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1、第4章 辅基/辅酶和维生素,脂溶性维生素： A D E K 维生素 硫辛酸（氧化型）水溶性维生素：Vc VB: B1 B2 B3（泛酸）B5(PP) B12（氰钴胺素）B6 (吡哆醇/醛/胺）B7 (生物素 ）硫辛酸（还原型）,一.概述1.维生素的概念,第一节 辅酶和辅基,维生素和辅酶,维生素B1与羧化辅酶 维生素B2与黄素辅酶 泛酸和辅酶A 维生素PP和辅酶、辅酶 维生素B6和磷酸吡哆醛 生物素 叶酸和叶酸辅酶,维生素B12和B12辅酶 维生素C 维生素A 维生素D 维生素E 维生素K,2.辅基辅酶在酶促反应中的作用传递电子 、 原子或某些基团 二.传递氢的辅基/辅酶1. 辅酶I/辅酶II及
2、维生素PP烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（ NAD/ CoI ）烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（ NADP/CoII）NAD+（ NADP+ ） NAD(P )H + H+,2. 黄素核苷酸和维生素B2（1）黄素单核苷酸（FMN)(2)黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD)FMN （FAD) FMNH2（FADH2)3.维生素C（抗坏血酸）4.泛醌（辅酶Q)5.谷胱甘肽 2GSH GSSG,+2H+ +2H+,二.传递电子的辅基铁卟啉Fe 3+ Fe 2+ 三.转移基团的辅基/辅酶 1.传递磷酸根的辅酶腺苷磷酸酯 (ATP/ADP/AMP)转移磷酰基 ATP + S ADP + P-S转移糖基 ATP + 糖-P AD
3、P-糖 + PPi 转移AMP ATP + FMN FAD + PPi 转移腺苷 ATP + Met + H2O 腺苷- Met + PPi + Pi 能量的载体 ATP + H2O ADP + Pi,+e,-e,2.脱羧的辅酶硫胺素焦磷酸（TPP)硫胺素+ATP TPP + AMP 3.转移酰基的辅酶 （1）辅酶A和泛酸 CoA-SH + RCOOH CoA-S-COR + H2OCoA-S-COR +底物 底物- COR + CoA-SH （2）硫辛酸和VB1,(2）硫辛酸和VB1,4.转移氨基的辅酶和VB6磷酸吡哆醛（PLP)/磷酸吡哆胺(PMP) AA 酮酸PCHO PCH2NH25.
4、固定CO2的辅酶生物素和VB7 6.转移一碳基团的辅酶(1)四氢叶酸（FH4)（2)钴铵素和VB12,维生素是维持生物正常生命过程所必需的一类小分子有机物，需要量很少，但对维持健康十分重要。维生素不能供给机体热能，也不能作为构成机体组织的物质，其主要功能是通过作为辅酶的成分调节机体代谢。长期缺乏任何一种维生素都会导致相应的疾病（维生素缺乏症）。最早分离出的维生素（维生素B1）是一种胺类（amine），将维生素取名为Vitamine（生命胺，最初中译为维他命），但并非所有的维生素都含氨基，改为Vitamin（V）。 6、7 世纪前，我国已有脚气病和“雀目症”的记载。 生物对维生素的需要情况取决于
5、：1. 在代谢过程中是否需要；2. 自身能否合成。,第二节 维生素,肝、胆疾病可阻碍维生素的吸收。 长期口服抗生素可抑制肠道菌生长，引起Vk、生物素、叶酸、泛酸等的缺乏。 妊娠、哺乳、强体力劳动、高温操作，维生素B1和B2的需要量相应增加。 医疗上用维生素防治维生素不足而引起的疾病。 长期大量使用维生素A和维生素D会引起中毒；维生素B1用量过多会引起周围神经痛觉缺失；长期大量使用维生素B12会引起红细胞过多；口服维生素C过多可破坏膳食中维生素B12而引起贫血。,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
6、、D、E、K等,一 维生素B1,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）。,1,2,4,5,1,2,4,焦磷酸硫胺素（TTP）,硫胺素 + ATP,Mg2+,硫胺素激酶,TPP + AMP,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，又能抑制胆碱酯酶的活性。,缺乏症：,1. 脚气病,2. 中枢神经和肠胃患糖代谢失常,性质和来源, 因维生素B1严重缺乏而引
7、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，伴有心界扩大、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。,维生素B1盐酸盐为无色结晶，溶于水，在酸性溶液中稳定，在中性和碱性溶液中易被氧化。在普通烹调条件下损失并不大。有特殊香气，微苦。,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
8、、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。,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。,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,7,8,9,10,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，对光和碱不稳定,FMN，flavin mononucleotide,FAD，flavin adenine dinucleotide,VB2 + ATP FMN + ADP FMN + ATP FAD +PPi,维生素B2的生理功能是作为递氢辅
9、酶，参与生物氧化作用。,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,-二羟-,-二甲基丁酸,-丙氨酸,巯基乙胺,辅酶A（CoASH）,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。,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
10、边灰白，并自行脱落，毛与皮的色素形成可能与泛酸有关。,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。尼克酰胺为维生素B5的化学名。,尼克酸（nicotinic acid）,尼克酰胺（nicotinamide）,O,+,尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide，NAD+）,尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADP+）,Nico
11、tinic acid + PRPP + ATPNAD+,NAD+ + ATP NADP+ +PPi,尼克酸及尼克酰胺为无色晶体，前者熔点为236，后者熔点为129131，是维生素中较稳定的，不被光、空气及热破坏。溶于水及酒精。与溴化氰作用产生黄绿色化合物，可作为定量基础。,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。,+2H,1,4,-2H,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。
12、,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(pellagra)。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。,吡哆醇(pyridoxol),吡哆醛(pyridoxal),吡哆胺(pyridoxamine),（磷酸吡哆醛， PLP）,吡哆醇,吡哆醇氧化酶,吡哆醛,
13、吡哆胺,吡哆胺转氨酶,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,激酶,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。,吡哆素 + FeCl3 红色产物,吡哆素 + 重氮化对一氨基苯磺酸 橘红色产物,吡哆素 + 2，6-二氯醌氯亚胺 蓝色产物,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。,六 生物素,生物素（维生素B7）为含硫
14、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。,尿素部分,硫戊烷环部分,(CH2)4COOH,C5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
15、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。主要的生理功能： Gly Ser 参与嘌呤环的合成 dUMP TMP 高半光氨酸 Cys,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。最初发现服用全肝可控制恶性贫血症状，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。,微生素B12为深红色晶体，熔点甚高，溶于水、乙醇和丙酮，不溶于氯仿。微生素B12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，有光活性。,
