生物化学课件：维生素与辅酶

维生素与辅酶Vitaminsandcoenzymes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。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

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1、单纯蛋白质酶类

：除了蛋白质外,不含有其它物质,如脲酶、蛋白酶等。2、缀合蛋白质酶类

：除了蛋白质外,还结合一些对热稳定的非蛋白质小分子物质或金属离子

全酶=酶蛋白+辅因子（辅酶、辅基）（有活性）（无活性）（无活性）

酶蛋白的功能：决定酶反应的专一性辅助因子的功能：直接对电子、原子或某些化学基团起传递作用。

酶的化学组成18（辅酶、辅基）脂溶性维生素一、维生素A基本结构单位：异戊二烯含脂环的不饱和一元醇（化学名称：视黄醇）咸水鱼维生素A1(活性是A1的2倍）维生素A2淡水鱼

－胡萝卜素(维生素A原);1

－胡萝卜素

2维生素A视紫红质（杆细胞）---弱光敏感性由9，11-顺视黄醛(VA的氧化产物）和视蛋白缩合而成。构成视觉细胞感光物质的成分富含维生素A原的食物：胡萝卜、红薯、黄色蔬菜生理功能及缺乏症（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。二、维生素D（甾醇类衍生物）

富含维生素D的食物：肝、鱼、蛋黄缺乏：骨骼发育不良，佝偻病(osteomalacia)麦角钙化醇胆钙化醇维生素D3是7－脱氢胆固醇在皮肤中经紫外线照射产生。胆固醇VD是胆固醇的衍生物化学名称：胆钙化醇在体内的活性形式是1,25-二羟胆钙化醇，调节钙、磷代谢，促使新骨形成和钙化。麦角钙化醇以类似的方式由麦角甾醇产生。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

三、维生素E（生育酚）富含维生素E食物：麦胚、鸡蛋、脊椎动物脂肪缺乏：影响生育、肌肉萎缩维生素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。VE：抗氧化剂、自由基清除剂Bicyclicoxygen-containingringwithahydrophobicsidechain.酚基极易释放出一个氢原子（H

），氢原子与自由基结合成非自由基产物，而生育酚自由基则可两两结合成醌式结构生理功能及缺乏症（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，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。四、vitaminK缺乏：皮下出血、贫血、凝血时间长富含食物：绿色蔬菜、动物肝、鱼、牛奶、大豆

血凝维生素凝血酶原加工：谷氨酰羧化酶需要以维生素K作为辅酶。促进肝脏合成凝血酶原（凝血因子II），调节其他凝血因子。水溶性维生素与辅酶*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。维生素C（抗坏血酸）含6个碳原子，酸性多羟基化合物强还原剂；氢的供体和受体

有效的氧化还原系统维生素C有多种生理作用1.保持巯基酶、谷胱甘肽的活性，使机体处于良好状态。2.保持血红蛋白血红素辅基中铁原子的还原状态。3.使食物中难以吸收的Fe3+还原为易于吸收的Fe2+。4.参与生物氧化过程，作为氢的载体。5.促进胶原蛋白的合成，有利于伤口愈合。6.参与机体免疫反应。

*B族维生素与辅酶、辅基*

一、维生素B1和脱羧酶的辅酶硫胺素（thiamin）--VB1缺乏：神经炎、心力衰竭

谷物种子外皮、酵母、瘦肉中富含。

硫胺素羟基磷酸化后，形成焦磷酸硫胺素TPP是脱羧酶的辅酶；生化作用：脱羧Reactivecenter：C-2ofthiazoliumring嘧啶环噻唑环C-2失去H＋形成负碳离子，是很好的亲核基团

TPP是脱羧酶的辅酶生化作用：脱羧缺乏时糖代谢受阻，丙酮酸、乳酸就会在组织中积累，影响心血管和神经组织的正常功能

功能：（1）以辅酶的方式参与糖代谢（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。缺乏症：脚气病二、核黄素与脱氢酶的辅基核黄素（riboflavin）--VB2动物肝、米糠富含.

核黄素化学结构：异咯嗪环、核糖醇维生素B2末端羟基磷酸化--黄素单核苷酸（FMN）黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）脱氢酶的辅基，生化作用传递2H（电子）ReductionandreoxidationofFMNandFAD.TheconjugateddoublebondsbetweenN-1andN-5arereduced.活性部位：两个活泼双键功能：以辅酶的方式参与体内的生物氧化作用。缺乏症：口腔疾病，脂溢性皮炎。三、泛酸和辅酶A泛酸（pantothenate）：VB3泛酸：β-丙氨酸与α,γ-二羟-β,β-二甲基丁酸缩合CoA活性基团是巯基

主要活性形式CoA:酰基转移酶的辅酶,生化作用是转移酰基(acylgroup).

CoA是典型的酰基载体

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。

缺乏症：人体尚未发现，动物可出现毛发变白等症状。

四、烟酸、烟酰胺和脱氢酶的辅酶烟酸、烟酰胺--维生素PP（B5）-吡啶衍生物缺乏患皮炎、呆傻、癞皮病

豆类、肉产品富含辅酶I:烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（氧化型）电子受体烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（还原型）电子供体辅酶II:烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+/NADPH)Acid-basecatalystandsuitablebindingsitesforthecoenzymeandsubstrate.Twohydrideionsareremoved,oneofwhichcarryingtwoelectronsistransferredtoNAD+.脱氢酶辅酶：NADH、NADPH

生化作用：转移氢负离子五、维生素B6与转氨酶的辅酶B6vitaminfamilyB6deficiencies:proteinmetabolismdisorder吡哆醇吡哆醛吡哆胺Reactivecenter:aldehydegroup生化作用：转氨基磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺是转氨酶的辅酶（氨基酸代谢）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。

六、生物素与羧化酶的辅基生物素:维生素B7羧化酶的辅基；生化作用：传递羧基Biotiniscovalentlylinkedtotheactivesiteofitshostenzymebyanamidebondtothe

-aminogroupofalysineresidue.Reactivecenter:N-1共价结合到蛋白质上羧化酶的辅基；生化作用：羧基载体催化体内CO2的固定七、叶酸和转移酶的辅酶叶酸（folicacid）--维生素B11缺乏：营养障碍性贫血

叶酸结构式：喋呤、氨基苯甲酸、谷氨酸维生素B11四氢叶酸是维生素B11的衍生物生化作用：转移一碳单位(one-carbonunit)，参与核酸合成功能：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。缺乏症：巨红细胞性贫血。胎儿畸形。八、维生素B12和辅酶cobalamincoenzymecobalamin

B12辅酶：1.5’-脱氢腺嘌呤核苷钴胺素

2.甲基钴胺素RearrangementinwhichahydrogenatomandanothergroupB12辅酶是变位酶的辅酶生化作用：转移-H，-R肝、肉、蛋、奶富含。功能：

5’-脱氧腺苷钴胺素和甲基钴胺素是B12的活性形式。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。缺乏症：恶性贫血九、硫辛酸（lipoicacid）（不属于维生素的辅酶）微生物生长因子含S的八碳酸二氢硫辛酸：脱氢酶的辅基硫辛酸在糖代谢中起到重要作用，是丙酮酸和酮戊二酸脱氢酶的辅酶，在氧化脱羧过程中传递酰基和氢。十、辅酶Q(CoQ)辅酶Q又称为泛醌，广泛存在于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和氢。重要的水溶性维生素及相应辅酶

1维生素B1：焦磷酸硫胺素（TPP）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B3(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+）4维生素B5(泛酸)：辅酶A（CoA）5

维生素B6：磷酸吡哆醛(PLP)、磷酸吡哆胺(PMP)6

生物素(维生素B7):生物胞素7

叶酸(维生素B9)：四氢叶酸（FH4）