05章维生素与辅酶

第五章维生素与辅酶第一节维生素的概念与分类一、维生素的一般概念和重要性概念：维生素(vitamin)：维持生物机体正常生命活动所必需的一类微量(mg、μg/Day)有机小分子物质。特点：不能供能、不能作组分，生长必需可作辅酶/辅基，调节代谢需要量少，食物供给维生素的发现孙思邈（唐）动物肝脏-夜盲症，谷皮汤/粥-脚气病1747年-苏格兰医生JamesLind发现柠檬能治坏血病，也就是后来的维C。1896年-荷兰医生ChristiaanEijkman,糙米可医治脚气病,1929年诺贝尔医学生理学奖。1906年-Hopkins（英）大鼠饲料：蛋白质、脂肪、糖类、矿物质+微量牛奶1910年-Funk（波兰）米糠中提取硫胺素(B1)TheNobelPrizeinChemistry1937(美)WalterNormanHaworthforhisinvestigationsoncarbohydratesandvitaminC（瑞士)PaulKarrerforhisinvestigationsoncarotenoids,flavinsandvitaminsAandB2二、维生素的分类与命名1.维生素的命名拉丁字母:A，B，C，D同族不同种：下标1，2，3，……化学组成、结构：B1-硫胺素，B2-核黄素生物学作用：VitA-抗干眼病维生素化学性质2.维生素的分类脂溶性维生素(lipid-solublevitamin)水溶性维生素(water-solublevitamin)分类:三、维生素缺乏病及成因缺乏病：供应不足/需要增加→机体代谢失调成因：维生素摄取量不足吸收不良肠道细菌生长抑制/服用某些药物需要量增加食物储存及烹调方法不当第二节重要的脂溶性维生素Fat-solubleVitamins共同特点﹡不溶于水，溶于脂肪及有机溶剂﹡在食物中与脂类共存，并随脂类一同吸收,淋巴→血液﹡多需运输蛋白*过量服用易中毒(不易排泄)种类VitA,VitD,VitE,VitK一、维生素A（retinol：视黄醇，抗干眼病维生素）及维生素A原2种形式：A1（视黄醇，哺乳动物、咸水鱼肝脏）A2（3-脱氢视黄醇，淡水鱼肝脏）H3CCH3CH2OHCH3CH3CH3维生素A2H3CCH3CH2OHCH3CH3CH3维生素A11654321514131211109874个双键8种顺、反异构β-胡萝卜素视黄醇维生素A原：β-胡萝卜素（植物）β-胡萝卜素-15,15’-双加氧酶1515’来源与需要量来源动物性食品：肝脏、乳制品、蛋黄植物性食物：胡萝卜、黄绿蔬菜、玉米日需要量80μg（2600-3300IU）过量：急性中毒：恶心、呕吐、头痛慢性中毒：皮肤干燥、厌食、便秘生理功能＊构成视觉细胞内感光物质——视紫红质＊促进生长发育，维持上皮组织结构的完整性缺乏症夜盲症，干眼病，皮肤干燥等视紫红质是由11顺视黄醛与视蛋白赖氨酸ε-氨基通过schiff碱形成的结合蛋白视黄酯视紫红质视蛋白11-顺视黄醛全反视黄醛暗处光(视网膜)异构酶11-顺视黄醇全反视黄醇(肝)异构酶视黄醇脱氢酶视循环血液VA分解二、维生素D（抗佝偻病维生素）化学本质固醇类衍生物﹡种类：VitD2（麦角钙化醇，calciferol）VitD3（胆钙化醇，colecalciferol）﹡VitD2原：麦角固醇（酵母、植物油）VitD3原：7-脱氢胆固醇（动物）麦角固醇→VitD2胆固醇→7-脱氢胆固醇→VitD3阳光及紫外线作用下2D3麦角钙化醇胆钙化醇﹡VitD3的活性形式：1,25-(OH)2-VitD3E1：25-羟化酶（肝细胞微粒体）E2：1-α-羟化酶（近曲小管上皮线粒体）E1E2（胆固醇）小肠吸收转钙化蛋白7-脱氢胆固醇自发转变（胆钙化醇）在肾转变麦角固醇麦角钙化醇来源鱼肝油含量最丰富;蛋黄、牛奶、肝、肾、脑、皮肤日需要量5-10μg(200-400IU)过量:早期症状为乏力、疲倦、恶心、头疼、腹泻等较严重时可引起软组织的钙化生理功能作用于小肠粘膜、肾及肾小管，促进钙磷吸收，提高血钙、血磷浓度，有利于新骨的形成、钙化。缺乏症儿童：佝偻病；成人：软骨病三、维生素K（凝血维生素）化学本质及性质天然形式：K1、K2，2-甲基-1，4-奈醌衍生物人工合成：K3(2-甲基-1，4-奈醌),K4(含氮衍生物)OOCH3R1234来源猪肝、蛋黄、苜蓿、白菜、菜花、菠菜和其他绿色蔬菜日需要量60-80μg生理功能促进凝血酶原合成：Vk依赖性羧化酶→γ-羧基谷氨酸（N端）凝血酶原γ-羧基谷氨酸—Ca2+→激活双羟香豆素:抗凝血药谷氨酰羧化酶维生素K循环四、维生素E（抗不育维生素）生育酚(tocopherol)种类多(8种)：R1，R2，R3，苯骈二氢吡喃衍生物易氧化R1R3R2α-Tocopherol:α-生育酚来源植物油:麦胚油、玉米油、花生油棉子油；蛋黄、牛奶、水果、莴苣叶日需要量8-10mg生理功能抗氧化剂：对抗生物膜磷脂中不饱和脂肪酸的过氧化反应；与硒协同→谷胱甘肽过氧化物酶与动物生殖机能有关：动物缺乏→生殖器受损不育提高δ-氨基-γ-酮戊酸合成酶及其脱水酶活性→促进血红素合成第三节重要的水溶性维生素Water-solubleVitamins共同特点﹡易溶于水，故易随尿液排出。﹡体内不易储存，必须经常从食物中摄取。种类维生素C和B族维生素概述一、维生素C/L-抗坏血酸(ascorbicacid)1.结构与性质多羟基，内酯；酸性；易被氧化：中性，碱性，热，光，重金属破坏CCCHCH2OHOHHOHCCOOOH14CCCHCH2OHOHOHCCOOO14－2H＋2HL-抗坏血酸脱氢抗坏血酸*若脱氢维生素C进一步氧化，则失去活性来源新鲜水果及蔬菜:橙类、番茄、辣椒2.维生素C的功能维生素C是重要的供氢体保护巯基——巯基酶活性；膜结构提高某些金属酶活性参与体内的羟化作用，促进胶原合成—坏血病；VitCGSSG脱氢VitC2GSH巯基酶-重金属离子巯基酶维生素C保护巯基的作用谷胱甘肽还原酶VitCGSSG脱氢VitC2GSH谷胱甘肽还原酶脂质过氧化物不饱和脂肪酸谷胱甘肽过氧化物酶维生素C保护细胞膜的作用缺乏症及需要量缺乏症：坏血病日需要量：60mg副作用：长期大量服用→尿路草酸盐结石；妇女生育能力；胚胎发育等二、维生素B1和焦磷酸硫胺素维生素B1又名硫胺素(thiamine)、噻嘧胺、抗脚气病维生素、抗神经炎因子碱性条件不稳定：脱氢硫胺素，兰色荧光噻唑环(含S)嘧啶环(含氨基)来源与需要量来源酵母、五谷类（多集中在胚芽及皮层中、瘦肉（特别是猪肉）、核果和蛋类、白菜及芹菜日需要量1.2-1.5mg体内以焦磷酸硫胺素（thiaminepyrophosphate，TPP）辅酶形式存在TPP是α-酮酸氧化脱羧酶系的辅酶——糖代谢羰基裂解/合成；保护神经系统：抑制胆碱酯酶的活性。生化功能TPP参与催化的反应α-裂解反应α-缩合反应丙酮酸脱羧酶乙酰乳酸合成酶缺乏症脚气病，末梢神炎：患者的周围神经末梢及臂神经丛均有发炎和退化的现象，伴有心界扩大、心肌受累、四肢麻木、肌肉瘦弱、烦躁易怒和食欲不振等症状。三、维生素B2和FMN、FAD化学本质及性质黄色，溶液黄绿色荧光——核黄素(riboflavin)；耐酸、热；碱、紫外光不稳定NNNHNCH2OOH3CH3CCHCHOHCHOHOHCH2OH核醇与二甲基异咯嗪缩合物来源与需要量来源酵母、肝脏、乳类、瘦肉、蛋黄、花生、糙米、全粒小麦、黄豆；蔬菜、水果日需要量1.2-2.1mg辅酶形式体内活性形式为：黄素单核苷酸（flavinemononucleotide，FMN）黄素腺嘌呤二核苷酸（flavineadeninedinucleotide，FAD）异咯嗪核糖醇核黄素生理功能FMN及FAD是体内脱氢酶（黄素蛋白）的辅基半醌型半醌阴离子生理pH高pHVB2同B族其他成员共同促进机体生长发育过量的维生素B2可以从粪便和尿中排出缺乏症膳食中长期缺乏维生素B2首先受影响的为眼、皮肤舌、口角和神经组织。缺乏症状有眼角膜和口角血管增生，白内障、口角炎、眼角膜炎、舌炎和阴囊炎等症。四、泛酸与辅酶A化学本质及性质泛酸又名遍多酸(pantothenicacid)中性液耐热，对氧化还原剂稳定HOCH2CCHCH3CH3OHCONHCH2CH2COOHα,γ-二羟基-β,β-二甲基丁酸β-丙氨酸肽键来源与需要量来源肝、肾、蛋、瘦肉、脱脂奶、糖浆、豌豆、菜花、花生、甜山芋等日需要量5-10mg辅酶形式辅酶A(CoA,CoASH)巯基乙胺3’，5’-ADP泛酸生化功能CoA是酰基转移酶的辅酶，参与酰基的转移作用。乙酰CoACoA-SH五、维生素PP和NAD、NADP维生素PP（抗赖皮病维生素）包括：烟酸(nicotinicacid)/尼克酸烟酰胺(nicotinamide)/尼克酰胺吡啶衍生物，性质稳定来源与需要量来源酵母、肝脏、瘦肉、牛乳花生、黄豆、谷类皮层及胚芽日需要量15-20mg长期过量伤肝辅酶形式辅酶I：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamideadeninedinucleotideNAD+）辅酶II：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamideadeninedinucleotidephosphate,NADP+）NAD+、NADP+：体内多种脱氢酶的辅酶，起传递氢的作用。NAD+、NADP+：电子受体NADH、NADPH：电子供体生物学功能氢负离子NAD+和NADP+参加两个电子的转移反应缺乏症对称性皮炎，消化道炎和神经损害与精神紊乱六、维生素B6及其辅酶维生素B6（吡哆素）包括：吡哆醇，吡哆醛及吡哆胺（吡啶衍生物）光、碱、热敏感来源与需要量来源酵母、肝脏、谷粒、肉、鱼、蛋、豆类、花生日需要量2mg大剂量→痉挛辅酶形式磷酸吡哆醛(pyridoxal-5-phosphate，PLP)磷酸吡哆胺(pyridoxamine-5-phosphate，PMP)生化功能与氨基酸代谢有关:磷酸吡哆醛是氨基酸转氨酶及脱羧酶的辅酶七、生物素(biotin)噻吩环-尿素→双环化合物常温稳定；高温、氧化剂失活CHNHCCHNHH2CCH(CH2)4COOHSO尿素噻吩环戊酸来源与需要量生物素微量广泛地存在於动物及植物的组织中，在酵母菌、肝、肾中含量特丰富肠道细菌还可合成一部分每天从食物中摄取150-300μg少见缺乏症缺乏原因：鲜蛋中抗生物素蛋白，长期服抗生素症状：皮炎，肌肉疼，疲乏，厌食，贫血生理功能多种羧化酶的辅酶，参与CO2的羧化（固定）过程。丙酮酸草酰乙酸乙酰CoA丙二酸单酰CoA丙酰CoA甲基丙二酸单酰CoA生物素通过赖氨酸残基的ε-氨基共价联结蛋白质八、叶酸和四氢叶酸叶酸(folicacid)又称蝶酰谷氨酸酸不稳定，光不稳定2-氨基-4-羟基-6-甲基-蝶啶对氨基苯甲酸谷氨酸来源与需要量来源绿叶、肝、肾、菜花、酵母日需要量200-400μg叶酸二氢叶酸还原酶NADPH+H+NADP+二氢叶酸二氢叶酸还原酶NADPH+H+NADP+四氢叶酸辅酶形式5,6,7,8-四氢叶酸（THF，FH4）生理功能生化作用：FH4是一碳单位转移酶的辅酶，参与一碳单位的转移。*一碳单位：氨基酸分解过程中产生的含1个碳原子的活性基团缺乏症：巨幼红细胞贫血九、维生素B12/抗恶性贫血维生素化学本质及性质维生素B12又称（氰钴胺素cyanocobalamin）唯一含金属维生素强酸、碱，日光，氧化、还原剂不稳定辅酶形式为5-脱氧腺苷钴胺素（主）甲基钴胺素羟基钴胺素（B12b）B12及其辅酶的简化结构结构二甲基苯并咪唑氰钴胺素氰钴胺素5-脱氧腺苷钴胺素甲基钴胺素羟基钴胺素来源与需要量来源肝脏、牛奶、肉、蛋、鱼、蚌、心、肾等日需要量2-3μg生理功能﹡生化作用：5-脱氧腺苷钴胺素：变位酶辅酶——异构化甲基钴胺素：参与体内甲基转移作用促进DNA合成促进红细胞成熟﹡缺乏症：巨幼红细胞贫血B12作为辅酶在分子内重排、核苷酸还原和甲基转移中的