1、第五章 維生素和輔酶 (Vitamins and Coenzymes),第一節(jié) 概述,一、維生素的定義： 維生素是維持生物正常生命過程必需的一類小分子有機化合物。 維生素不能供給機體熱能，也不能作為構成機體組織的物質(zhì); 其主要功能是通過作為輔酶的成分調(diào)節(jié)機體代謝。 長期缺乏任何一種維生素都會導致相應的疾病（維生素缺乏癥）。,最早分離出的維生素（維生素B1）是一種胺類（amine），將維生素取名為Vitamine（生命胺，最初譯為維他命）。 但并非所有的維生素都含氨基，改為Vitamin。,生物對維生素的需要情況取決于： 1. 在代謝過程中是否需要； 2. 自身能否合成。,維生素按其溶解性分為兩

2、大類： 脂溶性維生素和水溶性維生素 脂溶性維生素在體內(nèi)可直接參與代謝的調(diào)節(jié)作用。維生素A,D,E,K均溶于脂類溶劑，不溶于水，在食物中通常與脂肪一起存在，吸收需要脂肪和膽汁酸。 水溶性維生素主要是通過轉變成輔酶對代謝起調(diào)節(jié)作用，一般輔酶均為B族。,二、維生素的分類：,維生素,水溶性維生素,脂溶性維生素,：維生素B族（B1、B2、泛酸、維生素PP、B6、生物素、葉酸，B12）和維生素C等。,：維生素A、D、E、K等,一、維生素A,維生素A分A1, A2兩種，是不飽和一元醇類。維生素A1又稱為視黃醇，A2稱為脫氫視黃醇。,第二節(jié) 脂溶性維生素,維生素A只存在于動物性食物中，包括A1 和 A2兩種。

3、A1即視黃醇，主要存在于咸水魚的肝臟；A2即3-脫氫視黃醇，主要存在于淡水魚肝臟。在高等植物和動物中普遍存在的-胡蘿卜素可轉變?yōu)榫S生素A。,視黃醇,3-脫氫視黃醇,維生素A不溶于水，而溶于油脂和乙醇，易氧化，在無氧條件下，相當耐熱。易被紫外光所破壞。,功能： 維生素A除了促進年幼動物生長外，其主要功能為維持上皮組織的健康及正常視覺，還有助于動物生殖和泌乳。,-胡蘿卜素、-胡蘿卜素、-胡蘿卜素、黃玉米色素在肝臟、腸粘膜內(nèi)轉化成A。 -胡蘿卜素 轉化成二個維生素A（一切有色蔬菜） -胡蘿卜素 -胡蘿卜素 轉化成一個維生素A 黃玉米色素 活性形式：11-順式視黃醛,維生素A的來源,缺乏癥： 1. 上

4、皮組織結構改變，呈角質(zhì)化。皮膚干燥，成磷狀。 在兒童還偶有因缺乏A引起眼角膜和結膜變質(zhì)，牙釉和骨質(zhì)發(fā)育不全。 大人、小孩長期缺乏維生素A都會導致淚腺分泌障礙產(chǎn)生干眼病（眼結膜炎）。,2. 視紫紅質(zhì)不足，對暗光適應能力減弱，發(fā)生夜盲癥。,3. 引起代謝失調(diào)，如某些器官的DNA含量減少，粘多糖（硫酸軟骨素）的生物合成也受阻礙。,但維生素A攝取過量有害。,二、 維生素D,維生素D具有抗佝僂病作用，又稱抗佝僂病維生素。已確知有4種，即維生素D2、D3、D4、D5，均為類固醇衍生物，其中D2和D3較為重要。,1、 來源 魚肝油、蛋黃、牛奶、肝、腎、皮膚組織等富含維生素D。 酵母、真菌、植物中：麥角固醇（

5、D2原） 動物體內(nèi)： 7一脫氫膽固醇（D3原）,2、 結構 麥角固醇 維生素D2 （麥角鈣化固醇） 7-脫氫膽固醇（皮膚） 維生素D3 （膽鈣化固醇）,活性形式：1，25一二羥基膽鈣固醇。,維生素D3 （膽鈣化固醇）25-羥基膽鈣固醇（肝臟）1，25一二羥基膽鈣固醇（腎臟）小腸（促進Ca2+ 的吸收、運輸 ）及骨骼（促進Ca2+的沉積 ）中，參與調(diào)節(jié)鈣磷代謝。,在生物體內(nèi)，D2和D3本身不具有生物活性。它們在肝臟和腎臟中進行羥化后，形成1，25-二羥基維生素D。其中1，25-二羥基維生素D3是生物活性最強的。,功能：,調(diào)節(jié)鈣、磷代謝，維持血液正常的鈣、磷濃度，從而促進鈣化，使牙齒、骨骼發(fā)育正常

6、。,缺乏癥：,兒童骨骼發(fā)育不良，產(chǎn)生佝僂病。患者骨質(zhì)軟弱，膝關節(jié)發(fā)育不全，兩腿形成內(nèi)曲或外曲畸形。 成人則產(chǎn)生骨骼脫鈣作用；孕婦和授乳婦人的脫鈣作用嚴重時導致骨質(zhì)疏松癥，患者骨骼易折，牙齒易脫落。,維生素D如攝食過量則會中毒。,三、 維生素E,維生素E又稱生育酚或抗不育維生素，已知有8種，其中4種（、-生育酚）較為重要，-生育酚的效價最高。動物組織的維生素E都是從食物中取得的。,來源：動、植物油、麥胚油、玉米油、花生油、棉子油、蛋黃、牛奶、水果等。,又叫做生育酚，目前發(fā)現(xiàn)的有8種，其中，四種有生理活性。,生理功能： 抗生殖不育、肌肉委縮、貧血、血細胞形態(tài)異常 。 機理： 有抗氧化活性，能防止不

7、飽和脂肪酸自動氧化，保護細胞膜，延長細胞壽命，還可保護巰基酶的活性。,缺乏癥：,1. 生殖系統(tǒng)的上皮細胞毀壞，雄性睪丸退化，不產(chǎn)生精子，雌性流產(chǎn)或胎兒被溶化吸收。,2. 肌肉（包括心肌）萎縮，形態(tài)改變，代謝反常。,3. 血膽固醇水平增高，紅細胞破壞，發(fā)生貧血。,四、 維生素K,維生素K是一類能促進血液凝固的萘醌衍生物。1929年，H. Dam發(fā)現(xiàn)。有K1、K2、K3三種，K1、K2為天然產(chǎn)物，K3為人工合成品。,維生素K的主要作用是促進血液凝固，因維生素K是促進肝臟合成凝血酶原的重要因素。,來源：食物和腸道微生物合成；綠色蔬菜、動物肝臟、牛奶、大豆， 大腸桿菌、乳酸菌,維生素K有3種，K1,K

8、2,K3。其中K3是人工合成的。維生素K是2-甲基萘醌的衍生物。,新生嬰兒腸內(nèi)無菌，不能合成維生素K，身體本身又無貯存，故易因維生素K的缺乏而出血。,大劑量維生素K可引起動物貧血、脾腫大和肝腎傷害。對皮膚和呼吸道有強烈刺激，有時還引起溶血。,動物缺乏維生素K，血凝時間延長。,缺乏癥：,第三節(jié) 水溶性維生素,一 維生素B1 維生素B1由一含S的噻唑環(huán)和一含NH2的嘧啶環(huán)組成，又稱硫胺（素）（Thiamine）。,1,2,4,5,1,2,4,焦磷酸硫胺素（TTP）,硫胺素 + ATP,Mg2+,硫胺素激酶,TPP + AMP,主要功能：,1. 以輔酶方式參加糖的分解代謝。TPP是脫羧酶、脫氫酶的輔

9、酶。功能部位在噻唑環(huán)的C2上。,2. 促進年幼動物的發(fā)育。維生素B1促進腸胃蠕動，增加消化液的分泌，因而能促進食欲。,3. 保護神經(jīng)系統(tǒng)。促進糖代謝，為神經(jīng)活動提供能量，又能抑制膽堿酯酶的活性。,缺乏癥： 1. 腳氣病 2. 中樞神經(jīng)和腸胃患糖代謝失常, 因維生素B1嚴重缺乏而引起的多發(fā)性神經(jīng)炎。患者的周圍神經(jīng)末梢及臂神經(jīng)叢均有發(fā)炎和退化現(xiàn)象，伴有心界擴大、心肌受累、四肢麻木、肌肉瘦弱、煩躁易怒和食欲不振等癥狀。同時因丙酮酸脫羧作用受阻，組織和血液中乳酸量大增，濕性腳氣病還伴有下肢水腫。,腳氣病,缺乏維生素B1不僅周圍神經(jīng)的結構和功能受損，中樞神經(jīng)系統(tǒng)也同樣受害。因為神經(jīng)系統(tǒng)（特別的大腦）所需

10、的能量，基本由血糖氧化供給，當糖代謝受阻時，神經(jīng)組織也就發(fā)生反常現(xiàn)象。,二 維生素B2和黃素輔酶,維生素B2又稱核黃素（riboflavin），是一種核糖醇與6，7二甲基異咯嗪的縮合物，在自然界多與蛋白質(zhì)結合成黃素蛋白。,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,7,8,9,10,核糖醇基,異咯嗪基,維生素B2為橘黃色的針狀晶體，味苦，微溶于水，極易溶于堿性溶液，對光和堿不穩(wěn)定,FMN，flavin mononucleotide,FAD，flavin adenine dinucleotide,VB2 + ATP FMN + ADP FMN + ATP FAD +PPi,維生素B2的生理功能是作為

11、遞氫輔酶，參與生物氧化作用。 來源：肝臟、酵母、大豆和米糠等,維生素B2每人每天需要量：兒童0.6mg，成人1.6mg。動物體內(nèi)不能合成維生素B2。過量則排出。,膳食中長期缺乏維生素B2，眼角膜和口角血管增生，引起白內(nèi)障、眼角膜炎、舌炎和陰囊炎等。,三 泛酸（維生素B3）和輔酶A,生物功能： 以CoA形式參加代謝，是酰基的載體，是體內(nèi)酰化酶的輔酶，對糖、脂、蛋白質(zhì)代謝過程中的乙酰基轉移有重要作用。活性位點：-SH,成人每天需要量為510mg，一般膳食的泛酸含量豐富。大白鼠缺乏泛酸，毛發(fā)變灰白，并自行脫落，毛與皮的色素形成可能與泛酸有關。,四 維生素PP和輔酶、輔酶,維生素PP過去稱抗癩皮病維生

12、素或維生素B5，包括尼克酸（煙酸）和尼克酰胺。,尼克酸（nicotinic acid）,尼克酰胺（nicotinamide）,O,+,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 phosphate，NADP+）,Nicotinic acid + PRPP + ATPNAD+,NAD+ + ATP NADP+ +PPi,尼克酸及尼克酰胺為無色晶體，可溶于水及酒精。與溴化氰作用產(chǎn)生黃綠色化合物，可作為定量基礎。,+2H,1,4,-2H,2. 維

13、持神經(jīng)組織的健康。尼克酰胺對中樞及交感神經(jīng)系統(tǒng)有維護作用，缺乏，則常產(chǎn)生神經(jīng)損害和精神紊亂。,3. 促進微生物生長。,4.尼克酸可使血管擴張，使皮膚發(fā)赤發(fā)癢，尼克酰胺無此作用。大劑量尼克酸有降低血漿膽固醇和脂肪的作用。,功能：,1.以NAD+或NADP+形式作為脫氫酶的輔酶而起到遞氫體的作用。,缺乏癥： 膳食中長期缺乏維生素PP所引起的疾病為對稱性皮炎，又叫癩皮病(pellagra)。 Trp可轉變?yōu)槟峥缩０罚杂衩诪橹魇骋谆既狈ΠY（玉米中Trp貧乏）。,五 維生素B6和磷酸吡哆醛,維生素B6又稱吡哆素，包括吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺。,功能： 作為輔酶參加多種代謝反應，包括脫羧、轉氨、氨基酸內(nèi)消

14、旋、Trp代謝（包括Trp nicotinamide）、含硫氨基酸的脫硫、羥基氨基酸的代謝和氨基酸的脫水等。 缺乏癥：導致皮膚、中樞神經(jīng)系統(tǒng)和造血機構的損害。,六 生物素,生物素（維生素B7）為含硫維生素，其結構可視為由尿素與硫戊烷環(huán)結合而成，并有一個C5酸枝鏈。,尿素部分,硫戊烷環(huán)部分,(CH2)4COOH,C5酸根部分,生物素（bioton）,尿素環(huán)上的一個N可與CO2結合,功能：生物素是多種羧化酶的輔酶，在CO2固定反應中起重要作用。,缺乏癥：人體一般不會發(fā)生生物素缺乏。 若缺少可能導致皮炎、肌肉疼痛、感覺過敏、怠倦、厭食、輕度貧血等。,七 葉酸和葉酸輔酶,葉酸（folic acid）即

15、維生素B11，由蝶呤啶、對氨基苯甲酸與L-谷氨酸連接而成。,葉酸的5、6、7、8位置，在NADPH2存在下，可被還原成四氫葉酸（FH4或THFA）。四氫葉酸的N5 和N10位可與多種一碳單位結合作為它們的載體。 活性位點：N5、N10,功能：THFA是轉一碳基團酶系的輔酶。 主要的生理功能： Gly Ser 參與嘌呤環(huán)的合成 dUMP TMP 高半胱氨酸 Cys,缺乏癥：葉酸缺乏時，紅細胞的發(fā)育受到影響，造成巨紅細胞性貧血癥。,八 維生素B12和B12輔酶,維生素B12是含鈷的化合物，又稱鈷胺素(cyanocobalamine)。 1948年從肝臟中分離出一種具有控制惡性貧血效果的紅色晶體物質(zhì)，定名為維生素B12。,在自然界中只有微生物能合成維生素B12。,功能：,1. 促進某些化合物的異構作用。,2. 促進甲基轉移作用。,3. 維持SH的還原型狀態(tài)。,4. 促進核酸和蛋白質(zhì)的生物合成。,5. 維持造血機構的正常運轉。,6. 促進上皮組織細胞的新生。,缺乏癥：,1. 兒童及幼齡動物發(fā)育不良。,2. 消化道上皮組織細胞失常。,3. 造血器官功能失常，不能正常產(chǎn)生紅血細胞，導致惡性貧血。,4. 髓磷脂的生物合成減少，引起神經(jīng)系統(tǒng)的損害。,維生素B12的吸收需要一種胃壁細胞分泌的糖蛋白（稱為內(nèi)因子），兩者結合后才能被小腸吸收。惡性貧血患者的胃液中常缺乏內(nèi)因