生物化学及分子生物学人卫第九版-20维生素.ppt

,作者 : 朱月春 张巧,单位 : 昆明医科大学,第二十章,维生素,Vitamins,维 生 素 概 述,第一节 脂溶性维生素,第二节 水溶性维生素,小 结,重点难点,维生素的定义、分类、名称、活性形式及缺乏症,维生素的生理功能及其作用机制,维生素的来源及每日摄取量,（一）定义,维生素(vitamin) 是人体内不能合成，或合成量甚少、不能满足机体的需要，必须由食物供给，以维持正常生命活动的一类低分子量有机化合物，是人体的重要营养素之一。,维生素概述,（二）分类,脂溶性维生素（lipid-soluble vitamin） 水溶性维生素（water-soluble vitamin）,按照溶解特性的不同，维生素可分为两大类：,Vitamins Overview,脂溶性维生素,第一节,Lipid-soluble Vtamin,（一）共同特点,均为疏水性化合物，易溶于脂类和有机溶剂，常随脂类物质被吸收 在血液中与脂蛋白或特异性结合蛋白结合而运输，不易被排泄，在体内主要储存于肝，故不需每日供给 不同种类脂溶性维生素执行不同的生物化学与生理功能 脂类吸收障碍和食物中长期缺乏此类维生素可引起相应的缺乏症，摄入过多则可发生中毒,脂溶性维生素,（二）种类,维生素A、维生素D、维生素E和维生素K,1.结构特征与天然形式,（一）一般性质,2. 来源 动物性食品：肝、肉类、蛋黄、乳制品、鱼肝油等 植物：维生素A原（如-胡萝卜素）,脂溶性维生素维生素A,一、维生素A（视黄醇、抗干眼病维生素）,3. 活性形式 视黄醇、视黄醛和视黄酸,异戊二烯衍生物，为不饱和一元醇 A1（视黄醇）、A2（3-脱氢视黄醇）,维生素A的结构,1. 视黄醛参与视觉传导,（二）生物学功能,脂溶性维生素维生素A,视循环,2. 视黄酸调控基因表达和细胞生长与分化,脂溶性维生素维生素A,3. 维生素A和胡萝卜素是有效的抗氧化剂,4. 维生素A及其衍生物可抑制肿瘤生长,关键物质：9-顺视黄酸 全反式视黄酸或全反式维甲酸（all-trans retinoic acid，ATRA） 作用途径：与细胞内核受体结合，进而与DNA反应元件作用,（三）维生素A缺乏症及中毒,脂溶性维生素维生素A,1. 缺乏症,2. 建议摄入量,中国成人膳食维生素A的平均需要量（EAR）：男性560 g/d，女性为480 g/d,3. 中毒症状,夜盲症 干眼病 增加机体对感染性疾病的敏感性,头痛、恶心、共济失调等中枢神经系统表现 肝细胞损伤和高脂血症 长骨增厚、高钙血症、软组织钙化等钙稳态失调表现 皮肤干燥、脱屑和脱发等表现,EAR: estimated average requirement,（一）一般性质,2. 来源 鱼油、蛋黄、肝，紫外线照射下由人体皮肤的7-脱氢胆固醇合成,脂溶性维生素维生素D,二、维生素D（胆钙化醇、麦角钙化醇、抗佝偻病维生素）,3. 活性形式 1,25-二羟维生素D3,1,25-二羟维生素D3的结构,是类固醇（steroid）的衍生物，为环戊烷多氢菲类化合物。 D3或称胆钙化醇（cholecalciferol）、D2或称麦角钙化醇（ergocalciferol）,1.结构特征,维生素D3在体内的转变,脂溶性维生素维生素D,1. 1,25-(OH)2-D3调节钙磷代谢,（二）生物学功能,脂溶性维生素维生素D,2. 1,25-(OH)2-D3影响细胞分化,其与靶细胞内特异的核受体结合，调节钙结合蛋白等基因的表达 其通过信号转导系统使钙通道开放，发挥对钙磷代谢的快速调节作用 其可促进小肠对钙、磷的吸收，维持血钙和血磷的正常水平，促进骨和牙的钙化,其可调节皮肤、大肠、前列腺、乳腺、胰岛细胞等细胞的分化 其可促进胰岛细胞合成与分泌胰岛素，具有对抗1型和2型糖尿病的作用 其对某些肿瘤细胞具有抑制增殖和促进分化的作用,（三）维生素D缺乏症及中毒,脂溶性维生素维生素D,1. 缺乏症,2. 建议摄入量,中国居民膳食维生素D的平均需要量（EAR）为8 g/d,3. 中毒症状,夜盲症佝偻病（儿童） 软骨病和骨质疏松症（成人）,因皮肤储存7-脱氢胆固醇有限，多晒太阳不致维生素D中毒 高钙血症、高钙尿症、高血压以及软组织钙化等 口渴，皮肤瘙痒，呕吐、腹泻、尿频等,1.结构特征与种类,（一）一般性质,2. 来源 植物油、油性种子和麦芽,脂溶性维生素维生素E,三、维生素E（生育酚）,苯骈二氢吡喃的衍生物 生育酚（tocopherol）、生育三烯酚（tocotrienol）,3. 活性形式 生育酚的各类衍生物,维生素E的结构,1. 维生素E是体内最重要的脂溶性抗氧化剂,（二）生物学功能,脂溶性维生素维生素E,2. 维生素E具有调节基因表达的作用,3. 维生素E促进血红素的合成,机制: 捕捉过氧化脂质自由基,保护生物膜的结构与功能。,机制：促进-氨基-酮戊酸(ALA)合酶和 ALA脱水酶的活性,调控生育酚摄取和降解相关基因的表达-延缓衰老 调控脂类摄取与动脉硬化相关基因的表达-预防和治疗冠心病 调控细胞外基质蛋白、细胞黏附与炎症相关基因的表达-抗炎、维持正常免疫功能 调控细胞信号系统和细胞周期调节相关基因的表达-抑制细胞增殖，抗肿瘤,（三）维生素E缺乏症及中毒,脂溶性维生素维生素E,1. 缺乏症,2. 建议摄入量,3. 中毒症状,一般不易缺乏；早产儿与新生儿、脂类吸收障碍与肝损伤时可引起缺乏症 溶血性贫血 可治疗先兆流产及习惯性流产,成人膳食维生素E的适宜摄入量（AI）为14 mg -TE/d,人类尚未发现维生素E中毒症 成人可耐受的最高摄入量（tolerable upper intake level，UL）是600 mg -TE/d,-TE （-tocopherol equivalent）： -生育酚当量； AI： adequate intake,1. 结构特征,（一）一般性质,2. 活性形式 2-甲基-1,4-萘醌,脂溶性维生素维生素K,四、维生素K（植物甲萘醌、叶绿醌、凝血维生素）,K1，又称植物甲萘醌或叶绿醌 K2，肠道细菌的产物 K3，人工合成的水溶性甲萘醌，可口服及注射,3. 来源 深绿色蔬菜（如甘蓝、菠菜、莴苣等）、植物油、肠道细菌合成,2-甲基-1,4-萘醌的衍生物,维生素K的结构,1. 维生素K是凝血因子活化所必需的辅酶,（二）生物学功能,脂溶性维生素维生素K,2. 维生素K对骨代谢具有重要作用,3. 维生素K对减少动脉钙化也具有重要的作用,是-谷氨酰羧化酶的辅酶，参与凝血因子的活化,因为骨钙蛋白（osteocalcin）和骨基质-羧基谷氨酸蛋白均是维生素K依赖蛋白。,（三）维生素K缺乏症,脂溶性维生素维生素K,1. 缺乏症,2. 建议摄入量,中国成人膳食维生素K的适宜摄入量（AI）为80 g/d,成人不易缺乏，新生儿可能缺乏 脂类吸收障碍（如胰腺、胆管疾病） 缺乏的主要症状：易出血,水溶性维生素,第二节,Water-soluble Vitamin,（一）共同特点,在体内主要构成酶的辅助因子，直接影响酶的活性 依赖食物提供，体内过剩的水溶性维生素可随尿排出，很少蓄积 一般无中毒，但供给不足时可导致缺乏症。,水溶性维生素,（二）种类,B族维生素（B1、B2、PP、B6、B12、生物素、泛酸和叶酸） 维生素C,1. 来源,（一）一般性质,水溶性维生素维生素B1,一、维生素B1（硫胺素）,主要存在于豆类和种子外皮（如米糠）、胚芽、酵母和瘦肉中,2. 活性形式 焦磷酸硫胺素（thiamine pyrophosphate，TPP），占体内硫胺素总量的80%,焦磷酸硫胺素的结构,（二）生物学功能,水溶性维生素维生素B1,1. 维生素B1在体内能量代谢中发挥重要的作用,-酮酸氧化脱羧酶多酶复合体的辅酶 中转酮醇酶的辅酶,2. 维生素B1在神经传导中起一定作用,合成乙酰胆碱的乙酰辅酶A主要来自于丙酮酸的氧化脱羧反应 可作为胆碱酯酶的抑制剂，参与乙酰胆碱的代谢调控,（三）缺乏症,水溶性维生素维生素B1,1. 缺乏症,2. 建议摄入量,中国成人男性膳食维生素B1的平均需要量（EAR）为1.2 mg/d，成人女性为1.0 mg/d,脚气病（beriberi），神经末梢炎,1. 来源,（一）一般性质,水溶性维生素维生素B2,二、维生素B2（核黄素）,奶与奶制品、肝、蛋类和肉类等,2. 活性形式,FMN和FAD的结构,黄素单核苷酸（FMN） 黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）,（二）生物学功能,水溶性维生素维生素B2,2. 参与烟酸和维生素B6的代谢,1. 为氧化还原酶的辅基，起递氢体的作用,FMN（FAD）的递氢作用,脂酰CoA脱氢酶、琥珀酸脱氢酶等,3. FAD作为谷胱甘肽还原酶的辅酶，参与体内抗氧化防御系统,作为辅酶参与色氨酸转变为烟酸和 VitB6转变为磷酸吡哆醛的反应。,4. FAD与CytP450结合，参与药物代谢,（三）缺乏症,水溶性维生素维生素B2,1. 缺乏症,2. 建议摄入量,中国成人膳食维生素B2的平均需要量（EAR）：男性为1.4 mg/d，成人女性为1.2 mg/d,口角炎、唇炎、阴囊炎、眼睑炎等,1. 来源,（一）一般性质,水溶性维生素维生素PP,三、维生素PP（尼克酸、尼克酰胺、抗癞皮病维生素）,广泛存在于自然界,2. 活性形式,维生素PP及其活性形式的结构,烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+） 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+）,（二）生物学功能,水溶性维生素维生素PP,NAD+和NADP+是多种不需氧脱氢酶的辅酶，发挥递氢体的作用。,糖酵解的3-磷酸甘油醛脱氢酶、柠檬酸循环的苹果酸脱氢等以NAD+为辅酶 磷酸戊糖途径的G6PD以NADP+为辅酶，其产物R-5-P是核糖生成的主要途径,维生素PP的递氢作用,（三）缺乏症,水溶性维生素维生素PP,1. 缺乏症,3. 中毒症状,2. 建议摄入量,中国成人男性膳食维生素PP的平均需要量（EAR）为12 mg NE /d，成人女性为10 mg NE /d,癞皮病（pellagra）：主要表现有皮炎、腹泻及痴呆,NE（ niacin equivalent ）：烟酸当量,血管扩张、脸颊潮红、痤疮及胃肠不适等 长期用量超过500mg/d,可致肝损伤,1. 来源,（一）一般性质,水溶性维生素泛酸,四、泛酸（遍多酸、维生素B5 ）,广泛存在于动、植物组织中,2. 活性形式,辅酶A的结构,辅酶A（CoA) 酰基载体蛋白（acyl carrier protein，ACP）,（二）生物学功能,水溶性维生素泛酸,CoA及ACP构成酰基转移酶的辅酶， 参与糖、脂类、蛋白质代谢及肝的生物转化作用,（三）缺乏症,2. 建议摄入量,中国居民膳食泛酸的适宜摄入量（AI）是5.0 mg/d,缺乏症少见 早期症状：易疲劳、胃肠功能障碍等疾病 严重缺乏：最显著特征是出现肢神经痛综合征,1. 缺乏症状,1. 来源,（一）一般性质,水溶性维生素生物素,五、生物素（维生素H、维生素B7、辅酶R ）,肝、肾、酵母、蛋类、花生、牛乳、鱼类、啤酒等， 肠道细菌也可合成,2. 活性形式 生物素,生物素的结构,（二）生物学功能,水溶性维生素生物素,1. 为羧化酶(丙酮酸羧化酶、乙酰CoA羧化酶等)的辅基，参与CO2固定，为脂肪与糖代谢所必需,2. 通过生物素化，参与细胞信号转导、基因表达调控、DNA损伤修复等,（三）缺乏症,少见 食用生鸡蛋，可缺乏（生物素与抗生物素蛋白结合后不被吸收） 长期使用抗生素可缺乏：疲乏、恶心、皮炎及脱屑性红皮病,2. 建议摄入量,中国居民膳食生物素的适宜摄入量（AI）是40 g/d,1. 缺乏症状,1. 来源,（一）一般性质,水溶性维生素维生素B6,六、维生素B6（吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺）,2. 活性形式 磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺,维生素B6及其活性形式的结构与互变,肉类、豆类、坚果、蛋黄、酵母等,（二）生物学功能,1. 磷酸吡哆醛是多种酶的辅酶,水溶性维生素维生素B6,参与氨基酸脱氨基、鸟氨酸循环、血红素合成和糖原分解等，在代谢中发挥着重要作用,2. 磷酸吡哆醛可终止类固醇激素作用的发挥,机制：将类固醇激素-受体复合物从DNA中移去，终止激素的作用,（三）缺乏症与中毒,低血色素小细胞性贫血（又称维生素B6反应性贫血）和血清铁增高。 脂溢性皮炎，故VitB6又称抗皮炎维生素 摄入量超过200mg/d,可引起神经损伤,中国居民膳食维生素B6的平均需要量（EAR）是1.2 mg/d,1. 来源,（一）一般性质,水溶性维生素叶酸,七、叶酸（蝶酰谷氨酸）,2. 活性形式 5,6,7,8-四氢叶酸（FH4）,叶酸的结构,酵母、肝、水果、绿叶蔬菜，肠菌合成,N5、N10 是一碳单位的结合位点,（二）生物学功能,1. FH4是一碳单位转移酶的辅酶。一碳单位参与嘌呤、胸腺嘧啶核苷酸等多种物质的合成 2. 甲氨蝶呤和氨蝶呤与叶酸机构相似，抑制FH4合成，有抗肿瘤作用,水溶性维生素叶酸,（三）缺乏症,中国居民膳食叶酸的平均需要量（EAR）是320 g DFE/d,巨幼红细胞性贫血（megaloblastic anemia） 高同型半胱氨酸血症 孕妇如果叶酸缺乏，可能造成胎儿脊柱裂和神经管缺陷,DFF（dietary folate equivalent ）：膳食叶酸当量,1. 来源,（一）一般性质,水溶性维生素维生素B12,八、维生素B12（钴胺素、抗恶性贫血维生素）,2. 活性形式,由微生物合成，酵母和动物肝含量丰富,维生素B12的结构,甲钴胺素