第十一章维生素和辅酶

第十一章维生素和辅酶第1页，共58页，2023年，2月20日，星期三第一节维生素概论第2页，共58页，2023年，2月20日，星期三一、维生素的概念

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。第3页，共58页，2023年，2月20日，星期三维生素一般习惯分为脂溶性和水溶性两大类。其中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。脂溶性维生素A,D,E,K均溶于脂类溶剂。水溶性维生素包括B族维生素和Vc。B1、B2、B3、B5、B6、B7、B11、B12二、维生素的分类第4页，共58页，2023年，2月20日，星期三

维生素（vitamin）——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，人和动物不能合成它们，必须从食物中摄取。维生素可分为脂溶性（A，D，K，E）和水溶性两大类。当人体缺乏某种维生素时，则相应代谢受阻，出现维生素缺乏症。多数水溶性维生素作为辅酶的主要成分，或本身就是辅酶参与体内代谢过程。三、维生素及其与辅酶的关系第5页，共58页，2023年，2月20日，星期三水溶性维生素与辅酶*某些小分子有机化合物与酶蛋白结合在一起并协同实施催化作用，这类分子被称为辅酶（或辅基）。*辅酶是一类具有特殊化学结构和功能的化合物。参与的酶促反应主要为氧化-还原反应或基团转移反应。*大多数辅酶的前体主要是水溶性B族维生素，或本身就是辅酶参与体内代谢过程。许多维生素的生理功能与辅酶的作用密切相关。第6页，共58页，2023年，2月20日，星期三第二节脂溶性维生素第7页，共58页，2023年，2月20日，星期三一、维生素A1、来源：维生素A仅存在动物性食物中，鱼肝油中含量多。蔬菜中多含有β-胡萝卜素，它在动物小肠内可转变为维生素A。2、结构：维生素A是不饱和的一元醇，有A1和A2两种。维生素A1维生素A2第8页，共58页，2023年，2月20日，星期三3、生理功能及缺乏症（1）维生素A是视觉细胞内感受弱光的物质-视紫红质的组成成分。在维生素A缺乏时，视紫红质合成减少，对弱光敏感性降低，日光适应能力减弱，严重时会发生"夜盲症"。（2）维生素A也是维持上皮组织的结构与功能所必需的物质。当维生素A缺乏时，可引起上皮组织干燥、增生和角质化，产生干眼病、皮肤干燥、毛发脱落等。（3）其它作用维生素A能促进粘多糖、糖蛋白及核酸的合成，因而能促进机体的生长。第9页，共58页，2023年，2月20日，星期三二、维生素D族

1．结构

维生素D和D原都是类固醇化合物，其母核为环戊烷多氢菲。维生素D的通式

第10页，共58页，2023年，2月20日，星期三

维生素D又称为抗佝偻病维生素，是类固醇衍生物。主要包括D2（麦角钙化醇ergocalcilferol）及D3（胆钙化醇cholecalcifeol）。体内可由胆固醇变为7-脱氢胆固醇，储存在皮下，在阳光及紫外线照射下可转变成D3，因而称7-脱氢胆固醇为维生素D2原。在酵母和植物油中有不能被人吸收的麦角固醇，在阳光及紫外线照射下可转变为能被人吸收的D3，所以称麦角固醇为D3原。第11页，共58页，2023年，2月20日，星期三第12页，共58页，2023年，2月20日，星期三2．功能

（1）维生素D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，使血磷浓度升高。有利于骨的生成、钙化。当缺乏维生素D时，儿童可发生佝偻病，成人引起软骨病。

钙结合蛋白（2）有助于血液凝固

（3）降低神经兴奋的作用

第13页，共58页，2023年，2月20日，星期三第14页，共58页，2023年，2月20日，星期三三、维生素Ｅ1、结构：维生素E又称生育酚，有六种，其中四种α、β、γ和δ种有生物活性。自然界以α-生育酚（结构如下图）分布最广。维生素E在无氧条件下对热稳定，但对氧十分敏感，易自身氧化，能避免脂质过氧化物的产生，因而能保护生物膜的结构和功能。第15页，共58页，2023年，2月20日，星期三6-羟苯骈二氢吡喃衍生物

α-Tocopherol12345678第16页，共58页，2023年，2月20日，星期三2、生理功能及缺乏症（1）维生素E是体内最重要的抗氧化剂，能避免脂质过氧化物的产生，保护生物膜的结构与功能。（2）维生素E俗称生育酚，动物缺乏维生素E时其生殖器官发育受损甚至不育，但人类尚未发现因维生素E缺乏所致的不育症。临床上常用维生素E来治疗先兆流产及习惯性流产。（3）促进血红素代谢。新生儿缺乏维生素E时可引起贫血，这可能与血红蛋白合成减少及红细胞寿命缩短有关。维生素E一般不易缺乏，在某些脂肪吸收障碍等疾病时可引起缺乏，表现为红细胞数量减少，寿命缩短，体外实验可见红细胞脆性增加等贫血症，偶可引起神经障碍。第17页，共58页，2023年，2月20日，星期三四、维生素Ｋ1、结构：

维生素K又称凝血维生素，有K1、K2、K3、K4，其中K1、K2为天然维生素K，临床上应用的为人工合成的K3、K4，溶于水，可口服及注射。维生素K的吸收主要在小肠，经淋巴吸收人血，在血液中随β-脂蛋白转运至肝储存。第18页，共58页，2023年，2月20日，星期三第19页，共58页，2023年，2月20日，星期三2、生理功能及缺乏症

维生素K的主要生化作用是维持体内的第II、IX、X凝血因子在正常水平。这些凝血因子由无活性型向活性型的转变需要前体的10个谷氨酸残基（Glu）经羧化变为γ-羧基谷氨酸（Gla）。Gla具有很强的螫合Ca2+能力（图12），因而使其转变为活性型。催化这一反应的为γ-羧化酶，维生素K为该酶的辅助因子。成人每日对维生素K的需要量为60－80μg，因维生素K广泛地分布于动、植物．且体内肠道中的细菌也能合成，一般不易缺乏。但因维生素K不能通过胎盘，出生后肠道内又无细菌，所以新生儿有可能引起维生素K的缺乏。在正常小儿血液中的维生素K也可能稍低，但进食可使其恢复正常。维生素K缺乏的主要症状是凝血时间延长。长期应用抗生素及肠道灭菌药也可引起维生素K缺乏。第20页，共58页，2023年，2月20日，星期三第三节水溶性维生素第21页，共58页，2023年，2月20日，星期三重要的水溶性维生素及相应辅酶

1维生素pp：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+）2维生素B2：黄素单核苷酸（FMN）黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）3维生素B1：焦磷酸硫胺素（TPP）4泛酸：辅酶A（CoA）5

维生素B6：磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺6叶酸：四氢叶酸（FH4）7生物素8维生素C9

硫辛酸10

维生素B12第22页，共58页，2023年，2月20日，星期三（一）维生素B1和羧化辅酶（硫胺素）1.来源：主要存在于种子的外皮和胚芽中2.结构和性质：其结构包含有嘧啶环和噻唑环，一般使用的B1都是化学合成的硫胺素盐酸盐。维生素B1在体内经硫胺素激酶催化，可与ATP作用转变成焦磷酸硫胺素（TPP，Thiaminepyrophospate）。

TPP是催化丙酮酸或-酮戊二酸氧化脱羧反应的辅酶，所以又成为羧化辅酶。3.功能：（1）以辅酶的方式参与糖代谢

第23页，共58页，2023年，2月20日，星期三活性乙醛

TPP在丙酮酸脱羧中的作用机制第24页，共58页，2023年，2月20日，星期三第25页，共58页，2023年，2月20日，星期三（2）B1能抑制胆碱酯酶的活性，保持神经的正常传导功能。（3）促进胃肠蠕动，有利于消化。4.缺乏症：脚气病第26页，共58页，2023年，2月20日，星期三（二）维生素B2（核黄素）和黄素辅酶1、来源：分布很广2、结构和性质：其结构包含有核糖醇基与6，7-二甲基异咯嗪基，在生物体内以黄素单核苷酸（FMN，flavinmononucleotide）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD,flavinadeninedinucleotide）的形式存在，它们是多种氧化还原酶的辅基，一般与酶蛋白结合紧密，不易分开（结构式见下页）.FMN和FAD通过分子中异咯嗪环上的1位和5位氮原子的加氢和脱氢，把氢从底物传给受体。3、功能：以辅酶的方式参与体内的生物氧化作用。4、缺乏症：口腔疾病。第27页，共58页，2023年，2月20日，星期三FMN和FAD的氧化-还原反应

FMNFMNH2

FADFADH2+2H-2H+2H-2H第28页，共58页，2023年，2月20日，星期三（三）维生素B3和辅酶A1、来源：广泛存在于动植物组织中，故又称泛酸或遍多酸，人肠道细菌也能合成泛酸供人体利用。2、结构和性质：泛酸是由α，γ-二羟-β-β-二甲基丁酸与β-丙氨酸通过肽键缩合而成的酸性物质。

泛酸与巯基乙胺、ATP结合形成辅酶A（CoASH），其分子中所含的巯基可与酰基形成硫酯（见下页），作为酰基的载体。

泛酸+巯基乙胺+ATP→辅酶A3、功能：其主要功能是以辅酶A的方式参与机体代谢，作为酰基的载体。4、缺乏症：人体尚未发现，动物可出现毛发变白等症状。第29页，共58页，2023年，2月20日，星期三第30页，共58页，2023年，2月20日，星期三（四）维生素B5和辅酶Ⅰ、辅酶Ⅱ1、来源：自然界分布很广，肉类、谷物及花生中含量丰富。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）。维生素B5又称维生素PP包括尼克酸（烟酸）和尼克酰胺（烟酰胺），在体内主要以后者存在。2、结构和性质：其两种形式都是吡啶的衍生物，在体内可与ATP作用形成尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD，nicotinamideadeninedinucleotide)和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP，nicotinamideadeninedinucleotidephosphate),它们分别又称辅酶Ⅰ和辅酶Ⅱ。

NAD和NADP的分子结构中都含有尼克酰胺的吡啶环，可通过它可逆地进行氧化还原，在代谢反应中起递氢作用。第31页，共58页，2023年，2月20日，星期三3、功能：（1）在代谢中作为脱氢酶的辅酶。（2）保护中枢神经系统。（3）降低体内甘油三酯的含量。4、缺乏症：赖皮病（对称性皮炎）。第32页，共58页，2023年，2月20日，星期三NAD（P）+NAD（P）H第33页，共58页，2023年，2月20日，星期三（五）维生素B6和磷酸吡哆醛1、来源：在动植物中分布很广，酵母、肝、蛋黄、肉和谷类作物中含量都很丰富。肠道细菌也可合成维生素B6供人体需要。2、结构和性质：维生素B6包括三种物质，即吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺（故又称吡哆素）。三种化合物皆为吡啶的衍生物，它们在体内经磷酸化作用可转变为相应的磷酸酯，其磷酸化形式和非磷酸化形式都可相互转化。在体内参加代谢的主要是磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。

第34页，共58页，2023年，2月20日，星期三3、功能：（1）磷酸吡哆醛可作为氨基酸转胺作用、脱羧作用和消旋作用的辅酶。（2）促进氨基酸和K+进入细胞的速率。（3）防治动脉粥样硬化发生和发展。4、缺乏症：人类不常见。

第35页，共58页，2023年，2月20日，星期三第36页，共58页，2023年，2月20日，星期三

磷酸吡哆素的作用机制第37页，共58页，2023年，2月20日，星期三（六）维生素B7(维生素H,生物素)及其辅酶1、来源：广布于动植物组织，故又称为生物素。肠道细菌也能合成部分生物素供人体利用。2、结构和性质：其结构为带有戊酸侧链的噻吩与尿素结合而成。生物素与酶蛋白结合催化体内CO2的固定以及羧化反应。

第38页，共58页，2023年，2月20日，星期三第39页，共58页，2023年，2月20日，星期三生物素羧化酶的作用机制+HCO3-生物素-酶CO2-生物素-酶第40页，共58页，2023年，2月20日，星期三第41页，共58页，2023年，2月20日，星期三（七）维生素B11及其辅酶1、来源：维生素B11是一个在自然界广泛存在的维生素，因为其在绿叶中含量丰富，故又称叶酸。2、结构和性质：叶酸分子是由蝶呤啶、对氨基苯甲酸、L-谷氨酸连接而成，在体内可经叶酸还原酶作用，在维生素C及还原性辅酶Ⅱ参与下生成四氢叶酸(结构见下页）。3、功能：四氢叶酸（THFA或FH4）是转一碳基团酶系的辅酶，可参与多种反应，它是甲基、亚甲基、甲酰基、次甲基等的载体。具体作用如下：（1）N5,10亚甲基四氢叶酸作为亚甲基的载体，使甘氨酸转变成丝氨酸。（2）N10甲酰四氢叶酸作为甲酰基的载体，参与嘌呤环的合成。（3）N5,10亚甲基四氢叶酸通过亚甲基的转移，使脱氧尿苷酸变为胸苷酸。（4）N5甲基四氢叶酸通过转甲基酶作用，使高半胱氨酸变为甲硫氨酸。4、缺乏症：巨红细胞性贫血。第42页，共58页，2023年，2月20日，星期三3、功能：四氢叶酸（THFA或FH4）是转一碳基团酶系的辅酶，可参与多种反应，它是甲基、亚甲基、甲酰基、次甲基等的载体。具体作用如下：（1）N5,10亚甲基四氢叶酸作为亚甲基的载体，使甘氨酸转变成丝氨酸。（2）N10甲酰四氢叶酸作为甲酰基的载体，参与嘌呤环的合成。（3）N5,10亚甲基四氢叶酸通过亚甲基的转移，使脱氧尿苷酸变为胸苷酸。（4）N5甲基四氢叶酸通过转甲基酶作用，使高半胱氨酸变为甲硫氨酸。4、缺乏症：巨红细胞性贫血。第43页，共58页，2023年，2月20日，星期三第44页，共58页，2023年，2月20日，星期三（八）维生素B12及其辅酶1、来源：维生素B12仅存在于动物体，如肝、肉、鱼、蛋等，人类肠道细菌也可合成维生素B12。2、结构和性质：分子中含有金属元素钴，故又称钴胺素（结构见下页）。其结构非常复杂。分子中除含有钴原子外，还含有5，6-二甲基苯并眯唑、3‘-磷酸核糖、氨基丙醇和类似卟啉的咕啉环成分。在钴原子上可结合不同的基团形成不同的维生素B12。主要有5’-脱氧腺苷钴胺素、氢钴胺素、羟钴胺素和甲基钴胺素等。其中5’-脱氧腺苷钴胺素和甲基钴胺素是体内的主要形式。第45页，共58页，2023年，2月20日，星期三维生素B12第46页，共58页，2023年，2月20日，星期三第47页，共58页，2023年，2月20日，星期三3、功能：

5’-脱氧腺苷钴胺素和甲基钴胺素是B12的辅酶。前者作为几种变位酶的辅酶，如甲基天冬氨酸变位酶使谷氨酸变为甲基天冬氨酸；后者作为甲基转移酶的辅酶，使高半胱氨酸转变为甲硫氨酸。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。4、缺乏症：恶性贫血第48页，共58页，2023年，2月20日，星期三第49页，共58页，2023年，2月20日，星期三第50页，共58页，2023年，2月20日，星期三（九）维生素C及其辅酶1、来源：广泛存在于新鲜蔬菜及水果中，动物不含维生素C，人体不能自身合成。2、结构与性质：维生素C又称抗坏血酸，它是一个具有6个碳原子的酸性多羟基化合物，其分子中2位和3位碳原子的两个烯醇式羟基极易解离，释放H+，而被氧化成脱氢抗坏血酸。故抗坏血酸既具有酸性又具有还原性，氧化型抗坏血酸与还原性抗坏血酸可以互相转化，在生物组织中自成氧化还原体系。3、功能：（1