇1,25-二羥膽鈣化醇膽鈣化醇（維生素D3）肝羥化腎羥化功能（1）維生素D的主要功能是調(diào)節(jié)鈣、磷代謝，可促使小腸吸收鈣，使血鈣濃度增加，也可促使小腸吸收磷，使血磷濃度升高。鈣結(jié)合蛋白（2）有助于血液凝固

（3）降低神經(jīng)興奮的作用缺乏癥：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?；颊吖琴|(zhì)軟弱，膝關(guān)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(yán)重時(shí)導(dǎo)致骨質(zhì)疏松癥，患者骨骼易折，牙齒易脫落。機(jī)體只能從膽汁排出過(guò)多的維生素D，維生素D如攝食過(guò)量則會(huì)中毒。早期癥狀為：乏力、疲倦、惡心、頭痛、腹瀉等。較嚴(yán)重時(shí)引起軟組織（包括血管、心肌、肺、腎、皮膚等）的鈣化，導(dǎo)致重大病患。三維生素E維生素E又稱生育酚或抗不育維生素，已知有8種，其中4種（α、β、γ、δ-生育酚）較為重要，α-生育酚的效價(jià)最高。動(dòng)物組織的維生素E都是從食物中取得的,主要來(lái)源于植物油中。