第六章 维生素化学

1,第六章 维生素,2,内 容6.1 维生素的概念和类别6.2 脂溶性维生素6.3 水溶性维生素6.4 维生素的作用机制6.5 维生素在医疗卫生和保健上的重要性6.6 维生素的制备和测定6.7 维生素的拮抗物,3,维生素的发现过程,荷兰军医艾克曼（Christian Eijkman，18581930）1907年发现 鸡 + 白米 得了脚气病 鸡 + 白米 + 米糠饲料 即可治愈,4,艾克曼推测白米中含有一种毒素，而米糠中则含有解毒成份。荷兰的格林推测：白米中缺少一种关键的成分，而这种成分就在米糠里。白米中缺少的正是维生素。为了赞誉艾克曼医生发现维生素的先驱作用，1929年，他荣获了诺贝尔医学和生理学奖。,5,1911年，波兰化学家Casimir Funk发现糙米中能够防治脚气病的物质（维生素B1）是一种胺。因此Funk提议 将其称为Vitamine，意为“Vital amine”“致命的胺”，极言它的重要性。并被普遍应用于所有的这种“辅助因子”。然而随后发现，许多维生素并不含有“胺”结构，但是由于已经广泛采用，所以这种叫法并没有废弃，而仅仅将amine的最后一个“e”去掉，成为了“vitamin” 。,6,维生素的概念：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。有些生物体可以自行合成一部分，但大多数需由食物供给。维生素的作用： 在调节物质代谢和维持生理功能等方面发挥重要作用。,6.1 维生素的概念和类别,7,脂溶性维生素包括：维生素A、D、E、K等。,水溶性维生素包括：维生素B1、B2、B6、B12、PP、泛酸、叶酸、生物素、维生素C、硫辛酸等。,8,6.2 脂溶性维生素,维生素A族维生素D族维生素E族维生素K族,9,一、维生素A分A1, A2两种，是不饱和一元醇类。维生素A1又称为视黄醇，A2称为脱氢视黄醇。,10,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。,11,维生素A原：-胡萝卜素,12,维生素的单位：国际单位1个“国际单位”的维生素A0.6g-胡萝卜素0.344g维生素A1醋酸酯，0.3g维生素A1，,13,维生素A的性质：1、不溶于水，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。2、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。3、有特异的紫外吸收光带 维生素A1为328nm； 维生素A2为345nm、350nm。,14,维生素A的功能：维持上皮组织的健康和正常视觉,缺乏或过多的影响正常：成人5000，儿童20003500个国际单位缺乏：上皮组织角质化、干眼病、夜盲症等过多：中毒,15,16,17,二、维生素D（抗软骨病维生素）,种类：主要有D2,D3, D4, D5；D2,D3活性最高维生素D原：动植物组织中含有可以转化为 维生素D的固醇类物质。,18,维生素D的通式,19,食物中的维生素D被小肠吸收后，参入乳糜颗粒经淋巴入血，在血液中与特异性载体蛋白维生素D结合蛋白（DBP）结合后被运输至肝。皮肤中的维生素D3原，在阳光直射时会转化为维生素D3，D3被运送到肝脏。,20,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。,缺乏症：佝偻病，软骨病过多：中毒,来源：肝、蛋黄、鱼肝油、奶等,21,佝偻病,22,三、维生素E（生育酚）,种类：8种，以生育酚的效价最高来源：麦胚油、玉米油、花生油等植物油。 动物不能合成。,生育酚通式,6-羟基苯并二氢吡喃类衍生物,23,生化作用,维生素E是体内最重要的抗氧化剂，能避免脂质过氧化物的产生，保护生物膜的结构与功能。维生素E俗称生育酚，与动物生殖机能有关，缺乏时会使生殖器官受损甚至不育，临床上可作为药物用于治疗某些习惯性流产和先兆流产。促进血红素代谢。新生儿缺乏维生素E会引起贫血，孕妇及哺乳期妇女及新生儿应注意补充维生素E。,24,功能：维持生殖机能， 抗氧化作用，抗衰老作用等。,缺乏症：动物生殖能力受阻。人类末发现典型缺乏症。过量：无毒,性质：紫外吸收259nm,25,四、维生素K,维生素K，又称凝血维生素，是2-甲基1,4-萘醌的衍生物，自然界已发现的有两种，存于绿叶植物中者为维生素K1，肠道细菌合成者为维生素K2，临床上应用的为人工合成的K3，水溶性，可口服及注射。,26,存在：维生素K1绿叶蔬菜； 维生素K2肠道细菌合成； 维生素K3人工合成。性质：维生素K1为黄色油状，维生素K2为黄色晶体，耐热、易被光破坏。生理作用：是羧化酶的辅酶；对维持凝血与抗凝血的正常平衡有重要作用,27,生化作用及缺乏症,促进肝脏合成凝血酶原。维生素K可以维持体内多种凝血因子（第、凝血因子）的水平，因而促进血液凝固。维生素K缺乏的主要症状是易出血，病因是胰腺疾病、小肠粘膜萎缩等肠道疾病等 。长期应用抗生素及肠道灭菌药也可引起维生素K的缺乏。新生婴儿肠内无菌，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。,28,29,6.3 水溶性维生素,维生素B族维生素C族其它维生素,B1、B2、B3、泛酸、B6、B12、生物素、叶酸、硫辛酸,30,1、维生素B1又称硫胺素，抗脚气病维生素,一、维生素B族,31,无色晶体，酸性溶液中稳定。紫外吸收：233nm、267nm生理功能：参与酮酸的氧化脱羧作用及磷酸戊糖途径中转酮醇基作用；促进神经介质乙酰胆碱的合成、抑制其分解。,32,生化功能及缺乏症,TPP是体内催化a-酮酸氧化脱羧的辅酶 ，也是磷酸戊糖循环中转酮基酶的辅酶。B1缺乏，导致TPP合成不足，丙酮酸的氧化脱羧发生障碍，导致糖的氧化利用受阻，并伴有丙酮酸及乳酸等的堆积，出现手足麻木、四肢无力等多发性周围神经炎的症状。严重者引起心跳加快、心脏扩大和心力衰竭，临床上称为脚气病(beriberi)，因此又称维生素B1为抗脚气病维生素。,活性形式：焦磷酸硫胺素(TPP),33,在神经传导中发挥作用,TPP参与神经递质乙酰胆碱的合成与分解：体内乙酰胆碱由乙酰辅酶A和胆碱合成，乙酰辅酶A主要来自丙酮酸的脱羧反应。维生素B1有抑制胆碱酯酶的作用：缺乏维生素B1时，由于胆碱酯酶活性增强，乙酰胆碱水解加速，使神经传导受到影响，可造成胃肠蠕动缓慢、消化液分泌减少、食欲不振和消化不良等症状。,34,缺乏：会导致能量来源发生障碍脚气病,过量：无毒,35,2、维生素B2（又称核黄素）,一、维生素B族,维生素B2由核醇与异咯嗪结合构成，由于异咯嗪是一种黄色色素，故维生素B2又称为核黄素。核黄素分布很广，在体内经磷酸化作用可生成黄素单核苷酸(FMN)和黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD) 。FMN和FAD是维生素B2的活性型。,36,维生素B2的异咯嗪环上第1和第10位氮原子可反复接受和放出氢，因而具有可逆的氧化还原特性。,核黄素（黄色）,还原型核黄素（无色）,37,功能：作为辅酶促进代谢，维生素B2是FMN和FAD的组成成分，起递电子体的作用。核黄素+ATP FMN+ADPFMN+ATP FAD+PPi,38,FMN 和FAD的分子结构,39,缺乏：口角炎、舌炎、 鳞屑性皮炎过量：无毒,40,3、维生素B3又称泛酸、遍多酸,一、维生素B族,41,功能：维生素B3是辅酶A（体内酰化酶的辅酶）的组成成分之一，其生物功能主要是以辅酶A形式参加代谢 缺少：大白鼠缺少泛酸，毛变灰白并脱落 过量：无毒,42,4、维生素PP烟酰胺及烟酸的总称又称抗癞皮病维生素,一、维生素B族,均为吡啶衍生物 ，在体内可相互转化。,烟酸,烟酰胺,43,生化作用：烟酰胺是构成辅酶(NAD+)和辅酶(NADP+)的成分，它具有可逆地加氢和脱氢的特性，在生物氧化过程中起着递氢体的作用，是多种不需氧脱氢酶的辅酶 。,44,NAD+的分子结构,烟酰胺-腺嘌呤二核苷酸,45,功能：作为辅酶成分参加代谢维持神经组织健康可促进微生物生长烟酸可使血管扩张，使皮肤发赤发痒，而烟酰胺无此作用,46,缺乏：对抗性皮炎（癞皮病）大剂量：可损坏肝脏,47,5、维生素B6（吡哆素）,一、维生素B族,包括吡哆醇，吡哆醛和吡哆胺三种化合物，在体内可相互转变，均为活性型。,48,磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺 活性最高,在体内维生素B6以磷酸酯的形式存在。,49,功能：作为辅酶参加多种代谢，脱羧、转氨、氨基酸内消旋、色氨酸代谢等缺乏：导致皮肤、中枢神经系统和造血机构的损害。（长期缺乏）大剂量：会引起痉挛。,50,6、维生素B7（生物素）,一、维生素B族,为含硫维生素，耐酸不耐碱，氧化剂和高温可使其失活，包括含硫的噻吩环、尿素及戊酸三部分。,51,功能：生物素是多种羧化酶的辅酶，在CO2的固定反应中起重要作用。,52,缺少：生物素来源广泛，且人体肠道细菌也能合成，很少出现缺乏症。人类缺少生物素会导致皮炎，肌肉疼痛，过敏，厌食，怠倦，轻度贫血和心电图改变等。,53,7、维生素B11（叶酸(PGA)）,一、维生素B族,叶酸(folicacid) 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。,54,叶酸的5、6、7、8位置，在NADPH + H+存在下，可被还原成四氢叶酸（FH4 、THFA）又称辅酶F(CoF)。,8 7 65,在体内必须转变成四氢叶酸(FH4)才有生理活性。,55,功能：FH4以辅酶形式为一碳单位（包括甲酸基、甲醛和甲基）的载体，对甲基的转移和甲酸基和甲醛的利用都有重要功用。 缺乏：人会患恶性贫血、舌炎和胃肠疾患等 过多：无毒,56,8、维生素B12钴维生素或钴胺素,一、维生素B族,唯一含金属元素的维生素,57,辅酶,58,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基的还原型状态对蛋白质的生物合成有重要作用维持造血机构的正常运转促进儿童发育和促进上皮组织细胞的新生,59,缺乏,维生素B12广泛存在于动物性食品中，缺乏症偶见于有严重吸收疾患的病人及长期素食者。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。鞘磷脂的生物合成减少，引起神经系统损害，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。,60,二、维生素C（L-抗坏血酸）,又名抗坏血酸(ascorbic acid)，具有可解离出H+的烯醇式羟基，有较强的酸性和还原性。,61,生化作用与缺乏症,参与体内的羟化反应 促进胶原蛋白的合成 类固醇的羟化 参与芳香族氨基酸的代谢有维生素C存下，铁的吸收增加明显,next,62,促进胶原蛋白的合成,维生素C是脯氨酸羟化酶和赖氨酸羟化酶的辅助因子，将多肽链中的脯氨酸和赖氨酸残基羟化成为羟脯氨酸和羟赖氨酸残基。维生素C有助于维持Fe2+的还原状态，并能激活羟化酶。维生素C缺乏时，胶原和细胞间质合成障碍，毛细管壁脆性增大而引起坏血病(scurvy)，牙齿易松动，毛细血管破裂及创伤不易愈合等。,Back,63,参与体内的氧化还原反应 保护巯基和使巯基再生 促进铁的吸收和利用 维生素C保护维生素A、E及B免遭氧化,next,64,保护巯基和使巯基再生,维生素C能使巯基酶的-SH维持还原状态，保持酶有一定的活性。维生素C使氧化型的谷胱甘肽(G-S-S-G)还原为还原型的谷胱甘肽(G-SH)，使-SH得以再生。还原型谷胱甘肽使脂质过氧化物还原，保护细胞膜。,Back,65,促进铁的吸收和利用,维生素C使食物中难吸收的Fe3+还原成易吸收的Fe2+，促进铁的吸收。维生素C促使体内的Fe3+还原，有利于血红素的合成。维生素C直接将高铁血红蛋白(MHb) 还原成血红蛋白（Hb），使其恢复对氧的运输能力。,Back,66,保护维生素A、E及B免遭氧化,维生素C可以保护维生素A、E及B免受氧化。维生素C促进叶酸转变为四氢叶酸。维生素C对缺铁性贫血和巨幼细胞性贫血的治疗都起辅助作用。,Back,67,抗病毒作用维生素C能增加淋巴细胞的生成，提高吞噬细胞的吞噬能力，促进免疫球蛋白的合成，提高机体免疫力。临床上用于心血管疾病、病毒性疾病等的支持性治疗。,我国建议成人每日维生素C的需要量为60mg。,Back,68,缺乏症坏血病 毛细血管易出血和齿、骨发育不全或退化。但若长期大量服用可引起维生素C中毒，过量维生素C可导致呕吐、荨麻疹、腹绞痛和尿结石等。,69,三、其它“维生素”硫辛酸、对氨基苯甲酸、肌醇、胆碱、维生素P，维生素B4等。这些化学品并不是真正的维生素，其功能和药物效用都不明显。,70,1、硫辛酸含硫C8脂酸，是少数不属于维生素的辅酶。硫辛酸是6