维生素与辅酶

第四章维生素与辅酶,一、维生素概念及功能二、水溶性维生素与辅酶三、脂溶性维生素,一、维生素的概念及功能,1、维生素的概念维生素是维持机体正常功能所必需，但需要量极小，许多动物在体内不能合成，必须由食物供给的小分子有机化合物。,2、维生素的功能,不作为主要的结构和能量物质，而是作为某些代谢酶的辅酶或某些特殊功能而参与机体代谢过程的调节。构成辅酶的成分:多数水溶性维生素本身为辅酶:少数水溶性维生素（例如B7/B12）特殊生理机能:脂溶性维生素总之，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。,3、维生素的分类与缺乏症,(1).脂溶性维生素,(2).水溶性维生素,二、水溶性维生素与辅酶,1、维生素B1与羧化辅酶2、维生素B2(核黄素)与黄素辅酶3、维生素B3（泛酸）和辅酶A4、维生素PP（VB5）和辅酶、辅酶5、吡哆素（VB6）与吡哆醛辅酶6、生物素（VB7）与羧化辅酶7、叶酸（VB11）及叶酸辅酶,1、维生素B1与羧化辅酶,维生素B1又称硫胺素，人类缺乏它会患脚气病。1935年确定了它的结构，是最早分离出的维生素。在细胞内以硫胺素焦磷酸（TPP）的活性形式存在，它是脱羧酶的辅酶（又称羧化辅酶）。,TPP是催化丙酮酸、-酮戊二酸等氧化脱羧反应的辅酶。TPP的功能：主要是激活并转移酰基同时伴随着氧化脱羧。VB1缺乏症：正常情况下神经组织的能量来源主要依靠糖氧化提供。当维生素B1缺乏时，神经组织能量不足并导致血、尿、神经组织中乳酸、丙酮酸增加（糖有氧氧化受到抑制）。从而发生烦燥、易怒、四肢麻木、肌肉萎缩、心力哀竭、下肢水肿等症状，临床上称“脚气病”。,VB1的稳定性：B1在酸性溶液中较稳定，在碱性溶液中加热极易分解，并易受紫外光照射而破坏。VB1的分布、来源：在植物中广泛分布，主要存在外种皮及胚芽中。如米糠及麦麸中B1含量丰富。酵母中含量最高。瘦肉、白菜、芹菜中含量也丰富。,2、维生素B2(核黄素)与黄素辅酶,维生素B2是一种含有核糖醇基的黄色物质，溶于水显黄绿色荧光，故又名核黄素，是核糖醇与6.7-二甲基异咯嗪的缩合物。在生物体内，B2以黄素单核苷酸（FMN）和黄素腺嘌呤二核苷酸形式（FAD）存在，是多种氧化还原酶的辅酶。,FAD、FMN的功能,是氢的载体，参与H的转移，作为脱氢酶的辅基。,黄素单核苷酸（核黄素-5-磷酸）还原型黄素单核苷酸FMNFMNH2,VB2缺乏症：缺乏VB2时主要症状为唇炎、舌炎、口角炎、眼角膜炎等。,VB2的分布：VB2自然界中分布很广泛，小麦、黄豆、动物肝脏、心脏、蛋黄中均含丰富的B2。,VB2的稳定性：B2在酸性环境中稳定，在碱性溶液中易受光线照射而破坏。可转化为光色素（酸性条件）及光黄素（碱性条件）。,3、维生素B3（泛酸）和辅酶A,泛酸是自然界中分布十分广泛的维生素，故又名遍多酸。在动植物组织中泛酸几乎全部用以组成辅酶A（CoASH）其结构：,CoASH的功能：为酰基的载体。,自然界中广泛分布，肠道中细菌也能合成供人体需要，故人类很少发生泛酸缺乏症。,4、维生素PP（VB5）和辅酶、辅酶,维生素PP包括尼克酸（又名烟酸）和尼克酰胺（又名烟酰胺）两种物质。在体内主要以尼克酰胺形式存在，尼克酸是尼克酰胺的前体。二者又称为“抗糙皮病因子”。,维生素PP在体内构成两种很类似的辅酶。它们是尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+，又称Co）；另一个是尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+又称Co）。,辅酶、辅酶的功能：为氢的载体。,VPP的缺乏症：维生素PP缺乏，可导致肢体裸露或易摩擦部位出现对称性皮炎，初期皮肤变红，继而转变为褐色，呈现鳞状样皮肤，这就是医学上的“糙皮病”。,VPP的分布：VPP在自然界中分布广泛，肉类、谷物及花生中含量丰富。另外，在体内肠道中的细菌，可利用色氨酸合成尼克酸，故人类一般不易缺乏。但玉米中色氨酸及尼克酸缺乏，故长期吃玉米的人则可能患糙皮病。,VPP的稳定性：VPP对光、热、酸、碱及空气中氧气都较稳定，是维生素中性质最稳定的一种。,维生素B6的家族是由3个密切相关的吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺组成的，大多数天然存在着的维生素B6主要是以磷酸化形式出现的磷酸吡哆醛或磷酸吡哆胺（图）。在细胞内，饮食中的吡哆醇可以通过酶催化的ATP的-磷酸基团的转移生成吡哆醇-5-磷酸，然后再氧化形成辅酶吡哆醛-5-磷酸（pyridoxal5-phosphate,PLP）。,5、吡哆素（VB6）与吡哆醛辅酶,磷酸吡哆醛是很多酶的辅基，这些酶催化转氨、异构化、脱羧和取代反应。反应过程中，PLP通过许多弱的非共价相互作用始终结合在酶上。转氨酶的辅基都是PLP，转氨酶催化一个氨基酸的氨基转移到另一个酮酸上变成生成相应的酮酸和另一个氨基酸，下图给出了以PLP为辅基的转氨酶催化的转氨机制。R1氨基酸R2酮酸R1酮酸R2氨基酸,VB6的分布：VB6在动植物中分布广泛，酵母、肝、肉、鱼等均丰富含有，肠道细菌也能合成B6，供人体需要，故一般不易缺乏B6而产生疾病。,VB6的稳定性：VB6对热稳定，但对紫外线及氧化敏感，对碱也敏感。,VB6的缺乏症：B6在蛋白质、AA的代谢中非常重要，含有B6的酶能参与AA的合成和分解，因而人缺乏时，则表现为AA、蛋白质代谢异常，形成生长不良、抽搐、贫血和抗体形成减少及肝、肾、皮肤受损。,6、生物素（VB7）与羧化辅酶,生物素又称维生素B7，又称维生素H。其结构为噻吩与尿素相结合的骈环。,生物素的功能：生物素侧链上的羧基可以与酶蛋白的赖氨酸残基的-NH2以酰胺键的形式连接。从而形成羧化酶的辅基。生物素在代谢过程起CO2载体的作用。,VB7的缺乏症：在动植物组织中生物素分布广泛，肠道内细菌亦能合成生物素供机体需要，故一般不易缺乏。,抗生物素蛋白影响生物素吸收：在生鸡蛋的蛋清中含有抗生物素蛋白（一种碱性蛋白）可与生物素结合，形成难以吸收的化合物。另外，生豆汁（豆浆）也同鸡蛋一样应煮熟消除抗生素。,7、叶酸（VB11）及叶酸辅酶,叶酸的分布很广，在草类及蔬菜中都有存在，是自然界中广泛存在的维生素。因在绿叶中含量丰富，故称为叶酸。叶酸的分子是由碟呤啶、对氨基苯甲酸与L-谷氨酸连接而成的。,FH4的功能：叶酸只有在体内还原成四氢叶酸（5、6、7、8-四氢叶酸：FH4或THFA）才能成为一种重要的辅酶。FH4的形式是由叶酸还原酶的催化形式。,FH4是一碳基团的载体，许多复杂的酶促反应包括甲基、亚甲基、次甲基、甲酰基等转移作用都是以FH4作为传递体。FH4是转一碳基团酶的辅酶。,叶酸缺乏症：因为叶酸辅酶不仅参与核酸合成，也参与蛋白质合成，故叶酸缺乏时，血红细胞的发育和成熟受到影响，造成恶性贫血症，伴有舌炎、消化道损伤，腹泻和肠道吸收不良等症。叶酸在绿叶中大量存在，肠道细菌又能合成叶酸，故对人而言一般不易发生缺乏症。,8、维生素B12和B12辅酶,维生素B12结构复杂，是咕啉衍生物。分子中有钴，又称钴胺素，是维生素中唯一含金属元素者。植物及动物均不能合成维生素B12，它只是由某些微生物合成。R基团不同就是不同的维生素B12。主要有5-脱氧腺苷钴胺素、氰钴胺素及羟钴胺素及甲基钴胺素。,R=-OH（羟钴胺素）R=-CH3（甲基钴胺素）R=5-脱氧腺苷（B12辅酶）R=-CN（氰钴胺素）,B12辅酶（或辅酶B12）的功能：作为变位酶的辅酶。,甲基钴胺素的功能：主要是激活并参与转甲基作用。,VB12的缺乏症：由于维生素B12参与体内一碳单位的代谢，因此B12的作用常与叶酸的作用相关联。参与嘌呤、嘧啶代谢，DNA生物合成及蛋白质合成、参与红细胞的成熟作用等，对叶酸的辅酶作用起协作功能。所以，如果缺乏VB12时表现为恶性贫血（又称巨红细胞贫血症）。,VB12的来源：在食物中，如肝、肉、鱼、蛋等都含有较多的VB12，所以一般情况下不感到缺乏。,9、维生素C（抗坏血酸）,维生素C因能防治坏血病，故又称抗坏血酸。维生素C是一个具有六个碳原子的酸性多羟基化合物己糖酸内脂。,维生素C的功能：是脯氨酸羟基化酶的辅酶，可促进胶原蛋白的合成。自身构成氧化-还原体系，在生物氧化中作为氢的载体。VC是一种抗氧化剂，对许多含-SH的酶有保护作用。与叶酸转变成FH4有关。尚有其它的可能功能需进一步研究，如：抗衰老等。,维生素C缺乏症：缺乏VC时，即产生所谓的坏血病，其症状为创口溃疡，不易愈合；骨骼和牙齿易于折断，毛细血管通透性增大，皮下粘膜、肌肉出血等。,维生素C的分布：VC广泛存在于新鲜的水果蔬菜中，人体不能合成，必须由食物提供。,维生素C的稳定性：结晶状的VC在空气中是很稳定的。但VC在水溶液中非常不稳定，易受热、氧、碱及抗坏血酸氧化酶的作用而破坏。,10、硫辛酸,氧化型硫辛酸,还原型硫辛酸,硫辛酸是不属于维生素的辅酶有两种形式，即硫辛酸（氧化型）和二氢硫辛酸（还原型）硫辛酸在糖代谢中起到重要作用，是丙酮酸和酮戊二酸脱氢酶的辅酶，在氧化脱羧过程中传递酰基和氢,三、脂溶性维生素,脂溶性维生素可以贮存，所以只有长期缺乏供应，逐渐发展成为缺乏症。脂溶性维生素在食物中常和脂类共同存在，因此它们在肠道吸收也与脂类吸收密切相关。,1、维生素A2、维生素D与1、25-二羟胆钙化醇3、维生素E4、维生素K,1、维生素A,1915年被证明是人的必需营养成分，随后从鱼肝油得到提纯。天然的维生素A有两种形式：A1：视黄醇；A2：3-脱氢视黄醇，两者都是四个异戊二稀合成二十碳的高级不饱和醇。,VA主要存在于动物食物中，尤其鱼肝油中含量较多。植物中不含维生素A，但含有类胡萝卜素，其中-胡萝卜素为多。维生素A的主要来源于植物的-胡萝卜素，它在肠粘膜和肝内通过酶促反应转变为维生素A。,维生素A的活性形式：视黄醛，11-顺型视黄醛能与视蛋白结合形成视紫红质，在暗处视物起作用。,现发现视黄醇及其氧化产物视黄酸与细胞内的受体蛋白结合，然后配体-受体复合物与染色体结合，可在细胞分化时调节基因的表达。,维生素A的缺乏症：当缺乏维生素A时，能引起夜盲症，除此之外还会影响人的正常生长发育，上皮组织干燥、角质化以及抗病能力降低等。,维生素A的来源：以肝脏、蛋黄、奶油及全乳为最佳。而胡萝卜、辣椒、番茄、南瓜、柿、柑橘、黄玉米、绿叶蔬菜等都是提供类胡萝卜素的上品。,7-脱氢胆固醇维生素D3，胆钙化醇,2、维生素D与1、25-二羟胆钙化醇,维生素D有多种，其中以D2（麦角钙化固醇）及D3（胆钙化醇）最为重要，二者结构极为相似。,麦角固醇维生素D2，麦角钙化醇,维生素D的活性形式为1,25-二羟胆钙化醇，是通过两步羟化反应由维生素D3形成的（图4.17）。这种活性化合物是调节人体内Ca2利用的几个物质之一。,维生素D的缺乏症：人体能可由7-脱氧胆固醇转化而来，所以一般不会缺乏。必须指出的是如果膳食中VD很少而又缺少光照，常可引起维生素D缺乏症。在儿童时期表现为佝偻病、鸡胸、X型腿等；在成年人中为软骨化病，骨软而易折断.但服用VD时不能过多，过多可造成VD中毒，往往能形成肾结石，甚至使软骨组织钙化等。,3、维生素E,天然存在的维生素E有八种形式(VE又称生育酚),以、生育酚较为重要，尤以-生育酚的活性最高。,维生素E的功能：具有抗不育症的功能。但目前的研究表明：VE的生理功能较为广泛，除抗不育外，缺少VE肌肉萎缩、贫血、神经退化、脑软化等病变。人们认为VE的各种功能可能都与其抗氧化作用有关。生育酚具有抗氧化作用，能防止不饱和脂肪酸的氧化，从而防止不饱和脂肪酸的聚合作用。这可能使生物膜中的所含有的高度不饱和脂肪酸免遭自由基的破坏，而阻止脂质的过氧化作用。同时维生素E还可以保护细胞内的巯基不被氧化，从而保持巯基酶的活性。,维生素E的来源：维生素E主要存在于蔬菜、豆类之中，分布广，来源充足，不易发生VE缺乏症。当然近年来用维生素E治疗贫血，动脉硬化、肌肉营养不良、脑水肿等。当今，人们又利用维生素E来抗衰老。关于维生素E的生理功能和生化机理的阐述是模糊的，食用维生素E剂量界限也是模糊的。,4、维生素K,维生素K是一类能促血液凝固的萘醌衍生物。有K1、K2和K3三种，K1、K2为天然产物，K3为人工合成品。,维生素K的缺乏症：维生素K在绿色蔬菜（如菠菜、卷心菜）及动物肝脏中含量较多。一般认为人类维生素K的供给主要来自大肠杆菌。成人不易缺乏，如果缺乏则表现出凝血时间延长。在大剂量抗菌素抑制细菌时可造成缺乏症