第4章维生素与辅酶

1、第四章 维生素与辅酶 一、维生素概论 （一）维生素概念:调节生物体正常的新陈代谢,维持机体正常生命活动不可缺少的一类小分子有机化合物. 机体对其需要量很少,但由于机体不能合成或合成量少,故必须从食物中摄取. 生理功能:对生物体物质代谢过程起着非常重要的调节作用. V对物质代谢过程起重要作用是因为大多数的V作为辅酶或辅基的组成成分参与体内的代谢过程.一.维生素概论 机体缺少V,轻则不能正常生长,重则发生不同的V缺乏症. （二）维生素的发现 （三）维生素的分类和辅酶的关系 按溶解性将V分为: 脂溶性V：VA、VD 、VE 、VK 水溶性V：VB1 、 VB2 、 VB3 、 VPP 、 VB6 、

2、 生物素、VB11 、 VB12 、VC二、脂溶性维生素 （一）维生素A VA只存在于动物性食物中,鱼肝油中含量较多，蔬菜中含有- 胡萝卜素， - 胡萝卜素在动物小肠内经酶催化可转化为VA 。 - 胡萝卜素是VA的前体,故称为VA原。（一）（一） 维生素维生素A A维生素A是不饱和一元醇，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。视黄醇在体内可氧化成视黄醛。CH2OH视黄醇视黄醇（3-脱氢）视黄醇脱氢）视黄醇CH2OHCHOVA 视黄醛的醛基可与视蛋白内Lys-NH2形成Schiff碱而结合成为视紫红质。人视网膜中的视杆细胞中含有

3、视紫红质，它可在暗处或傍晚视物时起作用。视觉过程中VA的的变化为: VA的功能: 与暗视觉有关;促进人体正常生长发育 缺乏症状:干眼病、夜盲症、代谢失调 过多：中毒症状视紫红质光视紫红质偏视紫红质反视黄醛顺视黄醛反维生素A（醇）顺维生素A（醇）NADH+H+NAD+醇脱氢酶醇脱氢酶NADH+H+NAD+视蛋白维生素维生素A与视紫红质的关系与视紫红质的关系暗视网膜作用（二）VD VD为类甾醇的衍生物，具有抗佝偻病作用，故又称为抗佝偻病V。 VD有几种，以VD2和VD3较为重要 VD2和VD3结构相似，D2比D3多一个甲基和一个双键. D2结构式为: R=-CH-CH=CH-CH-CH-CH3 |

4、 | | CH3 CH3 CH3维生素维生素D的的通式通式 H2CHOCH3R123456789101112131415161718来源： 从动物性食物中摄取 VD3 ，但不足量，人体内可由胆固醇转变为7-脱氢胆固醇，再转变为VD3。 VD3在体内转化后表现生理作用。维生素D325-羟胆钙化醇肝脏羟化酶肾脏羟化酶1，25-二羟胆钙化醇（激素，其活性较VD3高50%）维生素D3在体内的转化主要功能：主要功能：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：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

5、不全，两腿形成内曲或外曲畸形。成人则产生骨骼脱钙作用；孕妇和哺乳妇女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）维生素（三）维生素E族（又称生育酚、抗不育维生素）族（又称生育酚、抗不育维生素） 1结构结构 : 6-羟苯骈二氢吡喃衍生物羟苯骈二氢吡喃衍生物 OCH3CH3HOH3CCH2CH3CH2CH2CHCH3CH2H3-Tocopherol12345678已知有知有8种，依化学结

6、构分为两类：生育酚和生育三烯酚，每种，依化学结构分为两类：生育酚和生育三烯酚，每类又分类又分、-4种，种，-生育酚的效价最高。动物组织的生育酚的效价最高。动物组织的维生素维生素E都是从食物中取得的。都是从食物中取得的。（三）（三） 维生素维生素E E维生素E为淡黄色无嗅无味油状物，不溶于水而溶于油脂。不易被酸、碱和热破坏，无氧条件下加热至200也稳定。极易被氧化。易被紫外光破坏。在259nm有吸收峰。功能功能：1.与动物的生殖功能有关，缺维生素E，生殖器官发育不全。2.具有抗氧化剂的功能。3.保护-SH不被氧化，从而保持酶的活性。4.抗衰老、防治肿瘤等作用。（三）（三） 维生素维生素E E缺乏

7、症：缺乏症：1.生殖系统的上皮细胞毁坏，雄性睾丸退化，不产生精子，雌性流产或胎儿被溶化吸收。2.肌肉（包括心肌）萎缩，形态改变，代谢反常。3.血胆固醇水平增高，红细胞破坏，发生贫血。维生素E摄食过量无毒性。1结构结构 OOCH3R2-甲基甲基-1,4萘醌的衍生物萘醌的衍生物 1234（四）（四） 维生素维生素K K维生素维生素K是一类能促进血液凝固的萘醌衍生物。是一类能促进血液凝固的萘醌衍生物。1929年，年，H. Dam发现。天然有发现。天然有K1、K2二种，二种，K3 、K4为人工合成品。为人工合成品。（四）（四） 维生素维生素K K维生素K1为黄色油状物。维生素K2为黄色晶体。溶于油脂及

8、有机溶剂，如乙醚、丙酮等，耐热，但易被光破坏。生理功能：主要是促进血液凝固，因维生素K是促进肝脏合成凝血酶原的重要因素。另外为参与氧化磷酸化过程。缺乏症：缺乏症：动物缺乏维生素K，血凝时间延长。成人一般不易缺乏维生素K。有维生素K缺乏病状的人，必伴有其他生理功能不正常的情况，如胆管阻塞，或因肠道疾病妨碍维生素K的吸收。三、水溶性维生素 （一）VB1和硫胺素焦磷酸 1.分布: 又称为硫胺素，在植物中分布广泛。主要存在于种子的外皮和胚芽中。2.化学结构化学结构 包含嘧啶包含嘧啶环和噻唑环和噻唑环，一般环，一般使用的使用的V VB1B1是化学合是化学合成的硫胺成的硫胺素盐酸盐素盐酸盐. .硫胺素硫胺

9、素+ATP TPP+AMPV VB1B1在体内经在体内经硫胺素激酶硫胺素激酶催化转变成催化转变成焦磷酸硫胺素焦磷酸硫胺素(TPP)(TPP)VB1和硫胺素焦磷酸 TPP又叫羧化辅酶，以辅酶方式参与糖的分解代谢，是转羟乙醛酶、丙酮酸脱氢酶和酮戊二酸脱氢酶等的辅酶。 3.TPP的作用机制 1) TPP中噻唑环上C-2上的H解离成H+和C- 2) C-可以和酮酸的羰基C结合，进一步脱去CO2而生成醛。 4. VB1的功能 1) 作为辅酶参与机体糖代谢 2) 促进年幼动物的发育 3) 保护神经系统的正常传导功能 5 . VB1缺乏症：脚气病、消化不良维生素B2又称核黄素（riboflavin），是一种

10、核糖醇与7，8二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 OHHHHH12345NNNCCONHOCH3CH31234689105核糖醇基核糖醇基异咯嗪基异咯嗪基维生素维生素B B2 2为橘为橘黄色的针状晶黄色的针状晶体，味苦，微体，味苦，微溶于水，极易溶于水，极易溶于碱性溶液，溶于碱性溶液，对光和碱不稳对光和碱不稳定定（二）VB2和黄素辅酶（二）VB2和黄素辅酶 1 .存在形式 在生物体内VB2以黄素单核苷酸(FMN)和黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)的形式存在。 FMN和FAD是多种氧化还原酶的辅基。H2CCCCCH2OHOH OH OHHHHNNN

11、CCONHOCH3CH3-OP=OOO-FMN，flavin mononucleotideO H2COHOH12345NNNNHH9-OP=O OFAD，flavin adenine dinucleotideVB2 + ATP FMN + ADP FMN + ATP FAD +PPiNH2VB2和黄素辅酶 2.作用机制 在生物氧化过程中，FMN和FAD通过分子中异咯嗪环上的1位和5位N原子的加H和脱H，把H从底物传递给受体。NNNCCONHOCH3CH3R51NNNCCONHOCH3CH3HHR+2HH2-VB2和黄素辅酶 3.生理功能 作为辅酶参与生物氧化起电子和质子的传递作用. 4.缺乏症

12、状 唇炎 舌炎 口角炎 眼角膜炎等 5.分布:广泛 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。（三）泛酸和辅酶A 1.泛酸的分布:广泛 2.泛酸的化学结构 由,- 二羟-,- 二甲基丁酸与-丙氨酸通过肽键缩合而成的酸性物质. HOCH2CCHCH3CH3OHCONHCH2CH2COOH, ,二羟基二羟基,二甲基丁酸与二甲基丁酸与丙氨酸以肽键结合丙氨酸以肽键结合3.3.辅酶辅酶A A的结构的结构辅酶辅酶A是含泛酸的复合核是含泛酸的复合核苷酸。苷酸。 CoA是生物体内是生物体内转酰基酶的辅酶转酰基酶的辅酶（主要（主要作为转乙酰基酶的辅作为转乙酰基酶的辅

13、酶），参与转酰基作用。酶），参与转酰基作用。 4.辅酶A的功能 在代谢过程中作为酰基的载体。辅酶A分子中所含的-SH可与酰基形成硫酯，从而在代谢过程中作为酰基的载体。 1)很多代谢的中间产物必须与之结合才能完成下一步的反应。 2)很多动物体内的乙酰化反应、脂肪酸合成都要辅酶A参加。 5.人类极少发生泛酸缺乏病。（四）VPP和烟酰胺辅酶 1.化学结构： VPP包括尼克酸和尼克酰胺两种物质，为无色晶体，前者熔点为236，后者熔点为129131，是维生素中较稳定的，不被光、空气及热破坏。溶于水及酒精。与溴化氰作用产生黄绿色化合物，可作为定量基础。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。

14、维生素PP过去称抗赖皮病维生素或维生素B5。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），医疗及营养上多用尼克酰胺。尼克酰胺为维生素B5的化学名。NCOOH 尼克酸（nicotinic acid）NCONH2 尼克酰胺（nicotinamide）2.辅酶、辅酶的结构式 辅酶：尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸NAD 辅酶：尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸NADP。其结构式为NCONH2O OH2COHOHNNNNHH9P -O-ONH2O H2COHOHOP = O-O-O +尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide，NAD+）P尼克酰胺腺嘌呤二核苷

15、酸磷酸（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADP+）Nicotinic acid + PRPP + ATPNAD+NAD+ + ATP NADP+ +PPi、辅酶、辅酶功能 NAD(NADP)是多种重要脱H酶的辅酶，在生物氧化还原反应中传递质子和电子。 此类酶在催化脱H时，其辅酶NAD+(NADP +) 先和酶的活性部位结合，然后再脱下来与代谢物上脱下的H结合而成还原性的NADH(NADPH)。功能：以NAD+或NADP+形式作为脱氢酶的辅酶而起到递氢体的作用。NCONH2R+2HNCONH2RHH14-2HNAD(P)+ +2H-2HN

16、AD(P)H + H+、辅酶、辅酶作用机制 NAD+(NADP +)分子中的功能部位是尼克酰胺环，这是一个吡啶环。在环上的第4位C原子具有C+离子的性质，容易从底物分子中夺取电子和质子，结合得到还原型的NADH(NADPH)。 还原型的NADH(NADPH)又可在其它脱H酶的作用下氧化成相应的NAD+(NADP +)。5.VPP的分布：很广6. VPP的缺乏病症：癞皮病.（五）VB6和磷酸吡哆醛（胺） VB6包括3种物质吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺。在体内这三种物质可以相互转化，其结构式为: VB6在体内经磷酸化作用转变为相应的磷酸酯,它们之间也可以相互转变。其结构为: 体内参加代谢作用的主要是磷酸

17、吡哆醛和磷酸吡哆胺。NCH2OHCH2OHHOH3C 吡哆醇(pyridoxol)NCH2OHCHOHOH3C 吡哆醛(pyridoxal)NCH2OHCH2NH2HOH3C 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ATPADP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ATPADPVB6作为辅酶的作用机制 磷酸吡哆醛的醛基与底物- aa的氨基结合成一种复合物，称为醛亚胺(Schiff碱)，醛亚胺再根据不同酶蛋白的特性使aa发生转氨、脱羧或消旋等作用。 VB6还可作为辅酶参

18、与脂类代谢，故对动脉粥样硬化有防治作用。 VB6的分布:很广，不易缺乏。 VB6的功能:作为辅酶参与体内氨基酸转氨作用、 脱羧作用和消旋作用。（六）生物素 是一种水溶性V。 结构为:带有戊酸侧链的噻吩与尿素所结合的骈环。 功能:多种羧化酶的辅酶，在作用过程中传递CO2。 作用过程：生物素生物素-COO-COO- -+ +酶酶(Lys- NH(Lys- NH2 2) ) 生物素生物素- -酶复合物酶复合物生物素生物素- -酶复合物酶复合物+ CO+ CO2 2( (与尿素上的一个与尿素上的一个N N结合结合)生物素生物素-CO-CO2 2- -酶复合物酶复合物生物素生物素-CO-CO2 2- -

19、酶复合物酶复合物+ +受体受体生物素生物素- -酶复合物酶复合物+ +产物产物 分布:广泛，不易发生缺乏。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）尿素环上的一个N可与CO2结合（七）叶酸和四氢叶酸 1.分布:叶酸是一种在自然界广泛存在的V，因在绿叶中含量丰富，故称为叶酸。 2.化学结构： 由喋呤啶、对氨基苯甲酸和由喋呤啶、对氨基苯甲酸和L-L-谷氨酸连接而成。谷氨酸连接而成。 其结构式为其结构式为: :叶酸（叶酸（folic acid ）结构）结构2-氨基氨基4-羟基羟基6-甲基喋呤甲基喋呤对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸L-谷氨

20、酸谷氨酸3.作为辅酶的是叶酸加作为辅酶的是叶酸加H还原产物还原产物5,6,7,8-四氢叶酸四氢叶酸(FH4)4.FH4.FH4 4的功能的功能: :转一碳基团酶系的辅酶，是一碳单位的载体，参与多种反应。转一碳基团酶系的辅酶，是一碳单位的载体，参与多种反应。（八）VB12和B12辅酶 VB12又称钴胺素,因分子中含有金属元素钴而得名. 其结构非常复杂，如图。 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cyanocobalaminVB12和B12辅酶 5-脱氧腺苷钴胺素是VB12在体内的主要存在形式，又称为B12辅酶. VB12辅酶主要功能：作为变位酶的辅酶，催化底物分子内基