生物化学第四章维生素与辅酶

1、第四章第四章 维生素与辅酶维生素与辅酶 周口师范学院生命科学系周口师范学院生命科学系 (2008. 10) 主要内容主要内容维生素（维生素（vitamin）是是参与生物生长发育和代谢所必需的一类微量有）是是参与生物生长发育和代谢所必需的一类微量有机物质。这类物质由于体内不能合成或者合成量不足，所以必需由食机物质。这类物质由于体内不能合成或者合成量不足，所以必需由食物供给。已知绝大多数维生素作为酶的辅酶或辅基的组成成分，在物物供给。已知绝大多数维生素作为酶的辅酶或辅基的组成成分，在物质代谢中起重要作用。机体缺乏维生素时，物质质代谢中起重要作用。机体缺乏维生素时，物质vitamin生障碍，引起生障

2、碍，引起维生素缺乏症维生素缺乏症第一节维生素的发现和分类（概述）第一节维生素的发现和分类（概述）第二节水溶性维生素第二节水溶性维生素第三节脂溶性维生素第三节脂溶性维生素 维生素（vitamin）是机体维持正常功能所必需，但在体内不能合成或合成量很少，必须由食物供给的一组低分子量有机物质,属外源性物质。 维生素的功能通常是作为酶的辅助因子（辅酶与辅基）。因此，它对动物体正常生长与健康是必需的。长期缺乏某种维生素，会导致维生素缺乏症。第一节维生素的发现和分类（概述）第一节维生素的发现和分类（概述） 在古代曾有过维生素缺乏症的详细记载。唐代名医孙思邈用猪肝治疗雀目（维生素a缺乏症）。他还曾用麦麸熬粥

3、来防治脚气病（维生素b1缺乏症） 19世纪初，欧洲一些研究者认为，人体只需要蛋白质、糖类、脂类、矿物质、水五种营养素，但在航海和探险的传记中早已记载了许多坏血病的病例,这些病人并不能用当时已知的五种营养素来治疗。 1906年，英国的f.g.hopkins发现大鼠喂饲纯化饲料(包括蛋白质、脂肪、糖类和矿质)和水，不能存活；添加微量牛奶就能正常生长。牛奶中存在的营养辅助因素也就是维生素。 1911 1911年年，波兰学者，波兰学者funkfunk首先从米糠中提首先从米糠中提取出抗脚气病物质，并证明该物质属于胺取出抗脚气病物质，并证明该物质属于胺类，是维持生命所必需的，因此称之为生类，是维持生命所必

4、需的，因此称之为生命胺命胺(vita-amino)(vita-amino)。此后，学者们陆续在。此后，学者们陆续在天然食物中发现了天然食物中发现了2020多种为动物或微生物多种为动物或微生物所必需的维生素，并证明它们在化学结构所必需的维生素，并证明它们在化学结构上大多数与胺不同，故改名上大多数与胺不同，故改名vitaminvitamin。 现在现在，人们已能合成许多种维生素，这对，人们已能合成许多种维生素，这对防治疾病、增进健康具有重大意义。各种维防治疾病、增进健康具有重大意义。各种维生素在物质代谢中的作用逐渐清楚。生素在物质代谢中的作用逐渐清楚。命名：采用习惯法命名：采用习惯法 用拉丁字母a

5、、b、c、d来命名，但这些字母不表示发现该种维生素的历史次序(维生素a除外)，也不说明相邻维生素之间存在什么关系。 根据化学结构和生理功能命名，如：分分 类类 维生素的种类繁多，化学结构差异很大，通常接溶解性质将其分为水溶性维生素（water-soluble vitamins）和脂溶性维生素（lipid-soluble vitamins）两大类。维生素维生素水溶性维生素水溶性维生素脂溶性维生素脂溶性维生素：维生素维生素b族（族（b1、b2、泛、泛酸、维生素酸、维生素pp、b6、生物素、生物素、叶酸，叶酸，b12）和维生素）和维生素c等。等。：维生素：维生素a、d、e、k等等 食物构成及膳食调配

6、不合理或严重偏食使某些维生素供给不足； 对食物的储存、加工及烹调方法不当造成维生素的大量破坏和丢失。 淘米过度、煮稀饭加碱、面粉加工过细，可使维生素bi大量丢失破坏； 油炸面食中的维生素也多被破坏；新鲜食物储存过久，维生素c可被破坏；蔬菜先切、后洗、再炒或加碱，其中的维生素c几乎全部丢失。 维生素缺乏的原因维生素缺乏的原因1.维生素的摄入量不足2.2.维生素的吸收障碍维生素的吸收障碍3.需要量增加4.食物以外的维生素供给不足 多见于消化道疾病患者。如脂类消化吸收的障碍可严重降低脂溶性维生素的吸收。 机体在某些生理或病理情况下对维生素的需要量特别的增多，若不及时补充则引起维生素相对不足。如生长发

7、育期的儿童、孕妇、乳母、重体力劳动者或传染病患者。 如长期服用抗生素可使肠道正常菌丛生长受到抑制，从而影响其合成某些维生素，如维生素k、b6、叶酸、pp等；日光照射不足，则常可使皮肤内维生素d的生成不足，从而引起小儿佝偻病或成人软骨病。 （1）维生素b1：又名抗脚气病维生素或硫胺素。（2）维生素b2：又名核黄素。（3）维生素pp：又名抗癞皮病维生素，即尼克酸和 尼克酰胺(烟酸和烟酰胺，b5)。（4）维生素b6：又名抗皮炎维生素，即吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺。（5）泛酸：又名遍多酸, b3 。（6）生物素, b7 。（7）叶酸,b11 。（8）维生素b12：又名抗恶性贫血维生素或钴胺素。（9）维生素

8、c：又名抗坏血酸。l第二节水溶性维生素第二节水溶性维生素ncch3hccch2ch2ohscl维生素b1由一含s的噻唑环和一含nh2的嘧啶环组成，又称硫胺（素）（thiamine）。1245nh2hcl3hcch2124pp焦磷酸硫胺素（焦磷酸硫胺素（ttp）硫胺素 + atp mg2+硫胺素激酶tpp + amp一一 维生素维生素b b1 1与羧化辅酶与羧化辅酶主要功能：主要功能：1. 以辅酶方式参加糖的分解代谢。tpp是脱羧酶、脱氢酶的辅酶。功能部位在噻唑环的c2 2上。2. 促进年幼动物的发育。维生素b1促进肠胃蠕动，增加消化液的分泌，因而能促进食欲。3. 保护神经系统。促进糖代谢，为神

9、经活动提供能量。缺乏症：缺乏症：1. 1. 脚气病脚气病2.2. ( (中枢中枢) )神经衰弱神经衰弱3.3. 食欲减退（肠胃患糖代谢失常）食欲减退（肠胃患糖代谢失常） 因维生素b1严重缺乏而引起的多发性神经炎。患者的周围神经末梢及臂神经丛均有发炎和退化现象，伴心肌受累、四肢麻木、肌肉瘦弱、烦躁易怒和食欲不振等症状。同时因丙酮酸脱羧作用受阻，组织和血液中乳酸量大增，湿性脚气病还伴有下肢水肿。脚气病脚气病 缺乏维生素b1不仅周围神经的结构和功能受损，中枢神经系统也同样受害。因为神经系统（特别的大脑）所需的能量，基本由血糖氧化供给，当糖代谢受阻时，神经组织也就发生反常现象。酵母中含维生素b1最多，

10、其他食物中含量多不高。五谷类多集中在胚芽及皮层中。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。性质和来源性质和来源二二 维生素维生素b b2 2和黄素辅酶和黄素辅酶维生素b2又称核黄素（riboflavin），是一种核糖醇与6，7二甲基异咯嗪的缩合物，在自然界多与蛋白质结合成黄素蛋白。h2ccccchohoh oh ohhhhh12345nnncconhoch3ch31234578910核糖醇基核糖醇基异咯嗪基异咯嗪基维生素b2为橘黄色的针状晶体，味苦，微溶于水，极易溶于碱性溶液h2ccccch2ohoh oh ohhhhnnncconhoch3ch3-op=ooo-f

11、mn，flavin mononucleotideo h2cohoh12345nnnnhhh9-op=o ofad，flavin adenine dinucleotidevb2 + atp fmn + adp fmn + atp fad +ppinnncconhoch3ch3r101nnncconhoch3ch3hhr+2h2h-维生素b2的生理功能是作为递氢辅酶，参与生物氧化作用。功能部位在异咯嗪环上的n1 、n10维生素b2每人每天需要量：儿童0.6mg，成人1.6mg。动物体内不能合成维生素b2，过量则排出。膳食中长期缺乏维生素b2，眼角膜和口角血管增生，引起白内障、眼角膜炎、舌炎和阴囊炎

12、等。三三 泛酸（维生素泛酸（维生素b b3 3）和辅酶）和辅酶a a泛酸为淡黄色粘性油状物，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。泛酸的生物功能是以coa形式参加代谢，是酰基的载体，是体内酰化酶的辅酶，对糖、脂、蛋白质代谢过程中的乙酰基转移有重要作用。功能部位-sh成人每天需要量为510mg，一般膳食的泛酸含量丰富。大白鼠缺乏泛酸，毛发边灰白，并自行脱落，毛与皮的色素形成可能与泛酸有关。四四 维生素维生素pppp和辅酶和辅酶、辅酶、辅酶维生素pp过去称抗赖皮病维生素或维生素b5，包括尼克酸（烟酸）和尼克酰胺。尼克酰胺的副作用较小（如引起面部、颈部发赤发痒和烧灼感）

13、，医疗及营养上多用尼克酰胺。ncooh 尼克酸尼克酸（nicotinic acid）nconh2 尼克酰胺尼克酰胺（nicotinamide）尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide，nad+）辅辅酶酶尼克酰胺腺尼克酰胺腺嘌呤二核苷嘌呤二核苷酸磷酸酸磷酸（nicotinamideadeninedinucleotidephosphate，nadp+）辅酶辅酶nicotinic acid + prpp + atpnad+nad+ + atp nadp+ +ppi尼克酸及尼克酰胺为无色晶体功能：1.以nad+或nadp+形式作为脱氢酶的辅酶而起到递氢

14、体的作用。功能部位在c4nconh2r+2hnconh2rhh14-2hnad(p)+ +2h-2hnad(p)h + h+ h+2. 维持神经组织的健康。尼克酰胺对中枢及交感神经系统有维护作用，缺乏，则常产生神经损害和精神紊乱。3. 促进微生物生长。4.尼克酸可使血管扩张，使皮肤发赤发痒，尼克酰胺无此作用。大剂量尼克酸有降低血浆胆固醇和脂肪的作用。缺乏症缺乏症膳食中长期缺乏维生素pp所引起的疾病为对称性皮炎，又叫赖皮病(pellagra)。在狗生黑舌病。赖皮病患者的中枢及交感神经系统、皮肤、胃、肠等皆受不良影响。主要症状为对称性皮炎，消化道炎和神经损害与精神紊乱，两手及其裸露部位呈现对称性皮

15、炎。中枢神经方面的症状为头痛、头昏、易刺激、抑郁等。trp（色氨酸）可转变为尼克酰胺，以玉米为主食易患缺乏症（玉米中trp贫乏）。五五 维生素维生素b b6 6和磷酸吡哆醛和磷酸吡哆醛维生素维生素b b6 6又称吡哆素，包括吡哆醇、吡哆醛、又称吡哆素，包括吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺。吡哆胺。nch2ohch2ohhoh3c 吡哆醇吡哆醇(pyridoxol)nch2ohchohoh3c 吡哆醛吡哆醛(pyridoxal)nch2ohch2nh2hoh3c 吡哆胺吡哆胺(pyridoxamine)nch2ochohoh3cp（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atpad

16、p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atpadp激酶atpadp功能：功能：作为辅酶参加多种代谢反应，包括脱羧、转氨、氨基酸内消旋、trp代谢（包括trp nicotinamide）、含硫氨基酸的脱硫、羟基氨基酸的代谢和氨基酸的脱水等。缺乏症：缺乏症：导致皮肤、中枢神经系统和造血机构的损害。酵母、肝、蛋黄、肉、鱼、谷物，同时肠道细菌可合成。六六 生物素生物素生物素（维生素b7或h）为含硫维生素，其结构可视为由尿素与硫戊烷环结合而成，并有一个c5酸枝链。hnnhco尿素部分hcchh2cchs硫戊烷环部分(ch2)4coohc5酸根部分生物素（生物素（bioton）

17、尿素环上的尿素环上的一个一个n可与可与co2结合结合生物素是细长针状的晶体，熔点232，耐热和耐酸、碱，微溶于水。功能：功能：生物素是多种羧化酶的辅酶，在co2固定反应中起重要作用。缺乏症：缺乏症：人体一般不会发生生物素缺乏。大白鼠严重缺乏时，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。七七 叶酸和叶酸辅酶叶酸和叶酸辅酶叶酸（folic acid）即维生素b11，由蝶呤啶、对氨基苯甲酸与l-谷氨酸连接而成。叶酸为鲜黄色物质，微溶于水，在水溶液中易被光破坏。叶酸的5、6、7、8位置，在nadph2存在下，可被还原成四氢叶酸（fh

18、4或thfa）。四氢叶酸的n5 和n10位可与多种一碳单位结合作为它们的载体。功能：功能：thfa是转一碳基团一碳基团酶系的辅酶。功能部位n5 和n10。主要的生理功能：1. 参与嘌呤环的合成2. gly ser缺乏症：缺乏症：叶酸缺乏时，红细胞的发育受到影响，造成巨红细胞性贫血症。八八 维生素维生素b b1212和和b b1212辅酶辅酶维生素b12是含钴的化合物，又称钴胺素(cyanocobalamine)。维生素b12的发现是多年研究恶性贫血症（即巨初红细胞症）的结果。在1948年从肝脏中分离出一种具有控制恶性贫血效果的红色晶体红色晶体物质，定名为维生素b12。在自然界中只有微生物能合成

19、维生素b12。维生素b12是含三价钴的多环系化合物，其经验式为c c6363h h8888oo1414nn1414rcorco。其结构式经多次修正，至1963年确定。1973年完成人工合成。维生素维生素b12（氰钴胺素（氰钴胺素cyanocobalamin）结构结构b12的咕啉核心的咕啉核心二甲基苯并咪唑二甲基苯并咪唑核苷酸核苷酸氨基异丙醇氨基异丙醇氰钴胺素氰钴胺素cyanocobalamin功能：功能：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。维生素b12的

20、吸收需要一种胃壁细胞分泌的糖蛋白（称为内因子），两者结合后才能被小肠吸收。恶性贫血患者的胃液中常缺乏内因子，须注射维生素b12治疗。缺乏症：缺乏症：1. 儿童及幼龄动物发育不良。2. 消化道上皮组织细胞失常。3. 造血器官功能失常，不能正常产生红血细胞，导致恶性贫血。九九 维生素维生素c c维生素c能防治坏血病，又称抗坏血(ascorbic acid)o=ccohcohhchoch ch2ohoo=cc=oc=ohchoch ch2oho-2h+2h还原型还原型氧化型氧化型抗坏血酸为无色晶体，熔点192，味酸，溶于水及乙醇。不耐热，易被光及空气氧化。抗坏血酸可还原2，6-二氯靛酚使之褪色，亦可

21、与2，4-二硝基苯肼结合成有色的腙，定性或定量测定。功能功能（1）参与体内的氧化一还原反应）参与体内的氧化一还原反应（2）维生素）维生素c是羟化酶的辅酶，参与体内的多种羟化作用。是羟化酶的辅酶，参与体内的多种羟化作用。如促进胶原蛋白和粘多糖的合成如促进胶原蛋白和粘多糖的合成，维持细胞间质的完，维持细胞间质的完整，促进伤口愈合。缺乏维生素整，促进伤口愈合。缺乏维生素c引起毛细血管出血，引起毛细血管出血，造成坏血病造成坏血病。（3）在某些代谢中起作用）在某些代谢中起作用（4）解毒作用）解毒作用（5）增强机体抗病力）增强机体抗病力缺乏症：缺乏症：坏血病坏血病 毛细血管易出血和齿、骨发育不全或退化。毛

22、细血管易出血和齿、骨发育不全或退化。重要的脂溶性维生素重要的脂溶性维生素1. 维生素a： 视黄醇（retinol）2. 维生素d：麦角钙化(甾)醇（ergocalciferol，即维生素d2）胆钙化(甾)醇（cholecalciferol，即维生素d3）3. 维生素e ：生育粉（tecopherol） 4. 维生素k：凝血维生素l第三节脂溶性维生素第三节脂溶性维生素第三节脂溶性维生素第三节脂溶性维生素一一 维生素维生素a a 维生素a只存在于动物性食物中，包括a1 和 a2两种。a1即视黄醇，主要存在于咸水鱼的肝脏；a2即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

23、卜素可转变为维生素a。ch2oh视黄醇视黄醇3-脱氢视黄醇脱氢视黄醇ch2ohcho视黄醇视黄醇视黄醛视黄醛3、功能、功能（1）维持上皮组织的正常结构和功能）维持上皮组织的正常结构和功能（2）维持正常视觉（明视觉和暗视党）维持正常视觉（明视觉和暗视党）视紫红质中的视黄醛是视紫红质中的视黄醛是11-顺视黄醛。顺视黄醛。h3cch3ch3h3c123456ch3789101112coh13141511-cis-retinal11-顺视黄醛与视蛋白以顺视黄醛与视蛋白以schiffbase结合结合视蛋白视蛋白schiff碱碱h3cch3ch3h3cch3cnh视紫红质视紫红质视循环视循环视紫红质（11

24、-顺视黄醛-视蛋白）异构酶全反视黄醛+视蛋白醇脱氢酶全反视黄醇11-顺视黄醇视蛋白+11-顺视黄醛暗光nadh+h+nad+（11-顺维生素a）异构酶（全反维生素a）醇脱氢酶nadh+h+nad+视循环视循环缺乏症：缺乏症：1. 上皮组织结构改变，呈角质化。皮肤干燥，成磷状。呼吸道表皮组织改变，易受病菌侵袭。在儿童还偶有因缺乏维生素a引起眼角膜和结膜变质，牙釉和骨质发育不全。成人、小孩长期缺乏维生素a都会导致泪腺分泌障碍产生干眼病（眼结膜炎）。动物缺乏维生素a，生殖和泌乳也不正常，易发生流产和缺奶。2. 视紫红质不足，对暗光适应能力减弱，发生夜盲症。3. 引起代谢失调，如某些器官的dna含量减

25、少，粘多糖（硫酸软骨素）的生物合成也受阻碍。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。二二 维生素维生素d d维生素d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，其中d2和d3较为重要。只在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。目前尚不能用人工方法合成，只能用紫外光照射维生素d元的方法来制造。结结构构维生素维生素d和和d原都是类固醇化合物，其母核为环戊烷多氢菲。原都是类固醇化合物，其母核为环戊烷多氢菲。维生素维生素d的通式的通式h

26、2choch3r123456789101112131415161718食物食物25-羟胆钙化醇羟胆钙化醇1,25-二羟胆钙化醇二羟胆钙化醇胆钙化醇（维生素胆钙化醇（维生素d3）肝肝羟化羟化肾肾羟化羟化功功能能（1 1） 维生素维生素d d的主要功能是调节钙、磷代谢，可促使小肠的主要功能是调节钙、磷代谢，可促使小肠 吸收钙，使血钙浓度增加，也可促使小肠吸收磷，使吸收钙，使血钙浓度增加，也可促使小肠吸收磷，使 血磷浓度升高。血磷浓度升高。 ca2+ca2+ca2+细细胞胞核核小小肠肠粘粘膜膜细细胞胞ca2+血血液液钙结合蛋白钙结合蛋白（2 2）有助于血液凝固）有助于血液凝固（3 3）降低神经兴奋的

27、作用）降低神经兴奋的作用 缺乏症：缺乏症：维生素d摄食不足，不能维持钙的平衡，儿童骨骼发育不良，产生佝偻病佝偻病。患者骨质软弱，膝关节发育不全，两腿形成内曲或外曲畸形。成人则产生骨骼脱钙作用；孕妇和授乳妇人的脱钙作用严重时导致骨质疏松症骨质疏松症，患者骨骼易折，牙齿易脱落。机体只能从胆汁排出过多的维生素d，维生素d如摄食过量则会中毒中毒。早期症状为：乏力、疲倦、恶心、头痛、腹泻等。较严重时引起软组织（包括血管、心肌、肺、肾、皮肤等）的钙化，导致重大病患。三三 维生素维生素e e维生素e又称生育酚或抗不育维生素，已知有8种，其中4种（、-生育酚）较为重要，-生育酚的效价最高。动物组织的维生素e都是从食物中取得的