第05章维生素

第五章维生素与无机盐VitaminsandMinerals 雷康福 本章要求掌握内容 维生素的分类 脂溶性 水溶性 各种维生素的别名 缺乏症B族维生素相对应的辅酶形式 活性形式 概述 一 维生素的概念1 定义 是维持正常生命活动所必需的一类小分子有机化合物 2 特点 既不供给能量 也不构成组织成分体内不能合成或合成甚微 必须由食物供给需要量很少 但不可缺少 ug mg d 维生素缺乏维生素中毒 3 功能 构成辅酶或辅基的重要成分 参与物质代谢参与体内某些特殊功能蛋白质的合成是激素的前体 二 维生素的发现维生素的发现至今仅100多年 但维生素缺乏症却困扰了人类几千年 一直到几百年前哥伦布远航探险发现新大陆的时代 人民仍对维生素缺乏所造成的症状感到束手无策 到1911年 波兰化学家CasimirFunk发现糙米中能够防治脚气病的物质 维生素B1 是一种胺 一类含氮化合物 因此Funk提议将这种化合物叫做Vitamine 意为 Vitalamine 中文意思就是 致命的胺 极言它的重要性 然而随后发现 许多其它的维生素并不含有 胺 结构 遂改为Vitamin 维他命 三 维生素的命名维生素有三种命名系统 一是按其被发现的先后顺序用拉丁字母A B C D E K等来命名 二是根据它们的化学结构特点来命名 如视黄醇 硫胺素 核黄素等 三是根据它们的生理功能来命名 如抗干眼病维生素 抗癞皮病维生素 抗坏血酸等 还有些维生素在发现时以为是一种 后来证明是多种维生素混合存在 便又在拉丁字母下方注1 2 3等数字加以区别 如B1 B2 B3 B6等 其间有的名称相互混淆 如有的将泛酸叫B3 将B2叫维生素G 将烟酸叫B5 将叶酸叫维生素M或R 将生物素叫维生素H 还有人将精氨酸 甘氨酸和半胱氨酸三者的混合物叫维生素B4 将必需脂肪酸叫维生素F等等 但其实它们并非维生素 这些混淆的名称现多废弃不用 这就是目前我们见到的维生素名称无论从拉丁字母或阿拉伯数字顺序来看都是不连贯的原因 四 维生素缺乏病的原因1 摄入不足 2 吸收障碍 3 消耗量大 儿童 孕妇 乳母 4 食物以外的维生素供给不足 如长期服用抗生素可抑制肠道正常菌群的生长 从而影响某些维生素如维生素K B6 B12 叶酸 PP等的生成 脂溶性 维生素水溶性B族 B1 B2 PP B6 生物素 B12 泛酸 叶酸 五 维生素的分类 A D E K 维生素C 两类维生素的区别 第一节脂溶性维生素 特点 1 与脂类共存2 储存在肝中 A D K 或脂肪组织中 E 不易缺乏 3 胆道排泄 不经肾排泄 4 过多导致中毒 一 维生素A 视黄醇 视黄醛 一 化学结构及性质1 结构 白芷酮环的不饱和多烯醇 视黄醛 视黄醇 反异构体 全反型 异构酶光 顺异构体 11 顺型 二 来源 动物性食品 肝 蛋黄 奶油植物性食品 类胡萝卜素 维生素A原 维生素A原 本身不具有VitA活性 但在体内 小肠 肝脏 可转变为VitA的物质 2 性质 活泼 空气中易氧化 食物中稳定 紫外线照射可破坏 避光保存 三 生物化学功用及缺乏病1 构成视觉细胞内感光物质2 维持上皮组织结构的完整和健全促进上皮细胞糖蛋白的合成 VitA缺乏 粘膜干燥3 促进生长发育参与皮质激素 性激素合成及骨组织形成 4 防癌作用刺激体液及细胞免疫 干眼病 夜盲症 四 维生素A中毒目前多见于1 2岁的婴幼儿 一般是因为 AD 丸服用过多所引起 主要表现有毛发易脱 皮肤干燥 瘙痒 厌食 烦躁 肝大及易出血等症状 孕妇摄入过多 易发生胎儿畸形 二 维生素D 钙化醇 一 化学结构及性质1 结构 类固醇衍生物D2 麦角钙化醇 麦角固醇 D2原 D3 胆钙化醇 动物性食品7 脱氢胆固醇 皮下 D3原 2 来源 7 脱氢胆固醇 动物性食品3 性质 稳定 耐热4 活性形式 1 25 OH 2 D3 5 转变 胆固醇动物性食物7 脱氢胆固醇维生素D31 25 OH 2 VD325 OH VD3靶细胞 肠 骨骼 肾 uv 肾 肝 二 生物化学功用及缺乏病促进Ca P吸收 使血Ca 血P 有利于骨的钙化 缺乏症 小儿 佝偻病成人 软骨病 骨质疏松 三 维生素D中毒症状 食欲下降 恶心 呕吐 血钙过高 骨破坏 异位钙化及肾功能衰竭等 三 维生素E 生育酚 一 化学结构及性质1 结构 苯骈二氢吡喃衍生物主要类型 和 2 性质 对热稳定对氧敏感 抗氧化剂3 来源 植物油 麦胚油 玉米油 二 生物化学功用及缺乏病1 与生殖功能有关2 抗氧化作用 保护生物膜 去除自由基 防止脂质过氧化 抗衰老 防癌及增强免疫作用 减少脂褐素沉着 增加皮肤弹性 延迟性腺萎缩 维持白细胞正常功能 阻止致癌物亚硝胺的生成3 降低血浆低密度脂蛋白 LDL 的浓度 可防止动脉硬化等心脑血管系统疾病的发生4 促进血红素合成 提高ALA合成酶和ALA脱水酶活性 不易缺乏 未见中毒 四 维生素K 凝血维生素 一 化学结构及性质1 结构 2 甲基 1 4萘醌衍生物2 来源 K1 绿色植物 肝K2 肠菌合成K3 人工合成 稳定K4 人工合成 稳定3 性质 耐热 避光 易受光线和碱破坏 二 生物化学功用及缺乏病1 功能 促进凝血因子 的形成 作用 促进上述凝血因子的多数谷氨酸残基的羧化反应维生素K 谷氨酸残基 羧化酶的辅酶羧化 使易与Ca2 螯合2 缺乏症 凝血时间延长 皮下 肌肉 胃肠出血 不易缺乏 来源广泛 肠道能合成 双香豆素的结构与维生素K相类似 作用相拮抗 在临床上可用于治疗血栓病 过量则易造成内出血 特点 1 易溶于水 对酸稳定 易被碱破坏2 体内很少储存 易缺乏 3 无中毒症 过多既随尿排出4 最丰富的来源是酵母 肝脏和麸糠种皮等所谓的粗糙食物 B族 构成辅酶成分 参与物质代谢包括 B1 B2 B6 B12 PP 泛酸 叶酸 生物素等八种 第二节水溶性维生素 一 维生素B1 硫胺素 一 化学结构及性质1 结构 硫胺素 含S的噻唑环 NH2的嘧啶环2 性质 白色 耐热 酸性环境稳定 加碱破坏 烹调不当易损失 3 来源 种子外皮 胚芽 米糠 黄豆维生素B1极易溶于水 故淘米时不宜多洗 二 生物化学功用及缺乏病1 功能 活性形式 TPP 焦磷酸硫胺素 TPP 酮酸脱氢酶系中的辅酶 参与 酮酸的氧化脱羧 2 缺乏症 脚气病 二 维生素B2 核黄素 一 化学结构及性质1 结构 核醇6 7 二甲基异咯嗪2 性质 碱性条件 光照 易破坏3 来源 较广米糠 酵母 肝 蛋黄中含量丰富 核黄素 二 生物化学功用及缺乏病1 功用 活性形式 FMN 黄素单核苷酸FAD 黄素腺嘌呤二核苷酸黄素酶的辅酶 参与递氢 N1 N10 2 缺乏症 口角炎 粘膜与皮肤交界处溃疡眼干燥 畏光 视力下降等 三 维生素PP 一 化学结构及性质1 结构 吡啶衍生物 尼克酸 烟酸 尼克酰胺 烟酰胺 2 来源 一般食物中含量较多肝脏 色氨酸尼克酸 转变率1 60 3 性质 稳定 二 生物化学功用及缺乏病1 功能 活性形式 NAD 辅酶 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸NADP 辅酶 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸不需氧脱氢酶的辅酶 参与递氢2 缺乏症 癞皮病3 异烟肼 抗结核药 结构与PP相似 二者有拮抗作用 四 泛酸 遍多酸 一 化学结构及性质1 结构 2 性质 酸碱溶液中加热易破坏 二 生物化学功用及缺乏病1 功用 活性形式 辅酶A书写式 CoA SH参与CoA的形成 是酰基转移酶的辅酶2 缺乏症 食物中富含 肠道菌可合成 缺乏病甚少 五 生物素 一 化学结构及性质1 结构 2 性质 室温下稳定 二 生物化学功用及缺乏病1 功能 羧化酶的辅酶2 缺乏症 来源广泛 肠道菌可合成 缺乏病甚少 生蛋清 抗生物素蛋白 六 维生素B6 一 化学结构及性质1 结构 吡啶衍生物 吡哆醇 吡哆醛 吡哆胺 2 性质 对光 碱敏感 对热稳定 二 生物化学功用及缺乏病1 功用 活性形式 磷酸吡哆醛 磷酸吡哆胺转氨酶氨基酸脱羧酶ALA合酶 镇静剂 谷氨酸 氨基丁酸血红素的关键酶 ALA合成酶的辅酶2 缺乏症 服用异烟肼时 须补充B6 小儿高热惊厥 妇女妊娠呕吐 精神焦虑等 维生素B6反应性贫血 过量可中毒 脱羧 七 叶酸 一 化学结构及性质1 结构 谷氨酸 PABA 对氨基苯甲酸 蝶呤啶 2 性质 酸性不稳 易被热 光破坏3 来源 绿叶蔬菜 动物肝脏 肠道细菌 二 生物化学功用及缺乏病1 功用 活性形式 FH4 四氢叶酸 FH4 一碳单位的载体 1 结构 维生素B12因其分子中含有金属钴和许多酰氨基 故又称为钴胺素 cobalamine 是唯一含金属的分子量最大 结构最复杂的维生素 一 化学本质 性质及来源 维生素B12的吸收与正常胃粘膜分泌的一种糖蛋白密切相关 这种糖蛋白叫做内因子 intrinsicfactor IF 八 维生素B12 钴胺素 维生素B12分子中的钴 可以是一 二或三价的 能与 CN OH CH3或5 脱氧腺苷等基团相连 分别称为氰钴胺 羟钴胺 甲基钴胺和5 脱氧腺苷钴胺 后两者都是维生素B12的辅酶形式 但它们在代谢中的作用却各不相同 2 维生素B12存在形式与活性形式 甲基钴胺 CH3 B12 参与体内甲基移换反应和叶酸代谢 是N5 甲基四氢叶酸甲基移换酶的辅酶 二 生理功能 四氢叶酸的再生 用于 一碳单位 的转运 巨幼红细胞性贫血 3 来源 动物性食物 肝 肾 乳 鱼 瘦肉植物性食物 无 甲硫氨酸 S 腺苷甲硫酸 SAM S 腺苷同型半胱氨酸 同型半胱氨酸 RH R CH3 H2O 腺苷 FH4 N5 CH3 FH4 ATP PPi Pi N5 CH3 FH4转甲基酶 VitB12 甲硫氨酸循环 我国东汉期间 绝代名医华佗就知道用肝治疗贫血 直到1926年美国哈佛大学迈诺特等也提出恶性贫血患者可用摄取动物肝 来使红细胞数目恢复正常 迈诺特也因此荣获1934年的诺贝尔医学奖 1955年英国牛津的霍奇金等才确定了维生素B12的化学结构 因此在1964年也得到了诺贝尔化学奖 5 脱氧腺苷钴胺是甲基丙二酰辅酶A变位酶的辅酶 可参与体内丙酸的代谢 维生素B12缺乏将引起丙酸CoA代谢障碍 将可能造成神经髓鞘的退行性病变 九 维生素C 抗坏血酸 一 化学结构及性质1 结构 6C 多羟基 OH 酸性化合物 2 性质 易被氧化 还原性 水溶液极不稳定 易被热及氧化破坏3 来源 新鲜蔬菜 水果 坏血病开始的时候症状是四肢无力 精神消退 烦躁不安 做任何工作都易疲惫 皮肤红肿 病人觉得肌肉疼痛 精神抑郁 然后他的脸部肿胀 牙龈出血 牙齿脱落 口臭 皮肤下大片出血 看来像是严重的打伤 最后是严重疲惫 腹泻呼吸困难 骨折 肝肾衰竭而致死亡 早年航海人员因坏血病死亡的灾难不可枚举 1497年7月9日到1498年5月30日 葡萄牙航海家达伽马 VascodaGama 发现绕过非洲到达印度的航线 他的160个船员中 有100多人死于坏血病 1519年 葡萄牙航海家麦哲伦率领的远洋船队从南美洲东岸向太平洋进发 三个月后 有的船员牙床破了 有的船员流鼻血 有的船员浑身无力 待船到达目的地时 原来的200多人 活下来的只有35人 人们对此找不出原因 1536年法国探险家JacquesCartier在发现圣劳伦斯河之后 溯流而上抵达魁北克过冬 探险队中24人死于坏血病 其它多人也都病重 有一位印第安人教他们饮用一种arborvitae Thujaoccidentalis 树叶泡的茶 就治好了这些人 后来发现这种树的叶子里每100克含有50毫克的维生素C 二 生物化学功用及缺乏病1 功用 1 参与体内氧化还原反应 保护巯基 使难以吸收的Fe3 还原成易吸收的Fe2 促进抗体的合成 2 参与羟化反应 促进胶原形成 羟化酶的辅酶 促进类固醇羟化 芳香族氨基酸的羟化 促进生物转化 坏血病 3 其它生化功能 降低血浆胆固醇 防癌 理论上推测2 缺乏症 坏血病 十 硫辛酸 生化作用硫辛酸 lipoicacid 是硫辛酸乙酰转移酶的辅酶 起转酰基作用 氧化型 还原型 夜盲A脚气B1坏血C佝偻D转氨脱羧是B6脱氢B2和PP 贫血叶酸B12 常量元素 Ca P K Na Cl Mg微量元素 Fe I Cu Zn Mn Se F Co Mo Cr 第三节微量元素 人体中每人每日需要量小于100mg 必需微量元素主要通过形成结合蛋白 如血红蛋白 铜蓝蛋白等 酶 激素和维生素等而起作用 微量元素需要量甚微 一般膳食中并不缺乏 若补给过多 则有害无益 甚至会发生中毒症 必需微量元素缺乏的因素如下 饮食和饮水中供应的必需微量元素不足 膳食中必需微量元素的吸收率降低 需要量增加 遗传性缺陷病 一 铁 铁在微量元素中是体内含量最多的一种 体内的铁约75 左右存在于铁卟啉化合物中 其他存在于非铁卟啉类含铁化合物中 无机铁以Fe2 形式吸收 Fe3 很难吸收 铁是血红蛋白 肌红蛋白 细胞色素系统 呼吸链的主要复合物 过氧化物酶及过氧化氢酶等的重要组成部分 因而铁缺乏时可导致贫血 二 碘 成人体大部分 15mg 集中在甲状腺内 国际标准 成人每日需碘约150 g 儿童则按每日每kg体重3 5 g计算 碘的主要作用是参与甲状腺素的组成 加速机体生长发育 调节能量的转换 利用和稳定中枢神经系统的结构和功能等重要作用 缺碘可引起地方性甲状腺肿 严重可致发育停滞 痴呆 如胎儿期缺碘可致呆小病 碘过量又可致高碘性甲状腺肿 表现为甲状腺功能亢进及一些中毒症状 三 铜 1 铜的代谢 人对铜的最低需要量约为每日1 5 2 0mg 而推荐量则为每日2 3mg 肝是调节体内铜代谢的主要器官 2 主要缺乏症 白细胞减少 骨骼脱盐 贫血 动脉壁弹性减弱及神经组织脱髓鞘等 蓝绿粪及唾液 急性溶血及肾功能异常等 主要功能 合成血浆铜蓝蛋白 铜是许多酶的组分 3 铜中毒 四 锌 1 锌的代谢 成人每日需锌15 20mg 2 主要缺乏症 儿童缺锌可引起生长不良及生殖器官发育受损 伤口愈合迟缓等 缺锌还可影响皮肤健康 出现皮肤粗糙和干燥 唾液中的味多肽含有锌 似为味蕾发育所必需 当锌缺乏时 味觉的敏感