维生素与辅酶.ppt

1、维生素与辅酶,第一节 维生素概论 一维生素的概念 维生素是参与生物生长发育和代谢所必需的一类微量有机物质，但体内不能合成或者合成量不足，必须由食物供给。 它不作为碳源，氮源或能源物质，绝大多数为辅酶、辅基的组成成分（每日需要量mg、ug）在物质代谢过程中起重要作用。 机体缺乏Vit时物质代谢发生障碍，而引起维生素缺乏症 avitaminosis.,二维生素的发现 我国唐代就有用动物肝（VA）防治夜盲症，用谷皮汤（VB1）熬粥防治脚气病. 1890年 荷兰医生Eijkman的实验鸡群中爆发了多样性神经炎类似脚气病. 1897年 才明白可能是喂白米而引起的，缺乏“保护因素”. 1913年 美国的生

2、物化学家Mendal和Osborni，等发现VA,VB. 一般说植物体内能够合成Vit，但也不是绝对的，有一些微生物合成某些Vit，E.coli能合成VitK，生物素等，人体能合成VitD，大小白鼠能合成Vc,三维生素的分类,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：VitA、D、E、K 水溶性：vitB1、B2、PP、B6 、 B12、 泛酸、生物素、叶酸、硫辛酸、Vc等。,第二节 脂溶性维生素,维生素A,D,E,K均溶于脂类溶剂，不溶于水，在食物中通常与脂肪一起存在，吸收时需要胆盐帮助。

3、,一、维生素A,维生素A分A1, A2两种，是不饱和一元醇类。维生素A1又称为视黄醇，A2称为脱氢视黄醇（活性低）。是一类异戊二烯分子聚合而成。 胡萝卜素类似于两个视黄醇的缩合物，是VitA原 carotene 15，15二加氧酶 胡萝卜素 2-视黄醇,-胡萝卜素向维生素A的转变以及维生素A在体内的功能,圆锥细胞 对强光、颜色敏感； 眼球视网膜两类感光细胞 杆细胞 对弱光敏感与暗视觉有关 VitA主要功能 与视蛋白合成 杆细胞内含感光物质视紫红质 视黄醛 视黄醇 所以VitA严重缺乏时，会产生夜盲症，并会降低免疫功能（与糖蛋白的合成有关） VitA主要存在于动物肝脏、乳制品、蛋黄中 VitA原

4、主要来自胡萝卜、绿叶蔬菜、玉米等 VitA正常26003300 IU/日 长期超过500000 IU/日会引起中毒,二、维生素D,维生素D是固醇类化合物，具有抗佝偻病作用。主要有D2,D3, D4, D5。其中D3活性最高。,维生素D的结构,在生物体内，D2和D3本身不具有生物活性。它们在肝脏和肾脏中进行羟化后，形成1，25-二羟基维生素D。其中1，25-二羟基维生素D3是生物活性最强的。,7-脱氢胆固醇,VD3,主要功能：是促进小肠粘膜细胞对钙和磷的吸收，促进肾小管细胞对钙、磷的重吸收，减少从尿中排出。提高血钙（骨骼形成），血磷（DNA、RNA等合成）浓度，有利于新骨的生成和钙化。 VitD

5、存在于肝、奶、蛋黄、以鱼肝油中含量最高，补VitD时应同时补钙。,三、维生素E,抗氧化剂功能，保护红细胞膜的不饱和脂肪酸免于氧化，防止红细胞破裂而溶血。,VitE与动物生育有关故称生育酚 天然生育酚有8种：、生育酚（生育三烯酚）均系苯骈二氢吡喃的衍生物，生育酚的生育活性最强，生育酚的抗氧化作用最强。,VitE 存在于麦胚油、大豆油、玉米油、葵花籽油和蔬菜中，一般不易缺失。,四、维生素K,VitK具促进凝血的功能又称凝血维生素，是萘醌的衍生物结构，有K1 ,K2 两种,促进肝脏合成凝血酶原（凝血因子），还调节另3种凝血因子、的合成。缺乏时，血中几种凝血因子减少，凝血时间延长。 VitK在绿叶植物

6、及动物肝脏中含量丰富，人和哺乳动物的肠道菌（E.coli）也能合成VitK，所以一般不会缺失。,VitK主要功能,结合钙离子，实现凝血蛋白酶原向凝血蛋白的转变,第三节 水溶性维生素 水溶性维生素包括VitB、C、泛酸、生物素、叶酸等，大多数辅酶的前体主要是水溶性维生素。 与脂溶性Vit不同，进入体内的多余水溶性维生素及其代谢产物均自尿中排出，不能多储存。,一硫胺素（VB1）和硫胺素焦磷酸（TPP）,嘧啶环,噻唑环,活性形式,TPP是涉及糖代谢中羰基碳（醛和酮）的合成与裂解反应的辅酶。,TPP辅酶参与的反应,C2,酸性质子,通过静电作用稳定碳负离子（C2）,C2,攻击羰基碳,羰基碳上不利的负电荷

7、累积,酶,酶,氮原子双键共振作用稳定中间物,共振稳定的底物碳阴离子,丙酮酸脱羧,丙酮酸,-裂解反应,共振稳定的底物碳阴离子,质子化,酶活性部位的碱基吸取一个质子，产物乙醛解离,-缩合反应,TPP作用机理：稳定羰基碳负电性从而促进反应进行。,TPP参与的反应,Vit B1存在于种子外皮及胚芽中，米糠、黄豆、酵母、瘦肉等食物中。 Vit B1缺乏、糖代谢受阻、丙酮酸积累、血尿中丙酮酸等含量增加，出现多发性神经炎，下肢浮肿、脚气病，并有消化不良等症状。 Vit B1耐酸、耐热、在中性或碱性中易破坏。,TPP是涉及糖代谢中羰基碳（醛和酮）的合成与裂解反应的辅酶。,二核黄素（VB2） 和黄素辅酶（FMN

8、/FAD),黄素腺嘌呤二核苷酸,黄素单核苷酸,核黄素,FAD,FMN,核糖醇,异咯嗪,1位和5位N原子上具有活泼双键，易起氧化还原反应,氧化型,半醌型 (稳定）,还原型,FAD/FMN,FADH/FMNH,FADH2/FMNH2,通过3种不同的氧化还原状态可以参加1个电子和2个电子转移反应。,FMN、FAD广泛参与体内各种氧化还原反应，所以VitB2能促进糖、脂肪和蛋白质代谢，对维持皮肤，粘膜和视觉的正常机能有一定作用。VitB2 缺乏:引起口角炎，舌炎、眼睑炎等。 VitB2广泛存在于动植物，如酵母、肝、肾、蛋黄、奶中，所有植物和很多微生物都能合成核黄素。,黄素辅酶的功能：在脱氢酶催化的反应

9、中，起电子和质子的传递作用，是一些氧化还原酶-黄素蛋白的辅基，也是电子呼吸链的成分。,三烟酸/烟酰胺(Vpp)和烟酰胺辅酶(NAD+/ NADP+),最稳定的维生素,烟酸和烟酰胺，属吡啶衍生物,烟酰胺腺嘌呤二核苷酸,NAD+,吡啶环的C-4位是反应中心,氢负离子,1质子，2电子,NADH,烟酰胺辅酶是电子载体，在各种氧化-还原反应中起重要作用。,辅酶I,它是氧化还原酶（脱氢酶）的辅酶，起着递氢和递电子的作用，同时NAD+又是呼吸链递氢过程中的一员，参与能量代谢，也是DNA连接酶的辅酶。 VitPP广泛存在于自然界，尤以酵母、花生、肉类中含量丰富，体内Trp能转变为Vpp,泛酸VB3又名偏多酸。

10、 泛酸是由，-二羟基-二甲基丁酸和一分子- 丙氨酸缩合而成。,四.泛酸和辅酶A(CoASH)/酰基载体蛋白（ACP),3,5-ADP,磷酸酐键,泛酸,-巯基乙胺,识别部位,巯基与酰基形成硫酯键,CoASH,泛酸活性形式1辅酶A：主要起传递酰基的作用，是各种酰化反应中的辅酶。,亲核攻击转移活化的酰基,亲核体,硫酯的-氢呈酸性,稳定的碳负离子,亲核攻击,亲核攻击转移活化的酰基,泛酸在酵母、肝、肾、蛋、米糠、豌豆中含量丰富，蜂王浆中含量最多。CoA广泛用于各种疾病的重要辅助药物。,CoA在糖、脂、AA代谢,体内重要物质如乙酰胆碱、卟啉和肝糖原等的合成中起重要作用。酰基载体蛋白与脂肪酸的合成关系密切。

11、,辅基4-磷酸泛酰巯基乙胺以共价键与蛋白质分子上的丝氨酸羟基相连。,泛酸活性形式2酰基载体蛋白ACP,五.吡哆素（VB6）和磷酸吡哆醛（PLP）/磷酸吡哆胺,活性形式：,转氨,-脱羧,消旋,PLP与赖氨酸形成醛亚胺（希夫碱反应）,E-PLP复合物,转醛亚胺作用,希夫碱质子化，通过氢键合环氧而被稳定，增加了C-质子的酸性。,碳负离子由于电子离域作用进入吡啶环而被稳定,C-质子,具正电荷的环氮起电子减弱作用,-脱羧,Eg：组氨酸脱羧生成组胺；谷氨酸脱羧生成-氨基丁酸,转氨,通过PLP醛碳质子化形成PLP-希夫碱。经水解生成-酮酸和磷酸吡哆胺。再与另外-酮酸形成希夫碱，随后通过可逆过程给出产物氨基酸

12、。,C上质子的酸性增强,Eg：任意一种氨基酸将氨基转给-酮戊二酸，生成一种新的酮酸及谷氨酸。,六、 氰钴胺素(VB12)和5-脱氧腺苷钴胺素/甲基钴胺素,VB12分子中与Co+相连的CN基被5-脱氧腺苷所取代生成5-脱氧腺苷钴胺素,黄素蛋白还原酶,二甲基苯并咪唑基,钴啉环,Co3+,Co+,Co3+,活性辅酶,无活性VB12,六、 氰钴胺素(VB12)和5-脱氧腺苷钴胺素/甲基钴胺素,维生素B12辅酶的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。如分子内重排或甲基转移反应。 广泛来源于动物性食品，特别是肉类和肝中含量丰富。人和动物的肠道细菌也能合成,七生物素和生物胞

13、素,噻吩环,戊酸,生物素-赖氨酸（生物胞素）复合物,噻吩环,尿素,赖氨酸,该柔性长链允许生物素在酶活性部位的一个亚位上接受羧基，并释放给另一个亚位上的底物。,生物素羧化酶,生物素羧基载体蛋白,转羧化酶,羧化剂,羰基-磷酸中间体,亲核攻击N-羧基生物素的羰基碳,生物素的作用：作为CO2的传递体，在生物合成中起传递和固定CO2的作用,如生物素羧化酶。 生物素广泛存在于动植物中，且肠道细菌也能合成，一般很少缺乏。 长期服用抗生素治疗可抑制肠道正常细菌，也会造成Biotin的缺乏。 （蛋清中含抗生物素蛋白，能与生物素结合成无活性又不易消化的物质。）,八叶酸和四氢叶酸(THF)或CoF,叶酸又称蝶酰谷氨

14、酸,对氨基苯甲酸,谷氨酸,2-氨基-4-羟基-6-甲基蝶啶,N5，N10,二清叶酸还原酶反应,THF,四氢叶酸携带的一碳基团,四氢叶酸转移的“一碳单位”,一碳转移反应,脱氧胸苷-磷酸,甲硫氨酸,被THF形式催化的一碳转移反应,THF的功能：作为一碳基团，如-CH3, -CH2-, -CHO 等的载体，一碳单位连接到THF的N5或N10上.一碳单位与核酸的合成有关，并参与多种生物合成过程。 。 叶酸广泛存在于肝、蔬菜中，人类肠道细菌也能合成叶酸，很少缺乏。,二清叶酸还原酶抑制剂是肿瘤生长的抑制剂,氨甲喋呤,九VC,VitC又称抗坏血酸,烯醇式羟基易解离，表现出有机酸的性质,抗坏血酸是一种强的还原剂,维生素C的功能,参与体内的羟基化反应 胶原的合成 胆酸的形成 酪氨酸的降解 有机药物或毒物的羟基化 肾上腺素的合成 抗氧化作用 保护水溶性化合物巯基和使巯基再生 防止铁的氧化、促进铁的吸收,辅酶在酶促反应中的作用特点,辅酶在催化反应过程中，直接参加了反应。每一种辅酶都具有特殊的功能，可以特定地催化某一类型，甚至多种类型的反应。 同一种辅酶可以和多种不同的酶蛋白结合形成不同的全酶。 重要维生素的生理功能，来源及缺乏症，见王镜岩上P434、P464,另：硫辛酸,硫辛酸是少数不属于维生素的辅酶。硫辛酸有两种形式，即硫辛酸（氧化型）和二氢硫辛