《生物化学》课件-第五章 维生素

VITAMIN维生素维生素THECHEMISTRYOFVITAMIN第五章EXECUTIVESUMMARY本章内容提要INTHISCHAPTERCONTENTOFTHEFEED0103维生素的概念及分类02脂溶性维生素水溶性维生素CHAPTERLEARNINGOBJECTIVES维生素的概念；维生素的分类；水溶性维生素与辅助因子之间的关系掌握脂溶性维生素维生素的生理功能及缺乏症熟悉维生素的来源及应用维生素类药物了解章节学习目标

唐代名医孙思邈用猪肝治疗雀目——夜盲症（维生素A缺乏症）。他还曾用麦麸（谷皮）熬粥来防治脚气病（维生素B1缺乏症）。

19世纪初，欧洲科学家认为人体只需要蛋白质、糖类、脂类、矿物质和水五种营养素，在航海传记中早已记载了许多坏血病（维生素C缺乏症）的病例，这些病人并不能用当时已知的五种营养素来治疗。维生素的发现与认识：来自医学实践过程19世纪，荷兰统治下的东印度群岛上流行脚气病，该病患者会出现手足麻木、四肢无力、肌肉萎缩甚至心力衰竭、下肢水肿等症状。当时的科学家和医生们认为：脚气病是血液中的一种细菌导致的多发性的神经炎，是一种传染病。年轻的荷兰医师埃克曼却不完全认同，研究发现细菌并不是真正的凶手，他用糙米喂养也患脚气病的鸡，一段时间后，病鸡痊愈了。他让患有脚气病的病人吃糙米、喝米糠水，结果病人很快恢复了健康。请问1.什么是维生素，维生素在体内有什么作用？2.引起脚气病的原因是什么？3.为什么患脚气病病人吃糙米、喝米糠水，很快就康复了？案例分析

1897年，荷兰医生艾克曼发现了米糠有缓解脚气病症状的作用。1911年，波兰学者首次从米糠中提取出治疗脚气病的物质，并证明该物质属于胺类（维生素B1），是维持生命所必需的，因此称之为生命胺(vita-amino)。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。

现在，人们已能合成许多种维生素，这对防治疾病、增进健康具有重大意义。各种维生素在物质代谢中的作用逐渐清楚。一、维生素的概念维生素（vitamin）维持生命活动所必需的一类小分子有机化合物，在体内不能合成或合成量很少，必须由食物供给的一类微量低分子有机化合物。既与能量无关，也与结构组成无关，因此维生素不是能量物质，也不是结构物质。维生素是生命新陈代谢必需的一类营养素二、维生素的分类与命名维生素的种类繁多，化学结构差异很大，通常按溶解性质将其分为脂溶性维生素（lipid-solublevitamins）和水溶性维生素（water-solublevitamins）两大类。脂溶性维生素水溶性维生素维生素B族：B1、B2、B6、B12、PP、叶酸、泛酸、生物素等知识拓展餐后服用维生素餐后胃肠道有较充足的油脂，有利于脂溶性维生素的溶解，促使其更容易吸收。水溶性维生素B1、维生素B2、维生素C等如果空腹服用，会较快地通过胃肠道，可能在人体组织未充分吸收利用之前就排出。故维生素宜餐后服用。根据维生素的功能特性，水溶性维生素构成了酶蛋白的辅助因子，作为辅酶能够参与酶催化反应中底物基团的转移；脂溶性维生素主要起到调控某些生物机能的作用。1、按发现的先后顺序命名：A、B、C、D2、按照维生素特有的生理功能命名：抗脚气病维生素、抗干眼病因子3、根据维生素的化学结构命名：视黄醇、硫胺素4、初发现时以为是一种，随着研究的深入证实了是几种维生素的混合物，则在字母右下方注以1、2、3：B1、B2维生素的命名三、维生素缺乏的原因以及后果（1）摄入量不足（2）吸收障碍（3）需要量增加（4）合成量不足长期缺乏某种维生素，会导致维生素缺乏症。维生素的需要量有一定范围，如果一次大量或长期过量摄入，就会产生维生素过多症，或称维生素毒性。临床患者维生素缺乏的常见原因临床患者常因不能进食或进食不足，消化吸收障碍、分解代谢增强、生理需要量增加不合理的肠外营养支持以及用药干扰（长期、大量使用头孢菌素类、碳青霉烯类抗菌药物、缓泻药等）而易造成维生素缺乏。知识拓展第二节脂溶性维生素脂溶性维生素包括维生素A、D、E、K，它们不溶于水，而溶于脂类及脂肪溶剂。脂溶性维生素在食物中与脂类共同存在，并随脂类一同吸收。吸收后的脂溶性维生素在血液中与脂蛋白及某些特殊的结合蛋白特异地结合而运输。一、维生素A1、结构维生素A又名抗干眼病维生素，是一个具有脂环的不饱和一元醇。天然的维生素A有两种形式：A1及A2

。A1视黄醇A23-脱氢视黄醇维生素A在体内的活性形式有视黄醇、视黄醛和视黄酸。2、维生素A的来源肝脏、蛋黄、胡萝卜、绿叶蔬菜、玉米等有色蔬菜中以胡萝卜素形式存在，β-胡萝卜素最为重要。在小肠粘膜内的β-胡萝卜素加氧酶的作用，加氧断裂，生成2分子的视黄醇，β-胡萝卜素即维生素A原。β-胡萝卜素的结构式①.维生素A与视觉有关，构成视觉细胞的感光物质视紫红质；②.参与糖蛋白的合成，维持上皮组织的分化与完整；③.抗氧化，抗癌，促进生长发育及繁殖。3、生理功能维生素A缺乏症：夜盲症、干眼病、皮肤干燥、影响发育等4、缺乏症视紫红质（含视黄醛的糖蛋白）是人眼中的感光物质暗处光二、维生素D维生素D又名抗佝偻病维生素，其化学本质是类固醇衍生物。天然维生素D包括D2（麦角钙化醇）和D3（胆钙化醇）两类。D2和D3均无直接的生理活性，在体内经过生物转化后形成具有生物活性的1,25-(OH)2-VD3。（2）D原转化（紫外照射）：植物性食物、微生物（1）D3来源：动物性食物，如鱼肝、牛奶、蛋黄等2、维生素D的来源1、结构动物体内：7-脱氢胆固醇（D3原）

维生素D3（胆钙化固醇）酵母、真菌、植物中：麦角固醇（D2原）

维生素D2（麦角钙化固醇）维生素D原的转化作用于小肠粘膜、肾及肾小管，促进钙离子在骨骼中的沉积，与降钙素、甲状旁腺素一起调节钙磷代谢，维持血液中钙磷的正常水平，促使骨骼正常生长、发育和更新。3、生理功能佝偻病（儿童）、严重蛀牙、软骨病（成人）、老年性骨质疏松症等。4、缺乏症

维生素E又称生育酚，分为生育酚和生育三烯酚两大类，每类又各包括α、β、γ和δ四种异构体。其中以α-生育酚分布最广且生理活性最高。维生素E在无氧条件下具有热稳定性，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，是动物和人体中最有效的抗氧化剂。三、维生素E苯骈二氢吡喃的衍生物1、结构2、维生素E的来源（1）自然界中：植物油（麦胚油、玉米油、花生油等）、油性种子、蔬菜和豆类等（2）体内：细胞膜、血浆脂蛋白等3、生理功能①.抗氧化作用清除氧自由基，保护生物膜，保护巯基，促使末梢血管扩张。②.调节基因表达

抗炎、维持正常免疫功能，降低心肌梗死和脑卒中的危险性。③.与动物的生殖功能关系密切④.促进血红素的代谢。维生素E四、维生素K维生素K又称凝血维生素，包括K1、K2、K3、K4、K5、K7等多种形式，其中K1、K2为天然存在的脂溶性维生素，K3、K4、K5、K7等是人工合成的水溶性维生素，可口服及注射。维生素K的吸收主要在小肠，经淋巴吸收至血液，在血液中随β-脂蛋白转运至肝储存。2-甲基-1，4-萘醌的衍生物1、结构维生素K1维生素K2（n=6、7或9）2、维生素K的来源K1：绿叶植物，如菠菜、青菜等；动物肝脏、鱼、肉等K2：肠道微生物合成（大肠杆菌、乳酸菌）K3：临床使用的合成物K4：临床使用的合成物，凝血活性更高凝血时间延长，肌肉、胃肠道出血。3、生理功能①.凝血作用促进凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ的生物合成，并促使肝脏中凝血酶原转变为凝血酶。（凝血酶原谷氨酸羧化酶的辅因子、电子传递体）②.参与骨盐代谢骨钙蛋白是一种维生素K依赖性钙结合蛋白，参与调节骨骼中磷酸钙的合成。4、缺乏症是谁害了他们？20世纪90年代，苏州某儿童医院接二连三出了一件怪事，半年不到，三名男婴因暴发心力衰竭伴肺水肿而死亡，其年龄均是三个月左右，母乳喂养，家庭条件很好，其母亲在怀孕期及分娩后均以精白米为主食。分析导致患儿死亡的原因。水溶性维生素包括B族维生素和维生素C。水溶性维生素（易溶于水）体内过剩的部分均可随尿液排出体外，因而在体内很少蓄积，也不会因此而发生中毒。又因为在体内的储存很少，所以必须经常从食物中摄取。第三节水溶性维生素一、维生素B1

维生素B1又称硫胺素或抗脚气病维生素或抗神经炎维生素，其分子结构由含氨基的嘧啶环和含硫的噻唑环两部分组成。体内活性形式为焦磷酸硫胺素（TPP）焦磷酸硫胺素（TPP）的结构VB1硫胺素TPP焦磷酸硫胺素硫胺素+ATPMg2+TPP+AMP硫胺素激酶嘧啶环和噻唑环维生素B1的来源主要存在于种子的外皮和胚芽中，如麦麸、米糠等；酵母菌中含量丰富；瘦肉、白菜等维生素B1缺乏症脚气病、多发性神经炎、消化不良（抑制胆碱酯酶）生理功能①.TPP影响代谢（1）TPP是α-酮酸脱氢酶系的辅酶，参与供能代谢。（2）TPP是磷酸戊糖途径中转酮醇酶的辅酶，参与核糖的合成。②.抑制胆碱酯酶活性维生素B1抑制胆碱酯酶活性，使乙酰胆碱分解减缓，维持正常的神经传导。二、维生素B2

维生素B2又称核黄素，是核糖醇和7,8-二甲基异咯嗪的缩合物。维生素B2在体内的活性形式为黄素单核苷酸（FMN）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）。异咯嗪D-核糖醇核黄素FMN,黄素单核苷酸FAD,黄素腺嘌呤二核苷酸腺嘌呤核黄素+ATP→FMN+ADP

FMN+ATP→FAD+ppi维生素B2的来源分布广泛，鸡蛋、牛奶、肉类、酵母等维生素B2缺乏症皮肤炎及黏膜炎：口角炎、舌炎、唇炎；眼球充血、眼结膜炎等生理功能①.FMN和FAD是构成黄素酶的辅基FMN及FAD作为辅基，在体内主要起递氢体的作用，参与体内多种氧化还原反应，促进糖、脂肪和蛋白质的代谢。②.促进生长发育，维持皮肤和黏膜的完整性维生素B2可提高机体对蛋白质的利用率，促进细胞的正常分裂和生长，还具有保护皮肤毛囊粘膜及皮脂腺的功能。FMN的氧化还原态异咯嗪环上FMN(FAD)+2H+

FMNH2

(FADH2)FAD的氧化还原态异咯嗪环上三、维生素PP（维生素B3）维生素PP又称抗癞皮病维生素，化学本质为吡啶衍生物，包括尼克酸（也称烟酸）和尼克酰胺（也称烟酰胺），在体内可以相互转化，主要以酰胺形式存在。维生素PP在体内的活性形式为尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）即辅酶Ⅰ（CoⅠ）和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+）即辅酶Ⅱ（CoⅡ）。尼克酸尼克酰胺烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+，辅酶II）烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+，辅酶I）在2’-羟基加一个P腺嘌呤腺嘌呤核苷酸尼克酰胺维生素PP的来源性质稳定，分布广泛，鱼、肉类、酵母、米糠等谷类维生素PP缺乏症皮炎、癞（糙）皮病；腹泻、胃炎；中枢神经系统发生混乱甚至痴呆等生理功能①.NAD+和NADP+是体内多种不需氧脱氢酶（如苹果酸脱氢酶、乳酸脱氢酶）的辅酶，在氧化过程中作为递氢体参与细胞生物氧化。②.抗癞皮病（又称糙皮病或对称性皮炎）③.抑制脂肪酸的动员，降低血浆胆固醇。NAD(P)++MH2M+NAD(P)H+H+吡啶环的C-4位置是反应中心，能接受或给出氢负离子NAD+的作用机理维生素PP与糙皮病

尼克酸1911年首次从天然物质中分离出来，为烟碱氧化的产物。1913年Funk研究脚气病治疗时，从酵母和米糠中分离出尼克酸，但与治疗脚气病无关，所以没引起重视。20年后，从辅酶Ⅱ中分离出尼克酰胺，才又引起重视。1935年证实尼克酰胺为ＮＡＤ＋的组成成分。1937年首次发现尼克酸和尼克酰胺可治疗狗的黑舌病和人的癞皮病。

在19世纪癞皮病流行于西班牙、意大利、法国等；美国在内战时期癞皮病流行；我国解放前也有癞皮病的报告，之所以流行，皆因贫穷或偏食玉米。现在印度以玉米和高粱为主食的地区，本病还是很多。非洲是唯一仍然把癞皮病作为重要问题的一个洲。维生素PP与糙皮病

当体内维生素PP缺乏时引起代谢障碍，主要症状是皮炎（dermatitis）、腹泻（diarrhea）和痴呆（dementia），又称“三D”症状。皮肤症状常见在肢体暴露部位，如手背、腕、前臂、面部、颈部、足背、踝部出现对称性皮炎，称为癞皮病。早期多便秘，神经系统症状初期很少出现。急性患者可伴有疱疹和皮肤破裂，易导致继发感染。病情好转后，大块脱皮会留下棕黑色色素沉着。慢性病例的皮肤呈粗糙、增厚、干燥、脱屑现象，色素沉着更深。部分患者食欲不振、恶心、呕吐、腹泻，大便呈水样，常伴有慢性胃炎，口腔粘膜红肿常伴有溃疡。慢性病例舌乳头萎缩，舌面光滑、干燥呈“牛肉”样，有时会便秘。严重者会出现神经症状，乏力、烦躁、抑郁、健忘甚至谵妄、狂燥、痴呆。维生素PP缺乏症多影响中枢神经系统，脚气病影响周围神经。癞皮病常与脚气病、核黄素缺乏病和其它营养缺乏病同时存在。糙皮病双手皮肤表现糙皮病局部皮肤的表现维生素PP与糙皮病四、维生素B6维生素B6是吡啶衍生物，包括吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺。吡哆醛和吡哆胺可以相互转变。维生素B6在体内的活性形式为磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。吡哆醇吡哆醛吡哆胺吡哆醛吡哆醇吡哆胺磷酸吡哆醛磷酸吡哆胺维生素B6的来源广泛分布于动、植物中，种子、五谷杂粮、肝、酵母、肉类、蔬菜等维生素B6缺乏症食物中富含维生素B6，肠道细菌合成，不易缺乏，尚未发现典型的缺乏症生理功能1.磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺参与氨基酸代谢磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺是氨基酸氨基转移酶的辅酶，起传递氨基的作用；磷酸吡哆醛是氨基酸脱羧酶的辅酶，起脱羧基的作用。2.磷酸吡哆醛是血红素合成关键酶的辅酶，参与血红素的合成。3.服用异烟肼需补充维生素B6。谷氨酸：草酰乙酸氨基转移酶五、泛酸（维生素B5）泛酸又称遍多酸，由α,γ-二羟基-β,β-二甲基丁酸（泛解酸）和β-丙氨酸通过肽键缩合而成。泛酸在体内的活性形式为辅酶A（CoA或CoA-SH）和酰基载体蛋白（ACP或ACP-SH）。活性位点：β-巯基乙胺的-SH泛酸β-巯基乙胺泛酸Pi3’-磷酸腺苷5’-焦磷酸酰胺键磷酸二酯键CoA的结构式泛酸的来源食物中含量充足：蜂王浆中含量最多；肠道细菌能够合成供人体利用缺乏症体内不易缺乏，尚未发现典型的缺乏症生理功能组成辅酶A，辅酶A在体内构成酰基转移酶的辅酶，起运载酰基的作用。CoA和ACP广泛参与糖类、脂类、蛋白质代谢及肝的生物转化作用。被广泛用作各种疾病的重要辅助药物。六、生物素（维生素B7）生物素（biotin）又称辅酶B7、维生素H，为带有戊酸侧链的噻吩与尿素结合成的骈环，含硫维生素。活性位点：N-1生物素的来源广泛存在于酵母、肝、蛋类、花生、牛奶和鱼类等食品中；人体肠道细菌也能够合成。缺乏症大量食用生鸡蛋清可引起生物素缺乏，因为在新鲜鸡蛋白含有抗生物素蛋白，它能与生物素结合形成无活性又不易消化吸收的物质，鸡蛋加热后这种蛋白质即被破坏。长期服用抗生素可抑制肠道细菌生长，也可造成生物素的缺乏。生理功能生物素是多种羧化酶（如丙酮酸羧化酶、乙酰CoA羧化酶等）的辅酶，在代谢过程中作为CO2的载体参与体内的羧化反应。①生物素的戊酸羧基与羧化酶中赖氨酸侧链的-NH2共价相连②通过尿素-N1H的羧化/去羧化作用传递羧基丙酮酸丁酮二酸(丙酮酸羧化酶、生物素、Mg2+)乙酰辅酶A丙二酰辅酶A(乙酰辅酶A羧化酶、生物素、Mg2+)生物素的功能是作为CO2的递体，在生物合成中起传递和固定CO2的作用。七、叶酸（维生素B9）叶酸又名喋酰谷氨酸，由谷氨酸、蝶呤啶和对氨基苯甲酸缩合而成。其在体内的活性形式为5,6,7,8,-四氢叶酸（THFA或FH4），是一碳单位转移酶的辅酶，参与一碳单位的转移。

传递的一碳单位：甲基、亚甲基、次甲基、甲酰基、亚氨甲基

活性位点：N5、N10，一碳单位可连接到四氢叶酸的N5或N10叶酸（蝶酰谷氨酸）四氢叶酸叶酸的来源在酵母、肝、水果、绿色蔬菜中含量丰富，人体肠道细菌也能合成。缺乏症一般不易发生缺乏症。若不能合成叶酸，会造成巨幼细胞性贫血（妊娠期）。生理功能1.四氢叶酸是一碳单位转移酶的辅酶四氢叶酸是一碳单位的载体，参与嘌呤、脱氧胸苷酸等多种物质的合成。缺乏叶酸，会导致巨幼细胞贫血（又称恶性贫血）。2.降低胎儿神经管缺陷发病率。3.抗癌，降低动脉粥样硬化、血栓生成和高血压的危险性。正常红细胞巨幼红细胞性贫血红细胞八、维生素B12

维生素B12又称钴胺素（coholamine），是唯一含金属元素钴的维生素。维生素B12在体内的主要存在形式：氰钴胺素、羟钴胺素、甲钴胺素和5’-脱氧腺苷钴胺素。维生素B12的活性形式（血液中的主要存在形式）为5’-脱氧腺苷钴胺素和甲钴胺素（少量）。咕啉核心核苷核苷由金属钴为中心，4个吡咯环围绕金属钴连成一个大环，即咕啉结构，是维生素B12的核心结构。维生素B12的来源动物性食物如肝、肾、瘦肉、鱼、蛋等；酵母中含量丰富；人体肠道细菌也能合成；不存在于植物中。维生素B12缺乏症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，导致恶性贫血4、髓磷脂的生物合成减少，损害神经系统生理功能1、甲钴胺素是甲基转移酶的辅酶甲钴胺素参与一碳单位的代谢，与多种化合物的甲基化有关。缺乏维生素B12，会导致巨幼细胞贫血。2、5’-脱氧腺苷钴胺素具有营养神经的作用。九、维生素C维生素C又称L-抗坏血酸，含有6个碳原子的不饱和多羟基化合物，以内酯形式存在。维生素C可发生自身氧化还原反应，与脱氢抗坏血酸之间相互转变，还原型抗坏血酸是体内存在的主要形式。维生素CL-抗坏血酸脱氢抗坏血酸维生素C的结构和转化氧化剂、热、光照维生素C的来源广泛存在于新鲜蔬菜及水果中，植物体内维生素C由葡萄糖转化而来。维生素C缺乏症坏血病，毛细血管脆弱，牙龈发炎出血生理功能1.维生素C是体内某些羟化酶的重要辅助因子，参与体内羟化反应。（1）维生素C是胶原脯氨酸羟化酶和胶原赖氨酸羟化酶的