生物化学课件(华中科大)第七章维生素.ppt

第七章 维生素,第一节 概论 第二节 水溶性维生素及辅酶 第三节 脂溶性维生素及辅酶 第四节 作为辅酶的金属离子,第一节 概论,一、维生素的概念：P211 维生素是维持生物正常生命过程所必需的一类有机物质，需要量很少，但对维持健康十分重要。主要有以下特点： 1.存在2种形式：维生素、维生素原； 2.大多数人体不能合成或合成量不足； 3.不供热，非机体组织主要成分，但有生理功能，多以辅酶形式参与酶催化作用； 4.调节代谢发挥作用，人体需求量极少，长期不足或缺乏导致疾病，有的过多也致病。,二、维生素的分类及命名 P212,1、维生素的分类 维生素都是小分子有机化合物，它们在化学结构上无共同性。有脂肪族，芳香族，脂环族，杂环和甾类化合物等。 通常根据溶解度，可分为脂溶性维生素和水溶性维生素两大类。 前者溶于脂肪，有 A、D、E、K。后者有B、C两小类。,2、维生素的命名,没有统一的命名法： 按英文字母 按生理功能 按化学结构 一般是沿用习惯名称,第二节 脂溶性维生素 P212,一、 维生素A族：包括A1 和 A2两种。又称抗干眼醇。 (一）来源：动物性食物中，鱼肝油中含量最多。 维生素 A1 ：存在于哺乳动物和咸水鱼的肝脏; 奶类、蛋类和肉类亦含有维生素 A1 。 维生素 A2 ：存在于淡水鱼的肝脏。 植物性食物含有维生素A 原，即 -胡萝卜素。 一切有色蔬菜都含有 -胡萝卜素。 -胡萝卜素在动物肠粘膜内可转化为维生素A。,（二）、结构：,维生素A1 和 A2 皆为含 白芷酮环的不饱和一元醇。,维生素A 原（-胡萝卜素）：-胡萝卜素含有两个白芷酮环和一个 C18不饱和链。 1分子 -胡萝卜素在人体经一种氧化酶和脱氢酶的相继作用可变成2分子维生素 A。,（三）功能：,1、维生素A与上皮组织结构的关系： 能促进上皮细胞的再生，有加速伤口愈合和促进骨骼和牙釉形成的作用。,2、维生素A与正常视觉的关系：,缺乏维生素A可引起夜盲症,缺乏时：,夜盲症； 免疫力差； 骨膜骨质过度增生，骨腔变小，产生神经压迫症； 维生素A 缺乏与缺铁性贫血直接相关 日需求量：成人5000国际单位、1岁以下婴儿1500国际单位、1-10岁2000-3500国际单位（1个国际单位VA=0.6ug纯-胡萝卜素=0.3ugVA1 ），也有提法成人0.8-1.6mg。 摄取过多VA是有害的。曾发现儿童每天摄取50000 500000单位即发生中毒症状。早期症状：易怒、食欲不振、皮肤发痒、疲倦、脱毛、肌痛、头痛、体重减轻、口角开裂、口唇龟裂出血、鼻出血等。,二、维生素 D族： P213,又称抗佝偻病维生素、抗软骨病维生素 （一）来源：植物体内不含维生素D ，动物体内才含有，鱼肝油含量丰富；蛋黄、牛奶、肝、肾、脑、皮肤组织都含有维生素D 。 动植物组织含有可转化为维生素 的固醇类物质称维生素 D原，经紫外光照射可转化为维生素D 。,（二）结构: 固醇类，环戊烷多氢菲衍生物。,（三）功能,与钙、磷代谢有关，维持血液钙、磷浓度正常，从而促进钙化，使牙齿、骨骼正常发育。 血浆中磷酸离子及钙离子浓度的乘积超过溶解度积数时，即产生磷酸钙沉积的钙化现象。 维生素D 促进钙质吸收作用机制： 钙质同小肠黏膜细胞的钙结合蛋白结合，通过小肠黏膜细胞被转运到血液 维生素D 能通过对RNA 的影响，诱导钙结合蛋白的合成，因此促进钙的吸收。 VD 能保持血钙的正常含量，间接有保护神经系统和防止失血的功能。 血浆中的钙离子还有促进血液凝固及维持神经肌肉正常敏感性的作用。,缺乏时：（成人最低需求量5000国际单位/d，幼婴儿400国际单位/d）,缺乏钙质的人和动物血液不能凝固，神经易受刺激。 成人缺乏VD，导致骨骼脱钙作用（骨内钙质流入血液中）孕妇和授乳妇女的脱钙作用严重时可导致骨骼疏松病。 小孩缺乏VD时，钙和磷吸收不足，软骨钙化不全，骨骼变软，软骨层增加、胀大、结果两条腿因受体重的影响而形成弯曲或畸形。 VD吸收过量会中毒，早期症状为乏力、疲倦、恶心、头痛、腹泻、较严重时可引起软组织钙化，导致重大病患，还可出现皮肤脱屑。,三、维生素E（生育酚）P214,（一）来源： 植物油含量较多。此外，蛋黄、牛奶、水果、莴苣叶等都含有。 动物不能合成VE ，动物组织中的VE 是从食物中取得的。,苯骈二氢吡喃的衍生物。,（二）结构：,（三）功能,（1）有效的抗氧剂：保护生物膜的结构和功能，清除自由基。 维生素E极易氧化而保护其它物质不被氧化。 如保护红细胞膜不饱和脂肪酸免于氧化破坏，因而防止了红细胞破裂而造成溶血。,（2）促进血红素合成。 可用于治疗营养性巨红细胞贫血。,（3）与动物生殖有关 动物（鼠类）缺乏维生素E其生殖器官受损而不育。 临床上常用维生素E来治疗先兆流产或习惯性流产。 人类未发现因缺乏VE引起的不育症，用VE治疗不育病人也没有显著疗效。 VE摄入过多无毒性，可与葡萄糖醛酸结合由尿排出体外。,四、维生素K P215,又称凝血维生素、抗出血维生素 1、来源： 绿色植物如苜蓿和菠菜含量丰富。 人和哺乳动物肠内大肠杆菌可以合成。,2-甲基-1、4奈醌衍生物,2、结构：,与血液凝固有关，促进凝血酶原合成。 人体一般不会缺乏VK，因绿色植物含量丰富及肠道中的细菌可合成供给宿主。只有长期服用抗生素或磺胺药物使肠道细菌生长被抑制或脂肪吸收受阻，或者食物中缺乏绿色蔬菜时，才会发生VK缺乏症，新生婴儿因肠道中还缺乏细菌，可能出现暂时性缺乏症。 缺乏时，血液中的凝血酶原含量降低，凝血时间延长而导致皮下、肌肉、肠道出血，或受伤后血流不凝或难凝。,3、功能：,第三节 水溶性维生素及辅酶 P216,水溶性维生素包括维生素B族，和维生素C。 属于维生素B族的主要有维生素B1、B2、 B3、 B5 、B6 、 B7、 B11及B12等。 有时把硫辛酸也列为水溶性维生素。,一、维生素B1和硫胺素焦磷酸 P216,又称抗脚气病维生素 1、来源: 酵母、种皮等含VB1最多。 在动物和酵母体中，VB1主要以焦磷酸硫胺素（TPP)形式存在。在高等植物体中都有自由VB1存在。,2、结构,含有嘧啶环和噻唑环，二者间有一 -CH2-。 由2-甲基-4-氨基嘧啶同一个噻唑衍生物（4-甲基-5-羟-乙基噻唑）经一个亚甲基连接而成。1936年合成。,脱羧辅酶形式：,3、性质,在酸性溶液中稳定，中性及碱性溶液中易被氧化，酸性、中性溶液中耐热，加热到120也不被破坏。碱性溶液中不耐高温，普通烹调温度下损失并不大。有特殊的香气，微苦。VB1溶液有两个紫外吸收带：233nm和267nm；在氰化高铁碱性溶液中，被氧化成深蓝色的脱氢硫胺素（thiochrome);硫胺素与重氮化氨基苯硫酸和甲醛作用产生品红色；与重氮化对氨基乙苯酮作用产生红紫色；亚硫酸盐可在室温下使VB1裂解成嘧啶、噻唑两部分。这几种性质是定性、定量测定VB1的基础。,4、功能,（1）以辅酶的方式参加糖的分解代谢 如TPP是脱羧酶、丙酮酸脱氢酶系和-酮戊二酸脱氢酶系的辅酶。 （2）促进年幼动物的发育 VB1对幼小动物发育的影响较VA尤为显著，因其能促进食欲，增加食物的摄取。 （3）VB1还有保护神经系统的作用 几种神经炎症，如缺乏VB1引起脚气病、神经炎症等。,（4） VB1可抑制胆碱酶的活性 当VB1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，造成胃肠蠕动缓慢，消化液分泌减少，食欲不振，消化不良等消化症状。 人体对VB1的需求量常与糖类食物消耗量有关，糖消耗量大，对VB1的需求量也增大。摄取过多时，可由尿排出，无毒性。,二、维生素B2 (核黄素)和黄素辅酶 P217,1、来源： 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，蔬菜及水果也含有。 人体不能合成VB2。,2、结构,由异咯嗪与核糖醇所组成：,体内存在形式:黄素单核苷酸FMN; 黄素腺嘌呤二核苷酸 FAD。,3、功能,（1）催化反应：作为氧化还原酶的辅酶促进脱氢或递氢。 （2）代谢功能：对糖、脂和氨基酸的代谢都有重要作用。维持皮肤，黏膜和视觉机能。 （3）促进发育：VB2为动物的发育及许多微生物生长的必需因素。,体内微生物可将VB2降解，但占总摄入量的小部分，维持需要量大部分取决于排泄而不是分解。 缺乏时的症状：口腔发炎、舌炎、眼皮红肿、角膜发炎、皮炎。临床用于治疗夜盲症及以上疾病。 最低需求量：儿童0.6mg，成人1.6mg(也有说1.21.5mg)即不致发生缺乏症。过量时，可从粪便中和尿中排除。,三、维生素B3（泛酸）和辅酶A P220,又称遍多酸 1、来源 广泛分布于动植物组织中。肝、肾、蛋、瘦肉、脱脂奶、糖浆、豌豆、菜花、花生、心芋等的泛酸含量都较为丰富。 肠细菌及植物能合成泛酸，哺乳类不能。,2、结构,丁酰衍生物，是-丙氨酸与、-二羟-二甲基丁酸结合而成的化合物。分子结构有一肽键：,泛酸被ADP修饰成辅酶A，是泛酸的主要活性形式，常简写成CoA（ADP泛酸巯基乙胺）。 泛酸的另一种活性形式是酰基载体蛋白（ACP).,辅 酶 A 的 结 构,3、功能,是以CoA形式参加代谢。 CoA是酰基载体，是体内酰化酶的辅酶，对糖、脂和蛋白质代谢过程中的乙酰基转移皆有重要作用。 酰基载体蛋白（ACP）与脂肪酸的合成密切相关。 因为存在广泛，人类极少发生泛酸缺乏症。成人每天有5-10mg满足需要，机体的泛酸约70%可不经改变由尿排出，小部分随粪便排出。,四、维生素B5 和烟酰胺辅酶 P218,也称维生素PP、抗癞皮病维生素 维生素 PP包括烟酸和烟酰胺。 1、来源： 烟酸和烟酰胺的分布都很广，以酵母、肝脏、瘦肉、牛乳、花生、黄豆等含量较多；谷类皮层及胚芽中含量亦丰富； 动物肠内有细菌可以从色氨酸合成烟酸和烟酰胺。,2、结构：烟酸及烟酰胺皆为吡啶衍生物。烟酸为吡啶-3-羧酸，烟酰胺为烟酸的酰胺，它们结构式为：,3、 功能：,（1）作为辅酶成分参加代谢： 烟酰胺是NAD及NADP的主要成分。而NAD和NADP为脱氢酶辅酶，是生物氧化过程中不可缺少的递H体。 烟酰胺的活性形式是其辅酶形式。,NAD 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸。 辅酶 （Co ),NADP 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸。 辅酶 （Co ),（2）维持神经系统组织的健康： 对中枢神经及交感神经系统有维护作用，缺乏的人和动物，常产生神经系统和精神紊乱。 （3）烟酸和烟酰胺可以促进微生物的生长（乳酸菌、白喉杆菌、痢疾杆菌等）,缺乏时：神经营养障碍，出现皮炎，称为赖皮病。注射含烟酰胺的辅酶（NAD或NADP）无疗效，但注射烟酸或烟酰胺则有效，说明它们除作为辅酶参加代谢外，还有其它作用。 一般很少缺乏。长期单食玉米可引起缺乏。盐酸可作为血管扩张药，使皮肤发赤、发痒，烟酰胺无此作用。,五、维生素B6 P219,又称吡哆素 VB6包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺3种化合物。 1、 来源： 分布较广。 动物组织中以吡哆醛和吡哆胺形式存在。 植物组织多以吡哆醛形式存在。,2、 结构： 3种B6皆为吡啶衍生物，其结构式如下：,维生素B6在体内以磷酸酯形式存在，并且可以互相转换。,参加代谢的主要是磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺，它们是转氨酶和脱羧酶的辅酶。 磷酸吡哆醛（PLP）在生理条件存在两种互变异构形式：,3、功能,(1)PLP参加催化涉及氨基酸的各种反应。包括转氨反应、脱羧作用，、消除作用 ，消旋作用和羟醛反应。,（2）不饱和脂肪酸的代谢需VB6。 （3）吡哆醛磷酸还可以促进AA和K+进入细胞的速度。 许多食物都有，有些肠道细菌可合成，所以人体很少缺乏。 过多时：小剂量无任何副作用，大剂量（34g/kg体重）会引起痉挛。长期缺乏会导致皮肤、中枢神经系统和造血机构的损害，例严重缺乏时产生抑郁、精神紊乱、血色素降低、白细胞类型反常、皮脂溢出、舌炎、口炎、鼻炎等。婴儿缺乏可引起易惊、腹胀、呕吐、腹泻、抽搐，但不常见。 成人2mg/d，婴儿、儿童0.21.2mg/d,六、维生素B7（生物素、维生素H） P221,1、来源： 分布于动植物组织中。 许多生物都能自身合成生物素，牛、羊的合成力最强，大部分肠道中的细菌也能合成部分生物素。,2、 结构： 生物素为含硫维生素，其结构可视为由尿素和噻吩环结合而成，并有一个C5酸支链。,生物素作为辅基通过蛋白质上赖氨酸上的 -氨基结合到酶上。,3、功能： 多种羧化酶的辅酶，作为活动载体在CO2固定反应中起着重要作用。 机制：CO2与生物素的结合，再转给适当的受体，生物素起CO2载体的作用。,动物缺乏时，出现毛发脱落（大白鼠、小鸡、猴）、皮肤发炎（人体）、肌肉酸痛、过敏、怠倦、厌食、轻度贫血等症状。因为分布广泛，尤其肠道细菌还可合成一部分，所以一般不会造成缺乏。鸡蛋清中有抗生物素蛋白（avidin)，若与生物素结合，生物素即不能发挥作用，因而过多吃生鸡蛋不利。,七、维生素B11（叶酸）和四氢叶酸 P219,1、来源： 叶酸分布于绿叶、肝、肾、酵母中。肠道细菌可合成。最早发现于菠菜叶和动物肝中。,叶酸分子是蝶啶、对氨基苯甲酸与L-谷氨酸连接而成，其结构式如下：,2、结构：,3、 功能,（1） 叶酸是一碳单位载体，是重要的供体和受体，主要携带甲醛、甲酸。 四氢叶酸是其活性辅酶形式，称为辅酶F（CoF),是通过二氢叶酸还原酶连续还原而成。,由于叶酸与核酸合成有关，当叶酸缺乏时，DNA合成受抑制。骨髓巨红细胞DNA合成减少，细胞分裂速度降低，细胞体积增大，细胞核内染色质疏松。这种红细胞在骨髓内成熟前就破坏，称为巨红细胞贫血，临床上用叶酸治疗。但缺铁所引起贫血用叶酸治疗无效。 但叶酸大量存在于绿叶中，且肠道细菌也能合成，所以一般人类不易发生缺乏症如果缺乏则有5个原因：3个障碍消化、吸收、利用；2个增加需求量增加、排泄增加。 但人缺乏时严重贫血、舌炎、胃肠疾患等。成人200ug/d、儿童100ug/d、婴儿50ug/d、孕妇400ug/d、授乳妇女300ug/d。,八、维生素B12及其辅酶（辅酶B12 ） P220,维生素B12又称钴胺素 1、来源： 肝脏为B12的最好来源，其次为奶、肉、蛋、鱼、蚌、心、肾等，植物不含维生素B12。 自然界中只有微生物能合成B12 天然维生素B12是与蛋白质结合存在的，在吸收前，须经热或蛋白水解酶分解成自由型才能被吸收。,2、 结构： 由类似于卟啉的咕啉核和一个“核苷酸”及一个氨基异丙醇3部分组成。 结构如图：,3、功能：,（1） B12辅酶参与的反应： A、分子内重排， B、核苷酸还原脱氧核苷酸， C、甲基转移，所以与FA关联密切。 是生物合成核酸和蛋白质所必需的因素。 （2）VB12参与DNA的合成，对上皮组织细胞的新生，神经系统髓磷脂的正常和红细胞的产生等都极其重要。 因人类肠道细菌也能合成，所以人一般不会缺乏，但其吸收需胃黏膜分泌的一种糖蛋白与之结合才能透过肠壁被吸收，所以当人缺乏这种糖蛋白时，也可导致缺乏。,当缺乏VB12时，可发生下列症状： a.儿童发育不良 b.巨红细胞中DNA合成受到障碍，影响了细胞分裂，不能分化成红细胞，易引起恶性贫血。 c.鞘磷脂的生物合成减少，引起神经系统的损害，表现为手足麻木、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、健忘。 日需求量：成人2ug、婴儿0.3ug、孕妇、授乳妇女2.53.0ug,九、 维生素C（抗坏血酸） P221,1、来源： 新鲜水果及蔬菜。 蔬菜中以辣椒含量最丰富，每100g辣椒中含量可达200mg。,2、 结构：己糖衍生物，烯醇式己糖酸内酯。 有L-及D-型两种异构体，只有L型有功效，还原型和氧化型都有功效。,3、 功能：,1）维生素C参与体内的氧化还原反应 保持巯基酶的活性和谷胱甘肽的还原态，起解毒作用。如可消除过氧化物对细胞膜的损伤。可对重金属起解毒作用。,重金属起解毒作用,与红细胞的氧化还原过程有密切关系 红细胞中Vc可直接还原高铁血红蛋白成为血红蛋白，恢复其运氧能力。 能促进肠道内铁的吸收 因为Vc能使难以吸收三价铁还原成二价铁，还能使血浆中的运铁蛋白中的三价铁还原成肝脏铁蛋白的二价铁。 保护维生素A、B、E免受氧化，促进叶酸转变成有生理活性的四氢叶酸。,2）参与体内的各种羟化反应 促进胶原蛋白的生成： 胶原蛋白合成时，多肽链中脯氨酸赖氨酸残基需在羟化酶的作用下成为羟脯氨酸和羟赖氨酸。 VC是羟化酶维持活性所必需的辅因子之一。, VC在糖代谢、脂代谢、胆固醇等的代谢过程中也起着重要作用。 eg：缺乏VC可能影响胆固醇羟基化，使其不能变成胆酸排出体外。 VC 参与芳香族氨基酸的代谢。 L酪氨酸 酶依赖VC 尿黑酸,（3）维生素C的其它功能：,防止贫血和若干转运金属离子的毒性 可以改善变态反应 刺激免疫系统。 缺乏时，引起造血机能障碍、贫血、微血管壁通透性增加、脆性增加和血管易破裂出血，严重时，肌肉、内脏出血死亡，以上症状临床上统称为坏血病。 除人体、灵长类队伍、豚鼠因为肝脏