维生素和辅酶

1、第六章 维生素和辅酶维生素(vitamins)是动物维持正常功能所必需的一组有机化合物,需要量极小,但动物本身不能合成或合成量不足,必须从食物中获得，是人体必需的一类微量营养素。维生素在生物体内既不是构成各种组织的主要原料，也不是体内能量的来源，它们的主要生理功能，是调节机体的新陈代谢维持机体正常生理功能。机体缺少某中维生素时，可使物质代谢过程发生障碍，因而使生物不能正常生长，以至发生不同的维生素缺乏病。多数的维生素作为辅酶或辅基的组成成分，参与体内的代谢过程。已经查明，许多水溶性B族维生素是酶的组成部分，他们以辅酶的形式与酶蛋白质的部分结合，使酶具有催化活性。甚至有些维生素，如硫辛酸、抗坏血

2、酸等其本身就是辅酶。脂溶性维生素则专一性地作用于机体的某些组织，例如维生素A对视觉起作用，维生素D对骨骼构成起作用，维生素E对维持正常生育起作用，维生素K对血液凝固起作用等。维生素在化学上，并不是同一类化合物，有的是胺，有的是酸、有的是醇或醛，因此，不能按其化学结构进行分类，而按其溶解性质，将维生素分为水溶性维生素和脂溶性维生素两大类。水溶性维生素包括硫胺素（VB1）、核黄素（VB2）、烟酸和烟酰胺（VB5或VPP）、吡哆素（VB6）、泛酸（VB3）、生物素（VH）、叶酸（VB11）、钴胺素（VB12）及抗坏血酸（VC）等，除维生素C之外，它们的辅酶功能均已清楚。脂溶性维生素包括维生素A、D、

3、E、K等，均为油样物质，不溶与水，目前，虽然对它们一些重要生理功能和生化机理有所了解，但还不够透彻。一、水溶性维生素和辅酶（一）维生素B1和焦磷酸硫胺素1结构维生素B1，为抗神经炎维生素，又称硫胺素。一般使用维生素B1 都是化学合成的硫胺素盐酸盐。维生素B1与焦磷酸结合生成焦磷酸硫胺素（TTP）后才具有生物活性。维生素B1在体内经硫胺素激酶催化，与ATP作用生成焦磷酸硫胺素。2功能(1)作为脱羧酶的辅酶 参与一些-酮酸（丙酮酸或-酮戊二酸）氧化脱羧反应。(2)作为转酮醇酶的辅酶 参加磷酸戊糖代谢途径的转酮醇反应。维生素B1 与糖代谢关系密切，所以当维生素B1缺乏时，体内TPP含量减少，从而使丙

4、酮酸氧化作用受到抑制，糖代谢发生障碍，大量的丙酮酸不能转化存在血液中。在正常情况下，神经组织的能源主要由糖氧化供给，当缺乏维生素B1时神经组织能量供应不足，导致多发性神经炎，表现出食欲不振，皮肤麻木，四肢乏力，肌肉萎缩，心力衰竭和神经系统损伤等症状，临床称为脚气病。由此维生素B1对维持正常糖代谢起着非常重要的作用，能防止脚气病，还能促进幼畜及儿童发育和增进食欲等。3性质维生素B1易溶与水，在酸性溶解液中稳定，中性或碱性易破坏。4来源维生素B1在植物中分布广泛。主要存在于种子的外皮和胚芽中，例如在米糠和麦麸中维生素B1的含量很丰富，酵母中的维生素B1含量最多。此外、瘦肉、白菜、和芹菜中含量亦较丰

5、富。（二）维生素B2和黄素辅酶1结构维生素B2又称核黄素，其化学本质为核糖醇与6，7-二甲基异咯嗪的缩合物。在生物体内维生素B2以黄素单核苷酸（FMN）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）的形式存在。他们是多种氧化还原酶（黄素蛋白）的辅基2功能在生物氧化过程中，FMN和FAD能把氢从底物传递给受体。维生素B2作为辅酶，参与生物体内多种氧化还原反应，能促进糖、脂肪、蛋白质的代谢。维生素B2对维持皮肤、粘膜和视觉的正常机能有一定的作用。缺乏维生素B2时，主要症状是口角炎、唇炎、舌炎、结膜炎、视觉模糊、脂溢性皮炎等。3性质维生素B2为桔黄色晶体，微溶于水，极易溶于碱性溶液。在酸性溶液中稳定，在碱性溶液中易

6、被破坏，对光敏感。水溶液呈黄绿色荧光，可作为定量分析的依据。4来源维生素B2在自然界中分布很广，动物的肝、肾、心含量最多；其次奶类蛋类和酵母；绿叶蔬菜水果含量也很丰富；粮食籽粒也含有少量；某些细菌和霉菌能合成核黄素，但在动物体内不能合成，必须由食物供给。（三）泛酸和辅酶A1结构泛酸（维生素B3）是自然界中分布十分广泛的维生素，故又称遍多酸。它是、-二羟-，-二甲基丁酸与-丙氨酸通过肽键缩合而成的酸性物质。辅酶A是泛酸的复合核苷酸。由泛酸、巯基乙胺、焦磷酸与腺嘌呤核苷酸组成，其结构如上：1功能在生物组织中，泛酸作为辅酶A（CoA或CoASH）的组成成分而发挥其生理效应。辅酶A的生理功能主要是在代

7、谢中作为酰基的载体。可充当多种酶的辅酶参加酰化反应及氧化脱羧等反应。辅酶A对厌食、乏力等症状有明显的疗效，故被广泛用作多种疾病的重要辅助药物，如白细胞减少症、原发性血小板减少性紫癜、功能性低热、脂肪肝、各种肝炎、冠心病等症。2性质泛酸为浅黄色，粘性的油状物，易溶于水及乙醇，钠、钾、钙盐易结晶，微苦，中性溶液中耐热，对氧化剂还原剂极稳定。3来源泛酸在酵母、肝、肾、蛋、小麦、米糠、花生、豌豆中含量丰富，在蜂皇浆中含量最多，同时人类肠道中的细菌能合成泛酸，因此，人类极少发生泛酸缺乏症。（四）维生素PP和辅酶、辅酶1结构维生素PP又称抗糙皮病因子或维生素B5。它包括尼克酸（又称烟酸）与尼克酰胺（又称烟

8、酰胺）两种物质，它们都是吡啶的衍生物，在生物体内主要以尼克酰胺形式存在。已知的尼克酰胺核苷酸类辅酶有两种。一种是尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸，简称NAD（又称为辅酶）。另一种是尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，简称NADP（又称辅酶）。2功能NAD和NADP是多种脱氢酶的辅酶，他们与酶蛋白的结合非常松，容易脱离酶蛋白而单独存在。从脱氢酶对辅酶的要求来看，有的酶需要NAD为其辅酶，有的酶需要NADP为其辅酶，但也有些酶，NAD或NADP二者皆可。NAD和NADP的分子结构中都含有尼克酰胺的吡啶环，可通过它可逆的进行氧化还原，在代谢反应中起递氢作用。实例分析:乙醇在醇脱氢酶的作用下脱氢变为乙醛，有时反应生成的

9、NADH（或NADPH）又可在其他的脱氢酶的作用下，把氢传递给另一底物，本身又恢复成氧化性的NAD。 又如：甘油醛-3-磷酸脱氢酶可催化甘油醛-3-磷酸脱氢变成甘油酸-1，3-二磷酸。此时生成的NADH，又可在乳酸脱氢酶的作用下，把氢转给丙酮酸，使之成为乳酸，而本身又恢复成氧化型。缺乏维生素PP时，出现腹泻和痴呆。常在肢体裸露或易摩擦部位出现对称性皮炎，称为糙皮病（癞皮病）。服用尼克酸后，一日之内即可见效。有人把维生素PP成为抗癞皮病维生素。3.来源维生素PP在自然界分布很广，肉类、酵母、谷物及花生中含量丰富。此外，在体内色氨酸可转变成尼克酰胺（成人男子60mg色氨酸合成1mg尼克酰胺），故人

10、类一般不会缺乏。但玉米中缺乏色氨酸和尼克酸，故长期只食玉米，则有可能患癞皮病。故应将各种杂粮合理搭配食用。（五）维生素B6和磷酸吡哆醛1结构维生素B6又称吡哆素，包括吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺三种结构类似的物质。在体内三种物质可以互相转化。化学结构上都是吡啶的衍生物。维生素B6在体内经磷酸化作用转变为相应的磷酸脂，它们之间也可相互转变。参与代谢作用主要是磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。2功能磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺是氨基酸转氨酶和脱羧酶的辅酶。（1）作为转氨酶的辅酶，参加转氨反应。（2）作为脱羧酶的辅酶，参与催化氨基酸脱羧反应。此外，维生素B6还可以作为辅酶参与脂类代谢，转一碳基团的反应。具有防治动脉粥样硬

11、化发生、发展的作用。临床上治呕吐。3性质维生素B6为无色晶体，易溶于水及酒精，对光和碱较敏感，不耐高温，但在酸性溶液中稳定。4来源维生素B6广泛存在与动物植物中，酵母、蛋黄、肉类、肝、鱼类和谷类中含量均很丰富，尤其是粮粒中的种皮、果皮会有丰富的维生素B6。同时肠道细菌也可以合成维生素B6，一般人类很少缺乏。若长期缺乏会引起皮肤病。（六）生物素与羧化酶辅酶1结构生物素又叫维生素H或维生素B7，是由带有戊酸侧链的噻吩与尿素结合的骈环化合物。2功能生物素是多种羧化酶的辅酶，参与体内CO2的固定以及羧化反应。生物素与糖、脂肪、蛋白质和核酸的代谢有密切关系，在代谢过程中起CO2载体作用。生物素对一些微生

12、物如酵母菌、细菌的生长有强烈促进作用。人和动物缺乏生物素时易引起毛发脱落、皮肤发炎等疾病。当长期口服抗生素药物或过多吃生鸡蛋清，会发生生物素缺乏症。3性质生物素为无色针状晶体，微溶于水，不溶于乙醇、乙醚及氯仿，在酸性溶液中较稳定，在普通温度下相当稳定，但高温和氧化剂会使其失活。4来源生物素在动、植物界分布很广，如肝、肾、蛋黄、酵母、蔬菜、谷类中都有。一般利用玉米浆或酵母膏就可满足微生物对生物素的需要。肠道细菌也能合成生物素供人体需要，所以一般不易发生生物素缺乏病。（七）叶酸和叶酸辅酶1结构叶酸又称蝶酰谷氨酸（PGA），是由2-氨基-4-羟基-6-甲基蝶呤啶、对氨基苯甲酸与L-谷氨酸三部分组成的

13、。2功能在生物体内作为辅酶的是叶酸加氢的还原产物5，6，7，8-四氢叶酸（THFA或FH4 ）。叶酸还原反应是由肠壁、肝、骨髓等组织中的叶酸还原酶所促进。四氢叶酸以辅酶形式为一碳单位（如甲酸、甲醛、甲基、亚甲基、甲酰基和羟甲基等）等的载体，又可将共所载运的一碳单位转给其它适当的受体以后合成新的物质，发挥它在代谢中的作用。叶酸是许多微生物所必需的生长因素。人缺乏这种维生素会引起营养性贫血症。3性质叶酸最先由植物叶子中分离得到，故称叶酸。是黄色结晶，微溶于水，不溶于脂肪溶剂。酸性介质中不耐热，易被光破坏，食物在室温中储存时，叶酸很易损失。4来源植物和大多数微生物都能合成叶酸。某些微生物不能自行合成

14、。则需要用现成的叶酸作为生长因子。人体哺乳动物不能合成叶酸，但肠道细菌能利用对氨基苯甲酸合成叶酸。绿色蔬菜肝、肾、酵母等食品含叶酸丰富，故人体一般不会发生叶酸缺乏症。但当消化道吸收障碍，或长期服用磺胺药物时，就可能引起肠道细菌的叶酸合成受阻而导致贫血症的发生。（八） 维生素B12和维生素B12辅酶1结构维生素B12分子中含有金属元素钴，故又称为钴胺素。是唯一的一种分子中含有金属元素的维生素。2.功能（1） 在体内，维生素B12辅酶作为变位酶的辅酶，参加一些异构反应。如甲基天冬氨酸变位酶催化谷氨酸分子中-COOH的转移，转变为甲基天冬氨酸。同时它也是甲基丙二酰辅酶A变位酶的辅酶。（2） 维生素B

15、12的另一种辅酶形式为甲基钴胺素，他参与生物合成中的甲基化作用。例如胆碱、甲硫氨酸等化合物的生物合成过程中起着传递甲基的作用。维生素B12参与体内一碳单位的代谢，因此维生素B12与叶酸的作用常常互相关联。缺乏维生素B12时，表现为恶性贫血并伴随着机体造血功能的障碍和神经系统的失常及其他疾病。3性质维生素B12是红色结晶，熔点300、无臭、无味、能溶于水、乙醇及丙酮，结晶的B12的性质稳定，室温下久放也不改变其活性，在中性溶液中耐热，日光、氧化剂及还原剂均能将其破坏。4来源植物和动物均不能合成维生素B12，只有某些微生物能合成。人和动物主要靠肠道细菌合成维生素B12。动物肝、肾、鱼、蛋等食品富含

16、维生素B12，所以一般情况下人体不会缺乏。（九）维生素C（抗坏血酸）1结构维生素C是一种酸性多羟基化合物，因能防治坏血病，故又称为抗坏血酸。抗坏血酸是L-型己糖的衍生物故又称为L-抗坏血酸。因其分子中C2及C3上两个相邻的烯醇式羟基上的氢可游离出H+ ，故虽不含自由羧基，而仍具有机酸的性质，这种特殊的烯醇式结构，也是它非常容易脱氢而变成脱氢抗坏血酸。在体内，维生素C以还原型和氧化型两种形式存在，两者能可逆转化，在生物氧化还原体系中起重要作用。氧化性和还原型维生素C同样具有生理功能。但氧化型维生素C易水解生成古洛酮酸而失去生理活性，而且水解作用不能逆转。维生素C的分子结构及有关变化如下 ：2功能

17、维生素C具有许多重要的生理作用，作为多种疾病治疗的辅助药物广泛用于临床。主要生理功能：（1）参与体内的氧化还原反应。由于维生素C能够可逆的脱氢和加氢，故它在许多重要的氧化还原反应中发挥作用。维生素 C + G S S - G 维生素C（氧化型）+2G - SH（还原型） （氧化型谷胱甘肽） (还原型谷胱甘肽)维生素C可将Fe3+还原为易于吸收的Fe2+，因而具有促进铁在肠道吸收的功效。此外，维生素C还能促进叶酸转变为有生理活性的四氢叶酸。（2）促进细胞间质的合成。维生素C能促进细胞间质中胶原蛋白和氨基多糖的合成，从而维持结缔组织和细胞间质的完整性，促进骨基的生长，以维持骨骼和牙齿的正常生长。胶

18、原蛋白合成时，多肽链中的脯氨酸及赖氨酸等须在酶的催化下羟化为羟脯氨酸及羟赖氨酸，而维生素C与此羟化作用有关，故当维生素C缺乏时势必影响胶原蛋白的合成。此外体内的类固醇、胆酸、儿萘酚胺及5-羟色氨等合成过程中均需羟化作用。（3）维生素C的解毒作用。重金属化合物，苯及细菌病毒进入人体内时，若给于大量的维生素C，可缓解其毒性。其作用机理可能是由于重金属离子，能于体内含巯基的酶类分子上的-SH基结合，使其失活，以致代谢发生障碍而中毒，而维生素C可使氧化型谷胱甘肽（G-S-S-G）还原成还原型谷胱甘肽（G-SH）后者可与金属离子结合排出体外，达到解毒效果。另外，由于维生素C具有极强的还原性，因此常作为抗

19、氧化剂使用。维生素C缺乏时，引起坏血病。其症状为创口溃疡不易愈合；骨骼和牙齿易于折断或脱落，毛细血管通透性增大，角化的毛囊四周出血，严重时皮下，粘膜、肌肉出血等。维生素C的缺乏或过量均影响健康，当长期大量服用维生素C，血浆中浓度特别高时，还有可能发生草酸盐以及尿道可能出现草酸盐结石，故应合理服用。3性质维生素C是无色无臭片状晶体，有酸味，易溶于水及乙醇，具有很强的还原性，故极不稳定，不耐热，易被热及空气所氧化，在中性或碱性溶液中易氧化被破坏，遇光或金属离子如Ca2+、Fe2+ 更能促进维生素C被氧化破坏,在酸性溶液中较稳定.4来源植物、微生物能够合成维生素C，人体不能自身合成，需靠食物供给。维

20、生素C广泛存在于新鲜水果和蔬菜中，柑桔、红枣、山楂、番茄、辣椒、松针和新生幼苗中含量丰富。干植物种子没有维生素C，但一经发芽，才能在胚芽中合成维生素C，因此，各种豆芽及是维生素C的极好来源。工业上，可利用青霉菌或细菌、以葡萄糖为原料进行发酵生产。二、脂溶性维生素维生素A、D、E、K均可溶于脂类溶剂而不溶于水，故总称为脂溶性维生素。（一）维生素A1结构维生素A是不饱和的一元醇，有A1和A2两种，A1在哺乳动物及咸水鱼的肝脏中丰富，A2在淡水鱼的肝脏中丰富。A1即视黄醇，A2为3-脱氢视黄醇。A2比 A1在化学结构上多一个双键。结构如下：维生素A1的生理效力高于A2二倍多。2功能维生素A能维持机体

21、上皮组织健康，正常视觉和感光，促进骨的形成和生长，提高机体免疫功能。维生素A又叫抗干眼病维生素。缺乏时，引起夜盲症，上皮组织干燥，抵抗病菌能力降低。3性质维生素A是一种淡黄色粘稠液体，纯净的维生素A为淡黄的结晶，溶于脂溶剂或脂肪内。因高度不饱和，化学性质活泼，易被空气、氧化剂氧化。特别在高温条件下，紫外线和金属均可促进其氧化破坏，当油脂酸败时，其中维生素A和A原将受到严重破坏。4来源维生素A主要存在于动物性食物中，动物的肝脏中含量最多，鱼肝油中含有丰富的维生素A，其次乳制品及蛋黄中含量也丰富。植物性食物中一般不含维生素A，只含有胡萝卜素，例如，胡萝卜、番茄、菠菜、枸杞子等都有丰富的胡萝卜素。胡

22、萝卜素的分子结构相当于两个维生素A分子的基本结构，在人和动物体内可转化为维生素A，故把胡萝卜素称为维生素A原。胡萝卜素有、三种，它们的基本结构相似，其中以-胡萝卜素生理活性最高。一分子-胡萝卜素可转化为两分子维生素A，-胡萝卜素也可转化为维生素A，但转化率比-胡萝卜素低。（二）维生素D1结构维生素D是固醇类物质，因为具有抗佝偻病的作用，故又称为抗佝偻病维生素，维生素D有几种，其中以D2和D3较为重要，D2比D3仅多一个甲基和一个双键。结构如下：2功能维生素D的主要功能是调节钙、磷代谢作用，维持血液钙、无机磷浓度正常，能促进小肠对钙和无机磷的吸收和运转；也能促进肾小管对无机磷的重吸收；促进骨组织

23、中沉钙成骨的作用，使牙齿骨骼发育完全。所以小儿缺维生素D就会引起发育停顿，甚至产生佝偻病。过多摄入维生素D会产生副作用，造成骨化过度，严重者引起肾功能，肺功能损坏。3性质维生素D2和D3都是无色结晶，耐热，对氧化剂，酸及碱均较稳定，不易被破坏，加热至170才破坏，易溶于多数有机溶剂，不溶于水。4来源维生素D主要存在于动物性食品中,如动物的肝、肾、脑、皮肤和蛋黄、牛奶中含量都较高,尤其是鱼肝油中含有丰富的维生素D。人和动物的皮肤下含有7-脱氢胆固醇,当皮肤被紫外线(日光)照射后,可转变成维生素D3。牛乳中维生素D含量部分取决于饲料,主要取决于乳牛晒太阳的多少。夏季含量高于冬季乳，因光照多少不同,

24、两者相差高达9倍之多。植物、酵母及其他真菌中含的麦角固醇经紫外线(日光)照射后,即可转变为维生素D2。（三）维生素E1结构维生素E又称生育酚。已知具有维生素E作用的物质有8种，其中4种（、）较为重要，生育酚活性最高。通常说的维生素E即生育酚。2.功能 维生素E的生理功能较为广泛，具有抗氧化作用，可使细胞膜上不饱和脂肪酸不被氧化而被破坏。维生素E还可以保护巯基不被氧化，而保护某些酶的活性。维生素E有抗不育和预防流产的作用，还有延缓衰老、预防冠心病和癌症的作用。3.性质维生素E为黄色油状物，不溶于水而溶于有机溶剂。不易被酸、碱、高温破坏。维生素E对氧十分敏感，极易被氧化，故可保护其它同时存在的易被

25、氧化的物质不被氧化破坏，因此作为一种有效的抗氧化剂，在食品加工中已有广泛的应用。4.来源维生素E分布广泛，多存在于植物组织中。植物油中维生素E的含量丰富，尤其是麦胚油 、玉米油、花生油中含量较多。此外豆类和绿叶蔬菜中的含量也较丰富。因为食物中维生素E来源充足，所以一般不易缺乏。（四）维生素K1.结构维生素K又称凝血维生素，自然界中发现的维生素K有K1和K2两种，从化学结构上看，维生素K1和K2都是2-甲基-1，4-萘醌的衍生物。2功能维生素K具有促进血凝固的生理功能。它可促进凝血酶原的生物合成。此外，维生素K还可能作为电子传递体系的一部分，参与氧化磷酸化过程。缺乏维生素K时，凝血时间延长，皮下肌肉及胃肠道内常常容易出血。3性质维生素K1为黄色油状物，K2为淡黄色晶体，K1和K2对热较稳定，但对光及碱很敏感，易被破坏，故应