维生素和辅酶PPT课件

第三章 维生素和辅酶,一 维生素B1与羧化辅酶,二 维生素B2与黄素辅酶,三 泛酸和辅酶A,四 维生素PP和辅酶、辅酶,五 维生素B6和磷酸吡哆醛,六 生物素,七 叶酸和叶酸辅酶,八 维生素B12和B12辅酶,1,九 维生素C,十 维生素A,十一 维生素D,十二 维生素E,十三 维生素K,维生素、辅酶形式和相应的代谢活动一览表,2,一、维生素的概念（Vitamin）1、维生素：参与生物生长发育和代谢所必需的一类微量有机物质。体内不能合成或合成量不足，以mg或ug计算，必需从食物中补充，不作为能源物质，不参与生物体组成，代谢中作为辅酶或辅基，在物质代谢中起重要作用。2、维生素缺乏症：缺乏维生素引起的疾病。二、维生素的发现唐代医学家，孙思邈，肝脏防治夜盲症VA；谷皮治疗脚气VB大鼠纯化饲料不能存活缺乏维生素。大肠杆菌合成VK，核杆菌合成VB,一般来说植物可以合成维生素，高等动物一般不能合成，但也有例外，人可以合成VD，鼠能合成VC,3,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：1. 在代谢过程中是否需要；2. 自身能否合成。,4,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。,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。,5,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,三、维生素的分类和辅酶的关系,6,四、脂溶性维生素脂溶性维生素：不溶于水，而溶于脂肪和脂溶剂，苯、乙醚、氯仿。肠道在吸收时与脂质吸收相关，脂质吸收不良，脂溶性维生素吸收也少，甚至缺乏，吸收后脂溶性维生素存在体内，可在肝脏存储。,7,（一） 维生素A,1、结构：维生素A又名视黄醇，只存在于动物性食物中，包括A1 和 A2两种。A1即一般所说的视黄醇；A2即3-脱氢视黄醇，在高等植物和动物中普遍存在的-胡萝卜素可转变为2分子视黄醇，但是在体内的利用率低，仅相当于16VA的活性。,3-脱氢视黄醇 A2,8,视黄醇 A1,9,3、功能1）构成视觉细胞内的感光物质的成分。视网膜上有圆锥细胞和杆细胞，圆锥细胞对强光及颜色敏感，杆细胞内含有视紫红质，该物质在强光中分解，在弱光中合成，所以对弱光敏感，对颜色不敏感，当VA缺乏时，视紫红质合成受阻，使视网膜不能很好的感受弱光，在暗处不能辨别物体，暗适应能力下降，严重时出现夜盲症。2）维生素A除了促进年幼动物生长外，其主要功能为维持上皮组织的健康及正常视觉，还有助于动物生殖和泌乳。,2、来源：肝脏、乳制品、蛋黄、禽类、鱼类,10,11,Schematic drawing of a rod cell,视网膜,杆状细胞,圆锥细胞,12,The chemical changes in photoreception,13,4、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。有的患者因肠胃黏膜表皮受损而引起腹泻。在儿童还偶有因缺乏A引起眼角膜和结膜变质，牙釉和骨质发育不全。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）。动物缺乏维生素A，生殖和泌乳也不正常，易发生流产和缺奶。,2. 视紫红质不足，对暗光适应能力减弱，发生夜盲症。,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。维生素A缺乏引起干眼病和夜盲症,14,（二） 维生素D,1、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。维生素D具有抗佝偻病作用，又称抗佝偻病维生素。已确知有4种，即维生素D2、D3、D4、D5，均为类固醇衍生物，其中D2和D3较为重要。,2、来源：鱼肝油中含量最丰富。动、植物组织中含有能转化为维生素D的固醇类物质，经紫外光照射可转变为维生素D。目前尚不能用人工方法合成，只能用紫外光照射维生素D原的方法来制造。肝脏、奶、蛋黄、鱼肝油。,15,3、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。7脱氢胆固醇紫外线前VD3VD3VD3活性形式。,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。患者骨质软弱，膝关节发育不全，两腿形成内曲或外曲畸形。成人则产生骨骼脱钙作用，得软骨病；孕妇和授乳妇人的脱钙作用严重时导致骨质疏松症，患者骨骼易折，牙齿易脱落。,过量：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。早期症状为：乏力、疲倦、恶心、头痛、腹泻等。较严重时引起软组织（包括血管、心肌、肺、肾、皮肤等）的钙化，导致重大病患。,16,17,（三） 维生素E生育酚,1、结构：维生素E又称生育酚或抗不育维生素，已知有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。,维生素E为淡黄色无嗅无味油状物，不溶于水而溶于油脂。不易被酸、碱和热破坏，无氧条件下热至200也稳定。极易被氧化。易被紫外光破坏。在259nm有吸收峰。,18,2、来源：植物油、豆类、蔬菜3、功能：抗动物不育症，抗衰老作用（由于维生素E的强抗氧化性质，能保护不饱和脂酸使其不被氧化成脂褐色素（lipofuscin）及自由基，从而维护细胞的完整和功能，故有一定的抗衰老作用。）4、缺乏症：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。,19,（四） 维生素K凝血维生素,1、结构：维生素K是一类能促进血液凝固的萘醌衍生物。1929年，H. Dam发现。有K1、K2、K3三种，K1、K2为天然产物，K3为人工合成品，临床上常用。,20,维生素K1为黄色油状物。维生素K2为黄色晶体。溶于油脂及有机溶剂，如乙醚、丙酮等，耐热，但易被光破坏。2、来源：蛋黄、红花油、大豆油、鱼肝油、海藻类、绿叶蔬菜、肝脏、肠道细菌可合成。3、功能：维生素K的主要作用是促进血液凝固，因维生素K是促进肝脏合成凝血酶原的重要因素。4、缺乏症：动物缺乏维生素K，血凝时间延长。成人一般不易缺乏维生素K。有维生素K缺乏病状的人，必伴有其他生理功能不正常的情况，如胆管阻塞，或因肠道疾病妨碍维生素K的吸收。,21,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。,大剂量维生素K可引起动物贫血、脾肿大和肝肾伤害。对皮肤和呼吸道有强烈刺激，有时还引起溶血。,22,五、水溶性维生素：包括B族、VC、硫辛酸（一） 维生素B1抗神经炎维生素,1、结构：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）。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。,23,维生素B1在活体组织中可经硫胺素激酶催化与ATP作用转化成硫胺素焦磷酸（thiamine pyrophosphate，TPP），作为脱羧酶的辅酶。,2、来源：米糠、麦麸、黄豆、瘦肉，酵母中含维生素B1最多.,24,3、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。,25,4、缺乏和过多的影响(1)脚气病 维生素B1和糖代谢密切相关，多食糖类食物，VB1的需求量也增加，当VB1缺乏时，糖代谢受阻，丙酮酸积累，病人的血、尿、脑组织中丙酮酸增加，引起的多发性神经炎。 (2)引起中枢神经和胃肠道疾病VB1抑制胆碱酯酶的活性，当VB1缺乏时，该酶活性增加，乙酰胆碱水解加速，使得神经传导受到影响，胃肠道蠕动缓慢，消化液分泌减少，食欲不振，消化不良等。,26,（二 ） 维生素B2和黄素辅酶,1、结构：维生素B2又称核黄素（riboflavin），是一种含核糖醇基的黄色物质，在自然界多与蛋白质结合存在，这种结合体称黄素蛋白。维生素B2由异咯嗪与核糖醇所组成,27,性质：维生素B2为桔黄色的针状晶体，味苦，微溶于水，极易溶于碱性溶液，水溶液呈黄绿色荧光，在波长565 nm，pH48之间荧光最大，可作定量依据。对光和碱都不稳定，对酸相当稳定。在碱液中经光作用产生光咯嗪（lumichrome）。 自然界中，维生素B2在机体内与ATP作用转化为核黄素磷酸，即黄素单核苷酸（简称FMN）。后者再经ATP作用进一步磷酸化即产生黄素腺嘌呤二核苷酸（简称FAD）。 2、来源 维生素B2的分布较广。酵母、肝脏、乳类、瘦肉、蛋黄、花生、糙米、全粒小麦、黄豆等含量较多；蔬菜及水果也略含有。人体不能合成维生素B2，所有植物和某些微生物能合成。,28,VB2体内以FAD和FMN辅基形式存在，转移氢原子（电子）,29,3、功能及作用机制 主要功能是作为辅酶促进代谢。核黄素（即维生素B2）经ATP磷酸化产生的FMN与FAD是许多脱氢酶的辅酶，是很重要的递氢体。可促进生物氧化作用，对糖、脂和氨基酸的代谢都很重要。4、缺乏及过量摄取的影响 维生素B2的每人每天最低需要量：儿童为0.6 mg，成人为1.6 mg，即可不致发生缺乏病。膳食中长期缺乏维生素B2会导致细胞代谢失调。首先受影响的为眼、皮肤、舌、口角和神经组织。缺乏症状有眼角膜和口角血管增生，白内障、口角炎、眼角膜炎等症，还可导致舌炎和阴囊炎。过量的维生素B2可从粪便和尿中排出，无毒。,30,31,（三） 泛酸（维生素B3）和辅酶A,1、泛酸是-丙氨酸与，-二羟-二甲基丁酸结合而成的化合物。分子中有一肽键。,32,在机体内泛酸与ATP和半胱氨酸经一系列反应可合成辅酶A（CoA），是泛酸的主要活性形式，传递酰基的作用。,33,34,2、来源：肝脏、蛋、花生、豆类、蜂王浆；动物性食物，肝脏，酵母，蛋黄，豆类中量丰富，蔬菜水果中则量偏少。 3、功能：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。4、缺乏症：很少有证实人体会缺乏泛酸，因为它广泛存在一般食物中，但是还是有一些例子显示：缺乏导致-头痛、呕吐、肌肉酸痛,肾上腺机能不足和减退，头发泛白，皮肤布满皱纹，容易疲劳晕倒等。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，毛与皮的色素形成可能与泛酸有关。,35,（四） 维生素PP和辅酶、辅酶,1、结构：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）,36,VPP在体内以辅酶形式存在，NAD+与NADP+皆是脱氢酶的辅酶。,37,2、来源：含维生素PP最多的食物是肝脏和酵母，其次是动物的内脏、瘦肉、鱼和蛋类以及植物中的糙米、水果、花生、黄豆和蔬菜。3、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。,R,+2H,N,CONH2,R,H,H,1,4,-2H,NAD(P)+,+2H,-2H,NAD(P)H + H+,38,2）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。,4、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)。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）,39,抗结核药异烟肼的结构与尼克酰胺类似，两者有拮抗作用，长期服用异烟肼时应注意补充尼克酰胺。尼克酸或烟酸肌醇有舒张血管的作用，可用于冠心病等，但可降低cAMP水平，使血糖及尿酸升高，有诱发糖尿病及痛风的风险。长期使用大量尼克酸可能损害肝脏。,40,（五） 维生素B6和磷酸吡哆醛,1、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),41,（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,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,VB6的活性形式磷酸吡哆醛和磷酸吡哆氨，作为转氨基、脱羧作用中的辅酶,42,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。2、来源：动植物中均有，谷类外皮丰富,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,43,3、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。,4、缺乏症：导致皮肤、中枢神经系统和造血机构的损害，引起周边神经病变及高铁红细胞贫血症。,44,（六 ） 生物素,1、结构：生物素（维生素B7）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酸酯链。,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,45,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、来源：牛肝、猪肝、猪肾、鸡肉、羊肉、蛋黄、牛奶、水果、糙米、,3、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。* 帮助脂肪代谢* 协助代谢氨基酸及碳水化合物* 促进汗腺、精神组织、骨髓、男性性腺、皮肤及毛发 的正常运作和生长* 预防白发及脱发，有助治疗秃头* 维持皮肤正常功能，减轻湿疹、皮肤发炎症状* 缓和肌肉疼痛,46,4、缺乏症： * 头皮屑多，容易掉发，少年白发* 肤色暗沉、面色发青，皮肤炎* 忧郁、郁闷、失眠、容易打瞌睡等神经症状* 容易疲倦、慵懒无力、肌肉涨痛，与缺乏其他B群维生素的症状相同* 少年白发或已有秃顶迹象者* 好吃生蛋者* 正服用抗生素或璜胺药剂者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。在生鸡蛋清中有抗生物素蛋白，能与生物素紧密结合，使其失去活性。,47,（七） 叶酸和叶酸辅酶,1、结构：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。,48,叶酸的5、6、7、8位置，在NADPHH+存在下，可被还原成四氢叶酸（FH4或THFA），是叶酸的活性形式，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。,49,2、来源：酵母、水果、蔬菜。3、功能：THFA是转一碳基团酶系的辅酶，与核酸合成和大脑脂肪酸的代谢有关。,4、缺乏症：叶酸容易缺乏，特别是孕妇。苯巴比妥及口服避孕药等药物干扰叶酸吸收与代谢。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。,50,51,52,53,54,（八） 维生素B12和B12辅酶,1、结构：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。,55,2、来源：肉、肝脏、鱼、牛奶、肾 3、功能：,促进某些化合物的异构作用。,促进甲基转移作用。,维持SH的还原型状态。,促进核酸和蛋白质的生物合成。,维持造血机构的正常运转。,促进上皮组织细胞的新生。,缺乏症：,1. 儿童及幼龄动物发育不良。,2. 消化道上皮组织细胞失常。,3. 造血器官功能失常，不能正常产生红血细胞，导致恶性贫血,56,4. 髓磷脂的生物合成减少，引起神经系统的损害，表现症状为手足麻木、刺痛、体位不易维持平衡、肌肉动作不协调、忧郁易怒、思想迟缓和健忘等。,维生素B12的吸收需要一种胃壁细胞分泌的糖蛋白（称为内因子），两者结合后才能被小肠吸收。恶性贫血患者的胃液中常缺乏内因子，须注射维生素B12治疗。,57,（九 ） 维生素C,1、结构：维生素C能防治坏血病，又称抗坏血酸(ascorbic acid)。,-2H,+2H,还原型,氧化型,多羟基化合物,58,抗坏血酸为无色晶体，熔点192，味酸，溶于水及乙醇。不耐热，易被光及空气氧化。,抗坏血酸可还原2，6-二氯酚靛酚使之褪色，亦可与2，4-二硝基苯肼结合成有色的腙，定性或定量测定。,2、来源：水果、蔬菜（柑桔。鲜枣）3、功能： A-参与体内的氧化还原反应 保持巯基酶的活性和谷光甘肽的还原状态，抗氧化及解毒作用。还原体内的高铁红蛋白变成血红蛋白，恢复输氧能力。促进肠道对铁的吸收，使Fe3变成Fe2保护维生素A、B、E免遭氧化，促进叶酸向有活性的四氢叶酸的转化。,59,B-参与体内多种羟化反应：促进胶原蛋白的合成：脯氨酸（赖氨酸）羟化酶和Vc的作用下 羟脯氨酸和羟赖氨酸 组成胶原蛋白，VC缺乏时，毛细血管破裂、牙齿松动、骨骼脆弱及伤口不易愈合。与胆固醇代谢的关系：胆固醇在体内转变成胆酸排出体外，而胆固醇要在VC作用下环状部分先羟基化才能转变。 参与芳香族氨基酸的代谢：酪氨酸 P羟苯丙酮酸双加氧酶VC 尿黑酸（缺少VC时无法形成尿黑酸，则由尿排出，在空气中变黑）；酪氨酸VC儿茶酚氨增强机体适应力和脏器供血功能；酪氨酸VC羟化脱氧 多巴胺去甲肾上腺素肾上腺素,60,3）VC的其它功能防止贫血的作用和转运金属离子毒性的影响。改善变态反应（过敏反应：患者体内多了一种特殊抗体Ige，抗体与致敏物质反应，机体释放出过量化学物质）VC刺激免疫系统，免疫球蛋白提高，还能促进化疗效果。防癌。VC的抗氧化作用可以抵御自由基对细胞的伤害，防止细胞的变异；阻断亚硝酸盐和仲胺形成强致癌物亚硝胺。提高机体的应急能力。,61,62,63,维生素c对人体的作用近代研究表明VC对人体健康至关重要：1胶原蛋白的合成需要维生素C参加，所以VC缺乏，胶原蛋白不能正常合成，导致细胞连接障碍。人体由细胞组成，细胞靠细胞间质把它们联系起来，细胞间质的关键成分是胶原蛋白。胶原蛋白占身体蛋白质的1/3，生成结缔组织，构成身体骨架。如骨骼、血管、韧带等，决定了皮肤