06第6章维生素与辅酶

1第6章维生素与辅酶一、教学大纲基本要求4种脂溶性维生维生素即：维生素A与胡萝卜素，维生素D，维生素E和维生素K;10种水溶性维生素及其辅酶即：维生素B1，维生素B2，维生素B3，维生素B5，维生素B6，维生素B7，维生素B11，维生素B12，硫辛酸和维生素C。二、本章知识要点(一)维生素(Vitamin)的概念1．维生素(Vitamin)的概念:维生素是维持机体正常代谢和健康所必需的，但体内不能合成或合成量不足，必须靠食物供给的一类小分子有机化合物。2．维生素的分类:根据维生素溶解的性质可分为脂溶性维生素和水溶性维生素两大类。(1)脂溶性维生素(Lipid-SolubleVitamin)包括维生素A、D、E、K。(2)水溶性维生素(Water-SolubleVitamin)包括B族维生素和维生素C，B族维生素又包括维生素B1、B2、PP、B6、泛酸、生物素、叶酸、B12等。3．维生素缺乏原因:(1)摄入量不足。(2)吸收障碍。(3)需要量增加。(4)长期服用某些药物。（二）脂溶性维生素脂溶性维生素的特点：都是亲脂性的非极性分子或者衍生物，可伴随脂类吸收(可大量在体内储存)若吸收障碍就易产生缺乏病。此类维生素各自发挥不同的生理功用。l.维生素A(1)化学本质与性质：维生素A是β—白芷酮环的不饱和一元醇。化学性质活泼，对氧、酸及紫外线敏感。在避氧情况下可耐高温。(2)维生素A原及转变：自然界一些红黄色植物(如胡萝卜素、红辣椒、黄玉米、茄等)含有类胡萝卜素。(3)生化作用及缺乏症：①11—顺视黄醛构成视角细胞内感受弱光或暗光的物质——视紫红质。②参与糖蛋白的合成，维持上皮细胞的完整与健全。③β胡萝卜素是抗氧化剂，在氧分压低时直接消灭自由基。④维生素A具有类固醇样作用，促进生长发育。⑤维生素A缺乏时可导致夜盲症，干眼病．角膜软化症等。2．维生素D(1)化学本质与性质：维生素D属于类固醇的衍生物，主要有VD2(麦角钙化醇，)和VD3(胆钙化醇，)两种。(2)维生素D在体内转变：维生素D在血液中与维生素D，结合蛋白(DBP)结合，被运输入肝。维生素D3本身无活性。在肝细胞微粒体25-羟化酶催化下转变为25-OH-VD3，它是D3在血液中运输和肝内储存形式。后经肾线粒体10-羟化酶作用生成1，25-(OH)2-VD3，是D3生理活性形式。(3)生化作用及缺乏症：l，25-(OH)2-D3促进小肠对钙磷的吸收，促进肾小管钙磷的重吸收，调节钙磷代谢。维生素D缺乏时，儿童可发生佝偻病，成人易发生骨软化病。3．维生素E2(1)化学本质及性质：维生素E为二氢吡喃的衍生物，又称生育酚。分α、β和γ几种。α—生育酚分布广，活性高，对氧极敏感，易自身氧化。故可保护其他物质。(2)生化作用及缺乏症：①维生素E与动物的生殖功能有关。临床上常用维生素E治疗先兆流产和习惯性流产。②维生素E是体内最重要的抗氧化剂，可捕捉氧自由基。③促血红素代谢：维生素E提高血红素合成关键酶δ—氨基γ—酮戊酸(ALA)合成酶及ALA脱水酶活性，促进血红素的合成。4．维生素K(1)化学本质及性质：维生素K是2—甲基1，4－萘醌的衍生物，又称凝血维生素。常见的维生素有K1、K2两种。K1存在绿色植物中。K2是人体肠道细菌代谢的产物，不溶于水，易受光线和碱的破坏。K3、K4是人工合成，溶于水可口服或注射。(2)生化作用及缺乏症：维生素K能促进肝合成凝血酶原(凝血因子Ⅱ)及凝血因子Ⅶ、Ⅸ和X。维持体内凝血因子在正常水平。成人每日需要量为60～80μg缺乏时血液中凝血因子活性降低，凝伞时间延长。严重时发生皮下，肌肉和胃肠出血。（三）水溶性维生素1．维生素B1(1)化学本质及性质：维生素B1是含硫的噻唑环和含氨基的嘧啶环组成，又称为硫胺素。维生素Bl吸收后主要在肝及脑组织转变成焦磷酸硫胺素(TPP)。TPP是维生素B1在体内的活性形式。(2)生化作用及缺乏症：①TPP是α—酮酸氧化脱羧酶的辅酶，催化α—铜酸氧化脱羧。②TPP作为转酮醇酶的辅酶，参与磷酸戊糖代谢。③TPP与神经冲动传导有关。④维生素B1缺乏时，可引起脚气病和末梢神经炎。成人需要量为1～1.5mg／每日。2．维生素B2(1)化学本质：维生素B2又称核黄素，是核醇与7．8二甲基异咯嗪以C—N键连接而成，维生素B2吸收后在体内转变成黄素单核苷酸(FMN)和黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)，FMN、FAD为其活性形式。(2)生化作用及缺乏症：FMN、FAD是体内许多氧化还原酶的辅基，主要起传递氢的作用。人类缺乏维生素B2时可出现多种临床症状，如口角炎、唇炎、舌炎、阴囊炎、眼睑炎及角膜血管增生等。成人维生素B2需要量l.2～1.5mg／每日。3．维生素PP(1)化学本质：维生素PP是吡啶的衍生物，又称抗癞皮病因子。包括尼可酸及尼可酰胺。尼可酰胺在体内与核糖、磷酸、腺嘌呤组成尼可酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)和尼可酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+)。(2)生化作用及缺乏症：NAD+和NADP+是多种不需氧脱氢酶的辅酶，分子中的尼可酰胺部分具有可逆的加氢及脱氢特性，在反应中起递氢作用。维生素PP缺乏症称癞疲病(pellagra)，主要表现为皮炎、腹泻及痴呆。4．维生素B6(1)化学本质：维生素B6是吡啶的衍生物，包括吡哆醇，吡哆醛及吡哆胺。在体内以磷酸脂的形式存在。磷酸吡哆醛及磷酸吡哆胺是其活性形式。(2)生化作用及缺乏症：①磷酸吡哆醛是氨基酸代谢中转氨酶及脱羧酶的辅酶，参与转氨基和脱羧基作用。②磷酸吡哆醛是δ—氨基γ—酮戊酸合成酶的辅酶，参与血红素的合成。③磷酸吡哆醛作为糖原磷3酸化酶的重要组成部分，参与糖原的分解。缺乏维生素B6时有可能造成低血色素小细胞性贫血和血清铁增高。5.泛酸(1)化学本质：泛酸又称遍多酸，是由β—丙氨酸与2．4—二羟，3，3-甲基丁酸借肽键缩而成的一种有机酸。(2)生化作用：泛酸在肠内吸收进入人体后，经磷酸化并获得巯基乙胺而转变成4一磷酸泛酰巯基乙胺，是辅酶A(CoA)和酰基载体蛋白(ACP)的组成成分。CoA和ACP构成酰基转移酶的辅酶，参与转运酰基作用。辅酶A分子中巯基乙胺上含有巯基(-SH)，为辅酶的活性基团，故辅酶A常写成CoASH，泛酸缺乏症很少见。6．生物素(1)化学本质及性质：生物素(biotin)是噻吩和尿素相结合的骈环，并带有戊酸侧链的化合物。自然界有α-生物素和β-生物素两种。其性质耐酸不耐碱，氧化和高温使其失活。(2)生化作用及缺乏症：生物素作为羧化酶的辅酶参与物质代谢的羧化反应，在反应中生物素与CO2结合起着CO2载体的作用。生物素来源广泛，很少出现缺乏症。但是，如经常食用生鸡蛋清则可能会引起生物素缺乏症。长期使用抗生素可抑制肠道细菌生长，造成生物素缺乏症。7.叶酸(1)化学本质：叶酸(folicacid)，是由2-氨基、4-羟基、6-甲基喋呤啶和对氨基苯甲酸构成喋酸，喋酸再结合谷氨酸而生成。故又称喋酰谷氨酸。(2)生化作用及缺乏症：进入人体的叶酸在小肠、肝或组织中被二氢叶酸还原酶还原为二氢叶酸(FH2)，再进一步还原成四氢叶酸(FH4)。四氢叶酸是叶酸的活性形式，是一碳单位转移酶的辅酶，作为一碳单位的载体参与多种物质代谢。叶酸缺乏时，DNA合成受抑制，细胞分裂速度下降，体积增大，造成巨幼红细胞性贫血。叶酸主要存在于新鲜绿叶蔬菜、鲜果中。人类肠道细菌可合成。所以，一般不易缺乏，但是在吸收不良，需要量增加或长期使用肠道抑菌药，可能造成叶酸缺乏症。8．维生素B12(1)化学本质与来源：维生素B12是唯一含金属元素钴的维生素，又称钴胺素。主要来源于动物性食物，食物中的维生素B12与蛋白质结合存在，必须在胃酸作用下才与蛋白质分开；然后再与胃黏膜分泌的内因子一种特异蛋白结合，才能吸收进入血液。在细胞内转变成多种形式，其中甲钴胺素和5’-脱氧腺苷钴胺素是维生素B12的活性型。(2)生化作用及缺乏症：①维生素B12以甲钴胺素的形式作为转甲基酶的辅酶，参与同型半胱氨酸的甲基化反应生成蛋氨酸。②维生素B12以5，—脱氧腺苷钴胺素的形式，作为甲基丙二酸单酰辅酶A的辅酶参与甲基丙二酰辅酶A异构为琥珀酸单酰辅酶A的反应。③维生素B12缺乏时可造成巨幼红细胞性贫血，常伴有神经症状。9.硫辛酸(1)化学本质及性质：硫辛酸(1ipoicacid)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，这两种形式过氧化—还原循环相互转换，像生物素一样，硫辛酸同酶分子中赖氨酸的ε-NH2以酰胺键共价结合。4(2)生化作用及缺乏症：硫辛酸是一种酰基载体。存在于丙酮酸脱氢酶和a—酮戊二酸脱氢酶中，是涉及糖代谢的两种多酶复合体。硫辛酸在a—酮酸氧化作用和脱羧作用中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存在。未发现缺乏症。10.维生素C(1)化学本质及性质：维生素C是六碳多羟酸性化合物，因能防治坏血病又叫抗坏血酸(ascohcacid)。其分子中C2、C3位上的烯醇式羟基极易解离出H+，而具有酸性。又可以氢原子释放，使许多物质还原，所以维生素C是属于较强的还原剂。(2)生化作用及缺乏症：①维生素C参与体内多种羟化反应，能促进胶原蛋白的羟化反应，参与芳香族氨基酸代谢的羟化反应，还参与胆固醇转变为胆汁酸的羟化及类固醇激素合成的羟化反应。②参与体内的氧化还原反应：维生素C作为抗氧化剂，维持还原性谷胱苷肽浓度和保持巯基酶的活性，发挥其解毒作用；维生素C能使难吸收的三价铁(Fe3+)还原成易于吸收的二价铁(Fe2+)；维生素C能促进红细胞中的高铁血红蛋白(MHb)还原为血红蛋白(Hb)，提高运氧功能。维生素C能促进叶酸转变成具有生理活性的四氢叶酸。能保护维生素A、E、B免遭氧化。③维生素C缺乏时可引起坏血病。三、重点、难点重点:脂溶性维生素的活性形式和功能，水溶性维生素的机构、功能及其辅酶的关系。难点:水溶性维生素的功能和作为辅酶的结构变化特征。四、典型例题解析例题6-1：维生素的特点是什么?解：维生素是一类维持机体正常生命活动所必不可少的低分子量有机化合物，机体对其需要量很少，但由于机体不能合成或合成量不足所以必需从食物中摄取。例题6-2：．维生素分类的依据是什么?每类包含哪些维生素?解：根据它们的溶解性质将其分为脂溶性和水溶性维生素两大类。脂溶性维生素溶于非极性溶剂，包括维生素A、维生素D、维生素E、维生素K。水溶性维生素溶于极性溶剂，包括B族维生素和维生素C。例题6-3：有人说维生素D是一个激素原，对吗?为什么?解：对。现已知的维生素D有四种，其中以维生素D2和D3较为重要。维生素D3在肝脏中经羟化酶系作用，转变成25-羟D3(25-羟胆钙化醇)，到肾脏再被羟化为1，25-二羟D3(1，25-二羟胆钙化醇)。1，25-二羟D3是一个由肾脏产生的调节Ca2+和PO43+代谢的激素。例题6-4：试述磺胺类药物抗菌的作用原理。解：磺胺类药物与叶酸的组成成分对氨基苯甲酸的化学结构类似。因此，磺胺类药物可与对氨基苯甲酸竞争细菌体内的二氢叶酸合成酶，从而竞争性地抑制该酶活性，使对于磺胺类敏感的细菌很难利用对氨基苯甲酸合成细菌生长所必需的二氢叶酸，最终抑制了细菌的生长、繁殖。人体所必需的叶酸是从食物中获得的(人体不合成叶酸)。所以人体服用磺胺类药物只是影响了磺胺类敏感细菌的生长繁殖，而对于人体的影响很小，达到治病的目的。(另外，现在常见的增效磺胺类药物还附加了一些二氢叶酸还原酶的抑制剂，5使细菌体内的四氢叶酸含量几乎是零，从而增加治疗效果。)例题6-5：长期食用生鸡蛋清会引起哪种维生素缺乏?为什么?解：会引起生物素的缺乏。因为生鸡蛋清中含有抗生物素蛋白，它能与生物素结合生成无活性的复合物。当鸡蛋被加热时，抗生物素蛋白就会变性失活。鸡蛋黄中含有大量的生物素，所以食用熟鸡蛋可以补充生物素)。例题6-6：NAD+、NADP+是何种维生素的衍生物?作为何种酶类的辅酶?在催化反应中起什么作用?解：NAD、NADP是维生素PP的衍生物。作为脱氢酶类的辅酶参与氧化还原反应，在反应中做氢和电子的受体或供体起着递氢、递电子的作用。例题6-7: