生物化学及分子生物学(人卫第九版)-20维生素

作者:朱月春张巧单位:昆明医科大学第二十章维生素Vitamins目录维生素概述第一节脂溶性维生素第二节水溶性维生素小结重点难点熟悉了解掌握维生素的定义、分类、名称、活性形式及缺乏症维生素的生理功能及其作用机制维生素的来源及每日摄取量（一）定义维生素(vitamin)是人体内不能合成，或合成量甚少、不能满足机体的需要，必须由食物供给，以维持正常生命活动的一类低分子量有机化合物，是人体的重要营养素之一。维生素概述（二）分类脂溶性维生素（lipid-solublevitamin）水溶性维生素（water-solublevitamin）按照溶解特性的不同，维生素可分为两大类：VitaminsOverview脂溶性维生素第一节Lipid-solubleVtamin（一）共同特点均为疏水性化合物，易溶于脂类和有机溶剂，常随脂类物质被吸收在血液中与脂蛋白或特异性结合蛋白结合而运输，不易被排泄，在体内主要储存于肝，故不需每日供给不同种类脂溶性维生素执行不同的生物化学与生理功能脂类吸收障碍和食物中长期缺乏此类维生素可引起相应的缺乏症，摄入过多则可发生中毒脂溶性维生素（二）种类维生素A、维生素D、维生素E和维生素K1.结构特征与天然形式（一）一般性质2.来源动物性食品：肝、肉类、蛋黄、乳制品、鱼肝油等植物：维生素A原（如β-胡萝卜素）脂溶性维生素——维生素A一、维生素A（视黄醇、抗干眼病维生素）3.活性形式视黄醇、视黄醛和视黄酸异戊二烯衍生物，为不饱和一元醇A1（视黄醇）、A2（3-脱氢视黄醇）维生素A的结构1.视黄醛参与视觉传导（二）生物学功能脂溶性维生素——维生素A视循环2.视黄酸调控基因表达和细胞生长与分化脂溶性维生素——维生素A3.维生素A和胡萝卜素是有效的抗氧化剂4.维生素A及其衍生物可抑制肿瘤生长关键物质：9-顺视黄酸全反式视黄酸或全反式维甲酸（all-transretinoicacid，ATRA）作用途径：与细胞内核受体结合，进而与DNA反应元件作用（三）维生素A缺乏症及中毒脂溶性维生素——维生素A1.缺乏症2.建议摄入量中国成人膳食维生素A的平均需要量（EAR）：男性560μg/d，女性为480μg/d3.中毒症状夜盲症干眼病增加机体对感染性疾病的敏感性头痛、恶心、共济失调等中枢神经系统表现肝细胞损伤和高脂血症长骨增厚、高钙血症、软组织钙化等钙稳态失调表现皮肤干燥、脱屑和脱发等表现EAR:estimatedaveragerequirement（一）一般性质2.来源鱼油、蛋黄、肝，紫外线照射下由人体皮肤的7-脱氢胆固醇合成脂溶性维生素——维生素D二、维生素D（胆钙化醇、麦角钙化醇、抗佝偻病维生素）3.活性形式1,25-二羟维生素D31,25-二羟维生素D3的结构是类固醇（steroid）的衍生物，为环戊烷多氢菲类化合物。D3或称胆钙化醇（cholecalciferol）、D2或称麦角钙化醇（ergocalciferol）1.结构特征维生素D3在体内的转变脂溶性维生素——维生素D1.1,25-(OH)2-D3调节钙磷代谢（二）生物学功能脂溶性维生素——维生素D2.1,25-(OH)2-D3影响细胞分化其与靶细胞内特异的核受体结合，调节钙结合蛋白等基因的表达其通过信号转导系统使钙通道开放，发挥对钙磷代谢的快速调节作用其可促进小肠对钙、磷的吸收，维持血钙和血磷的正常水平，促进骨和牙的钙化其可调节皮肤、大肠、前列腺、乳腺、胰岛β细胞等细胞的分化其可促进胰岛β细胞合成与分泌胰岛素，具有对抗1型和2型糖尿病的作用其对某些肿瘤细胞具有抑制增殖和促进分化的作用（三）维生素D缺乏症及中毒脂溶性维生素——维生素D1.缺乏症2.建议摄入量中国居民膳食维生素D的平均需要量（EAR）为8μg/d3.中毒症状夜盲症佝偻病（儿童）软骨病和骨质疏松症（成人）因皮肤储存7-脱氢胆固醇有限，多晒太阳不致维生素D中毒高钙血症、高钙尿症、高血压以及软组织钙化等口渴，皮肤瘙痒，呕吐、腹泻、尿频等1.结构特征与种类（一）一般性质2.来源植物油、油性种子和麦芽脂溶性维生素——维生素E三、维生素E（生育酚）苯骈二氢吡喃的衍生物生育酚（tocopherol）、生育三烯酚（tocotrienol）3.活性形式生育酚的各类衍生物OR1HOR2R3CH3生育酚OR1HOR2R3CH3生育三烯酚维生素E的结构1.维生素E是体内最重要的脂溶性抗氧化剂（二）生物学功能脂溶性维生素——维生素E2.维生素E具有调节基因表达的作用3.维生素E促进血红素的合成机制:捕捉过氧化脂质自由基,保护生物膜的结构与功能。机制：促进δ-氨基-γ-酮戊酸(ALA)合酶和ALA脱水酶的活性调控生育酚摄取和降解相关基因的表达-----延缓衰老调控脂类摄取与动脉硬化相关基因的表达-----预防和治疗冠心病调控细胞外基质蛋白、细胞黏附与炎症相关基因的表达-----抗炎、维持正常免疫功能调控细胞信号系统和细胞周期调节相关基因的表达-----抑制细胞增殖，抗肿瘤（三）维生素E缺乏症及中毒脂溶性维生素——维生素E1.缺乏症2.建议摄入量3.中毒症状一般不易缺乏；早产儿与新生儿、脂类吸收障碍与肝损伤时可引起缺乏症溶血性贫血可治疗先兆流产及习惯性流产成人膳食维生素E的适宜摄入量（AI）为14mgα-TE/d人类尚未发现维生素E中毒症成人可耐受的最高摄入量（tolerableupperintakelevel，UL）是600mgα-TE/dα-TE（α-tocopherolequivalent）：α-生育酚当量；AI：adequateintake1.结构特征（一）一般性质2.活性形式2-甲基-1,4-萘醌脂溶性维生素——维生素K四、维生素K（植物甲萘醌、叶绿醌、凝血维生素）K1，又称植物甲萘醌或叶绿醌K2，肠道细菌的产物K3，人工合成的水溶性甲萘醌，可口服及注射3.来源深绿色蔬菜（如甘蓝、菠菜、莴苣等）、植物油、肠道细菌合成2-甲基-1,4-萘醌的衍生物维生素K的结构1.维生素K是凝血因子活化所必需的辅酶（二）生物学功能脂溶性维生素——维生素K2.维生素K对骨代谢具有重要作用3.维生素K对减少动脉钙化也具有重要的作用是γ-谷氨酰羧化酶的辅酶，参与凝血因子的活化凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ前体（无活性）凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ（有活性）γ-谷氨酰羧化酶（辅酶VitK）因为骨钙蛋白（osteocalcin）和骨基质γ-羧基谷氨酸蛋白均是维生素K依赖蛋白。（三）维生素K缺乏症脂溶性维生素——维生素K1.缺乏症2.建议摄入量中国成人膳食维生素K的适宜摄入量（AI）为80μg/d成人不易缺乏，新生儿可能缺乏脂类吸收障碍（如胰腺、胆管疾病）缺乏的主要症状：易出血水溶性维生素第二节Water-solubleVitamin（一）共同特点在体内主要构成酶的辅助因子，直接影响酶的活性依赖食物提供，体内过剩的水溶性维生素可随尿排出，很少蓄积一般无中毒，但供给不足时可导致缺乏症。水溶性维生素（二）种类B族维生素（B1、B2、PP、B6、B12、生物素、泛酸和叶酸）维生素C1.来源（一）一般性质水溶性维生素——维生素B1一、维生素B1（硫胺素）主要存在于豆类和种子外皮（如米糠）、胚芽、酵母和瘦肉中2.活性形式焦磷酸硫胺素（thiaminepyrophosphate，TPP），占体内硫胺素总量的80%焦磷酸硫胺素的结构（二）生物学功能水溶性维生素——维生素B11.维生素B1在体内能量代谢中发挥重要的作用α-酮酸氧化脱羧酶多酶复合体的辅酶中转酮醇酶的辅酶2.维生素B1在神经传导中起一定作用合成乙酰胆碱的乙酰辅酶A主要来自于丙酮酸的氧化脱羧反应可作为胆碱酯酶的抑制剂，参与乙酰胆碱的代谢调控（三）缺乏症水溶性维生素——维生素B11.缺乏症2.建议摄入量中国成人男性膳食维生素B1的平均需要量（EAR）为1.2mg/d，成人女性为1.0mg/d脚气病（beriberi），神经末梢炎1.来源（一）一般性质水溶性维生素——维生素B2二、维生素B2（核黄素）奶与奶制品、肝、蛋类和肉类等2.活性形式FMN和FAD的结构黄素单核苷酸（FMN）黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）（二）生物学功能水溶性维生素——维生素B22.参与烟酸和维生素B6的代谢1.为氧化还原酶的辅基，起递氢体的作用FMN（FAD）的递氢作用脂酰CoA脱氢酶、琥珀酸脱氢酶等3.FAD作为谷胱甘肽还原酶的辅酶，参与体内抗氧化防御系统作为辅酶参与色氨酸转变为烟酸和VitB6转变为磷酸吡哆醛的反应。4.FAD与CytP450结合，参与药物代谢（三）缺乏症水溶性维生素——维生素B21.缺乏症2.建议摄入量中国成人膳食维生素B2的平均需要量（EAR）：男性为1.4mg/d，成人女性为1.2mg/d口角炎、唇炎、阴囊炎、眼睑炎等1.来源（一）一般性质水溶性维生素——维生素PP三、维生素PP（尼克酸、尼克酰胺、抗癞皮病维生素）广泛存在于自然界2.活性形式维生素PP及其活性形式的结构烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+）（二）生物学功能水溶性维生素——维生素PPNAD+和NADP+是多种不需氧脱氢酶的辅酶，发挥递氢体的作用。糖酵解的3-磷酸甘油醛脱氢酶、柠檬酸循环的苹果酸脱氢等以NAD+为辅酶磷酸戊糖途径的G6PD以NADP+为辅酶，其产物R-5-P是核糖生成的主要途径维生素PP的递氢作用（三）缺乏症水溶性维生素——维生素PP1.缺乏症3.中毒症状2.建议摄入量中国成人男性膳食维生素PP的平均需要量（EAR）为12mgNE/d，成人女性为10mgNE/d癞皮病（pellagra）：主要表现有皮炎、腹泻及痴呆NE（niacinequivalent）：烟酸当量血管扩张、脸颊潮红、痤疮及胃肠不适等长期用量超过500mg/d,可致肝损伤1.来源（一）一般性质水溶性维生素——泛酸四、泛酸（遍多酸、维生素B5）广泛存在于动、植物组织中2.活性形式辅酶A的结构辅酶A（CoA)酰基载体蛋白（acylcarrierprotein，ACP）（二）生物学功能水溶性维生素——泛酸CoA及ACP构成酰基转移酶的辅酶，参与糖、脂类、蛋白质代谢及肝的生物转化作用（三）缺乏症2.建议摄入量中国居民膳食泛酸的适宜摄入量（AI）是5.0mg/d缺乏症少见早期症状：易疲劳、胃肠功能障碍等疾病严重缺乏：最显著特征是出现肢神经痛综合征1.缺乏症状1.来源（一）一般性质水溶性维生素——生物素五、生物素（维生素H、维生素B7、辅酶R）肝、肾、酵母、蛋类、花生、牛乳、鱼类、啤酒等，肠道细菌也可合成2.活性形式生物素生物素的结构（二）生物学功能水溶性维生素——生物素1.为羧化酶(丙酮酸羧化酶、乙酰CoA羧化酶等)的辅基，参与CO2固定，为脂肪与糖代谢所必需2.通过生物素化，参与细胞信号转导、基因表达调控、DNA损伤修复等（三）缺乏症少见食用生鸡蛋，可缺乏（生物素与抗生物素蛋白结合后不被吸收）长期使用抗生素可缺乏：疲乏、恶心、皮炎及脱屑性红皮病2.建议摄入量中国居民膳食生物素的适宜摄入量（AI）是40μg/d1.缺乏症状1.来源（一）一般性质水溶性维生素——维生素B6六、维生素B6（吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺）2.活性形式磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺维生素B6及其活性形式的结构与互变肉类、豆类、坚果、蛋黄、酵母等（二）生物学功能1.磷酸吡哆醛是多种酶的辅酶水溶性维生素——维生素B6参与氨基酸脱氨基、鸟氨酸循环、血红素合成和糖原分解等，在代谢中发挥着重要作用2.磷酸吡哆醛可终止类固醇激素作用的发挥机制：将类固醇激素-受体复合物从DNA中移去，终止激素的作用（三）缺乏症与中毒低血色素小细胞性贫血（又称维生素B6反应性贫血）和血清铁增高。脂溢性皮炎，故VitB6又称抗皮炎维生素摄入量超过200mg/d,可引起神经损伤中国居民膳食维生素B6的平均需要量（EAR）是1.2mg/d1.来源（一）一