07 维生素 ppt课件

第七章 维生素与辅酶 (1)掌握维生素的定义和分类。 (2)熟记各种维生素的化学本质、 主要生理功能和发挥活性的 形式，举出相应的缺乏病。 教学目的 本 章 内 容 第一节 维生素的概念与分类 第二节 脂溶性维生素 第三节 水溶性维生素 第一节 维生素的概念与分类 一、维生素的概念 维生素(Vitamine)是维持机体正常代谢所必须的，但 机体内不能合成或合成量不足，必须靠食物供给的一 类小分子有机化合物。维生素在生物体内既不是构成 细胞的主要原料，也不是体内能量的来源，但它们有 重要的生理功能，在代谢过程中起调节作用。已知许 多维生素是构成辅基或辅酶的成分，有的维生素在体 内可直接对某些代谢起调节作用。如果机体缺乏某种 维生素，可引起代谢过程发生障碍，以至发生维生素 缺乏症。 维生素虽是机体所必需的物质，但食入过量则可引起 中毒。若长期大量使用维生素A、D、B1、B12和C等 ，可导致维生素过多中毒症。 p维生素和辅酶 l 多数维生素维生素作为辅酶和辅基的组成成分，参 与体内的物质代谢。 l 维生素一般习惯分为脂溶性和水溶性两大类。其中 脂溶性维生素在体内可直接参与代谢的调节作用， 而水溶性维生素是通过转变成辅酶对代谢起调节作 用。 l 某些小分子有机化合物与酶蛋白结合在一起并协同 实施催化作用，这类分子被称为辅酶（或辅基）。 l 辅酶是一类具有特殊化学结构和功能的化合物。参 与的酶促反应主要为氧化-还原反应或基团转移反 应。 l 大多数辅酶的前体主要是水溶性 B 族维生素。许多 维生素的生理功能与辅酶的作用密切相关。 二、维生素的命名和分类 维生素的种类很多，它们的化学结构不同，现在 一般按其溶解性将其分为脂溶性维生素和水溶性维生 素两大类。 关于维生素的命名，一般按英文字母，如维生素A 、B、C、D、E等；有的按生理功能命名，如维生素C又 称抗坏血酸；有的按化学结构命名，如维生素B1是含硫 的胺类，所以又称硫胺素。 脂溶性维生素有维生素A、维生素D、维生素E、维 生素K等。 水溶性维生素有维生素B1 、维生素B2、维生素PP 、维生素B6、泛酸、生物素、叶酸、维生素B12和维生 素C等。 第二节 脂溶性维生素 一、维生素A (一) 维生素A的化学结构式、来源和性质 维生素A是不饱和的一元醇，有A1和A2两种。其分 子组成中含-白芷酮环。维生素A1又称视黄醇，维 生素A2又称3-脱氢视黄醇。 CH2OH 视黄醇3-脱氢视黄醇 维生素A1存在于哺乳动物和咸水鱼的肝脏中；维 生素A2存在于淡水鱼的肝脏。植物组织中尚未发现维 生素A，但黄绿色植物中含有的一些色素具有类似维生 素A的结构，它们在人和动物的小肠和肝脏能转化为维 生素A，因此称它们为维生素A原。维生素A原包括、 、-胡萝卜素和玉米黄素等。其中最重要的是- 胡萝卜素，它在人和动物体内，由胡萝卜素酶的作用 ，将-胡萝卜素水解成维生素A1。 维生素A1一般为黄色粘性油体，纯体可结晶为黄色三 棱晶体，熔点63。维生素A2尚未制成晶体。 维生素A不溶于水，而溶于油脂和乙醇，易氧化，在无 氧条件下，相当耐热。易被紫外光所破坏。在氯仿和 乙醇溶液中，维生素A1的吸收峰在328nm，维生素A2 的吸收峰在345nm及350nm。在乙醇溶液中，维生素A1 与三氯化鏑作用产生的蓝色溶液在620nm处有一特殊吸 收光带，维生素A2在693nm和697nm各有一吸收光带。 (二) 生理功能 维生素A具有重要的生理功能，能促进生长发育 ，维持上皮组织的正常结构与功能，参与视觉作用等 。 维生素A是维持上皮组织健全所必需的物质，缺乏 维生素A时，上皮组织干燥和角质化。其中以眼、呼吸 道、消化道、泌尿道等上皮组织受影响最显著。 维生素A是构成视觉细胞内感光物质的成分。维生素A可氧 化生成视黄醛，由于其侧链的双键，可形成顺反异构体。其中 最重要的是11-顺式视黄醛，它的醛基与视蛋白中的赖氨酸的 -氨基通过形成Schiff碱而结合成视紫红质。视紫红质是视网膜 杆状细胞感受弱光的基本成分，与暗视觉有关。视紫红质在有 光的条件下分解为反式视黄醛和视蛋白。在暗处11-顺式视黄醛 和视蛋白结合成视紫红质，从而出现暗视觉，即在暗处可以识 别物体。视紫红质的合成和分解可表示如下： CH2OH CHO 如果缺乏维生素A，则视紫红质的合成减少，感受 弱光的能力发生障碍，引起夜盲症。 维生素A较易被正常肠道吸收，但不直接随尿排泄 ，因而摄取过量是有害的。 二、维生素D (一) 维生素D的化学结构式、来源和性质 维生素D是类固醇衍生物。现在已知的维生素D主要有D2、D3 、D4和D5，它们的结构很相似，只是侧链有差别。这四种维生素 D中，以D2和D3的活性较高。维生素D2又称为钙化醇，维生素D3 又称为胆钙化醇。四种维生素D都是由相应的维生素D原经紫外 线照射而转变来的。 在机体内维生素D本身并无生物活性。维生素D，在肝脏羟 化成25-(OH)-D2，在肾脏羟化成1，25-(OH)2-D3，才具有生物活 性。 维生素D在肝、肾、脑、皮肤、蛋黄和牛奶中含量较高。鱼 肝油中维生素D含量最丰富。 维生素D是无色晶体；不易被酸、碱和氧化剂破坏；在 265nm处有特征吸收光谱。 (二) 生理功能 维生素D在机体内主要以l，25-(OH)2-D3的形式发挥作用。 它的主要功能是促进肠壁对钙和磷的吸收，调节钙、磷代谢， 维持血液中钙、磷浓度正常，促使骨胳正常发育。如果缺乏维 生素D，儿童发生佝偻病，成人发生软骨病。所以，维生素D又 称为抗佝偻病维生素或抗软骨病维生素。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。 三、维生素E (一) 维生素E的化学结构式、来源和性质 维生素E又称为生育酚。现在已发现的具有维生素 E作用的物质有8种。其中、和四种生育酚 较为重要。生育酚都是苯骈二氢吡喃的衍生物，结构 式如下： 维生素E分布广泛，麦胚油、花生油、玉米油中的 含量较多，豆类和蔬菜中含量也较丰富。 维生素E是淡黄色油状物；对酸、碱和热都较稳定 ；对氧敏感，易被氧化，为保护其他物质不被氧化， 因此可作抗氧化剂；可被紫外线破坏，在259nm处有吸 收光带。 (二)生理功能 维生素E具有较广泛的生理功能。维生素E能抗动 物不育症，临床上常用维生素E治疗先兆流产和习惯性 流产。 维生素E结构中的酚羟基很易被氧化，具有抗氧化 剂的功能，因此可保护体内的不饱和脂肪酸、巯基化 合物和巯基酶等免受氧化破坏。如果缺乏维生素E，红 细胞膜的不饱和脂肪酸被氧化破坏，使膜破裂而溶血 。新生儿血中维生素E量少，易出现溶血现象。 近年来维生素E用于抗衰老，这也与维生素E能防 止不饱和脂肪酸氧化有关。维生素E在抗衰老方面有重 要意义。 四、维生素K (一)维生素K的化学结构式、来源和性质 维生素K又名凝血维生素。维生素K有K1、K2和K3等 ，K1和K2是天然存在的维生素K，K3是人工合成的产物 。维生素K1、K2和K3都是2-甲基萘醌的衍生物，其结构 式如下： K1 K2 K3 维生素K1主要存在于绿叶植物(如苜蓿、蔬莱等)和动物肝脏 。维生素K2是细菌代谢的产物，人体肠道细菌能合成维生素K2， 如果长期服用抗菌药物使肠道细菌合成维生素K2减少。 维生素K3是人工合成的，K3的一些衍生物也具有维生素K的 生物活性，例如亚硫酸钠甲基萘醌和二乙酰甲基萘醌。维生素K 耐热，但易被光和碱破坏。 (二)生理功能 维生素K的主要生理功能是参与凝血作用。在肝脏维生素K 促进凝血因子 (凝血酶原)、和X等的合成，并使凝血酶 原转变为凝血酶，而凝血酶可促使纤维蛋白原转变为纤维蛋白 ，加速血液凝固。缺乏维生素K或肝功能受损时都可导致凝血因 子合成障碍，引起凝血时间延长，易出血等。新生儿肠道无细 菌合成维生素K，因此常在孕妇产前或新生儿出生后给予维生素 K，可预防出血。 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。 第三节 水溶性维生素 一、维生素B1和焦磷酸硫胺素 二、维生素B2和黄素辅酶 三、维生素PP和辅酶I、辅酶 四、维生素B6和磷酸吡哆醛 五、泛酸和辅酶A 六、生物素 七、叶酸和辅酶F 八、维生素B12和辅酶B12 九、维生素C 十. 辅酶Q（CoQ） 水溶性维生素包括B族维生素和维生素C 。B族维生素包括维生素B1 、维生素B2、维 生素PP、维生素B6、泛酸、生物素、叶酸和 维生素B12。B族维生素的化学结构各不相同 ，但分布和溶解性质大致相同。B族维生素 大多是辅酶或辅基的组成成分。 一、维生素B1和羧化辅酶 (一)化学结构式 维生素B1是由含硫的噻唑环和含氨基的嘧啶环 组成的化合物，所以维生素B1又称为硫胺素 (thiamine)。其纯品通常以盐酸盐的形式存在，结 构式如下： 维生素B1(硫胺素)盐酸盐 维生素B1在体内由硫胺素激酶催化，与ATP作用 转变成焦磷酸硫胺素，简称TPP。 硫胺素 + ATP Mg2+ 硫胺素激酶 TPP + AMP 焦磷酸硫胺素的结构式如下： 焦磷酸硫胺素(TPP)是脱羧酶的辅酶，催化丙酮酸 或酮戊二酸的氧化脱羧反应，所以又称为羧化辅酶 。 (二) 来源和性质 维生素B1在植物中分布广泛，主要存在于种子的外 皮和了胚芽中，如米糠和麦麸中维生素B1的含量很丰富 。酵母中的维生素B1含量最多。此外，瘦肉、白菜和芹 菜中含量也较丰富。 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。在氰化高铁碱性 溶液中维生素B1 可被氧化成脱氢硫胺素，脱氢硫胺素 无活性。脱氢硫胺素在紫外光下呈蓝色荧光,其荧光强 度与维生素浓度成比例，是荧光法定量的基础。此外， 硫胺素与重氮化氨基苯磺酸和甲醛作,产生品红色化合 物。与重氮化对氨基乙苯酮作用产生红紫色化合物，这 两个反应都是定量测定硫胺素的基础。 (三) 生理功能 硫胺素在细胞内以TPP形式存在，作为脱羧酶的辅 酶参与糖代谢。当机体缺乏硫胺素时，糖代谢受阻， 糖代谢的中间产物丙酮酸和乳酸在组织中积累，使机 体尤其是神经组织的能量来源发生障碍，从而影响神 经组织的正常功能，导致多发性神经炎，烦躁易怒、 四肢麻木、肌肉萎缩、心力衰竭、下肢水肿，这些症 状临床上称为脚气病。 硫胺素可抑制胆碱酯酶的活性，减少乙酰胆碱的 水解。 近年来合成了化学结构与硫胺素相似的衍生物， 如呋喃硫胺、优硫胺等。它们的作用较维生素B1快而 持久，且不受体内硫胺素酶的破坏。临床上已应用。 二、维生素B2和黄素辅酶 (一) 化学结构式 维生素B2是一种含有核糖醇基的黄色化合物，因 此维生素B2又称为核黄素。核黄素分子是由核糖醇和6 ，7-二甲基异咯嗪缩合而成。其结构式如下： H2CCCCCH OHOH OH OH HHHH 12345 N N N C C O NH O CH3 CH3 1 2 34 5 7 8 9 10 核糖醇基 异咯嗪基 在生物体内维生素B2主要以两种形式存在：黄素 单核苷酸(简称FMN)和黄素腺嘌吟二核苷酸(简称FAD) 。它们在脱氢酶催化的氧化-还原反应中，起着电子和 质子的传递体作用。 细胞内的FMN和FAD都来自核黄素。核黄素与 ATP作用转变为FMN，FMN再和ATP反应产生FAD和 焦磷酸。 核黄素 + ATP FMN + ADP FMN + ATP FAD + PPi FMN和FAD是黄素酶的辅基。 H2CCCCCH2OH OH OH OH HHH N N N C C O NH O CH3 CH3 -OP=O O O- FMN，flavin mononucleotideO H2C OHOH 1 23 4 5 N N N N H H H 9 -OP=O O FAD，flavin adenine dinucleotide (二) 来源和性质 黄素在自然界分布很广。酵母、青菜 、大豆、谷物、蛋、乳类和肝脏等都含有 丰富的维生素B2。某些细菌和霉菌能合成 核黄素。 核黄素是橙黄色针状结晶，在酸性溶 液中稳定，在碱性溶液中易被热和光破坏 ，核黄素的水溶液呈黄绿色荧光，荧光的 强弱与核黄素的含量成正比，可用于定量 测定。 (三) 生理功能 N N N C C O NH O CH3 CH3 R 10 1 N N N C C O NH O CH3 CH3 H H R +2HH2- 维生素B2的生理功能 是作为递氢辅酶，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、维生素PP和辅酶I、辅酶 (一) 化学结构式 维生素PP又称为抗癞皮病维生素或维生素B5 ，包括尼克 酸(又称烟酸)和尼克酰胺(又称烟酰胺)。尼克酸和尼克酰胺都 是吡啶衍生物。在体内主要以酰胺形式存在。尼克酸和尼克酰 胺的结构式如下： 尼克酸尼克酸 尼克酰胺尼克酰胺 NAD+ (烟酰胺-腺嘌呤二核苷酸，又称为辅酶I) 和 NADP+(烟酰胺-腺嘌呤磷酸二核苷酸,又称为辅酶II )是维 生素烟酰胺的衍生物，它们是多种重要脱氢酶的辅酶。 N CONH2 O OH2C OHOH N N N N H H 9 P -O O NH2 O H2C OHOH O P = O -O O + 尼克酰胺腺嘌呤二 核苷酸（ nicotinamide adenine dinucleotide， NAD+） P 尼克酰胺腺嘌呤二核苷 酸磷酸（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADP+） NAD+ + ATP NADP+ +PPi (二)来源和性质 维生素PP在自然界分布很广，酵母、肉 类、谷物和花生中含量丰富。人体、植物和 某些细菌可将色氨酸转变成尼克酸，再由尼 克酸转变成尼克酰胺。 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 ，对碱也稳定。在260mm处有一吸 收光谱。维生素PP与溴化氰作用生成黄绿色 化合物，此反应可用于定量测定。 (三)生理功能 NAD和NADP都是脱氢酶的辅酶，参与机体内的生物氧化过程 。而维生素PP是NAD和NADP的主要组成分。NAD和NADP分子结构 中的尼克酰胺的吡啶环可逆地进行氧化还原反应。 N CONH2 R +2H N CONH2 R HH 1 4 -2H NAD(P)+ +2H -2H NAD(P)H + H+ 此外，维生素PP能维持神经组织的健康，对中枢和交感 神经系统有维护作用，因而，当缺乏维生素PP时，表现出神经 营养障碍，出现对称性皮炎，也称癞皮病。烟酸能扩张血管， 可作为血管扩张药，并具有降低血浆胆固醇和脂肪的作用。 四、维生素B6和磷酸吡哆醛 (一)化学结构式 维生素B6包括吡哆醇、吡哆醛 和吡哆胺三种化合物，其结构式如下： N CH2OH CH2OH HO H3C 吡哆醇 (pyridoxol) N CH2OH CHO HO H3C 吡哆醛 (pyridoxal) N CH2OH CH2NH2 HO H3C 吡哆胺 (pyridoxamine) 维生素B6在体内经磷酸化作用转化为相应的磷酸脂 ，参加代谢的主要的是磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。磷酸 吡哆醛是氨基酸转氨作用、脱羧作用和消旋作用的辅酶 。 吡哆醇 吡哆醇氧化酶 吡哆醛吡哆胺 吡哆胺转氨酶 ATP ADP 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 ATP ADP 激酶 ATP ADP (二) 来源和性质 维生素B6在动植物中分布很广，酵母、肝、蛋黄、肉、鱼 和米糠中含量都很丰富。肠道细菌可以合成维生素B6 。 维生素B6是无色晶体，对酸较稳定，在碱性溶液中易被破坏 ，对光敏感；下列显色反应可用于维生素B6的定量测定。 (三)生理功能 维生素B6在体内主要以辅酶形式参与代谢。磷酸吡哆醛及磷 酸吡哆胺在氨基酸代谢中很重要。它们是转氨酶、氨基酸脱羧 酶、氨基酸消旋酶和丝氨酸脱水酶等的辅酶。 缺乏症：导致皮肤、中枢神经系统和造血机构的损害。 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 五、泛酸和辅酶（CoA） (一)化学结构式 维生素B3称泛酸，又称遍多酸(pantothenic acid)。它是，-二羟-、-二甲基丁酸 与-丙氨酸通过酰胺键结合而成的酸性化合 物。其结构式如下： 辅酶A(CoA)是含泛酸的复合核苷酸，其结构式如下： CH2-CCC-N-CH2-CH2- COOH H3C H3C OH HO H OH ,-二羟-,-二甲基丁酸-丙氨酸 NH-CH2-CH2-SH 巯基乙胺 O OH2C O OH 1 23 4 5 N N N N H H 9 P -O O P O- O O P -O O O- NH2 辅酶A （CoASH ） (二)来源和性质 泛酸在自然界分布十分广泛，尤其肝脏、酵母等 含量丰富，肠内细菌也能合成泛酸。 泛酸为淡黄色油状物，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。 在酸性溶液中易分解。 (三)生理功能 泛酸在体内主要以辅酶A的形式参加代谢。辅酶A 分子中所含的巯基可与酰基形成硫酯，其重要的生理 功能是在代谢过程中作为酰基的载体。辅酶A是转酰基 酶的辅酶，在糖、脂类和蛋白质代谢中起重要的作用 。 六、生物素 (一)化学结构式 生物素(biotin)又称维生素B7或维生素H，是由噻 吩环和尿素结合而成的环状化合物，噻吩环上有一个 戊酸侧链。 HNNH C O 尿素部分 HCCH H2CCH S 硫戊烷环部分(CH2)4COOH C5酸根部分 尿素环上的 一个N可与 CO2结合 (二)来源和性质 生物素在动植物中分布广泛，如酵母、肝、蛋黄、谷物、 蔬菜中都有。肠道细菌也能合成生物素。 生物素为无色针状晶体，熔点232，对热和酸碱均稳定， 易被氧化剂破坏。 (三)生理功能 生物素是羧化酶的辅酶，催化体内CO2的固定反应和羧化反 应。生物素分子中的羧基与酶蛋白的赖氨酸残基的-氨基形成 酰胺键而结合， CO2先与生物素分子中尿素环上的一个氮原子结 合，然后再将CO2转给适当的受体，因此生物素在代谢过程中起 CO2载体的作用。人类一般不易发生生物素缺乏症，但生鸡蛋清 中含有一种抗生物素蛋白，可与生物素结合而使生物素失活。 因此长期食用生鸡蛋可导致生物素缺乏症，引起毛发脱落和皮 炎、肌肉疼痛、感觉过敏、怠倦、厌食、轻度贫血等。 七、叶酸和辅酶F (一)化学结构式 叶酸(folicacid)即维生素B11，由2-氨基-4-羟基- 6-亚甲基蝶呤、对氨基苯甲酸和L-谷氨酸三部分组成 。其结构式如下： 叶酸在体内主要以四氢叶酸(tetrahydrofolic acid，简称THFA或FH4)形式作为辅酶存在。四氢叶酸 又称辅酶F(CoF)。四氢叶酸是叶酸分子的5、6、7、8 位各加一个氢而形成的。其结构式如下： (二)来源和性质 叶酸在绿叶中含量丰富，也存在于酵母和肝脏 等。肠道细菌能合成叶酸。叶酸为淡黄色结晶，微溶于水，在水 溶液中易被光破坏。 (三)生理功能 四氢叶酸是体内一碳基团转移酶系的辅酶，是一碳基团的传 递体。一碳基团包括甲基、亚甲基、甲酰基、亚氨甲酰基等。这 些一碳基团连接于四氢叶酸N5位或N10位。叶酸以辅酶的形式参与 生物体内嘌呤碱、嘧啶碱、甲硫氨酸等的合成代谢。因此，叶酸 在核酸和蛋白质生物合成中有重要的作用。叶酸对正常红细胞的 形成有促进作用，叶酸缺乏时，红细胞的发育和成熟受到影响， 可导致巨幼红细胞贫血症。 八、维生素B12和辅酶B12 (一)化学结构式 维生素B12是一种含钴的化合物，维生素B12又称钴胺素 (cobalamine)。它的结构式很复杂，其分子中含有钴原子，在 钴原子上可再结合不同的基团，形成不同的维生素B12。主要有 氰钴胺素、羟钴胺素和甲基钴胺素等。维生素B12分子中与Co+ 相连的CN基被5-脱氧腺苷所取代，形成维生素B12辅酶。 (二) 来源和性质 酵母、肝、肉、鱼、蛋等都含有丰富的维生素B12 ，人类 肠道细菌也可合成维生素B12 。维生素B12是红色结晶，熔点甚高 ，溶于水、乙醇和丙酮，不溶于氯仿。在中性溶液中耐热，日光 和氧化剂可将其破坏，在强酸强碱下易分解。 (三) 生理功能 维生素B12对上皮组织细胞的正常新生和红细胞的新 生和成熟都有重要的作用。维生素B12辅酶的主要功能是 作为变位酶的辅酶，催化底物分子内基团(主要为甲基) 的变位反应，参与体内一碳基团代谢，是生物合成核酸 和蛋白质所必需的物质。 维生素B12参与体内一碳基团代谢，因此维生素B12与叶酸的 作用有时是互相关联的。当缺乏维生素B12时，由于核酸生物合成 和蛋白质生物合成受影响，表现为巨幼细胞贫血症。 九、维生素C (一)化学结构式 维生素C能防治坏血病，又称为抗坏血酸 (ascorbic acid)。维生素C是一种具有六个碳原子的 酸性多羟基化合物，是烯醇式己糖酸内酯。其分子中2 位和3位碳原子上的两个烯醇式羟基极易解离，释放出 H+，因此维生素C是酸性的。维生素C有D型和L型两种异 构体，只有L型有生理功能。维生素C自身可发生氧化 还原反应，氧化型抗坏血酸和还原型脱氢抗坏血酸可 以互相转变，在生物细胞中自成一氧化还原体系，在体 内参与氧化还原反应，羟化反应。人体不能合成。 O=C COH