生物化学：第四章 维生素与辅酶

《生物化学：第四章 维生素与辅酶》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生物化学：第四章 维生素与辅酶（72页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第四章 维生素与辅酶周口师范学院生命科学系(2008. 10)主要内容维生素（vitamin）是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，所以必需由食物 供给。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vitamin生障碍，引起维生 素缺乏症第一节 维生素的发现和分类（概述）第二节 水溶性维生素第三节 脂溶性维生素维生素（vitamin）是机体维持正常功能 所必需，但在体内不能合成或合成量很少 ，必须由食物供给的一组低分子量有机物 质,属外源性物质。维生素的功能通常是作为酶的辅助因子（ 辅酶

2、与辅基）。因此，它对动物体正常生长 与健康是必需的。长期缺乏某种维生素，会 导致维生素缺乏症。第一节 维生素的发现和分类（概述）在古代曾有过维生素缺乏症的详细记载 。唐代名医孙思邈用猪肝治疗雀目（维生 素A缺乏症）。他还曾用麦麸熬粥来防治脚 气病（维生素B1缺乏症）19世纪初，欧洲一些研究者认为，人体 只需要蛋白质、糖类、脂类、矿物质、水 五种营养素，但在航海和探险的传记中早 已记载了许多坏血病的病例,这些病人并不 能用当时已知的五种营养素来治疗。1906年，英国的F.G.Hopkins发现大鼠喂 饲纯化饲料(包括蛋白质、脂肪、糖类和矿 质)和水，不能存活；添加微量牛奶就能正 常生长。牛奶中存

3、在的营养辅助因素也就 是维生素。1911年，波兰学者Funk首先从米糠中提取 出抗脚气病物质，并证明该物质属于胺类， 是维持生命所必需的，因此称之为生命胺 (vita-amino)。此后，学者们陆续在天然食 物中发现了20多种为动物或微生物所必需的 维生素，并证明它们在化学结构上大多数与 胺不同，故改名vitamin。现在，人们已能合成许多种维生素，这对 防治疾病、增进健康具有重大意义。各种维 生素在物质代谢中的作用逐渐清楚。命名：采用习惯法用拉丁字母A、B、C、D来命名，但 这些字母不表示发现该种维生素的历史次 序(维生素A除外)，也不说明相邻维生素之 间存在什么关系。根据化学结 构和生理功

4、能 命名，如：分 类维生素的种类繁多，化学结构差异很大， 通常接溶解性质将其分为水溶性维生素（ water-soluble vitamins）和脂溶性维生素（ lipid-soluble vitamins）两大类。维生素水溶性维生素脂溶性维生素：维生素B族（B1、B2、泛 酸、维生素PP、B6、生物素 、叶酸，B12）和维生素C等 。：维生素A、D、E、K等食物构成及膳食调配不合理或严重偏食使 某些维生素供给不足；对食物的储存、加工及烹调方法不当造成维生素的 大量破坏和丢失。淘米过度、煮稀饭加碱、面粉加工过细，可使维生 素BI大量丢失破坏；油炸面食中的维生素也多被破坏；新鲜食物储存过 久，维生

5、素C可被破坏；蔬菜先切、后洗、再炒或加 碱，其中的维生素C几乎全部丢失。 维生素缺乏的原因 1.维生素的摄入量不足2.维生素的吸收障碍3.需要量增加4.食物以外的维生素供给不足多见于消化道疾病患者。如脂类消化吸收的障 碍可严重降低脂溶性维生素的吸收。 机体在某些生理或病理情况下对维生素的需要量特别 的增多，若不及时补充则引起维生素相对不足。如生长发 育期的儿童、孕妇、乳母、重体力劳动者或传染病患者。如长期服用抗生素可使肠道正常菌丛生长受到抑制， 从而影响其合成某些维生素，如维生素K、B6、叶酸、PP 等；日光照射不足，则常可使皮肤内维生素D的生成不足 ，从而引起小儿佝偻病或成人软骨病。（1）维

6、生素B1：又名抗脚气病维生素或硫胺素。 （2）维生素B2：又名核黄素。 （3）维生素PP：又名抗癞皮病维生素，即尼克酸和 尼克酰胺(烟酸和烟酰胺，B5)。 （4）维生素B6：又名抗皮炎维生素，即吡哆醇、吡哆醛 和吡哆胺。 （5）泛酸：又名遍多酸, B3 。 （6）生物素, B7 。 （7）叶酸,B11 。 （8）维生素B12：又名抗恶性贫血维生素或钴胺素。 （9）维生素C：又名抗坏血酸。l第二节 水溶性维生素NCCH3HCCCH2CH2OH SCl维生素B1由一含S的噻唑环和一含NH2的嘧啶 环组成，又称硫胺（素）（Thiamine）。1245NH2HCl3HCCH2124PP焦磷酸硫胺素（T

7、TP ）硫胺素 + ATP Mg2+硫胺素激酶TPP + AMP一 维生素B1与羧化辅酶主要功能：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。功能部位在噻唑环的C2上。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。促进糖代谢，为神经活动提供能量。缺乏症：1. 脚气病 2. (中枢)神经衰弱3. 食欲减退（肠胃患糖代谢失常 ） 因维生素B1严重缺乏而引起的多发性神经炎。患者的周围神经末梢及臂神经丛均有发炎和退化现象，伴心肌受累、四肢麻木、肌肉瘦弱、烦躁易怒和食欲不振等症状。同时因丙酮酸脱羧作用受阻，组织和血液中乳酸

8、量大增，湿性脚气病还伴有下肢水肿。脚气病缺乏维生素B1不仅周围神经的结构和功能受损，中枢神经系统也同样受害。因为神经系统（特别的大脑）所需的能量，基本由血糖氧化供给，当糖代谢受阻时，神经组织也就发生反常现象。酵母中含维生素B1最多，其他食物中含量多不高。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。性质和来源二 维生素B2和黄素辅酶维生素B2又称核黄素（riboflavin），是一种 核糖醇与6，7二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。H2CCCCCHOHOH OH OHHHHH12345NNN CCONHOCH3CH312

9、34578 910核糖醇基异咯嗪基维生素B2为橘黄色的针状晶体，味苦，微溶于水，极易 溶于碱性溶液H2CCCCCH2OHOH OH OHHHH NNN CCO NHOCH3CH3-OP=OOO-FMN，flavin mononucleotideOH2COHOH12345NNNNHHH 9-OP=OOFAD，flavin adenine dinucleotideVB2 + ATP FMN + ADP FMN + ATP FAD +PPiNNN CCONHOCH3CH3R101NNN CCONHOCH3CH3HHR+2H2H-维生素B2的生理功 能是作为递氢辅酶 ，参与生物氧化作 用。功能部位在异

10、 咯嗪环上的N1 、N10维生素B2每人每天需要量：儿童0.6mg ，成人1.6mg。动物体内不能合成维生 素B2，过量则排出。膳食中长期缺乏维生素B2，眼角膜和口角血 管增生，引起白内障、眼角膜炎、舌炎和阴 囊炎等。三 泛酸（维生素B3）和辅酶A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。泛酸的生物功能是以CoA形式参加代谢，是 酰基的载体，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。功能部位-SH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，毛发边灰白，并 自行脱落，毛与皮的色素形成可

11、能与泛酸有关 。四 维生素PP和辅酶、辅酶维生素PP过去称抗赖皮病维生素或维生素B5， 包括尼克酸（烟酸）和尼克酰胺。尼克酰胺的 副作用较小（如引起面部、颈部发赤发痒和烧 灼感），医疗及营养上多用尼克酰胺。NCOOH尼克酸（ nicotinic acid）NCONH2尼克酰胺（ nicotinamide）尼克酰胺腺 嘌呤二核苷 酸（ nicotinamid e adenine dinucleotid e，NAD+）辅 酶尼克酰胺腺 嘌呤二核苷 酸磷酸（ nicotinami deadenined inucleotid ephosphate ，NADP+）辅 酶Nicotinic acid +

12、PRPP + ATPNAD+ NAD+ + ATP NADP+ +PPi尼克酸及尼克酰胺为无色晶体功能： 1.以NAD+或NADP+形式作为脱氢酶的辅 酶而起到递氢体的作用。功能部位在C4NCONH2R+2HNCONH2RHH14-2HNAD(P)+ +2H-2HNAD(P)H + H+ H+2. 维持神经组织的健康。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。缺乏症膳食中长期缺乏维生素PP所引起的疾病为对称 性皮炎，又叫赖皮病(pel

13、lagra)。在狗生黑舌病 。赖皮病患者的中枢及交感神经系统、皮肤、 胃、肠等皆受不良影响。主要症状为对称性皮 炎，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。中枢神经方面的 症状为头痛、头昏、易刺激、抑郁等。Trp（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）。五 维生素B6和磷酸吡哆醛维生素B6又称吡哆素，包括吡哆醇、吡哆醛、 吡哆胺。NCH2OHCH2OH HOH3C吡哆醇 (pyridoxol)NCH2OHCHOHOH3C吡哆醛 (pyridoxal)NCH2OHCH2NH2HOH3C吡哆胺 (pyridoxamine )NCH2OCHO

14、 HOH3CP（磷酸吡哆醛 ， PLP）吡哆醇吡哆醇氧化酶 吡哆醛吡哆胺吡哆胺转氨酶ATPADP磷酸吡哆醇磷酸吡哆醇 氧化酶磷酸吡哆醛磷酸吡哆胺 转氨酶 磷酸吡哆胺ATPADP激酶ATPADP功能：作为辅酶参加多种代谢反应，包括脱羧、转 氨、氨基酸内消旋、Trp代谢（包括Trp nicotinamide）、含硫氨基酸的脱硫、羟基 氨基酸的代谢和氨基酸的脱水等。缺乏症：导致皮肤、中枢神经系统和造血机构的损害 。酵母、肝、蛋黄、肉、鱼、谷物，同时肠道 细菌可合成。六 生物素生物素（维生素B7或H）为含硫维生素，其结构 可视为由尿素与硫戊烷环结合而成，并有一个 C5酸枝链。HNNHCO尿素部分HCC

15、HH2CCHS硫戊烷环部分(CH2)4COOHC5酸根部分生物素（bioton ）尿素环上的 一个N可与 CO2结合生物素是细长针状的晶体，熔点232，耐热 和耐酸、碱，微溶于水。功能：生物素是多种羧化酶的辅酶，在CO2 固定反应中起重要作用。缺乏症：人体一般不会发生生物素缺乏。大白 鼠严重缺乏时，后脚瘫痪，广泛的皮肤病、脱 毛和神经过敏。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。七 叶酸和叶酸辅酶叶酸（folic acid）即维生素B11，由蝶呤啶、 对氨基苯甲酸与L-谷氨酸连接而成。叶酸为鲜黄色物质，微溶于水，在水溶液 中易被光破坏。叶酸的5、6、7、8位

16、置，在NADPH2存在下 ，可被还原成四氢叶酸（FH4或THFA）。四 氢叶酸的N5 和N10位可与多种一碳单位结合 作为它们的载体。功能：THFA是转一碳基团酶系的辅酶。功能部位 N5 和N10。主要的生理功能： 1. 参与嘌呤环的合成 2. Gly Ser缺乏症：叶酸缺乏时，红细胞的发育受到影响，造成 巨红细胞性贫血症。八 维生素B12和B12辅酶维生素B12是含钴的化合物，又称钴胺素 (cyanocobalamine)。维生素B12的发现是多年研 究恶性贫血症（即巨初红细胞症）的结果。在 1948年从肝脏中分离出一种具有控制恶性贫血 效果的红色晶体物质，定名为维生素B12。在自然界中只有微生物能合成维生素B12。维生素B12是含三价钴的多环系化合物，其经验 式为C63H88O14N14RCo。其结构式经多次修正 ，至1963年确定。1973年完成人工合成。维生素B12（氰钴胺素cyanocobalamin）