Biochemistry-B(5)辅酶和维生素

请做好上课准备Chapter6辅酶和维生素

维生素是维持生物正常生命过程所必需的一类小分子有机物，需要量很少，但对维持健康十分重要。

维生素不能供给机体热能，也不能作为构成机体组织的物质，其主要功能是通过作为辅酶的成分调节机体代谢。长期缺乏任何一种维生素都会导致相应的疾病（维生素缺乏症）。维生素的历史药王孙思邈已知用谷皮治疗脚气病。

1896年荷兰医生埃克曼从生病的鸡上获得启示，最早分离出的维生素（VitB1）是一种胺类（amine），将维生素取名为Vitamine（生命胺，最初中译为维他命），但并非所有的维生素都含氨基，改为Vitamin（V）。6、7世纪前，我国已有脚气病和雀目症的记载。维生素缺乏症缺乏VitD，牙齿松动，脚呈弓形，软骨病，佝偻病等。缺乏VitA，眼内水分少、干涩怕光，皮肤干而粗燥，皮肤无故发痒。缺乏VitC，皮有青紫斑，流鼻血，伤口不易愈合等。维生素缺乏症缺乏VitB6，兴奋不安、反射亢进和周围神经炎，导致头痛，脾气急躁，困倦，易激动和精神抑郁。缺乏VitB12，导致舌炎、腹泻和巨幼细胞性贫血，常伴有感觉迟钝、肢体运动失调等神经症状。缺乏VitB1，引发脚气病、神经炎并累及心脏，并使人脾气暴躁，困倦乏力，神经过敏，喜怒无常。维生素过多症长期大量使用VitA和VitD会引起中毒；VitB1用量过多会引起周围神经痛觉缺失；长期大量使用VitB12会引起红细胞过多；维生素分类水溶性维生素：VitA、D、E、K等脂溶性维生素：VitB族（B1、B2、泛酸、维生素PP、B6、生物素、叶酸，B12）和VitC等维生素重点尼克酸B5核黄素B2泛酸B3硫胺素B1维生素B6生物素B7四氢叶酸B11维生素B12硫辛酸维生素C水

溶

性

维

生

素尼克酸，又称为烟酸、维生素PP，过去称抗赖皮病维生素或维生素B5，是B族维生素中人体需要量最多者。包括尼克酸（烟酸）和尼克酰胺。尼克酰胺为维生素B5的化学名。NCOOH尼克酸（nicotinicacid）NCONH2尼克酰胺（nicotinamide）6.1尼克酸（维生素PP、VitB5）理化性质：均为吡啶的3-羧酸衍生物；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），多用于医疗及营养上；无色晶体，熔点分别为236℃和129~131℃；较稳定，不被光、空气及热破坏；与溴化氰产生黄绿色化合物，定量基础；溶于水及酒精。吡啶1.以NAD+或NADP+形式作为脱氢酶的辅酶，起递氢体的作用。NCONH2R+2HNCONH2RHH14-2H功能：NAD(P)++2H-2HNAD(P)H+H+3-磷酸甘油醛脱氢酶3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸NAD+NADH功能：2.维持神经组织的健康。尼克酰胺维护中枢及交感神经系统，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。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（糙皮病，Pellagra）。狗则生黑舌病。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，两手及其裸露部位呈现对称性皮炎；头痛、头昏、精神亢奋、易刺激、抑郁、妄想等。

Trp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）。缺乏症：赖皮病VitB5的辅酶形式——辅酶Ⅰ、辅酶Ⅱ辅酶Ⅰ：尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamideadeninedinucleotide，NAD+）辅酶Ⅱ：尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamideadeninedinucleotidephosphate，NADP+）2NAD++2H→2NADH2NADP++2H→2NADPH

NAD+NADP+辅酶Ⅰ尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸辅酶Ⅱ尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸3-磷酸甘油醛脱氢酶2NAD++2H→2NADH糖酵解中的脱氢酶的辅酶维生素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。H2C—C—C—C—CHOHOHOHOHHHHH1′2′3′4′5′NNNCCONHOCH3CH31234578910核糖醇基异咯嗪基6.2核黄素（维生素B2）桔黄色针状结晶，味苦；微溶于水，溶于水呈绿色荧光；在碱性溶液中光照极易破坏；贮于褐色容器，避光保存；肉、蛋、奶、鱼类等含量丰富。核黄素维生素B2的生理功能和缺乏症作为递氢辅酶，参与生物氧化作用。缺乏时组织呼吸减弱，代谢强度降低。主要症状为口腔发炎，眼角膜和口角血管增生，引起白内障、眼角膜炎、舌炎和阴囊炎等。孕期和哺乳期的女性应大量补充，长期处在精神紧张、压力大环境的人，应当增加用量。维生素B2缺乏症女性尤其容易缺乏氧化还原反应VitB2

的辅酶形式——FAD和FMNFAD(黄素-腺嘌呤二核苷酸)和FMN(黄素单核苷酸)是核黄素(维生素B2)的衍生物。在脱氢酶催化的氧化-还原反应中，起着电子和质子的传递体作用。FADFMNVitB2+ATP→FMN+ADP+FMN，flavinmononucleotideFMN+ATP→FAD+PPi+

ATPFAD，flavinadeninedinucleotide

ATPTCA中的脱氢酶的辅酶苹果酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶α-酮戊二酸脱氢酶复合物请你判断？辅酶Ⅰ即NAD+FMN6.3泛酸（维生素B3）泛酸又称维生素B3、遍多酸。由，-二羟基--二甲基丁酸和一分子

-丙氨酸缩合而成。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

β维生素B3的生理功能和缺乏症泛酸以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。成人每天需要量为5~10mg，一般膳食的泛酸含量丰富。大白鼠缺乏泛酸，毛发边灰白，自行脱落，毛与皮的色素形成可能与泛酸有关。泛酸的辅酶形式是辅酶A，乙酰化酶的辅酶，参与酰基转移反应，作为酰基载体，是重要辅酶。VitB3的辅酶形式——辅酶ACH2-C—C—C-N-CH2-CH2-COOHH3CH3COHHOHOHα,γ-二羟-β,β-二甲基丁酸β-丙氨酸NH-CH2-CH2-SH巯基乙胺OOH2COOH1′2′3′4′5′NNNNHH9P-O—O‖PO-O—O‖P-O—O‖O-NH2辅酶A（CoASH）腺苷-3’,5’-二磷酸VitB3

辅酶A

乙酰辅酶A泛酸（维生素B3）SH辅酶A乙酰辅酶A脂肪酸代谢中生成脂酰coAR-COO-+HS-CoA

→R-C-S-CoAO‖6.4硫胺素（维生素B1）硫胺素又称维生素B1、抗脚气病维生素、抗神经炎素；自然界中分布广泛，特殊香气，微苦；维生素B1盐酸盐为无色结晶，溶于水；容易被破坏，酸性中稳定，中性和碱性中易被氧化；酵母中含量最多，瘦肉、核果和蛋类的含量较多，五谷类多集中在胚芽及皮层中，宜多吃粗粮。维生素B1和TPP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）。硫胺素焦磷酸硫胺素维生素B1硫胺素(维生素B1)在体内以焦磷酸硫胺素(TPP)形式存在。N—C—CH3HCC—CH2CH2OHSCl1245NH2·HCl3HCCH2124PP焦磷酸硫胺素（TTP）硫胺素+ATPMg2+硫胺素激酶TPP+AMP1.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上。2.促进年幼动物的发育；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，为神经活动提供能量，又能抑制胆碱酯酶的活性。主要功能2缺乏症：1.脚气病中枢神经和肠胃患糖代谢失常消化不良手脚发麻多发性神经炎

——VitB1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，伴有心界扩大、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。脚气病香港脚——足癣缺乏VitB1，周围神经的结构和功能受损，中枢神经系统同样受害。神经系统（特别是大脑）所需能量，基本由血糖氧化供给。糖代谢受阻，神经组织就发生反常现象。注意VitB1的辅酶形式——硫胺素焦磷酸焦磷酸硫胺素是脱羧酶的辅酶，它的前体是硫胺素(维生素B1)。催化酮酸的脱羧反应。

6.5维生素B6维生素B6又称吡哆素，包括吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺。吡哆素为无色晶体，易溶于水及乙醇，在酸液中稳定，在碱液中易被破坏，对光不稳定，吡哆醇耐热，吡哆醛和吡哆胺不耐高温。NCH2OHCH2OHHOH3C吡哆醇(pyridoxol)NCH2OHCHOHOH3C吡哆醛(pyridoxal)NCH2OHCH2NH2HOH3C吡哆胺(pyridoxamine)吡哆素+FeCl3→红色产物吡哆素+重氮化对一氨基苯磺酸→橘红色产物吡哆素+2，6-二氯醌氯亚胺→蓝色产物功能：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脱水等。导致皮肤中枢神经系统造血机构的损害。VitB6缺乏症VitB6的辅酶形式——磷酸吡哆醛或磷酸吡哆胺磷酸吡哆素主要包括磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。磷酸吡多素是转氨酶的辅酶，转氨酶通过磷酸吡多醛和磷酸吡多胺的相互转换，起转移氨基的作用。NCH2O—CHOHOH3CP（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ATPADP6.6生物素（维生素B7）也称维生素H，维生素B7，主要由肠道细菌合成。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。耐热和耐酸、碱，微溶于水，细长针状的晶体，熔点232℃。HNNHCO尿素部分HCCHH2CCHS硫戊烷环部分(CH2)4COOHC5酸根部分生物素（bioton）尿素环上的一个N可与CO2结合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。经常食用生蛋清会导致生物素缺乏（抗生物素蛋白）。生物素缺乏症生物素功能

生物素是催化羧基转移反应和依赖ATP的羧化反应的酶的辅助因子，在CO2固定反应中起重要作用。生物素通过酰胺键与酶的活性部位中一个Lys残基的ε-氨基共价连接，生物素酰-赖氨酸部分称生物胞素。ε6.7四氢叶酸（维生素B11）叶酸（folicacid）即维生素B11，也称蝶酰谷氨酸，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。在植物绿叶中含量丰富故名。在动物组织中以肝脏含叶酸最丰富。叶酸四氢叶酸四氢叶酸（FH4或THFA）叶酸在体内须转变成THFA才有生理活性。小肠粘膜、肝及骨髓等组织含有叶酸还原酶，在NADPH和维生素C的参与下，在叶酸的5、6、7、8位置，可被还原成THFA。THFA的N5和N10位可与多种一碳单位结合作为它们的载体。若叶酸缺乏，则红细胞的发育受到影响，造成巨红细胞性贫血症。叶酸的辅酶形式——四氢叶酸（THFA）THFA是转一碳基团酶系的辅酶。主要的生理功能：Gly→Ser参与嘌呤环的合成dUMP→TMP高半胱氨酸→Cys一碳单位一般结合在THFA的N5或N10上6.8维生素B12是含钴的化合物，又称钴胺素(cyanocobalamine)。其发现是多年研究恶性贫血症（即巨初红细胞症）的结果。最初发现服用全肝可控制恶性贫血症状，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物质，定名为维生素B12。C63H88O14N14RCo维生素B12是含三价钴的多环系化合物，其经验式为C63H88O14N14RCo。其结构式经多次修正，至1963年确定。1973年完成人工合成。微生素B12为深红色晶体，熔点甚高，溶于水、乙醇和丙酮，不溶于氯仿。微生素B12晶体及水溶液都相当稳定，但酸、碱、日光、氧化和还原都使之破坏，有光活性。在自然界中只有微生物能合成维生素B12。

维生素B12的功能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。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。4.髓磷脂的生物合成减少，引起神经系统的损害，表现症状为手足麻木、刺痛、体位不易维持平衡、肌肉动作不协调、忧郁易怒、思想迟缓和健忘等。维生素B12的缺乏症VitB12的辅酶形式——腺苷钴胺素和甲钴胺素VitB12的辅酶形式是两种不稳定的化合物：腺苷钴胺素和甲钴胺素。主要功能是作为变位酶的辅酶，催化底物分子内基团(主要为甲基)的变位反应。维

生

素

B

族6.9硫辛酸硫辛酸是少数不属于维生素的辅酶。硫辛酸是6,8-二硫辛酸，有两种形式，即硫辛酸（氧化型）和二氢硫辛酸（还原型）。酰基转移功能。硫辛酸6.10维生素C维生素C能防治坏血病，又称抗坏血酸(ascorbicacid)。豚鼠和灵长类（包括人）不能合成。坏血病症状：皮肤损伤，牙龈出血等。O=CC—OHC—OHHCHO—C—HCH2OHOO=CC=OC=OHCHO—C—HCH2OHO-2H+2H[还原型][氧化型]维生素C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，亦可与2，4-二硝基苯肼结合成有色的腙，定性或定量测定。1.维持酶分子的-SH，保持体内各种含巯基酶的活性2.清除自由基，阻断致癌物N-亚硝基化合物合成3.促进各种支持组织及细胞间粘合物的形成4.脯氨酸羟化酶的辅酶5.维持谷胱甘肽还原状态，使之结合重金属，解毒维生素C功能维生素C与谷胱甘肽氧化还原反应的关系维生素C缺乏症皮肤粗糙坏血病毛细血管易出血创伤不易愈合齿、骨发育不全或退化维生素A

维生素D

维生素K

维生素E脂

溶

性

维

生

素6.11维生素A维生素A又称抗干眼病维生素。天然的维生素A有两种形式:A1及A2

Al又称视黄醇（retinol）

A2又称3-脱氢视黄醇CH2OH视黄醇3-脱氢视黄醇A1主要存在于海水鱼的肝脏A2主要存在于淡水鱼的肝脏在高等植物和动物中普遍存在的

β-胡萝卜素可转变为维生素A小丑鱼锦鲤维生素A在体内的活性形式包括视黄醇、视黄醛。维生素A1一般为黄色粘性油体，纯体可结晶为黄色三棱晶体，熔点63℃。维生素A2尚未制成晶体。维生素A不溶于水，而溶于油脂和乙醇。视黄醇VitA易氧化，在无氧条件下，相当耐热。易被紫外光所破坏。在氯仿和乙醇溶液中，维生素A1的吸收峰在328nm，维生素A2的吸收峰在345nm及350nm。维生素A除了促进年幼动物生长外，其主要功能为维持上皮组织的健康及正常视觉，还有助于动物生殖和泌乳。在视觉过程中维生素A的变化。VitA缺乏症上皮组织结构改变，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。肠胃黏膜表皮受损而引起腹泻。干眼病：眼睑被白色乳酪状渗出物封住

VitA缺乏症在儿童还偶有因缺乏A引起眼角膜和结膜变质，牙釉和骨质发育不全。大人、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。视紫红质不足，对暗光适应能力减弱，发生夜盲症。胡萝卜，我要胡萝卜。。。。。。CH2OHCHO6.12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。维生素D为无色晶体，不溶于水而溶于油脂及脂溶剂。相当稳定，不易被酸、碱或氧化破坏。只在动物体内含有VitD，鱼肝油中含量最丰富。天然的VitD有两种，

麦角钙化醇(D2)和胆钙化醇(D3)。植物油或酵母中含麦角固醇，经UV激活转化为VitD2。动物皮下的7-脱氢胆固醇，经UV照射转化为VitD3，故麦角固醇和7-脱氢胆固醇常被称作VitD原。目前尚不能用人工方法合成，只能用紫外光照射VitD元的方法来制造。VitD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。VitD缺乏症维生素D摄食不足，不能维持钙平衡，儿童骨骼发育不良，产生佝偻病。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，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。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。VitD过量症6.12维生素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（α、β、γ、δ-生育酚）较为重要，α-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。维

生

素

E

结

构α、β、γ、δ-生育酚维生素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，无氧条件下热至200℃也稳定。极易被氧化。易被紫外光破坏。在259nm有吸收峰。VitE缺乏症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。肌肉（包括心肌）萎缩，形态改变，代谢反常。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。6.13维生素K维生素K是一类能促进血液凝固的萘醌衍生物。1929年，H.Dam发现。有K1、K2、K3三种，K1、K2为天然产物，K3为人工合成品。维生素K1为黄色油状物。维生素K2为黄色晶体。溶于油脂及有机溶剂，如乙醚、丙酮等。耐热，但易被光破坏。维生素K结构VitK功能维生素K的主要作用是促进血液凝固，因维生素K是促进肝脏合成凝血酶原的重要因素。VitK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。新生婴儿肠内无菌，不能合成维生素K，身体本身又无贮存，故易因维生素K的缺乏而出血，应当在出身前增加母体的维生素K含量。大剂量维生素K可引起动物贫血、脾肿大和肝肾伤害。对皮肤和呼吸道有强烈