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1、第六章 维生素与无机元素,VITAMINS AND MINERAL ELEMENTS,定义：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。,一、维生素,A、D、E、K,B族维生素和维生素C,微量元素(trace element)：指人体每日需要量在100mg以下的化学元素，主要包括铁、碘、铜、锌、锰、硒、氟、钼、钴、铬等。,二、无机元素,定义：无机元素(minerals)是维持人体正常生理功能也必不可少的元素。,分类,常量元素(macroelement)：钠、钾、氯、 钙、磷、镁等。,第一节 脂溶性维生素,Lipid-so
2、luble Vitamin,共同特点： （1）均为非极性疏水的异戊二烯衍生物 （2）不溶于水，溶于脂类及脂肪溶剂 （3）在食物中与脂类共存，并随脂类一同吸收 （4）吸收的脂溶性维生素在血液与脂蛋白及某 些特殊结合蛋白特异结合而运输 种类： Vit A, Vit D, Vit E, Vit K,脂溶性维生素结构不一，执行不同的生物化学与生理功能，缺乏时可导致缺乏症。,（一）维生素A的主要功能是维持正常视觉,主要结构：,主要来源：,A1（视黄醇） A2（3-脱氢视黄醇）,天然形式：,动物来源肝、蛋黄、牛奶、鱼肝油、 植物来源胡萝卜、玉米、绿叶蔬菜等,维生素A的化学本质是一个具有脂环的不饱和单元醇，
3、由b-白芷酮环和二分子异戊二烯构成的多烯化合物。,一、脂溶性维生素结构、功能不一,运输形式：,活性形式：,维生素A的活性形式是视黄醇、视黄醛和视黄酸,主要生化/生理功能,1. 构成视觉细胞内感光物质的成分（视紫红质），维持正常视觉。,2. 调节基因表达和组织分化，促进生长发育和维持上皮组织结构完整性。,全反式视黄酸和9-顺视黄酸是执行这一重要功能的关键物质，与细胞内核受体结合，与DNA反应元件结合，调节某些基因的表达。,3. 抗氧化作用,维生素A和胡萝卜素还具有抗氧化作用。在氧分压较低的条件下，能直接清除自由基，有助于控制细胞膜和富含脂质组织的脂质过氧化。,主要结构：,主要来源：,（二）维生素
4、D的主要功能是调节钙磷代谢,维生素D是类固醇的衍生物,肝、蛋黄、牛奶、鱼肝油等,VitD3的活性形式： 1, 25- (OH)2-VitD3,维生素D3在体内的转变,主要生化/生理功能,1. 调节钙磷代谢,1,25-(OH)2D3可通过信号转导系统使钙通道开放，促进小肠和肾小管对钙、磷的吸收，影响骨组织的钙代谢，从而维持血钙和血磷的正常水平，促进骨和牙的钙化。,2. 促进骨盐代谢与骨的正常生长,3. 组织细胞分化、免疫调节等,调节多种组织细胞分化 促进胰岛细胞合成与分泌胰岛素 抑制某些肿瘤细胞增殖和促进分化,主要结构：,主要来源：,（三）维生素E的主要功能是抗氧化作用,维生素E是生育酚类化合物
5、,苯骈二氢吡喃的衍生物,生育酚(tocopherol): 、和4种 生育三烯酚(tocotrienol): 、和4种,麦胚油、大豆油、葵花油、花生油和玉米油和绿叶蔬菜、豆类和谷类中,活性形式：,生育酚,主要生化/生理功能,1. 抗氧化作用,机制: 捕捉过氧化脂质自由基,保护生物膜的结构与功能,2. 促血红素生成,3. 基因表达调控,能提高血红素合成的关键酶活性 -氨基-酮戊酸(ALA)合酶 ALA脱水酶,上调或下调生育酚的摄取和降解相关的基因：延缓衰老 脂类摄取与动脉硬化的相关基因: 预防和治疗冠状动脉粥样硬化性心脏病 细胞外基质蛋白的基因、细胞黏附与炎症的相关基因：抗炎、维持正常免疫功能 细
6、胞信号系统和细胞周期调节的相关基因：抑制细胞增殖，抗肿瘤,（四）维生素K的主要功能是促凝血作用,主要结构：,主要来源：,维生素K是2-甲基1,4-萘醌的衍生物,人工合成K3,天然形式：,K1 植物甲萘醌或叶绿醌,K2 肠道细菌的产物,主要生化/生理功能:,活性形式:,甲基1,4-萘醌,1. 促进肝合成凝血因子II、VII、IX、X、抗凝血因子蛋白C和蛋白S等,2. 维持骨盐含量，减少动脉钙化,二、脂溶性维生素缺乏可导致疾病,（一）维生素A缺乏可导致干眼病,主要缺乏症与中毒,主要临床用途,1.缺乏：夜盲症、干眼病、皮肤干燥、毛囊丘疹 2.中毒：肝、神经、皮肤损伤，高脂血症与高钙血症，骨与软组织钙
7、化,用于夜盲症、干眼病等的治疗,（二）维生素D缺乏可导致佝偻病,主要缺乏症与中毒,主要临床用途,维生素D缺乏: 儿童佝偻病(rickets) 成人软骨病(osteomalacia),用于佝偻病、软骨病的治疗,维生素D中毒：主要表现为高钙血症、高钙尿症、高血压和软组织钙化等。,（三）维生素E缺乏可导致轻度贫血,主要缺乏症与中毒,主要临床用途,1.缺乏：人类维生素E缺乏无明显临床症状。严重时可出现维生素E缺乏综合征，主要表现为贫血、水肿、丘疹样皮疹，或见婴儿哭闹不安、呼吸急促。早产儿维生素E缺乏易患新生儿硬肿症 2.中毒：维生素E在正常剂量下不出现中毒,用于习惯性流产、进行性肌营养不良等治疗,（四
8、）维生素K缺乏可导致出血,主要缺乏症与中毒,主要临床用途,1.缺乏：皮下、肌肉、胃肠道出血 2.中毒：尚未发现中毒现象,用于维生素K缺乏所致的出血的治疗,第二节 水溶性维生素,Water-soluble Vitamins,易溶于水，故易随尿液排出 体内不易储存，必须经常从食物中摄取 作用比较单一，主要构成酶的辅助因子直 接影响某些酶的催化作用,概 述,种类：B族维生素，维生素C,共同特点,焦磷酸硫胺素(thiamine pyrophosphate, TPP),硫胺素(thiamine),一、大多数水溶性维生素是辅酶的成分,（一）维生素B1的辅酶形式是焦磷酸硫胺素,维生素B 1是由含硫的噻唑环及
9、含氨基的嘧啶环所组成，又称为硫胺素（thiamine），活性形式焦磷酸硫胺素（thiamine pyrophosphate，TPP）。,TPP是-酮酸氧化脱羧酶的辅酶，也是转酮酶的辅酶 在神经传导中起一定的作用，抑制胆碱酯酶的活性,生化作用,维生素B2又名核黄素(riboflavin) 体内活性形式为黄素单核苷酸(FMN) 黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD),（二）维生素B2的辅酶形式是FAD和FMN,Vit B2,FMN,AMP,FAD,生化作用：FMN及FAD是体内氧化还原酶(如脂酰CoA脱氢酶、琥珀酸脱氢酶、黄嘌呤氧化酶等）的辅基，主要起氢传递体的作用 缺乏症：口角炎，唇炎，阴囊炎等,维生素P
10、P包括： 尼克酸(nicotinic acid) 尼克酰胺(nicotinamide),体内活性形式： 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+) 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+),（三）维生素PP的辅酶形式是NAD和NADP,NAD+：R为 H,NADP+：R为,尼克酰胺,生化作用,NAD+及NADP+是体内多种不需氧脱氢酶（如苹果酸脱氢酶、乳酸脱氢酶）的辅酶，起传递氢的作用。,（四）泛酸的辅酶形式是辅酶A和酰基载体蛋白,泛酸(pantothenic acid)又名遍多酸 体内活性形式为辅酶A(CoA)、酰基载体蛋白(ACP),泛酸在辅酶A和酰基载体蛋白分子中发挥作用,泛酸参与酰基转移反应,
11、CoA及ACP是酰基转移酶的辅酶，参与酰基的转移作用,泛酸,4-磷酸泛酰 巯基乙胺,CoA的结构式,（五）生物素是多种羧化酶的辅基,生物素(biotin)的来源广泛,生物素是多种羧化酶的辅基,生物素是体内多种羧化酶(如丙酮酸羧化酶、乙酰CoA羧化酶)的辅基，与羧化酶蛋白中赖氨酸残基的-氨基以酰胺键共价结合，形成生物胞素残基，参与CO2固定过程。,生物素参与细胞信号转导和基因表达,生物素还可使组蛋白生物素化，从而影响细胞周期、转录和DNA损伤的修复。,（六）维生素B6辅酶形式是磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺,维生素B6的磷酸酯是其活性形式,维生素B6包括吡哆醇(pyridoxine)、吡哆醛(pyrid
12、oxal)和吡哆胺(pyridoxamine) 活化形式：磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺,磷酸吡哆醛是氨基酸转氨酶及脱羧酶的辅酶。 磷酸吡哆醛也是-氨基-酮戊酸合酶（ALA合酶）的辅酶。 磷酸吡哆醛是同型半胱氨酸分解代谢酶的辅酶。,磷酸吡哆醛的辅酶作用多种多样,磷酸吡哆醛是多种酶的辅酶,磷酸吡哆醛可终止类固醇激素的作用,作用机制：将类固醇激素-受体复合物从DNA中移去，终止这些激素的作用。 维生素B6缺乏：可增加人体对雌激素、雄激素、皮质激素和维生素D作用的敏感性。,叶酸(folic acid)又称蝶酰谷氨酸 体内活性形式为四氢叶酸(FH4),（七）叶酸的辅酶形式是四氢叶酸,四氢叶酸是叶酸的活性形式,
13、四氢叶酸是一碳单位的载体,FH4是一碳单位转移酶的辅酶，参与一碳单位的转移。N5、N10 是一碳单位的结合位点,维生素B12又称钴胺素(cobalamine) 体内活性形式 ：甲基钴胺素 5 -脱氧腺苷钴胺素,（八）维生素B12主要是转甲基酶的辅酶,R：5-脱氧腺苷 5-脱氧腺苷钴胺素,Vit B12是N5-CH3-FH4转甲基酶（甲硫氨酸合成酶）的辅酶，催化同型半胱氨酸甲基化生成甲硫氨酸。,Vit B12 缺乏：,一是引起甲硫氨酸合成减少； 二是影响四氢叶酸的再生。,5-脱氧腺苷钴胺素是L-甲基丙二酰CoA变位酶的辅酶，催化琥珀酰CoA的生成。,（九）维生素C是一些羟化酶的辅酶,维生素C又称
14、抗坏血酸(ascorbic acid)，呈酸性，广泛存在于新鲜蔬菜和水果中。,动物体内不能合成维生素C，必需由食物供给。,抗坏血酸分子中C2和C3羟基可以氧化脱氢生成脱氢抗坏血酸，后者也可以加氢还原。,维生素C,脱氢维生素C,维生素C既是一些羟化酶的辅酶又是强抗氧化剂,1维生素C是一些羟化酶的辅酶,抗坏血酸是维持体内含铜羟化酶和-酮戊二酸-铁羟化酶活性必不可少的辅因子,2维生素C作为抗氧化剂可直接参与体内氧化还原反应,3维生素C具有增强机体免疫力的作用,二、一些水溶性维生素缺乏可导致疾病,（一）维生素B1缺乏可导致脚气病,机制：,体内TPP供应不足，糖代谢中间产物丙酮酸等不能进一步氧化，能量来
15、源产生障碍，影响了神经系统的正常功能，神经细胞髓鞘磷脂合成受阻，导致慢性末梢神经炎和其他神经肌肉变性病变。,影响乙酰胆碱的合成，并降低了其对胆碱酯酶的抑制作用，进一步增加了乙酰胆碱的局部含量。,症状：消化液分泌减少、食欲缺乏、消化不良，健忘、易怒、肢端麻木、肌肉萎缩，继而发生心力衰竭、下肢水肿等。,（二）维生素B2缺乏可导致舌炎、口角炎,轻度维生素B2缺乏症在人群中比较常见，严重的缺乏症少见。轻度的维生素B2缺乏在临床上表现为唇炎、舌炎、口角炎、阴囊炎和眼部的结膜炎等症状。,（三）维生素PP缺乏可导致赖皮病,玉米中尼克酸和色氨酸均贫乏，长期单食玉米有可能发生维生素PP缺乏症。,临床上的典型表现
16、为皮炎，常在暴露或易摩擦的肢体部位出现对称性症状，初期皮肤变红，继而转为褐色，并增厚呈鳞状样皮肤，称为赖皮病（pellagra）。,抗结核药物异烟肼与维生素PP的结构相似，对维生素PP有拮抗作用，长期服用异烟肼时应适量补充维生素PP，否则引起维生素PP缺乏症。,（四）维生素B6缺乏可引起中枢神经系统亢进,磷酸吡哆醛是谷氨酸脱羧酶的辅酶，催化抑制性神经递质-氨基丁酸（GABA）的生成。当维生素B6缺乏时，GABA合成减少，临床上出现小儿惊厥、妊娠呕吐和精神焦虑等中枢神经系统亢进的症状。,磷酸吡哆醛是ALA合酶的辅酶，维生素B6缺乏时血红素合成受阻，引起低色素小细胞贫血和高铁血症。异烟肼可与磷酸吡哆醛结合，临床上在服用异烟肼时，适量补充维生素B6。,过量服用维生素B6可引起中毒，表现为周围感觉神经病。,（五）叶酸缺乏可导致巨幼红细胞贫血,吸收不良、典型代谢失常或组织需要量过多和长期使用肠道抑菌药物时，可导致缺乏症。,四氢叶酸是一碳单位转
