维生素和辅酶特点与作用

1、维生素和辅酶特点与作用第一节 总 论一、概述 维生素（vitamin）是机体为维持正常生理功能必须由食物摄取的一类微量有机物。它与糖、脂、蛋白质和核酸等生命物质不同，在体内含量极少，每日的需要量也甚少。在生命活动中，它们既不是构成机体组织的成分，也不是体内供能物质，然而在调节物质代谢和维持生理功能等方面却发挥着重要作用。长期缺乏某种维生素，会导致维生素缺乏症。 对人体、动物体，多数维生素是体内不能合成或合成量不能满足机体的需要，必须从食物中摄取，属外源性物质。二、人类对维生素需要的认识 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）。他还曾用麦麸熬粥来防治脚

2、气病（维生素B1缺乏症）,并用大豆、防风、车钱子等药物治疗此病。 19世纪中，欧洲学者仍认为人体只需要蛋白质、糖、脂肪、矿物盐和水等五种营养素。但在航海和探险的传记中，早已记载了许多坏血病的病例。 1911年，波兰学者Funk首先从米糠中提取出抗脚气病物质，并证明该物质属于胺类，是维持生命所必需的，因此称之为生命胺。此后，学者们陆续在天然食物中发现了20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上大多数与胺不同，故改名vitamin。三、命名与分类（一）命名 维生素习惯上用拉丁字母A、B、C、D来命名，但这种命名方法并不代表维生素被发现的先后次序；也有根据它们的化学结构特点和生理功

3、能命名的，如硫胺素、抗糙皮病维生素等；还有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 l、2、3等数字加以区别，如 B1、B2、B3、B6等。 （二）分类 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脂溶性维生素（lipid-soluble vitamins）和水溶性维生素（water-soluble vitamins）两大类。根据分布情况，水溶性维生素又可分为B族维生素与维生素C两类。l.脂溶性维生素维生素A，又名抗干眼病维生素，或视黄醇。维生素D，又名抗佝偻病维生素，或钙化醇。维生素E，又名抗不育维生素或生育酚。 维生素K，又名凝血维生素。 2.水

4、溶性维生素维生素B1，又名抗脚气病维生素或硫胺素。 TPP 维生素B2，又名核黄素。 FMN FAD 维生素PP （B5），又名抗癞皮病维生素，即尼克酸和尼克酚胺（烟酸和烟酰胺）。 NAD NADP 维生素B6，又名抗皮炎维生素，即吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺。泛酸（B3），又名遍多酸。生物素（VH）。叶酸（B11）。硫辛酸（B7）维生素B12，又名抗恶性贫血维生素或钴胺素。维生素C，又名抗坏血酸。四、缺乏病发生的原因（一）维生素的摄人量不足食物构成及膳食调配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

5、生素B1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。（二）维生素的吸收障碍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。（三）需要量增加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。如生长发育期的儿童、孕妇、乳母、重体力劳动者或传染病患者。（四）食物以外的维生素供给不足 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（B5）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

6、小儿佝偻病或成人软骨病。第二节 水溶性维生素及有关辅酶一、维生素B1和焦磷酸硫胺素（TPP）1.结构 维生素B1为抗神经炎素，其分子是由一个带氨基的嘧啶环和一个含硫的噻唑环组成的，故又称硫胺素或噻咪胺。在体内它以焦磷酸硫胺素（TPP）形式存在。嘧啶环噻唑环 2.功能 TPP是一个重要的辅酶，其功能有： 作为脱羧酶、丙酮酸脱氢酶系和-酮戊二酸脱氢酶系的辅酶。 作为转酮醇的酶的辅酶。 3.来源 维生素B1在植物中分布广泛，谷类、豆类的种皮胚芽，例如：米糠中含量丰富，酵母中含量尤多。猪瘦肉中较多。 由于VB1分子中噻唑环和嘧啶环之间的化学键作用很弱，因此很易破坏。收获、加工、烹调和贮藏都可造成其损失

7、。 VB1的盐酸盐为无色结晶，溶于水，对石蕊试纸呈酸性反应。在酸性溶液中稳定，在中性及碱性溶液中易被氧化，在碱性溶液中不耐高热。 VB1在一切活体组织（主要是肝脏）中可经硫胺素激酶催化与ATP作用转化成焦磷酸硫胺素（TPP），TPP是它的活性辅酶形式。 如精制稻米和谷类粉由于过渡的碾磨，而使其中的VB1损失殆尽。干燥、高温也能引起VB1的大量损失。 某些食物中含有抗VB1因子。如某些生鱼或海产品，特别是鲤鱼、鲱鱼、虾中含有硫胺化酶，能裂解VB1分子。 一个国际单位的VB1=3g 纯维生素B1盐酸盐。作用： 1.以辅酶的方式参加糖的分解代谢 2.促进年幼动物的发育（促进肠胃蠕动，增加消化液分泌）

8、 3.保护神经系统缺乏症 1.“干性”脚气病，外周神经炎，肢端疲劳、疼痛和功能性损伤（影响糖的分解） 2.“湿性”脚气病，神经和心血管症状：心动过速，紧张之后心力衰竭 3. 韦尼克科尔萨夫综合症，虚弱、麻痹、瘫痪（影响中枢神经）二、维生素B2和FAD、FMN1.结构 维生素B2是核醇与6，7 二甲基异咯嗪缩合成的糖苷化合物，因呈黄色，故又名核黄素。 在细胞中，维生素B2参加组成氧化还原酶的两种重要辅酶：黄素单核苷酸（FMN）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）。FMN和FAD都和酶蛋白紧密结合，成为酶的辅基。这些酶的制剂显黄色，故常称之为黄酶。维生素B2、FAD、FMN 结构。腺嘌呤1012.功能

9、在异咯嗪环的 N1 和 N10 之间有一对活泼的共轭双键，很容易发生可逆的加氢或脱氢反应，因此，在细胞氧化反就中，FMN和FAD能起递氢体的作用； 维生素B2广泛参与体内多种氧化还原反就，能促进糖、脂肪和蛋白质的代谢，它对维持皮肤、粘膜和视觉的正常机能均有一定作用。FMN和FAD 的递氢作用核黄素 + ATP FMN + ATPFMN + ATP FAD + PPi 核黄素的来源酵母、乳类、肝、肾、蛋黄，大豆、糙米、水果和绿色蔬菜，人自身无法合成，肠道微生物可以合成一部分，动物主要从青草饲料和添加剂中获得。加工、烹饪和储藏食物过程中VB2有不同程度的损失。精米中大部分丢失。VB2对光十分敏感，

10、牛奶中的损失大多是由于光照造成的，因此宜用深色玻璃瓶来盛装牛奶。由于VB2在碱性溶液中加热极易破坏，因而在加工时应避免使用小苏打等碱性物质。2.作用代谢功能 可作为辅酶促进代谢。促进发育 为动物发育及许多微生物生长的必需因素。3.缺乏症口角炎、唇炎、舌炎、阴囊炎、脂溢性皮炎等。缺乏时组织呼吸减弱，代谢强度降低。 儿童每天，成人每天，过量的B2可从粪便和尿中排出，无毒。三、维生素 B3泛酸，又称遍多酸，曾被称为VB3，1919年发现。泛酸广泛存在于各种食物中，故命名为“pantothenic acid”意为“无所不在”。泛酸是由,-二羟基-,二甲基丁酸与-丙氨酸经肽键连接而成，分子中有酰胺键。人

11、类食物中广泛存在泛酸，所以缺乏症很少发生。食物加工、烹饪中损失明显。,-二羟基-,二甲基丁酸与-丙氨酸经肽键连接 在细胞中，泛酸与磷酸和氨基乙硫醇结合生成4-磷酸泛酰巯基乙胺（4-PaSH），后者又与5-腺嘌呤核苷酸3磷酸组成辅酶A（CoASH)。CoA是酰化酶的辅酶，其中的巯基可与酰基以高能硫酯键结合，在糖、脂、蛋白质代谢中起传递酰基的作用。CH3CSCoA O泛酸: COA. 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。肠细菌及植物能合成泛酸，哺乳类不能。 功能： 辅酶A对厌食、乏力等症有明显的疗效，故被广泛用作多种疾病的重要辅助药物，如白细胞减少

12、症、原发性血小板减少紫癜、功能性低热、脂肪肝、各种肝炎、冠心病等症。成人每天5-10mg的泛酸。四、维生素PP和辅酶 、辅酶 1.结构 维生素B5 又称抗糙皮病因子或维生素PP，包括尼克酸（又叫烟酸）和尼克酰胺（又叫烟酰胺）两种结构形式，都是吡啶的衍生物，体内主要以尼克酰胺形式存在。 无色晶体，较稳定，不被光、空气和热破，对碱稳定。与溴化氰作用产生黄绿色化合物，可以作为定量分析的基础。2.来源 尼克酰胺分由甚广，人体一般不缺，除了由食物直接供给外，在体内尚可由色氨酸转变生成尼克酸。玉米中缺色氨酸，长期食玉米会造成尼克酸缺乏症。 尼克酸缺乏症，称为糙皮病。主要表现为皮炎、腹泻及痴呆。服用尼克酸后

13、，一日之内即可见效。活性辅酶形式 两种氧化还原辅酶形式：尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）（又称辅酶I，CoI）和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP）（又称辅酶II，CoII），烟酸在生物体中可与磷酸核糖焦磷酸结合转化为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸NAD，NAD被ATP磷酸化产生烟酸胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP)。 在细胞内，尼克酰胺参加组成两种重要辅酶：尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）又叫辅酶（Co）和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP） 又叫辅酶（Co）。 Vpp：尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+）OH若为OPO32-,则为NADP+ 3.功能 NAD+

14、和NADP+都是作为不需氧脱氢酶的辅酶。这两种辅酶分子中的吡啶环是在氧化还原反应中接受氢离子及电子的活性基团。功 能1.作为辅酶成分参加代谢2.维持神经组织的健康和NADP可促进微生物生长4.烟酸可使血管扩张，使皮肤发赤、发痒。较大剂量的烟酸又降低血浆中胆固醇的作用五、维生素B6和磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺1.结构 维生素B6包括三种结构类似的物质，即吡哆醇、吡哆醛及吡哆胺。化学结构上都是吡啶的衍生物。在体内，吡哆醇经磷酸化后可以转变成磷酸吡哆醛。磷酸吡哆醛与磷酸吡哆胺之间又可互相转变。 无色晶体，易溶于水和酒精。在酸液中稳定，在碱液中易被破坏，易光解。 吡哆胺吡哆醇吡哆醛活性辅酶形式在动物组织中

15、吡哆醇，吡哆醛，吡哆胺各自可磷酸化为磷酸化合物，而活性形式为磷酸吡哆醛（PLP）和磷酸吡哆胺。吡哆醇，吡哆醛，吡哆胺及各自的磷酸化合物在体内的转化关系。参加转氨基作用。磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺可作为氨基转移酶，氨基酸脱羧酶，半胱氨酸脱硫酶等的辅酶。P109脱羧酶来 源酵母、肝脏、肉、鱼、谷粒、坚果。动物主要以谷类和禾本科植物供给，肠道微生物也可合成一部分服用异烟肼治疗结核病的过程中易出现VB6缺乏。服用避孕药后也会引起其缺乏。另外可用VB6来治疗妊娠呕吐。缺乏症1皮肤和粘膜损伤2中枢神经系统障碍，造血机构损害。3产生抑郁、精神紊乱。4.婴儿缺乏引起易惊、腹胀、呕吐和抽搐等成人每天，婴儿及儿童每天

16、有即可。 又称为VH或VB7，是噻吩与尿素相结合的骈环化合物，带有一戊酸侧链，有、两种异构体，细长针状晶体，耐热，耐酸。 戊酸与酶蛋白的赖氨酸残基侧链上的-NH2以肽键相连 。 六、生物素（维生素B7） 生物素是羧化酶的辅基，在体内参与CO2的固定和羧化反应。来源 肝、肾、蛋黄、蔬菜和青草缺乏症 毛发脱落、脂溢性皮炎、厌食、恶心和肌肉疼痛。 吃生鸡蛋清过多或长期口服抗菌素易患生物素缺乏症。七、叶酸(B11)与辅酶F（四氢叶酸) 主要作用在血液、腺体及肝脏组织中，对人的食欲、生长、繁殖、胃酸产生、蛋白质代谢、红血球合成等有相当程度的关连。缺乏叶酸的通症，一般缺乏时会有贫血、消化不良、灰头发、生长

17、不佳等毛病。 叶酸（PGA）是细胞分裂和组织形成的必须营养素，它参与遗传物质的合成，对胎儿的生长发育有非常重要的作用。 可以预防胎儿神经管畸形（无脑畸形、脊柱裂），达85；预防胎儿唇腭裂率，50；预防胎儿先心病、其他体表畸形等出生缺陷；预防孕妇、乳母及胎儿贫血等。 在菠菜中发现，广泛存在于各种绿叶蔬菜中，1941年Mitchell将之称为叶酸。由喋啶、对氨基苯甲酸与L-谷氨酸连接，所以又称喋酰谷氨酸（PGA），是由2-氨基-4-羟基-6-甲基蝶呤啶与对氨基苯甲酸（PABA）和L-谷氨酸三部分组成的。鲜黄色物质，微溶于水，在水溶液中易被光破坏。功能： 生物体内，由二氢叶酸还原酶催化，叶酸连续还原

18、，先生成二氢叶酸，再生成四氢叶酸，反应需NADP2H供氢。四氢叶酸是细胞中一碳基团代谢的辅酶，称辅酶F，缩写符号：CoF或THFA或FH4。几种一碳基团与FH4的结合方式简示如下： 甲氧苄氨嘧啶（TMP）是二氢叶酸还原酶的抑制剂，可作为磺胺药的增效剂，与磺胺药合用可双重阻断细菌合成四氢叶酸，从而大大增强抑菌效果。甲氧苄氨嘧啶的结构式为：来 源 植物和大多数微生物都能合成叶酸。人体和哺乳动物不能合成叶酸，但肠道微生物可以合成。绿叶蔬菜、肝、酵母等食品含叶酸丰富。不同食物中叶酸的利用率不同。香蕉最高达82%。高温、长时间烹饪会照成叶酸的大量损失。八、维生素B12及维生素B12辅酶1.结构 维生素B

19、12结构复杂，是一种与卟啉环结构相近似的咕啉环衍生物，分子中含有钴（Co2+）和氰基（-CN），故又称氰钴胺素，是唯一的一种分子中含有金属元素的维生素。 维生素B12作为辅酶的主要结构形式是5-脱氧腺苷钴胺素。2.功能 在体内，维生素B12辅酶作为变位酶的辅酶，参加一些异构化反应。例如，作为甲基天冬氨酸变位酶的辅酶，参加催化谷氨酸与 -甲基天冬氨酸转化反应；作为甲基丙二酸单酰CoA变位酶的辅酶，参加催化L-甲基丙二酸单酰CoA与琥珀酰互变。 维生素B12的另一种辅酶形式为甲基钴胺素，它参与生物合成中的甲基化作用。 维生素B12对红细胞的成熟起重要作用，可能和维生素B12参与DNA的合成有关。缺

20、乏症：恶性贫血，影响红细胞的成熟。 缺乏维生素B12可能引起人的精神忧郁；引起有核巨红细胞性贫血（恶性贫血）；脊髓变性，神经和周围神经退化；舌、口腔、消化道的粘膜发炎；小孩缺乏维生素B12的早期表现为精神情绪异常、表情呆滞、少哭少闹、反应迟钝、爱睡觉等症状，最后会引起贫血。 3.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。因此，人和动物主要靠肠道细菌合成维生素B12。又因为动物肝、肾、鱼、肉、蛋类等食品富含维生素B12，所以人体一般不缺。九、硫辛酸1.结构 硫辛酸是一个含硫的八碳酸，在第6、8位上有巯基，可脱氢氧化成二硫键，称6，8-二硫辛酸。在细胞中以氧化型和还原型两种形式

21、存在。2.功能及来源 硫辛酸是酮酸氧化脱羧酶系的辅酶及转羟乙醛基酶的辅酶。起转移酰基和氢的作用与糖代谢关系密切。 硫辛酸是微生物和原生动物的生长限制因子，人体能自行合成，在肝脏及酵母细胞中含量甚高。十、维生素C 1.结构 维生素C是一种已糖酸内酯，其分子中第2、3 位C原子上的两个烯醇式羟基极易解离出质子（H+）而显酸性，又因能防治坏血病，故得名抗坏血酸。维生素C的分子结构及化学变化。2.功能 可作为还原剂 维持细胞中许多化合物的还原态，如四氢叶酸，巯基酶的-SH等。 可促进羟化酶的活性，参加一些重要羟化作用。 维生素C可与细胞中其他氧化还原体系偶联发挥氧化还原作用，如谷胱甘肽、细胞色素C、N

22、AD+、NADP+等。 此外，维生素C的还原性还能将胃中的铁还原成亚铁，以利吸收。3.来源 植物、微生物能够合成维生素C，人和灵长类动物自身不能合成，须靠食物供给。 维生素C易被氧化，受热易破坏，在中性或碱性溶液中尤甚。 1国际单位纯维生素C维生素C又称抗坏血酸，是酸性已糖衍生物，是烯醇式的己糖内酯，有D-、L-两种异构体，只有L-型有生理功能，还原型生物活性 。无色晶体，熔点190-192，味酸，溶于水和乙醇，不耐热，易被光及空气氧化。 结 构还原型氧化型功 能作为羟化酶的辅酶促进各种支持组织及细胞间粘着对生物氢化有重要作用有抗氧化作用增强机体抗病力及解毒力缺乏症与来源缺乏症 毛细血管脆性增

23、大，患坏血病，牙龈出血等来源 新鲜水果，蔬菜（橙类，橘子等），番茄等，动物主要来自青贮 辅酶Q又称为泛醌，广泛存在与动物和细菌的线粒体中，其结构为： 辅酶Q的活性部分是它的醌环结构，主要功能是作为线粒体呼吸链氧化-还原酶的辅酶，在酶与底物分子之间传递电子。十一、辅酶Q(CoQ)第三节 脂溶性维生素 维生素A，D，E，K均溶于脂类溶剂，不溶于水，在食物中通常与脂肪一起存在，吸收它们，需要脂肪和胆汁酸。一、维生素A1.结构 维生素A化学结构称为视黄醇，有A1、A2两种，A1在海水鱼的肝脏中丰富，A2在淡水鱼的肝脏丰富。2.功能 维生素A与人的视觉关系极为密切，人的眼睛感受暗光的视色素为视紫红质，只

24、有维生素A供应正常，视紫红质浓度才能正常。缺乏维生素A，视紫红质不能合成，则患夜盲症，表现为暗适应丧失或缓慢。3.来源 动物的肝、乳中含有丰富的维生素A。高等植物一般不含维生素A，但普遍能够合成类胡萝卜素，某些微生物也能大量合成类胡萝卜素。类胡萝卜素可分为-、-、-三种结构类型，它们的基本结构相似，区别仅在一端的白芷酮环的双键数目或位置有所不同。 类胡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，因此，把这些类胡萝卜素称为维生素A 原。其中，-胡萝卜素是最重的维生素A原，在体内经过氧化还原可生成两个分子视黄醇，如 图4 12 所示。维生素A易氧化，遇热和光更易氧化，加热或日光曝晒食品，维生素A大量破坏。4.缺乏与过量上皮组织结构改变，呈角质化。结膜炎。视紫红质不足，夜盲症。过量有害，每天50 000到500 000单位即产生中毒，早期为易怒、食欲不振、皮肤发痒等。二、维生素D1.结构 维生素D有多种，都是类固醇化合物，含有环戊烷多氢菲结构，以维生素D2（麦角钙化醇）及维生素D3（胆钙化醇）最重要。2.功能 维生素D的主要生理功能是促进钙、磷吸收和促进成骨作用。来源与缺乏症VD是类固醇物质，不能人工合成。植物体内不含VD，但含有麦角固醇