生物化学第六章-维生素和辅酶

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1、第六章,维生素和辅酶,本章内容,维生素概论 脂溶性维生素 水溶性维生素 作为辅酶的金属离子,一、维生素概论,1、维生素（Vitamin，Vit)的概念： 维生素是维持生物体正常生长发育和代谢所必需的一类微量有机物质，不能由机体合成或合成量不足，必须靠食物供给。 维生素在生物体内的作用不同于糖类、脂类和蛋白质，它不是作为碳源、氮源或能源物质，亦不是构成生物体的组成部分，但却是代谢过程中所必需的，即绝大多数的维生素是作为酶的辅酶或辅基的组成部分，在代谢中起到重要作用。,维生素缺乏症由于各种维生素的生理功能不同，因而缺乏不同的维生素将产生不同的疾病，即由于维生素缺乏而引起的疾病称为维生素缺乏症。 如

2、缺乏维生素A导致夜盲症，缺乏维生素B1导致脚气病，维生素C缺乏导致坏血病等等。,2、Vit的分类,维生素的分类维生素都是小分子有机化合物，它们在化学结构上无共同性，有脂肪族、芳香族、脂环族、杂环和甾类化合物。通常根据维生素的溶解性质分为脂溶性和水溶性两大类。,3、维生素和辅酶的关系 功能各异，主要作为辅酶或辅基的组分。,二、脂溶性维生素,（一）维生素A（视黄醇） 维生素A只存在于动物性食物中。包括A1和A2两种。A1主要存在于哺乳动物及咸水鱼的肝脏中；A2主要存在于淡水鱼肝脏中。在高等植物中普遍存在的-胡萝卜素（维生素A原）可转变为维生素A。,1、化学本质：为不饱和一元醇，化学名为 视黄醇（r

3、etinol)，有2种。,3、分布及来源：,动物肝、胡萝卜、韭菜、菠菜、玉米等含量较多。 1分子-胡萝卜素可转化成2分子VA。,4、注意： 维生素A较易被正常肠道吸收，但不直接随尿排泄，因而摄取过量是有害的。多见婴幼儿。,5、缺乏症：,1）上皮组织结构改变，呈角质化。皮肤干燥，成磷状。 呼吸道表皮组织改变，易受病菌侵袭。大人、小孩长期缺乏维生素A都会导致泪腺分泌障碍产生干眼病（眼结膜炎）。 2）视紫红质不足，对暗光适应能力减弱，发生夜盲症 3）引起代谢失调，如某些器官的DNA含量减少，粘多糖（硫酸软骨素）的生物合成也受阻碍。,（二）维生素D（抗佝偻病维生素）,维生素D具有抗佝偻病作用，又称抗佝

4、偻病维生素。已确知有4种，即维生素D2、D3、D4、D5，均为类甾醇衍生物，其中D2和D3较为重要。,1、化学本质： 为类甾醇衍生物，含环戊烷多氢菲结构。 维生素D为无色晶体，不溶于水而溶于油脂及脂溶剂，相当稳定，不易被酸、碱或氧化破坏。,2、生理功能： 调节钙、磷代谢，维持血液正常的钙、磷浓度，从而促进钙化，使牙齿、骨骼发育正常。,3、分布及来源： 鱼肝油、肝、蛋黄、乳液中含量较多。,4、缺乏症： 维生素D摄食不足，不能维持钙的平衡，儿童骨骼发育不良，产生佝偻病。 机体只能从胆汁排出过多的维生素D，维生素D如摄食过量则会中毒。,（三）维生素E（生育酚）,维生素E又称生育酚或抗不育维生素，已知

5、有8种，其中4种（、-生育酚）较为重要，-生育酚的效价最高。动物组织的维生素E都是从食物中取得的。,1、化学本质： 系酚类化合物。天然有8种，化学结构大同小异，根据甲基的数目、位置的不同分类。,2、生理功能： 1）与动物生殖机能有关； 2）抗氧化剂。 3、分布及来源： 麦胚油、玉米油等植物油；豆类及绿色蔬菜。,1)生殖系统的上皮细胞毁坏，雄性睾丸退化，不产生精子，雌性流产或胎儿被溶化吸收。 2)肌肉（包括心肌）萎缩，形态改变，代谢反常 3)血胆固醇水平增高，红细胞破坏，发生贫血。 维生素E摄食过量无毒性。,4、缺乏症：,（四）维生素K（凝血维生素）,维生素K是一类能促进血液凝固的萘醌衍生物。1

6、929年，H. Dam发现，有K1、K2、K3 、K4四种，K1、K2为天然产物，K3 、K4为人工合成品，临床应用K3较多。 维生素K的主要作用是促进血液凝固，因为维生素K是促进肝脏合成凝血酶原的重要因素。,1、化学本质： 已发现4种，均为萘醌的衍生物。天然有2种：,2、生理功能： 加速血液凝固； 促进肝脏合成凝血酶原（凝血因子） 3、分布及来源： 绿色植物、动物肝、微生物代谢产生。,4、缺乏症： 动物缺乏维生素K，血凝时间延长，贫血。 新生婴儿肠内无菌，不能合成维生素K，身体本身又无贮存，故易因维生素K的缺乏而出血，应当在出生前增加母体的维生素K含量。,三、水溶性维生素,水溶性维生素包括维

7、生素B族、硫辛酸和维生素C；属于维生素B族的主要有维生素B1、B2、PP、B6、泛酸、生物素、叶酸及B12。 维生素B族在生物体内通过构成辅酶而发挥对物质的代谢调节；体内摄入的过量的水溶性维生素均可以自尿中排出。,(一）维生素B1和TPP,1、化学本质： 为抗神经炎维生素（又名抗脚气病维生素）； 由一含S的噻唑环和一含NH2的嘧啶环组成，化学名为硫胺素。 生物体内以硫胺素焦磷酸（TPP）存在。,硫胺素 + ATP,TPP + AMP,Mg2+,硫胺素激酶,2、生理功能：,（1）以辅酶方式参加糖的分解代谢。TPP是脱羧酶、脱氢酶的辅酶。维生素B1缺乏时，糖代谢受阻，丙酮酸积累，出现高丙酮酸症，症

8、状：多发性神经炎、皮肤麻木、心力衰竭、肌肉萎缩，临床上称脚气病。 （2）促进年幼动物的发育。维生素B1促进肠胃蠕动，增加消化液的分泌，因而能促进食欲。 （3）保护神经系统。能抑制胆碱酯酶的活性，使神经传导所需的乙酰胆碱不被破坏。,3、分布及来源：,酵母中含维生素B1最多，其他食物中含量不高。五谷类多集中在胚芽及皮层中。瘦肉、核果和蛋类的含量也较多。酵母、细菌和高等植物能合成维生素B1。 维生素B1盐酸盐为无色结晶，在酸性溶液中稳定，在中性和碱性溶液中易被氧化；耐热，在普通烹调条件下损失并不大；有特殊香气，微苦，极易溶于水，所以米不易多淘 。,（二）维生素PP和辅酶、辅酶,1、化学本质： 维生素

9、PP过去称抗赖皮病维生素或维生素B5，包括尼克酸(nicotinic acid, 又译烟酸)和尼克酰胺(nicotinamide, 又译烟酰胺)，二者均为吡啶的衍生物，体内多以尼克酰胺形式存在，性质稳定。,尼克酸（nicotinic acid）,尼克酰胺（nicotinamide）,尼克酸及尼克酰胺为无色晶体，前者熔点236，后者熔点为129131，是维生素中较稳定的，不易被光、空气及热破坏。在体内色氨酸能转变成维生素PP。,2、辅酶：含尼克酰胺的辅酶有两种,1）烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，简称NAD+或Co；,在体内尼克酰胺与核糖、磷酸、腺嘌呤组成脱氢酶的辅酶,2）烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 简称N

10、ADP+或Co。,3、生理功能：,1）NAD和 NADP是多种脱氢酶的辅酶， a、其作为H的载体： MH2 + NAD(P) + M + NAD (P) H + H + （氧化态） （还原态）,b、 起偶联反应的作用：,C、NAD+可作为DNA连接酶的辅酶，对DNA的复制有重要的作用。,2）尼克酰胺对中枢及交感神经系统有维护作用，缺 乏，则常产生神经损害和精神紊乱。 3）促进微生物生长。 4）尼克酸可使血管扩张，使皮肤发赤发痒，尼克酰胺 无此作用。大剂量尼克酸有降低血浆胆固醇和脂肪 的作用。尼克酰胺的副作用较小（不会引起面部、 颈部发赤、发痒和烧灼感），医疗及营养上多用尼 克酰胺。,4、缺乏症

11、 膳食中长期缺乏维生素PP所引起的疾病叫癞皮病(pellagra)。消化道炎和神经损害与精神紊乱，两手及其裸露部位呈现对称性皮炎。色氨酸可转变为尼克酰胺，以玉米为主食易患缺乏症（玉米中Trp贫乏）。,（三）维生素B2和黄素辅酶(FMN、FAD),1、化学本质 维生素B2又称核黄素（riboflavin），是核糖醇与7，8二甲基异咯嗪的缩合物，在自然界多与蛋白质结合成黄素蛋白。,在体内存在形式,黄素单核苷酸 （flavin mononucleotide, FMN） 黄素腺嘌呤二核苷酸 （ flavin adenindinucleotide, FAD）,2、生理功能：,是多种氧化还原酶（黄素蛋白）

12、的辅基，作为递氢辅酶；黄素是比辅酶I和辅酶II更强的氧化剂，能被一个电子或两个电子途径还原，并且很容易被分子氧重氧化，参与多种生物氧化作用。 对维持皮肤、黏膜和视觉的正常机能有一定作用。,4、缺乏：,3、分布及来源： 动物肝、酵母中较多；蛋黄、奶、大豆、绿色蔬菜中均有。,口角炎、舌炎、结膜炎、脂溢性皮炎、视觉模糊等。,（四）泛酸和辅酶A,1、化学本质： 泛酸（pantothenic acid) 旧称VB3，亦称遍多酸。 泛酸为淡黄色粘性油状物，溶于水和醋酸，不溶于氯仿和苯，在中性溶液中对湿热、氧化和还原都稳定。,是辅酶A(Coenzyme A, CoA)的组分，辅酶A主要起传递酰基的作用，是各

13、种酰化反应中的辅酶。,酰基同B-巯基乙胺部分的-SH基形成硫脂键,3,5-ADP,2、生理功能：,CoA -SH 在代谢中作为酰基载体；或吸取一个质子活化酰基的氢。功能部位在-SH上，常以CoASH表示。泛酸的生物功能是以CoA形式参加代谢，是体内酰化酶的辅酶，对糖、脂、蛋白质代谢过程中的乙酰基转移有重要作用。 如携带乙酰基：CH3COSCoA乙酰辅酶A。,乙酰辅酶A在 代谢中起重要 的纽带作用。,3、分布及来源：,生物界广泛存在，酵母、蔬菜、肝、蛋、小麦、花生和豌豆中丰富，蜂王浆中含量最多。 成人每天需要量为510mg，一般膳食的泛酸含量丰富。大白鼠缺乏泛酸，毛发变灰白，并自行脱落，毛与皮的

14、色素形成可能与泛酸有关。,（五）维生素B6和磷酸吡哆醛,1、化学本质： 维生素B6又称吡哆素，包括吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺。吡哆素为无色晶体，易溶于水及乙醇，在酸液中稳定，在碱液中易被破坏，对光不稳定，吡哆醇耐热，吡哆醛和吡哆胺不耐高温。,（磷酸吡哆醛，PLP）,三种物质在体内均以磷酸酯形式存在，可互相转变， 参加代谢的主要是磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。,2、生理功能：,1）磷酸吡哆醛在aa代谢中作为辅酶： a、作为转氨酶的辅酶，作氨基载体； b、催化脱羧和消旋作用；,治呕吐、动脉粥样硬化症、粒细胞减少症等。 3、分布及来源： 动植物中分布很广，谷类外皮、蛋黄、肝、酵母、肉、鱼、肾中丰富。成人肠道细

15、菌可以合成VB6，所以人类很少发生缺乏症。,2）作为药物：,（六）维生素B12及其辅酶,1、化学本质： VB12又称钴胺素或氰钴胺素（cyanocobalamine), 由咕啉环围绕钴离子形成。 为深红色晶体，熔点甚高，溶于水、乙醇和丙酮，不溶于氯仿，晶体及水溶液都相当稳定。但酸、碱、日光、氧化和还原都使之破坏。,2、生理功能：,是几种变位酶的辅酶； 甲基钴胺素还参与甲基的转移和形成。 参与DNA的合成，对红细胞的成熟很重要， 缺乏时巨红细胞中DNA合成受到障碍，影响细胞分裂不能分化成红细胞，引起恶性贫血。 3、分布及来源： 动物肝、肉、鱼、蛋、奶中含量丰富，人和动物的肠道细菌可以合成VB12

16、，一般不会缺乏。,（七）生物素,1、化学本质： 生物素（biotin) 结构为带戊酸侧链的噻吩与尿素结合的双环，又称VH。生物素是细长针状的晶体，熔点232，耐热和耐酸、碱，微溶于水。,2、生理功能： 作为羧化酶的辅酶，在体内参与CO2的固定或脱羧反应。 3、分布及来源： 蔬菜、蛋、肝、肾中丰富，肠道菌可合成。 4、缺乏症 人类缺少生物素可能导致皮炎、肌肉疼痛、感觉过敏、怠倦、厌食、轻度贫血等。 大量食用生鸡蛋清可导致生物素缺乏，因为新鲜鸡蛋清中含有抗生物素蛋白，能和生物素结合成无活性又不易被消化吸收的物质，熟鸡蛋无抗生物素蛋白。,（八）叶酸和四氢叶酸,1、化学本质： 由喋啶、对氨基苯甲酸（PABA）与L-Glu连接而成，又称喋酰谷氨酸。四氢叶酸是叶酸在体内活性辅酶形式，又称辅酶F（FH4）。,（2）叶酸与DNA的合成有关，缺乏时，DNA合成受到抑制，细胞 分裂速度下降，细胞体积增大，引起巨红细胞性贫血、白 细胞减少症。,（1）FH4是转移一碳基团（如甲酰基、羟甲基等）酶系