第四章 维生素与辅酶.ppt

第四章维生素与辅酶VitamineandCoenzyme 概念 维持细胞正常功能所必需的一类小分子有机化合物 需要量很小 但机体内不能合成或合成量很少 需由食物供给 概述 注 长期缺乏任何一种维生素都会导致相应的疾病 维生素缺乏症 功能 调节物质代谢和维持生理功能 构成机体组织的主要原料物质 结构物质 供能物质 维生素的营养学特点 1 多数Vit不能在体内合成 有些Vit如VK B6等可由肠道微生物合成一部分 但不能满足机体的需要 除脂溶性Vit外 也不能在组织中大量储存 需由日常食物提供 2 由于不作为能量物质和机体结构物质 每日需要量较少 以mg g计 3 一些Vit具有几种结构相近 生物活性相同的化合物 可相互替代 如VA1 VA2 VD2和VD3 吡多醇 吡多醛 吡多胺等 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 摄入维生素过量会导致疾病 4 维生素缺乏症和过多症 长期缺乏任何一种维生素都会导致相应的疾病 维生素缺乏症 需倚赖额外的维生素制剂补充维生素的人群 1 肝 胆疾病病人 肝胆疾病可阻碍维生素的吸收 2 长期口服抗生素抑制肠道菌生长 引起Vk 生物素 叶酸 泛酸等缺乏 3 妊娠 哺乳者 强体力劳动 高温操作 维生素B1和B2的需要量相应增加 水溶性 B族Vit VitC等 溶于水 体内无储存 脂溶性 溶于Fat 肝脏可蓄积 VitADEK 维生素的分类 VitB1由1个含氨基的嘧啶环和1个含硫的噻唑环通过亚甲基桥连接而成 又称硫胺素 硫胺 在生物体内存在形式有磷酸硫胺素 硫胺磷酸酯 简写为TP或TMP 焦磷酸硫胺素 硫胺焦磷酸酯 TPP 三磷酸硫胺素 三磷酸酯 TTP 及少量游离硫胺素 前两种多见 其中作为辅酶的主要是TPP 4 1水溶性维生素4 1 1维生素B1和TPP 硫胺素的生理功能1 作为糖代谢过程中的 酮酸氧化脱羧酶的辅酶发挥生理功能 2 在维持神经 肌肉特别是心肌的正常功能以及在维持正常食欲 胃肠蠕动和消化液分泌方面起着重要作用 这些功能属非辅酶功能 可能与TPP直接激活神经细胞氯通道 控制神经传导启动有关 功能 硫胺素的吸收 转运和代谢主要在空肠中靠Na 依赖的 耗能的 载体介导的主动转运系统吸收 吸收效率低 高浓度时 虽此时存在被动扩散 但很少 许多还未被吸收即排出体外 一次口服2 5 5 0mg大部分不被吸收 吸收后在空肠粘膜细胞内经磷酸化作用转变为焦磷酸酯 在血液中由红细胞完成体内转运 在体内以肝 肾 心脏含量最高 约比脑中高2 3倍 生物半衰期9 5 18 5d 代谢产物为嘧啶和噻唑及其衍生物 硫胺素缺乏与过量1 缺乏症 1 脚气病 beriberi 缺乏时糖代谢受阻 丙酮酸积累 使病人的血 尿和脑组织中丙酮酸含量增多 长期可导致多发性神经炎 皮肤麻木 心力衰竭 肌肉萎缩 下肢浮肿等症状 临床上称为 脚气病 2 少量缺乏可致食欲不振 消化不良 2 过量 无危险 摄入大量VitB1 大于维持量的1 200倍 仍未发生明显的毒性反应 但过量摄入并无必要 硫胺素的理化性质略带酵母气味 易溶于水 微溶于乙醇 酸性条件下稳定 碱性环境尤其在加热时易分解破坏 亚硫酸盐存在时迅速分解为嘧啶环和噻唑而失去活性 VitB1的需要量 与机体能量代谢有关 每摄入4 2MJ 1000kcal d热能 需要0 5mgVitB1 该量相当于出现缺乏症的数量的4倍 足以使机体保持良好的健康状态 能量摄入 2000kcal d的人 其VitB1摄入量也不应 1mg 1岁儿童需热量约为1000Kcal 以后每岁增加100Kcal 如5岁时为1400Kcal 10岁时为1900Kcal 青春期总热量计算 为满足生长发育需要 女性每日所需的热量为2400Kcal 男性为3000Kcal VB1的食物来源及供给量VB1广泛存在于各类食物中 酵母中含维生素B1最多 谷类多集中在胚芽及种皮中 瘦肉 核果和蛋类的含量也较多 酵母 细菌和高等植物能合成维生素B1 食物补充 动物内脏 瘦肉 全谷 豆类 坚果 蛋类 表中国居民维生素B1推荐摄入量 RNI mg d 常见食物维生素B1含量 mg 100g 4 1 2维生素B2和FAD FMN VB2又称核黄素 化学结构 核糖醇和6 7 二甲基异咯嗪的缩合物 化学活性 在异咯嗪的1 5位N原子上有两个活泼的双键 易加氢脱氢起氧化还原反应 可在氧化型 黄色 和还原型 无色 之间转换 在生物体内的氧化还原过程中起递氢体 氢受体 氢供体 的作用 可作为体内一些氧化还原酶 黄素蛋白 的辅基 在体内参与广泛的氧化还原反应 活性形式 FMN 酯酰辅酶A脱氢酶 D 氨基酸氧化酶 琥珀酸脱氢酶 L 葡萄糖氧化酶的辅基 FAD 肾L 氨基酸氧化酶 酵母乳酸脱氢酶等的辅基 FMN AMP 核黄素ribiflavin VB2 黄素单核苷酸 FMN 黄素腺嘌呤二核苷 FAD 的结构 在体内参与的生化反应 1 2 3 4 5 呼吸链能量产生 氨基酸脂类氧化 嘌呤碱转化为尿酸 芳香族化合物的羟化 Pro 与某些激素的合成 6 Fe的转运 7 参与叶酸吡多醛尼克酸的代谢 1 水溶性 但溶解度低 27 5 12mg 100ml 2 中性 酸性条件下对热稳定 碱性条件下易分解破坏 3 游离型对光 尤其是UV 敏感 不可逆分解 4 食物中大多数VB2 磷酸 蛋白质 复合化合物 黄素蛋白 一般加工 烹调损失率较低 肉类15 20 蔬菜20 黄色 氧化型 或无色 还原型 5 氧化型的水溶液有黄绿色荧光 在450nm有吸收峰 而还原型水溶液此波段吸收峰消失 该特性可用于核黄素的鉴定分析 理化性质 VB2缺乏症 原因1 摄入不足和酗酒 2 某些药物 如治疗精神病的普吗嗪 丙咪嗪 抗癌药阿霉素 抗疟药阿的平等 可抑制VB2转化为活性辅酶形式 症状1 口腔 生殖综合征口角裂纹 口腔粘膜溃疡 地图舌等 鼻唇沟 眉间 眼睑和耳后脂溢性皮炎 眼部睑缘炎 角膜毛细血管增生和视觉模糊 畏光 皮肤丘疹或湿疹性外阴炎等 2 长期缺乏 儿童生长迟缓 轻中度缺铁性贫血 3 严重缺乏时常伴有其它B族Vit缺乏及相应症状 过量摄入无危险 溶解度低 肠道吸收有限 无过量或中毒危险大鼠口服10g kg 未见任何毒作用 人体需要量 食物来源及含量 每摄入1000kcal能量需要0 5mgVitB2VB2广泛存在于食物中 但含量有较大差异 动物性食物含量多 内脏 蛋黄 奶类 植物性食物中绿叶蔬菜 尤其是菠菜 韭菜 油菜 及豆类较多 水果中也有一定的含量 粮谷类最低 尤其是碾磨过精的粮谷 4 1 3泛酸 维生素B3 和辅酶A 性状 淡黄色粘性油状物 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 活性形式 辅酶A 生理功能 CoA在体内作为酰基载体 是酰基转移酶的辅酶 对糖 脂 蛋白质代谢过程中的酰基转移有重要作用 OH 二羟 二甲基丁酸 丙氨酸 巯基乙胺 O OH2C O OH 1 2 3 4 5 N N N N H H 9 P O P O O NH2 辅酶A CoASH 缺乏症 成人每天需要量为5 10mg 一般膳食的泛酸含量丰富 缺乏泛酸可引起皮炎 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 食物来源 食物中含量相当充分 酵母 蜂王浆 肝 瘦肉 花生等含量较多 加之肠道细菌也能合成 供给人体需要 故极少发生缺乏症 食物来源和缺乏症 4 1 4烟酸 烟酰胺和NAD NADP 又称尼克酸 抗癞皮病因子 VPP VB5 是吡啶3 羧酸及其衍生物的总称 包括烟酸和烟酰胺等 在体内主要以烟酰胺形式存在 烟酸及烟酰胺为无色晶体 前者熔点为236 后者熔点为129 131 烟酸 烟酰胺均能很好溶于水 乙醇 烟酰胺溶解性好于烟酸 1g烟酰胺可溶于1ml水或1 5ml乙醇中 对酸 碱 光 热均稳定 是最稳定的Vit 一般烹调损失极小 与溴化氰作用产生黄绿色化合物 可作为定量依据 尼克酸 尼克酰胺结构式 尼克酸 nicotinicacid 尼克酰胺 nicotinamide 吸收 代谢 吸收与转化转运 在胃肠道迅速吸收 低浓度时靠有Na 存在的易化扩散 高浓度时靠被动扩散 并在肠粘膜细胞内转化为辅酶形式NAD和NADP 血液中转运形式 烟酰胺 排泄 烟酸在肝内甲基化形成N1 甲基尼克酰胺 N1 MN 并与N1 甲基 2吡啶酮 5 甲酰胺 2 吡啶酮 等代谢产物一起从尿中排出 生理功能 是辅酶 NAD 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 和辅酶 NADP 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 的组成成分 NAD和NADP在生物体内都是递氢体 作为脱氢酶类的辅酶 与其它酶一起几乎参与细胞内生物氧化还原的全过程 NADP在VitB6 泛酸 生物素存在下参与Fat 类固醇等的生物合成与代谢 烟酸还是葡萄糖耐量因子 glucosetolerancefactor GTF 的重要成分 具有增强胰岛素效能的作用 R AMP 尼克酰胺核苷酸 维生素pp和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸 磷酸 NAD P NAD P H H NAD P 2H nicotinamide 缺乏症 癞皮病 pellagra 常见于以玉米为主食而副食较少的人群 玉米中烟酸含量并不低 但主要是与大分子化合物络合的结合型 人体不能吸收 主要损害皮肤 口 舌 胃肠道粘膜以及神经系统 典型症状 皮炎 dermatitis 腹泻 diarrhea 神经性痴呆 depression 即三 D 症状 过量摄入 可见皮肤发红 眼部感觉异常 高尿酸血症 偶见高血糖等 极少见 人类需要量食物来源及含量 人体需要量与能量的供给有关 5mg烟酸 1000kcal约男14mg d 女13mg d 烟酸广泛存在于动植物性食物中 动物内脏 瘦肉 豆类 全谷含量丰富 乳类 绿叶蔬菜中也含相当数量 玉米中加碱可使其变成可吸收的游离型 体内60mg色氨酸可转化为1mg烟酸 膳食提供的烟酸总量以烟酸当量 NE 计 烟酸当量 mg 烟酸 mg 1 60色氨酸 mg 一般色氨酸约占Pro 总量的1 若膳食Pro 达到或接近100g d 一般不会出现烟酸缺乏 中国居民维生素尼克酸推荐摄入量 RNI mgNF d 常见食物烟酸含量 每100g 4 1 5生物素 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 噻吩 结合而成 并有一个C5酸支链 尿素部分 硫戊烷环部分 CH2 4COOH C5酸根部分 生物素 biotin 尿素环上的一个N可与CO2结合 生物素 biotin 和羧化反应 酶蛋白 生物素为细长针状晶体 熔点232 耐热和耐酸 碱 微溶于水 功能 生物素是多种羧化酶的辅酶 在CO2固定及羧化反应中起重要作用 缺乏症 人体一般不会发生生物素缺乏 大白鼠严重缺乏时 可致后脚瘫痪 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 食物来源 动植物中广泛分布 韭菜 酵母 蛋黄 肝 肾等含有丰富的生物素 肠道细菌也能合成生物素供人体需要 一般不易发生缺乏症 1916年 贝特曼 Bateman 首先观察到蛋清的毒性 蛋清中含有抗生物素蛋白 能与生物素结合而使生物素成为不易被吸收的物质 若较长时间吃生蛋清 会导致生物素缺乏 4 1 6叶酸和叶酸辅酶 叶酸 folicacid 即维生素B11 由蝶呤啶 对氨基苯甲酸与L 谷氨酸连接而成 也称蝶酰谷氨酸 叶酸为鲜黄色物质 微溶于水 在水溶液中易被光破坏 2 氨基 4 羟基 6 甲基喋呤 对氨基苯甲酸 谷氨酸 叶酸活性形式 FH4 TAFA 辅酶F 功能 FH4是一碳基团转移酶系的辅酶 主要作用是作为一碳基团的载体 参与多种反应 一碳基团 甲基 CH3 亚甲基 CH2 甲酰基 CHO 亚氨甲基 CH NH 次甲基 CH 四氢叶酸 碳衍生物的部分结构 四氢叶酸在代谢中起着重要作用 其主要的生理功能包括 1 Gly Ser2 参与嘌呤环 嘧啶的合成3 dUMP TMP4 高半胱氨酸 Met 缺乏症 叶酸缺乏时 红细胞的发育和成熟受到影响 造成巨红细胞性贫血症 食物来源 叶酸在绿叶 肝 酵母中大量存在 肠道细菌也能合成叶酸 故人类一般不易发生缺乏病 4 1 7维生素B6和磷酸吡哆醛 维生素B6又称抗皮炎维生素和吡哆素 包括吡哆醇 吡哆醛 吡哆胺 都是吡啶的衍生物 吡哆醇 pyridoxol 吡哆醛 pyridoxal 吡哆胺 pyridoxamine 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 吡哆素的相互转变 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 功能 磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺是氨基酸转氨酶 脱羧酶和消旋酶的辅酶 在氨基酸代谢中非常重要 转氨酶 酮酸 R CH2NH2 R C COO NH3 H 转氨 脱羧 消旋 理化性质 易溶于水 酒精 对热的稳定性与介质的pH有关 在酸性溶液中稳定 碱性中则容易分解破坏 三种形式的VB6均对光敏感 尤其在碱性环境中易遭光破坏 缺乏症 导致皮肤 中枢神经系统和造血机构的损害 食物来源 在动植物中分布很广 酵母 米糠 大豆 肝 蛋黄 肉中含量丰富 肠道细菌也可合成 人类很少发生缺乏症 4 1 8维生素B12和B12辅酶类 VB12又称钴胺素 是一种抗恶性贫血因子 为红细胞生长和成熟所必需 是唯一含金属元素的维生素 经过多年研究恶性贫血症 即巨初红细胞症 的实践1948年从肝脏中被首次分离出来 在体内因结合的基团不同 可有多种存在形式 如氰钴胺素 羟钴胺素 甲基钴胺素 5 脱氧腺苷钴胺素 后两者是其活性形式 也是血液中存在的主要形式 理化性质 维生素B12为深红色晶体 熔点甚高 溶于水 乙醇和丙酮 不溶于氯仿 其晶体及水溶液都相当稳定 但酸 碱 日光 氧化和还原都能使之破坏 有光活性 B12辅酶的功能 1 5 脱氧腺苷钴胺素是几种变位酶的辅酶 2 甲基钴胺素是转甲基酶的辅酶 变位酶 mutase 是指1类将功能基团从同一个分子的1个位置转移到另1个位置的酶 属于异构酶类 isomerase 异构酶是转化立体异构体 结构异构体的酶类总称 谷氨酸 甲基天冬氨酸 甲基丙二酸单酰CoA 琥珀酰CoA 甲基钴胺素 作为辅酶参与转甲基作用 在体内 B12辅酶可以 1 促进某些化合物的异构作用 2 促进甲基转移作用 3 维持SH的还原型状态 4 促进核酸和蛋白质的生物合成 5 维持造血机构的正常运转 6 促进上皮组织细胞的新生 4 脂肪酸合成受阻 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 3 儿童及幼龄动物发育不良 2 消化道上皮组织细胞失常 缺乏症 1 缺乏VB12导致FH4上携带的甲基不能转移 从而可出现一系列病症 使高半胱氨酸不能被转化为蛋氨酸 累积出现高半胱氨酸尿症 且使游离THF减少 其他一碳单位不能获得足量转运 导致嘌呤 嘧啶的合成受阻 核酸合成和细胞分裂障碍 导致恶性贫血 肝 鱼 肉 蛋 奶等富含B12 人体肠道细菌也能合成 故一般人不缺乏 维生素B12的特异性吸收与胃粘膜分泌的一种糖蛋白 称为内在因子 及内在因子受体有关 维生素B12只有与内在因子结合才能透过肠壁被吸收 有人因缺乏内在因子而致维生素B12缺乏 因此 需用注射维生素B12治疗缺乏症 恶性贫血患者的胃液中常缺乏内在因子 食物来源与吸收 4 1 9维生素C 维生素C能防治坏血病 故又称抗坏血酸 ascorbicacid O C HO C HO C H C HO C H CH2OH O O 2H 2H L 抗坏血酸 还原型 脱氢抗坏血酸 氧化型 维生素C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 定性与定量 维生素C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 依此可进行定性或定量测定 理化性质 Vc功能 作为氢载体 参与体内的氧化还原反应 1 保持巯基酶的活性和谷胱甘肽的还原态 2 还原高铁血红蛋白为血红蛋白 恢复其运氧能力 3 促进肠道内铁的吸收 4 保护维生素A E及B免受氧化 2 作为羟基化酶的辅酶 参与体内多种羟化反应 促进胶原蛋白和粘多糖的合成 参与胆固醇 芳香族氨基酸转化和代谢 3 抗病毒作用 刺激免疫系统 提高机体免疫力 坏血病 创伤不易愈合 骨骼 牙齿易折断或脱落 毛细血管通透性增大 皮下 粘膜 肌肉易出血 缺乏症 食物来源 广泛存在于新鲜蔬菜和水果中 人体不能自己合成 必须由食物中摄取 正常情况下人体中VC可有一定储存 VC缺乏3 4月后才出现坏血病症状 4 1 10硫辛酸 硫辛酸 lipoicacid 属于水溶性维生素 其结构是6 8 二硫辛酸 6 8位上有二硫键的八碳酸 能还原为二氢硫辛酸 功能 硫辛酸是 酮酸氧化脱羧酶系的辅酶之一 起传递氢和转移酰基的作用 与糖代谢关系密切 临床上试用于肝炎等疾病 缺乏症 人类未发现缺乏症 食物来源 在自然界广泛分布 肝和酵母中含量尤为丰富 4 2脂溶性维生素 4 2 1维生素A 化学结构为具有脂环的不饱和一元醇 碳架结构由2个异戊二烯单位构成 共有5个共轭双键 VA2 视黄醇 与VA1 3 脱氢视黄醇 相比在脂环的3位上多一个双键 A2较A1的活性弱 3 脱氢视黄醇 A2 胡萝卜素 维生素A原 视黄醇 VA 视黄醛 全反型 VA只存在于动物性食物中 包括A1和A2两种 A1即视黄醇 主要存在于哺乳动物及咸水鱼的肝脏 A2 3 脱氢视黄醇 主要存在于淡水鱼肝脏 在高等植物和动物中普遍存在的 胡萝卜素 维生素A原 可由小肠黏膜和肝中由 胡萝卜素加氧酶作用断裂转变为2分子视黄醇 维生素A在视觉过程中的变化 生理功能 1 构成视紫红质 与暗视觉的形成有关 2 参与糖蛋白的合成 维持上皮组织结构健全与完整 3 促进生长发育 增强机体免疫力 维生素A1一般为黄色粘性油体 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 其他作用 视黄酸与上皮细胞的正常分化直接相关 摄入VA可减轻致癌物质的作用 胡萝卜素为抗氧化剂 可消除自由基 视觉细胞 视杆细胞 弱光下视觉 暗 视椎细胞 强光及色视觉 明 眼球 视网膜 视杆细胞 视杆细胞扫描电镜图 视锥细胞 视杆细胞的视循环 全反视黄醛 全反视黄醇 VA 11 顺视黄醇 11 顺视黄醛 视蛋白 视神经冲动 缺乏症和过多症 2 影响人的正常生长发育 上皮组织结构改变 干燥 呈角质化 抵抗病菌能力下降 易感染疾病 有的患者因肠胃黏膜表皮受损而引起腹泻 长期缺乏维生素A会导致泪腺分泌障碍产生干眼病 眼结膜炎 1 视紫红质不足 对暗光适应能力减弱 发生夜盲症 过多 长期超过需要量10 20倍 摄入可引起头痛 恶心腹泻 肝脾大等 孕妇摄入过多可引起胎儿畸形 食物来源 维生素A主要来自动物性食品 以肝脏 乳制品及蛋黄中含量最多 维生素A原 胡萝卜素 主要来自植物性食品 以胡萝卜 绿叶蔬菜及玉米等含量较多 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 4 2 2维生素D VD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 D2 麦角钙化醇 和D3 胆钙化醇 较为重要 只有动物体内含有维生素D 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 胆固醇 7 脱氢胆固醇 VD3 VD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结构 维生素D2 为 CH2 3时是维生素D3 维生素D在生物体内的活性形式是1 25 二羟胆钙化 甾 醇 简写 1 25 OH 2D3 它是由维生素D3在肝脏中先被羟化为25 OHD3后 再运至肾脏进一步被羟化为1 25 OH 2D3 是一个肾脏产生的激素 所以维生素D又称激素原 调节钙 磷代谢 维持血液正常的钙 磷浓度 促进骨骼发育正常 功能