生物化学-第五章--维生素与辅酶

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1、第五章 维生素与辅酶,维生素(Vitamin)是参与生物生长发育和代谢所必需的一类微量有机物质。这类物质由于体内不能合成或者合成量不足，所以虽然合成量很少，每日仅以mg或g计算，但必须由食物供给。维生素在生物体内的作用，不同于类、脂肪和蛋白质，它不是作为碳源、氢源或能源物质，不是用来供能或构成生物体的组成部分，但却是代谢中所必需的。 已知绝大多数维生素作为酶的辅酶或辅基的组成 成分，在物质代谢中起重要作用。 机体缺乏维生素时，物质代谢发生障碍。因为各 种维生素的生理功能不同，缺乏不同的 维生素，产生 不同的疾病，这种由于缺乏维生素而引起的疾病称为 维生素缺乏症。,第一节 脂溶性维生素 维生素A

2、、D、E、K等不溶于水，而溶于脂肪及脂 溶剂（苯、乙醚、氯仿等）中，故称为脂溶性维生素。 在食物中，它们常和脂质共同存在，因此在肠道吸收时 也与脂质的吸收密切相关。当脂质吸收不良时，脂溶性 维生素的吸收大为减少，甚至会引起缺乏症。吸收后的 脂溶性维生素可以在体内，尤其是在肝内储存。 维生素A 维生素A又名视黄醇，是一个具有脂环的不饱和一元 醇，通常以视黄醇酯的形式存在，醛的形式称为视黄醛。,食物中的维生素A在小肠粘膜细胞内与脂肪酸结合成 酯后掺入乳糜微粒，通过淋巴液转运，并被肝脏所摄取。 维生素A酯在肝脏的储脂细胞内贮藏，应机体需要向血中释放。 维生素A是构成视觉细胞内感光物质的成分。眼球视

3、网膜上有两类感觉细胞，一种是圆锥细胞，对强光及颜色 敏感；另一种是杆细胞，对弱光敏感，对颜色不敏感，与 暗视觉有关。这是因为杆细胞内含有感光物质视紫红质。 视紫红质在光中分解，在暗中再合成。视紫红质是由9,11- 顺视黄醛和视蛋白内赖氨酸的-氨基通过形成schiff碱缩合 而成的一种结合蛋白质，而视黄醛是维生素A的氧化产物。,眼睛对弱光的感光性取决于视紫红质的合成。当维生素A 缺乏时，11-顺视黄醛得不到足够的补充，视紫红质合成 受阻，使视网膜不能很好地感受弱光，在暗处不能很好 地辨别物体，暗适应能力降低，严重时可出现夜盲症。,维生素A主要来自动物性食品，以肝脏、乳制品及蛋 黄中含量最多。维生

4、素A原主要来自植物性食品，以胡萝 卜、绿叶蔬菜及玉米等含量较多。正常成人每日维生素A 生理需要量为2600-3300国际单位，过多摄入维生素A可以 引起中毒症状，严重危害健康。 2. 维生素D 维生素D为类甾醇具有抗佝偻病作用，故称为抗佝偻 病维生素。维生素D家族最重要的成员是麦角钙化醇（D2） 及胆钙化醇（D3）。胆钙化醇是由动物的皮肤通过紫外光 作用产生的；麦角钙化醇仅侧键结构与胆钙化醇不同，它 是通过太阳作用于植物甾醇麦角甾醇而产生的。,饮食形式的维生素D通过小肠中胆盐的帮助被吸收。 不论是在小肠中吸收或是在皮肤光合合成，胆钙化醇 通过特异的维生素D转运到肝中，并生成25-羟维生素 D3

5、,在肾中形成1，25-二羟胆钙化醇，即维生素D的活 性形式，它可调节体内钙和磷的平衡。钙对许多生命,过程包括肌肉收缩、神经冲动的传递、血液凝固和膜结 构是重要的，而磷对DNA、RNA、脂质和许多代谢过 程起重要作用。正常血清磷和钙的任何紊乱，像佝偻病 时，骨的结构发生变更。1，25-二羟维生素D3总的生理 效应是提高血钙、血磷浓度，有利于新骨的生成与钙化。 维生素D主要含于肝、奶及蛋黄中，而以鱼肝油含 量最丰富。维生素D可防治佝偻病，软骨病和手足抽搐 症等，但在使用维生素D时应先补充钙。 3. 维生素E 维生素E与动物生育有关，故称生育酚，主要存在 于植物油中，尤以麦胚油、大豆油、玉米油和葵花

6、籽油,含量最丰富。豆油及蔬菜中含量也较多。 天然的生育酚共有8种，在化学结构上，均是苯骈 二氢吡喃的衍生物。根据其化学结构分为生育酚及生 育三烯酚两类，每类又可根据甲基的数目和位置不同， 分为、和几种。,维生素E中以-生育酚生理活性最高，-生育酚 抗氧化作用最强。维生素E极易氧化而保护其他物质 不被氧化，是动物和人体中最有效的抗氧化剂。他能 对抗生物膜磷脂中不饱和脂肪酸的过氧化反应，因而 避免脂质中过氧化物产生，保护生物膜的结构和功能。 肌体代谢不断产生自由基，维生素E能捕捉自由基而 形成生育酚自由基，进而生成生育醌。 维生素E一般不易缺乏，正常血浆维生素E质量 浓度为0.9-1.6mg/10

7、0ml，若低于0.5mg/100ml则可出 现缺乏症，常表现为贫血或血小板增多症。,4. 维生素K 维生素K具有促进凝血的功能，故又称凝血维生 素。天然的维生素有两种：维生素K1和K2。,K1在绿叶植物及动物肝中含量较丰富。K2是人 体倡导细菌的代谢产物。,维生素K的主要生理功能是促进肝脏合成凝血酶原。 缺乏维生素K时，血中这几种凝血因子均减少，因而 凝血时间延长，常发生肌肉及肠胃道出血。 肝微粒体中有维生素K循环：,双羟香豆素能抑制环氧化物还原酶，从而抑制这 一循环的进行，故双羟香豆素为一抗凝血剂。 一般情况下人体不会缺乏维生素K，因为维生素K 在自然界绿色植物中含量丰富，另一方面人和哺乳动

8、 物肠道中的大肠杆菌可以合成维生素K。,第二节 水溶性维生素 水溶性维生素包括维生素B族、硫辛酸和维生素C。 属于维生素B族的有维生素B1、B2、PP、B6 、泛酸、 生物素、叶酸及B12等。 维生素B族在生物体内通过构成辅酶而发挥对物质 代谢的影响。这类辅酶在肝脏内含量最丰富。与脂溶性 维生素不同，进入体内的多余水溶性维生素及其代谢产 物均自尿中排出，体内不能多储存。当机体饱和后，食 入的维生素越多，尿中的排出量也越大。,1. 维生素B1和硫胺素焦磷酸 维生素B1为抗神经炎维生素（又名抗脚气病维生 素），化学结构是由含硫的噻唑环和含氨基的嘧啶环 组成，故称硫胺素。在生物体内常以硫胺素焦磷酸的

9、 辅酶形式存在：,硫胺素在氧化剂存在时已被氧化产生脱氢硫胺素 （硫 色素），后者在紫外照射下呈现 蓝色荧光，利用这 一性质可以进行定性、定量分析。 硫胺素焦磷酸（TPP）是涉及到糖代谢中羰基碳(醛 和酮）合成与裂解反应的辅酶。特别是-酮酸的脱羧和 -羟酮的形成与裂解都依赖于硫胺素焦磷酸。 由于维生素B1与糖代谢关系密切，因此多食糖类食 物，维生素B1 的需要量也相应增多。当维生素B1缺乏时， 糖代谢受阻，丙酮酸积累，使病人的血、尿和脑组织中 丙酮酸含量增多，出现多发性神经炎、皮肤麻木、心力,衰竭、四肢无力、肌肉萎缩及下肢浮肿等症状。 根据研究, 维生素B1可抑制胆碱酯酶的活性, 当维 生素B1

10、缺乏时, 该酶活性升高, 乙酰胆碱水解加速，使 神经传导受到影响，造成胃肠蠕动减慢，消化液分泌减 少，食欲不振，消化不良等消化道症状。 维生素B1主要存在于种子外皮及胚芽中，米糠、麦 麸、黄豆、酵母、瘦肉等食物中含量丰富。 维生素B1在酸性溶液中较稳定，中性和碱性中易破 坏，维生素B1耐热，在pH3.5以下虽加热到120亦不被 破坏，维生素B1极易溶于水，故米不宜多淘洗以免损失。,2. 维生素PP和烟酰胺辅酶 维生素PP包括烟酸和烟酰胺，又称抗癞皮病维生素， 二者均属吡啶衍生物。 维生素PP广泛存在于自然界，以酵母、花生、谷类、 肉类和动物肝中含量丰富，在体内色氨酸能转变为维生 素PP。 在体

11、内烟酰胺与核糖、磷酸、腺嘌呤组成脱氢酶的 辅酶，主要是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+, 辅酶I）,和烟酰胺腺嘌呤而核苷酸磷酸（NADP+, 辅酶）烟 酰胺辅酶是电子载体，在各种酶促氧化-还原反应中 起着重要作用。,3. 维生素B2和黄素辅酶 维生素B2又名核黄素，是核醇与7，8-二甲基异咯嗪的 缩合物。由于在异咯嗪的1位和5位N原子上具有两个活泼 的双键，易起氧化还原反应，故维生素B2有氧化型和还原 型两种形式，在生物体内氧化还原过程中起传递氢的作用。,在体内核黄素是以黄素单核苷酸（FMN）和黄素腺嘌呤 二核苷酸（FAD）形式存在。,由于FMN、FAD广泛参与体内各种氧化还原反应，因 此维生素

12、B2能促进糖、脂肪和蛋白质的代谢，对维持皮肤， 粘膜和视觉的正常机能均有一定的作用。 维生素B2广泛存在于动植物中，在酵母、肝、肾、蛋 黄、奶及大豆中含量丰富。所有植物和很多微生物都能合 成核黄素。,4. 泛酸和辅酶 A,泛酸广泛存在于生物界， 又名遍多酸，辅酶A是泛酸的 主要活性形式，常简写为CoA。 辅酶A主要起传递酰基的 作用，是各种酰化反应中的辅 酶。 泛酸在酵母、肝、肾、蛋、 小麦、米糠、花生和豌豆中含 量丰富，在蜂王浆中含量最多。,维生素B6和磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺 维生素B6 包括三种物质，即吡哆醇、吡哆醛和 吡哆胺，皆属于吡啶衍生物。维生素B6在体内以磷酸 酯形式存在，磷酸吡哆

13、醛和磷酸吡哆胺是其活性形式， 是氨基酸代谢中各种酶的辅酶。,维生素B6在动植物中分布很广，谷类外皮含量尤为丰 富。因为食物中富含维生素B6，同时肠道细菌可以合成维 生素B6供人体需要，所以人类很少发生维生素B6缺乏症。 （6）维生素B12（氰钴胺素）及其辅酶 维生素B12 或称作氰钴胺素在体内转变成两种辅酶形 式。,维生素B12参与DNA的合成，对红细胞的成熟很重 要，当缺少维生素B12时，巨红细胞中DNA合成受到障 碍，易引起恶性贫血。维生素B12广泛来源于动物性食 品，特别是肉类和肝中含量丰富。人和动物的肠道细菌 都能合成，故一般情况下不会缺少维生素B12。 7. 生物素 生物素是由噻吩环

14、和尿素结合 而成的一个双环化合物，左侧链上 有一分子戊酸：,生物素在种种酶促羧化反应中作为活动羧基载体。 生物素来源广泛，如在肝、肾、蛋黄、酵母、蔬菜和 谷类中都含有。肠道细菌也能合成供人体需要，因此 一般很少出现缺乏症。 叶酸和四氢叶酸 叶酸最初是由肝脏中分离出的，后来发现绿叶中 含量十分丰富，因此命名为叶酸。,由于叶酸与核酸的合成有关，当叶酸缺乏时，DNA 合成受到抑制，骨髓巨红细胞中DNA合成减少，细胞分 裂速度降低，细胞体积较大，这种红细胞大部分在骨髓内 成熟前 就被破坏造成贫血，成巨红细胞性贫血。因此叶 酸在临床上可用于治疗巨红细胞性贫血。 叶酸广泛存在于肝、酵母及蔬菜中，人类肠道细

15、菌也 能合成叶酸，故一般不易发生缺乏症。 9. 硫辛酸,硫辛酸以闭环二硫化物形式和开链还原形式两种结 构混合物存在，这两种形式通过氧化-还原循环相互转换。 硫辛酸是一种酰基载体。 硫辛酸在自然界广泛分布，肝和酵母中含量尤为丰 富。在食物中硫辛酸常和维生素B1同时存在。 维生素C 维生素C具有防治坏血病的功能，故又称为抗坏血酸。,抗坏血酸于1928年分离得到，1933年测得了结构。它 广泛分布于动物界和植物界，仅几种脊椎动物不能合成 (包括人类），因为他们的有机体的肝脏中缺少L-古洛糖 酸-内酯氧化酶，不能合成抗坏血酸，必须从食物中获得。,抗坏血酸是一种强的还原剂，是一种电子载体。维 生素C具有光学异构体，包括D型和L型。D型维生素C一 般不具抗坏血酸的生理功能，自然界存在的具有生理活 性的是L-型抗坏血酸。 维生素C参与体内的氧化还原反应，参与体内多种羟 化反应，防止贫血，改善变态反应， 刺激免疫系统等。,谢谢,