医学生物化学(第五章)维生素

1、1,维生素,脂溶性维生素 水溶性维生素,2,1910年以前，人们普遍认为认为糖、脂肪、蛋白质和矿物质是构成人和动物的基本物质。 1906年霍普金斯(Hopkins F.G.)发现仅靠蔗糖、脂肪和蛋白质远不能维持动物的生活。1912年他用纯粹的蛋白质、淀粉、蔗糖、猪油和盐喂养老鼠，不久这些老鼠有的死亡，有的停止生长发育。若在每天的食物中添加牛奶，则老鼠生长良好。霍普金斯解释说这是因为牛奶中含有一种动物生长的辅助食物因子，这种因子就是以后发现的维生素。 维生素(Vitamin)一词的命名是1912年芬克(Funk)提出的。Vita在拉丁语中是“生活”的意思，amine是含有“胺”的意思。,3,18

2、93年，年轻的荷兰军医艾克曼来到了印度尼西亚的爪哇岛。当时，岛上的居民正流行严重的“脚气病”（不是指因感染真菌而引起的“脚气”）。艾克曼用了很多办法来医治这种病，均没有取得什么效果。很快他自己也被传染，而且连用来做实验的鸡也未能幸免。说来奇怪，后来，那患脚气病的鸡竟不治而愈了。艾克曼专心地研究，终于查明，脚气病起因于白米。鸡吃白米得了脚气病，吃粗饲料就安然无恙。他自己改食粗粮，脚气病也好了。艾克曼认为白米中含有一种毒素，而米糠中则含有解毒的物质。但是荷兰的格林认为，不是米中含毒素，而是缺少一种关键的成分，而这种成分就在米糠里。后来证明，格林的想法是正确的。 1911年，日本化学家铃木从稻米壳中

3、提取了抗脚气病的白色晶体，取名叫维生素B1。 同年，波兰科学家芬克在英国也从米糠中分解出一种药用物质。他把这种物质叫做维他命，并证明人体内如果缺少了它，就容易疲倦、食欲不振、浑身酸痛和患脚气病。芬克当年发表了这一研究成果。芬克发现的维他命与铃木发现的维生素B1是相同的东西，但在欧洲，芬克比较有名，所以芬克被认作是维生素的发现者。 为了赞誉艾克曼医生发现维生素的先驱作用，1929年，他荣获了诺贝尔医学和生理学奖。,4,维生素(Vitamin),动物维持正常功能所必需的一组有机化合物，需要量极少，但动物本身不能合成或合成量不足，必须从食物中获得，是人体必需的一类微量营养素。,5,第一节脂溶性维生素

4、 fat soluble vitamin,脂溶性维生素：A、D、E、K 特点： 1. 均为异戊二烯或异戊烯的衍生物 2. 与脂类共存，并随脂类吸收 3. 可在体内储存，过量可发生中毒,6,一、维生素A 1. 维生素 A的种类和活性形式,维生素 A1 (视黄醇retinol) 维生素 A2 ( 3-脱氢视黄醇3-dehydroretinol) 视黄醛 视黄酸,2. 化学结构特点 20碳含-白芷酮环的多烯烃一元醇,7,8,3. 存在 * 海水鱼肝中(A1)和淡水鱼肝中(A2) *-胡萝卜素 (维生素A原 )在肠道可 转变为2分子的视黄醛,9,10,4 生理作用： 1) 构成视觉细胞内感光成分参与视

5、觉循环,11,12,13,生理作用： 2) 保持健康的上皮组织 3) 激素作用，参与基因转录的调节 4) 具有抗氧化作用 5) 能诱导某些组织和肿瘤细胞分化,5. 缺乏症：夜盲症(雀目) (维生素A缺乏，视紫红质合成减少，感弱光能 力降低，患者暗适应时间延长,严重出现夜盲症),14,1913年美国生物化学家艾尔默麦克柯鲁姆和马格里特戴维斯发现，黄油和蛋黄中似乎有某种保持正常发育所需要的物质。这种物质是脂溶性的。后来的研究还发现，缺乏这种物质，白鼠的眼睛也出了毛病。人缺乏这种物质时也会患“夜盲症”。可见，能治夜盲症的脂溶性维生素和能治脚气病的水溶性维生素是两种不同的维生素。由于一时很难弄清这2种

6、维生素分子的结构，麦克柯鲁姆和戴维斯决定不再赋予维生素学名，而利用字母表来解决问题。他们把发现的脂溶性维生素称为“维生素A”，把水溶性抗脚气病物质称为“维生素B”。就这样，维生素开始用字母来命名了。,15,二、维生素D 又名抗佝偻病因子,霍普金斯和富恩克都认为软骨病也可能是一种维生素缺乏症。人们早就知道鱼肝油可以防治软骨病，但是，鱼肝油同样能够防止夜盲症。那么，维生素A会不会是抗软骨病物质呢？1922年，麦克柯鲁姆决定对鱼肝油作加热充氧试验。冷却后，它失去了防治夜盲症的作用，但仍然还能防治软骨病！这就是说抗软骨病物质是一种新的维生素，他把它命名为维生素D。,16,1. 种类和活性形式,最重要的

7、维生素 D有两种 维生素 D2 麦角钙化醇 维生素 D3 胆钙化醇,维生素 D的活性形式为 1，25(OH)2VD3,17,2. 化学本质 :类固醇衍生物,18,3. 存在 肝、奶、蛋黄、鱼肝,4. 生理作用 1) 促进小肠吸收钙、磷，使血钙与血磷升高 2) 促进骨盐的更新,5. 缺乏症： 维生素D缺乏导致钙磷代谢失常 影响骨质的形成 儿童 佝偻病 成人 骨软化症,19,三 、维生素E 又称生育酚(tocopherol),1922年美国解剖、胚胎学家赫伯特麦克利恩伊文斯（Herbert Meclean Evans）和斯科特发现了一种既不是维生素A又不是维生素D的脂溶性维生素。缺少这种物质老鼠就

8、不能繁殖。他们把它命名为“维生素E”。,20,2. 化学结构为异戊二烯的6羟基杂萘满 ( 苯并二氢吡喃)衍生物,1. 天然维生素E有7种其中-生育酚活性最高,21,3. 存在：蔬菜、豆类以麦胚油中含量最高,4. 生理作用： 1) 抗不育 2) 抗氧化(保护生物膜，抗衰老作用),22,四、维生素K 又称凝血维生素Henrik Carl Peter Dam（丹麦）. 发现维生素K Edward Adelbert Doisy（美国）. 发现维生素K的化学性质. 1944年 Nobel prize,23,1. 自然界存在维生素K1和K2， K3为人工合成,2. 化学本质：异戊烯侧链奈醌化合物,24,3

9、. 存在： 维生素 K1绿叶蔬菜 维生素K2 由肠道细菌合成,4. 生理作用 *维生素K 是-羧化酶的辅酶 1) 参与凝血因子、中 的谷氨酸残基进行-位的羧 化 转变为有凝血活性的凝血因子参 与凝血作用,25,2) 参与骨、牙 、 肾 、 脾 、 肺和 乳腺等组织中与Ca2+ 相关的蛋 白质中谷氨酸残基的羧化,5. 缺乏症：凝血障碍,26,第二节 水溶性维生素 (water-soluble vitamins),特点： 1. 在体内均不能储存 2. B族维生素 均作为酶的辅基或辅酶的主要成分 3. 维生素C 是抗氧化剂，也是参与某些羟化反应的 必需辅助因子,27,一、维生素B1 又称硫胺素（th

10、iamine）， 抗脚气病维生素,1. 化学结构 由噻唑环和含氨基的嘧啶环由甲叉桥连接 而成的化合物,28,2. 活性形式（辅酶形式） 硫胺素焦磷酸酯 （thiamine pyrophosphate,TPP),29,3. 生理功能 1) 参与 -酮酸的氧化脱羧作用及 磷酸戊糖途径中转酮醇基作用 2) 促进神经介质乙酰胆碱的合成， 抑制其分解,4. 缺乏B1： 1) 能量来源发生障碍，特别是神经 组织影响传导功能 2) 脚气病 5. 来源 瘦肉，肝、心、肾等内脏，豆类，干果， 酵母及糙米,30,二、维生素B2 又称 核黄素（riboflavin） 1. 化学结构 6、7二甲基异咯嗪与核酸的缩合物

11、,31,32,33,3. 生理功能 B2 是两种重要辅酶FMN，FAD的组成成分,* FMN, FAD 起递氢体的作用,4. 缺乏B2：口角炎、舌炎、鳞屑性皮炎 5. 来源 乳类，蛋类和瘦肉,34,三、尼克酸（烟酸B3)和尼克酰胺（烟酰胺） （nicotinic acid, nicotinamide） 又称 抗糙皮病维生素 ，维生素PP 1. 化学本质为吡啶的衍生物,35,2. 辅酶形式 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸 （nicotinamide adenine dinucleotide, NAD+） 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 （ nicotinamide adenine dinucleotide

12、phosphate, NADP+）,36,3 . 生理功能 是体内许多脱氢酶的辅酶， 在生物氧化中 起递氢作用,4. 缺乏维生素PP：糙皮病,37,5.来源 肉类，谷物，花生 体内从色氨酸代谢转化而来,38,吡哆醛（pyridoxal） 吡哆醇（pyridoxine） 吡哆胺（pyridoxamine）,包括三种物质,1. 化学本质： 吡啶衍生物,四、维生素B6,39,2. 辅酶形式： 磷酸吡哆醛 磷酸吡哆胺,40,3. 生理功能： 磷酸吡哆醛 、 磷酸吡哆胺是 转氨酶的 辅酶，起传递氨基作用,磷酸吡哆醛是氨基酸脱羧酶的辅基,41,42,4. 来源 广泛，肉类，蔬菜，水果，硬果，谷类等 5.缺

13、乏 导致高同型半胱氨酸血症，诱发动脉粥样硬化（胱硫醚酶）,43,五、泛酸B5（pantothenic acid） 又称遍多酸 1. 化学结构 丙氨酸籍肽键与 、二羟- 、 二甲 基丁酸缩合而成的酸性物质,44,2. 辅酶形式 辅酶A（coenzyme A, CoA）和酰基转移蛋白(acyl carrier protein)的组成成分,45,3. 生理功能 泛酸是辅酶A(coenzyme A, coA )的组成 成分，辅酶A 作为酰基载体，在糖、脂 及氨基酸代谢中起酰基转移作用。,46,47,六、生物素（biotin） 生物素 生物素,1. 化学结构：噻吩与尿素相结合的骈环,48,2. 生理功能

14、 是羧化酶的辅基，起羧基传递体的作用,49,3. 来源 动物性食物， 番茄，酵母，花菜,50,七、叶酸 ( folic acid ) 1. 化学结构 蝶呤啶、对氨基苯甲酸、谷氨酸三个成分 组成,51,2. 活性形式 四氢叶酸（tetrahydrofolate,FH4）,52,三、生理功能 FH4 是一碳单位的载体，参与体内许多 物质 的生物合成,( 一碳单位包括：-CH3，-CH2-，-CH=， -CHO，-CHNH-),四、叶酸 缺乏： 使体内核酸和蛋白质合成发生障碍 *巨幼细胞性贫血,53,5. 来源 广泛存在于动植物性食物中 肝，肾，绿叶及黄叶蔬菜，酵母含量丰富 蛋，肉类，豆类，谷类及水

15、果含量较多,54,55,*抗肿瘤药物 （氨蝶呤及甲氨蝶呤,MTX) 抑制四氢叶酸合成, 使 dTMP合成障碍，导致DNA合成受阻，肿瘤细胞不能增生， 达到抗肿瘤目的,56,* 磺胺类药物 抑制细菌合成四氢叶酸 ,导致细菌DNA 合成障碍 ，细菌不能繁殖，所以有抗 菌作用 。,57,叶酸是已知维生素中发现较迟的一种 1931年印度医生Twills等人发现,酵母或肝脏提取液,可以改善妊娠妇女的巨幼红细胞性贫血症状,从而认识到这些提取液中可能含有某种抗贫血因子 1935年又有人在酵母和肝脏浓缩物中发现了抗猴子贫血因子,并称其为维生素M 1939年又在肝中发现了抗鸡贫血因子,并称其为维生素B 1941

16、年美国学者HKM itchell等人在菠菜中发现了乳酸链球菌的一个生长因子,因为主要来源于植物叶,故命名为叶酸. 1945年,RBAngier等人合成蝶酰谷氨酸时发现,以上所有物质实际上是同一种物质,此外他们还完成了叶酸结构的测定,58,八、维生素B12 又称钴胺素（cabalamine），抗恶性贫血维生素,1、化学结构 包括一个咕啉环、钴元素，5，6二甲基苯 并咪唑，核糖核苷酸。 是唯一含金属元素的维生素,59,60,2. 辅酶形式 甲基钴胺素，5脱氧腺苷钴胺素是B12的辅酶形式 甲基钴胺素与转运甲基有关催化三种类型的反应 （1）分子内重排 （2）甲硫氨酸合成时的甲基化反应 （3）核糖核苷酸

17、还原为脱氧核糖核苷酸的反应 5脱氧腺苷钴胺素是一些变位酶的辅酶,61,3. 缺乏B12： 巨幼红细胞性贫血 4. 来源 天然存在的由微生物产生，动物性食物 储存 肠道产生和食物中的B12必须结合胃黏膜壁细胞分泌的内 因子才能在回肠被吸收* 缺乏内因子可引起B12缺乏,62,63,2. 生理功能 是-酮酸氧化脱羧反应中硫辛酸乙酰转移酶的 辅酶，起递氢和转酰基作用 3.来源 某些微生物的必需维生素，人类未发现缺乏症,64,十、维生素C（ascorbic acid） 又称抗坏血酸, 显酸性，很强的还原剂 1. 化学结构：己糖内酸酯,65,2. 生理作用 1) 作为羟化酶的辅助因子，参与体内一些物质的

18、羟化反应 如：胶原蛋白的合成、胆固醇代谢等,2) 作为强还原剂，参与氧化还原反应 (1) 保护巯基酶 (2) 促进铁的吸收 Fe3+ Fe2+(易吸收) (3) 促进叶酸转变为FH4 (4) 与维生素E协同有清除自由基作用,66,67,3. 来源 新鲜蔬菜水果,4. 缺乏 坏血病,68,在埃克曼发现抗脚气病物质后，寻找抗坏血病物质的工作也展开了。1912年终于有人发现豚鼠能够患坏血病，但只要在饲料中增加一点白菜，它就不会患病。于是终于找到了这种水溶性维生素。1920年英国生物化学家杰克德鲁蒙（Jack Cecil Drummond）提出抗坏血病物质应该有自己的代表字母，于是把它叫做“维生素C”。,69,18世纪中叶，坏血病的灾难疯狂