维生素和辅酶课件

维生素和辅酶

Enzyme一、维生素的概述

人类对维生素的认识始于3000多年前。当时古埃及人发现夜盲症可以被一些食物治愈，虽然他们并不清楚食物中什么物质起了医疗作用，这是人类对维生素最朦胧的认识。唐代医学家孙思邈（公元581-682年）肝（富含VA）防治夜盲症；用谷皮汤（富含VB1）熬粥防治脚气病。

（一）维生素的发现1519年，葡萄牙航海家麦哲伦率领的远洋船队从南美洲东岸向太平洋进发。三个月后，有的船员牙床破了，有的船员流鼻血，有的船员浑身无力，待船到达目的地时，原来的200多人，活下来的只有35人，人们对此找不出原因。1734年，在开往格陵兰的海船上，有一个船员得了严重的坏血病，当时这种病无法医治，其他船员只好把他抛弃在一个荒岛上。待他苏醒过来，用野草充饥，几天后他的坏血病竟不治而愈了。1747年英国海军军医林德总结了前人的经验，建议海军和远征船队的船员在远航时要多吃些柠檬，他的意见被采纳，从此未曾发生过坏血病。但那时还不知柠檬中的什么物质对坏血病有抵抗作用。直到19世纪80年代，荷兰政府统治下的东印度群岛居民受脚气病折磨，认为是脚气病是一种多发性的神经炎，并从脚气病人血液中分离出了一种细菌，便认为是这种细菌导致了脚气病的蔓延，它是一种传染病。(1906年英国)纯化饲料矿物质、蛋白质、脂肪、核酸、糖纯化饲料+极微量牛奶牛奶中存在需要量极少，但生存必需的食物辅助因子——维生素动物合成某些维生素的功能退化，必须依靠植物和微生物提供，一旦缺乏：病/死

说明？1912年，波兰科学家丰克，经过千百次的试验，终于从米糠中提取出一种能够治疗脚气病的白色物质。这种物质被丰克称为“维持生命的营养素”，简称Vitamin(维他命)，也称维生素。（二）概念

维生素(vitamin)

——人类必需的一类营养素是维持机体正常生理功能所必需、机体自身又不能合成或合成量不足，必需靠外界供给的一类微量低分子有机化合物。不是能量物质，也不是结构物质

维生素缺乏症：生物体缺乏维生素时，物质代谢会发生障碍。由于各种维生素的生理功能不同，缺乏不同的维生素发生不同的病变。这种因缺乏维生素引起的疾病称为维生素缺乏症。维生素过多症或维生素毒性：维生素的需要量是有一定的范围的，如果超过需要量很多（一般10倍以上）引起维生素不足或缺乏的因素膳食调配不合理食物保存加工不当偏食习惯长期腹泻引起的吸收困难生理需要量增加，如发育期儿童、妊娠期和哺乳妇女等。（三）维生素的分类

依据溶解性分为：水溶性：VB族、VC

脂溶性：

VA

、VD、VE、VK功能：水溶性V—辅酶，

参与酶催化反应中底物基团的转移脂溶性V—调控某些生物机能

大多数维生素特别是B族维生素是辅酶或辅基的成分。维生素与辅酶的对应关系见表12-1和表9-3。（四）维生素与辅酶的关系二、水溶性维生素Water-solubleVitamin（一）VB1(硫胺素）

化学结构嘧啶环+噻唑环也称抗神经炎因子，或抗脚气病维生素存在形式：主要以辅酶形式或活性形式的TPP（硫胺素焦磷酸）由ATP提供213TPP功能部位在噻唑环的C2上，因为环3位上的N+携带正电荷，起电子穴（是指通过共振使负离子离域，并得到稳定的亲电结构）的作用，有助于C2丢失质子而成为负离子。如C2容易和а-酮酸的羰基碳发展生加成而脱羧。功能维生素B1——缺乏症脚气病——由于VB1与糖代谢密切相关，因此多食糖类食物，VB1的需要量也增大。VB1缺乏时，糖代谢受阻，丙酮酸积累，出现多发性神经炎，两脚无力、健忘、四肢麻木、肌肉萎缩、心力衰竭、下肢水肿等症状，临床上称为脚气病。消化功能障碍——VB1可抑制胆碱酯酶的活性，当VB1缺乏时，该酶活性升高，乙酰胆碱水解加速，神经传导受到影响，造成胃肠道蠕动缓慢、消化液分泌减少、食欲不振、消化不良等。多存在于种皮、胚芽、米糠、麦麸、黄豆、酵母、瘦肉、白菜中VB1在酸性溶液中稳定，耐热，在pH3.5以下，120℃不被破坏。VB1极易溶于水，故米不宜多淘洗以免损失。VB2H化学结构二甲基异咯嗪核糖醇？键相连核苷键AMP

FMNVB2FAD（二）

VB2（核黄素）和黄素辅酶（FMN和FAD）功能：脱氢酶辅酶，传递H存在形式黄素单核苷酸

FMN

黄素腺嘌呤二核苷酸

FAD氧化态

还原态机理FMN+2e+2H+

FMNH2FAD+2e+2H+

FADH2

二甲基异咯嗪上的N1、N5载运H当黄素辅基被还原时，酶的颜色随之消失。生化作用：FMN及FAD是体内氧化还原酶(如脂酰CoA脱氢酶、琥珀酸脱氢酶、黄嘌呤氧化酶等）的辅基，主要起氢传递体的作用.

缺乏症：口角炎，舌炎，阴囊炎、角膜血管增生等。补充物：牛奶、蔬菜。广泛存在，酵母、肝、肾、蛋、奶、大豆中丰富FMN和FAD是体内氧化还原酶的辅基(三)泛酸/遍多酸(VB3)化学结构泛解酸β丙氨酸VB3存在方式辅酶A（CoA~SH）3`5`巯基乙胺酰胺键磷酸二酯键泛酸

OH1VB33`.5`-ADP4-磷酸泛酰巯基乙胺体内活性形式为辅酶A(CoA)、酰基载体蛋白(ACP)CoA及ACP是酰基转移酶的辅酶，参与酰基的转移作用。泛酸在辅酶A和酰基载体蛋白分子中发挥作用功能——酰基转移酶辅酶，传递酰基在脂类与糖类代谢中起重要的作用在酵母、肝、肾、蛋、小麦、米糠、花生和豌豆中含量丰富，广泛存在，蜂王浆中含量最多。辅酶A广泛被作各种疾病的重要辅助药物。（四）VPP（烟酰胺/尼克酰胺）化学结构存在方式烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（辅酶I）NAD+烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（辅酶Ⅱ）NADP+烟酰胺NAD+磷酸NADP+NMPAMPO+H+功能：脱氢酶辅酶，传递H可自身合成，不缺乏在脱氢酶的活性中心辅助H传递NAD(P)H脱氢酶活性中心底物

NAD(P)+NAD(P)H将H传递出去

利用340nm波长处的光吸收不同，可以追踪酶促反应中烟酰胺辅酶被氧化还原的程度。1.生化作用

维生素PP缺乏可引起癞皮病2.缺乏症:

癞皮病或糙皮病。3.大量长期服用会中毒,肝损伤

NAD+及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，起传递氢的作用。（五）VB6又称吡哆素，包括吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺NCH2OHCH2OHHOH3C

吡哆醇(pyridoxol)NCH2OHCHOHOH3C

吡哆醛(pyridoxal)NCH2OHCH2NH2HOH3C

吡哆胺(pyridoxamine)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ATPADP在体内以磷酸酯形式存在，磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺是其活性形式。功能：作为辅酶参加多种代谢反应，包括转氨、脱羧、氨基酸内消旋、Trp代谢、含硫氨基酸的脱硫、羟基氨基酸的代谢和氨基酸的脱水等。动植物中分布广泛，谷类外皮尤丰富。食物中富含，肠道细菌可以合成供人体需要。缺乏症：导致皮肤、中枢神经系统和造血机构的损害。（六）生物素（VB7或称维生素H

）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。HNNHCO尿素部分HCCHH2CCHS硫戊烷环部分也称为噻吩环(CH2)4COOHC5酸根部分生物素（biotin）尿素环上的一个N可与CO2结合生物胞素乙酰辅酶A由3个相对独立的部分构成：（1）生物素羧基载体蛋白：生物素共价结合在此蛋白上；（2）生物素羧化酶：催化载体蛋白上生物素的羧化；（3）转羧基酶：催化CO2单位从羧基生物素转移至底物乙酰辅酶A上。生物素是细长针状的晶体，熔点232℃，耐热和酸碱，微溶于水。功能：生物素是多种羧化酶的辅酶，在CO2固定反应中起重要作用。来源广泛，肠道能合成，人体一般不会缺乏。新鲜鸡蛋中含抗生物素蛋白——大量食用可致生物素缺乏。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。长期使用抗生素治疗，由于肠道正常菌群改变，也会引起生物素的缺乏。（七）VB11（叶酸－造血维生素）

化学结构

2-氨基-4-羟基-6-亚甲基蝶呤对氨基苯甲酸谷氨酸（1-7）叶酸—亦称蝶酰谷氨酸蝶酸存在形式——四氢叶酸（辅酶F、CoF）谷氨酸叶酸四氢叶酸5678FH4，THF含一个碳原子的基团四氢叶酸的主要作用是作为一碳基团，如-CH3,-CH2-,-CHO等的载体，参与多种生物合成过程。传递亚甲基谷氨酸谷氨酸传递甲基谷氨酸传递甲川基叶酸参与嘌呤、嘧啶的合成，间接影响蛋白质合成。磺胺类药物可竞争性地抑制细菌叶酸的合成，导致繁殖中断。临床上用作治疗巨红细胞性贫血。广泛存在于肝、酵母及绿叶蔬菜中，肠道细菌可合成。（八）VB12及其辅酶维生素B12是含钴的化合物，又称钴胺素(cyanocobalamine)

是最后发现的一个维生素，是一种抗恶性贫血因子，于1948年首次从肝中分离提纯出来，是一种深红色的含钴晶体。在自然界中只有微生物能合成维生素B12；人体中VB12的吸收需要胃壁细胞分泌的糖蛋白（内因子），两者结合后才能被小肠吸收。氰钴胺素的两种辅酶咕啉环二甲基苯并咪唑核苷酸5‘脱氧腺苷或-CN或-CH3或-OH5‘脱氧腺苷钴胺素甲基钴胺素功能：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。4.

髓磷脂的生物合成减少，损害神经系统缺乏症：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。广泛来源于动物性食品，肠道细菌可合成，不缺乏。（九）硫辛酸

硫辛酸以闭环二硫化物形式和开链还原形式两种结构混合物存在

H2C-CH2-HC（CH2）4—COOH

S—S氧化型硫辛酸

H2C-CH2-HC（CH2）4—COOH||SHSH还原型硫辛酸像生物素一样，硫辛酸同酶分子中赖氨酸残基的e-NH2以酰胺键共价结合,形成的硫辛酰胺残基是硫辛酸的辅酶形式。作为丙酮酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶的辅酶参与糖代谢。硫辛酸在α-酮酸氧化作用和脱羧作用时行使偶联酰基转移和电子转移的功能。硫辛酸在自然界广泛分布，肝和酵母中含量尤为丰富。在食物中常和VB1同时存在。坏血/病——

毛细管脆弱、易碎表现为牙龈发炎出血，皮肤出现小血斑、VC防治坏血病——抗坏血酸化学结构——酸性多羟基化合物（十）VC（抗坏血酸）D-葡萄糖醛酸L-古洛糖酸L-古洛糖酸内酯L-古洛内酯氧化酶3-酮-L-古洛糖酸内酯L-抗坏血酸1，4内脂14还原人、猴、豚鼠体内缺乏只能通过食物获取？反应内酯酶功能——

1.抗坏血病（保护细胞膜）

2.氢传递体

还原态

氧化态

3.脯氨酸羟基化酶的辅酶

4.酶的激活剂VC参与体内的氧化还原反应（1）保持巯基酶的活性和谷胱甘肽的还原状态，起解毒作用。（2）VC与红细胞内的氧化还原过程有密切联系（高铁血红蛋白还原成血红蛋白）（3）VC能促进肠道内铁的吸收（3价铁还原成2价铁）（4）VC能保护维生素A、E及B免遭氧化。能促进叶酸转变为四氢叶酸VC参与体内多种羟化反应（1）促进胶原蛋白的合成（催化生成羟脯氨酸，羟赖氨酸残基的羟化酶辅因子）（2）VC与胆固醇代谢相关，影响胆固醇转化为胆酸。（3）VC参与芳香族氨基酸的代谢3.VC的其他功能（1）有防贫血的作用，也可防止转运金属离子毒性影响。（2）可改善变态反应，防止组胺的积累，有助于组胺的降解和清除。（3）刺激免疫系统，可防止和治疗感染。仍具有VC的活力。三、脂溶性维生素Lipid-solubleVitamin

共同特点：（1）均为非极性疏水的异戊二烯衍生物（2）不溶于水，溶于脂类及脂肪溶剂（3）在食物中与脂类共存，并随脂类一同吸收（4）吸收的脂溶性维生素在血液与脂蛋白及某些特殊结合蛋白特异结合而运输

种类：

VitA,VitD,VitE,VitK（一）

VA（视黄醇）动物饮食中吸收，或植物中的β-胡萝卜素转化而来。化学结构：

不饱和一元醇

(脂类中萜类衍生物）VA1

VA2（化学组成）3甲基环己(二)烯+2甲基-壬-四烯醇哺乳动物及咸水鱼肝脏淡水鱼肝脏生理活性减半弱光存在形式：视紫红质（含视黄醛的糖蛋白，即感受弱光的视色素）棒状细胞细胞膜上视紫红质的电脑模拟图视黄醛功能

暗视野下感光视紫红质全反式视黄醛全反型维生素A11-顺型视黄醛视蛋白暗处NADH+E111-顺型维生素ANADH+E1E2E2

视黄醛异构酶缺乏：夜盲症、影响发育等E1

醇脱氢酶人的视网膜上有两类对光敏感的细胞：一类是感受强光和颜色的锥细胞，另一类是与暗视觉有关，对弱光敏感，对颜色不敏感的杆细胞。视黄醇、视黄醛和视黄酸是维生素A的活性形式

视黄醇、视黄醛和视黄酸是维生素A的活性形式(1）视黄醛与视蛋白结合发挥其视觉功能

视循环缺乏夜盲症(2)视黄酸对基因表达和组织分化具有调节作用

全反式视黄酸和9-顺视黄酸是执行这一重要功能的关键物质。与细胞内核受体结合，与DNA反应元件结合，调节某些基因的表达。缺乏：干眼病(xerophthalmia)

(3)维生素A和胡萝卜素是有效的抗氧化剂

(4)维生素A过量可引起中毒

能直接消灭自由基，有助于控制细胞膜和富含脂质组织的脂质过氧化。（二）

VD又称为抗佝偻病因子类固醇衍生物，最重要的是维生素D2和D3维生素D2原（植物油或酵母）VitD3原人体皮肤中的7-脱氢胆固醇VD3VD

紫外线230~300nm转化成活性形式VitD325-OH-VitD31，25-（OH）2-VitD3血液循环进入肝脏肾为VD的活性形式，转运到靶组织，与两种肽激素：降钙素和甲状腺旁素一起调节钙和磷的体内平衡。皮肤经光激活所得，或膳食提供

缺乏：佝偻病、严重蛀牙、

软骨病、老年性骨质疏松症多喝奶制品！2.帮助吸收VA烟雾会遮断制造VD的太阳光；强烈日晒灼伤后，皮肤停止制造VD。功能

1.促进Ca2+在骨骼中沉积（三）

VE（生育酚）功能：影响生殖