第十七章维生素Vitamins-PPT精品文档81页

第十七章维生素（Vitamins）维生素是维持生命正常代谢过程的必需的一类微量的有机物质。通常人体自身不能合成或合成的量不足以供机体的需要，而必需从食物中摄取。维生素不提供人体所需的能量，也不是机体细胞的组成部分，但不能缺少，否则会导致疾病。很早以前，人们已发现，有意识地摄取一些食物，可治好一些疾病。如为远航的水手补充柠檬汁，可避免坏血病；多吃动物的肝脏，可治好夜盲症、“雀目症”。在上一个世纪初，随着实验药理学和化学的发展，科学家从一些食物中分离提取到一些有机物质，确定了化学结构，并证明这些物质对维持正常代谢的功能是不可缺少的。如1897年Eijkman在米糠中分离出抗脚气病的成分，1932-1933年King和Wangh分离和确认了抗坏血酸20世纪初，生物化学家Funk认为，这些只能从食物中获得的物质为生命所必需，叫做Vitamine，以后又被改名为Vitamin,现译成维生素。维生素是人类食物中必需的六大类营养素（碳水化合物、蛋白质、脂肪、水、矿物质、维生素）之一。在20世纪50年代后期和60年代，对维生素的作用机制有了深入的了解。许多维生素是体内酶的辅酶或辅酶的一部分，是各种不同的代谢反应中必需的化学因子。如维生素B1（盐酸硫胺），在体内转变为硫胺焦磷酸酯，作为脱羧酶的辅酶参与体内代谢。第一节脂溶性维生素FatSolubleVitamins一、维生素A类（VitaminsA）1913年McCollum等发现动物脂肪或鱼肝油的醚提取物可显著促进小鼠的生长。该脂溶性的因子后定名为维生素A，以后又发现可用作预防和治疗干眼病。在1913年从海鱼的鱼肝油中提取出结晶的维生素A1，又称视黄醇（Retinol）；从淡水鱼中分离提取到维生素A2，比维生素A1多一个双键，即3-脱氢维生素A。维生素A1和A2，及其衍生物统称为维生素A类化合物。H3CCH3CH2OHCH3CH32468维生素A1CH2OHCH3CH3H3CCH3维生素A2植物中仅含有能在动物体内转变成VitaminA的胡萝卜素（Carotene），称之为前维生素A（ProvitaminA）。植物中至少有10种胡萝卜素可转化为VitaminA，如、、-胡萝卜素和玉米黄素等，但它们的转化率并不相同，其中以-胡萝卜素（-Carotene）的转化率最高。在人类营养中约2/3的VitaminA来自-Carotene，在小肠中的15,15-加氧酶作用下，生成两分子Retinol。CH3CH3H3CCH3CH3CH3CH3H3CCH3H3Cα-胡罗卜素CH3CH3H3CCH3CH3CH3CH3H3CCH3H3Cβ-胡罗卜素CH3CH3H3CCH3CH3CH3CH3H3CCH3H3Cγ-胡罗卜素VitaminA的侧链上有4个双键，理论上有16个顺反异构体，但由于甲基的空间位阻，实际上许多异构体不存在，天然的VitaminA主要为全反型（all-trans），还有少量9-cis、13-cis和9,13-di-cis型异构体。在各种异构体中，全反型活性最高，余者活性为其1/2～1/5。VitaminA的结构有高度特异性。侧链上的4个双键必须与环内的双键共轭，否则活性消失。环状结构中增加双键活性下降（如VitaminA2）；VitaminA分子中的双键完全氢化或部分氢化，亦丧失活性。增长或缩短脂肪链，活性大为减少。将伯醇基酯化或将羟甲基转换成醛基活性不变，但换为羧基时（即维生素A酸），其活性仅为维生素A的1/10。维生素A醋酸酯（VitaminAAcetate）全反式-3，7-二甲基-9-（2，6，6-三甲基-1-环已烯基）-2，4，6，8-壬四烯-1-醇醋酸酯；(all-E)-3,7-dimethyl-9-(2,6,6-trimethyl-1-cyclohexen-1-yl)-2,4,6,8-nonatetraen-1-olacetateCH3CH3H3CCH3OCH3CH3O1237162VitaminA的化学稳定性VitaminA易被空气中的氧所氧化，紫外光、加热或有重金属离子存在可促进氧化。氧化的初步产物为环氧化物。1在酸性介质中发生重排，生成呋喃型氧化物，但在无氧情况下，可加热至120℃才被分解破坏CH3CH3CH3OOHH3CCH3CH3CH3CH3OOHH3CCH3CH3CH3OOHH3CCH3CH3VitaminA属烯丙型醇，对酸不稳定，遇酸或无水氯化氢乙醇液，可发生脱水反应，生成脱水VitaminA，其活性仅为VitaminA的0.4％。因此，VitaminA应贮存于铝制容器，充氮气密封置阴凉干燥处保存。也可将其溶于含维生素E的油中，或加入稳定剂如对羟基叔丁基茴香醚（BHA）、叔丁基对苯甲酸（BHT）等。若长期贮存也可发生异构化，使活性下降，VitaminA制剂应避光保存于棕色瓶中H3CCH3CH3CH3CH3CH2VitaminAAcetate的体内代谢CH3CHOCH3H3CCH3CH3[O]CH3OHCH3H3CCH3CH3H2OCH3OCH3OCH3H3CCH3CH3CH3H3CCH3CH3H3CCHOCH3CO2HCH3H3CCH3CH3[O]VitaminAAcetateVitaminARetinalRetinoicAcid11-Z-RetinalVitaminAAcetate的合成-CO2CH3H3CCH3CH3OCH3H3CCH3CH3OCH3OOCH3H3CCH3CH3ONaOOBrMgCOMgBrCH3H3CCH3CH3CH3CHOH3CCH3CH3CH3OMgBrOMgBrCH3H3CCH3CH3CH3OHOHCH3Pd/PbH3CCH3CH3CH3OHCH3OHPyridineCH3COClH3CCH3CH3CH3OCH3OCH3OHH3CCH3CH3OCH3OCH3BrCH3-HBrCH3OCH3OCH3H3CCH3CH3H2OHBrNaHCO3H2CICH2COOCH3CH3ONaH2OOH-视紫红11-Z-视黄醛全E-视黄醛视蛋白强光视蛋白VitaminA在视觉形成中具有重要作用。视网膜上杆状细胞中含有一种感受弱光的视色素（视紫红），它是由视蛋白和11-Z-视黄醛在弱光下结合而成的。在强光下，视紫红中的11-Z-Retinal转化为全E型Retinal，再解离成视蛋白和全E-Retinal，后者经Retinal还原酶及视黄醇异构酶的氧化还原及异构化作用，生成11-Z-Retinal，再与视蛋白结合重新生成视紫红，参与视循环维生素A酸（Tretinoin）本品是维生素A的活性代谢产物，与维生素A的药理作用相似。主要影响骨的生长和上皮组织代谢，在癌症的预防和治疗方面有较好的疗效。维生素A酸的抗癌机理尚不完全清楚，可能是影响了异常细胞的自我更新和增殖与分化平衡，使增殖停止，分化加强从而使细胞走向成熟H3CCH3COOHCH3CH3CH3CH3CH3CH3H3CH3COCH3OHO用于临床的维生素A酸类似物有依曲替酸（Etretin）及其依曲替酯。这几个药物用苯环代替了维生素A酸中的环己烯结构。具有促进表皮细胞增生、分化、角质溶解等作用CH3CH3CH3H3CH3COCH3OOCH3.依曲替酸依曲替酯维生素D(VitaminsD)类维生素D是一类抗佝偻病维生素的总称。重要的有维生素D2和D3，分别可从麦角甾醇和7-去氢胆固醇经紫外光照射后转化得到。故又分别叫做麦角骨化醇（Ergocalciferol）和胆骨化醇（Cholecalciferol）。维生素D2和D3都具有B环开环的甾醇结构。两者在结构上的差别很小：维生素D2比维生素D3多一个C22烯键和C28甲基。两者在人体内的作用强度相似。维生素D3VitaminD3化学名为9，10-开环胆甾-5，7，10（19）-三烯-3b-醇（(3b,5Z,7E)-9,10-Secocholesta-5,7,10(19)-trien-3-ol）。又名胆骨化醇（Colecalciferol）。HOH在1800年就知道儿童佝偻病与日光照射有关，直到1922年，Mccollum发现在热鱼肝油中通入氧气仍有抗佝偻病作用，并进一步发现了在鱼肝油中存在对热稳定的而不能被皂化的甾体部分，这种物质后来被命名为VitaminD。1930年Askewd等成功分离得到VitaminD2，并确定了其结构。1932年Windaus等分离得到VitaminD3并确定了结构，1948年确定了它们的立体化学结构，1960年全合成成功VitD2(Ergocalciferol)R=VitD3(Colecalciferol)R=HHHHHOHR(5E,7Z)(5Z,7Z)755,6-trans-25-Hydroxy-colecalferol75R1=-H,R2=-H胆骨化醇ColecalciferolVitD3R1=-H,R2=-OH骨化二醇25-HydroxyVitD3(Calcifediol)R1=-OH,R2=-OH骨化三醇1,25-DihydroxyVitD3(Calcitriol)HR2OHR1HOHOHCH2HOH3CCH3CH3CH3H3CuvH3CCH3CH3HOH3CH3CCH3麦角固醇（Ergosterol）VitaminD27-脱氢胆甾醇在体内的转化过程HOOHHOHHOHODBP.D3VitD3血浆结合蛋白(DBP)皮肤血液7-脱氢胆甾醇前VitD3光甾醇速甾醇VitD3紫外线长时间照射紫外线皮肤1968年Deluca等从生物体内分离得到25-羟基VitaminD3（骨化二醇，Calcifediol），1971年又进一步分离得到1a，25-二羟基VitaminD3（骨化三醇，Calcitriol），经代谢研究阐明VitaminD3本身在体内并无活性，进入人体后必须先在肝细胞线粒体中经25-羟化酶作用生成25-羟基VitaminD3，它是VitaminD3在肝中的贮存形式，也是血液中的转运形式，然后再经过肾近侧小管上皮细胞线粒体25-OHVitaminD3-1a羟化酶催化形成1a，25-（OH）2VitaminD3，它才是真正起作用的“活性VitaminD3”。现在认为Calcitriol是一种激素，而VitaminD3则是激素原VitaminD3的代谢途径OHHOHOVitD325-OH-VitD31,25-(OH)2-VitD324,25-(OH)2-VitD3肝肾OHHOOHHOOHOH(无活性)阿法骨化醇Alfacalcidol(1-OH-VitD3)HOHHOH1a，25-（OH）2D3作用的细胞机制DDBP游离1，25D结合型1，25DDDDVDR激素结合DVDRDVDRRXRVDRDVDRERXR1,25-(OH)2D应答基因mRNA二聚化激活转录mRNA蛋白质生物效应翻译1,25-(OH)2D3目标细胞胞浆细胞核VitaminD3的构效关系HO122022242524位引入甲基活性下降，引入乙基则活性更小，引入羧基活性丧失无取代基活性高侧链为羟基失去活性为游离羟基，成醚或酯后无活性，巯基取代也无活性维生素的化学合成H3CCH3CH3H3CCH3HOClONaHCO3H3CCH3CH3CH3CH3OONBSH3CCH3CH3CH3CH3OOBrNH3NaCO3H3CCH3CH3CH3CH3OOROHC2H5OH胆固醇H3CCH3CH3CH3CH3HOhvC2H5OHH3CCH3CH3CH3HOClONO2O2NNH3CCH3CH3CH3OCH2ONO2O2NKOHCH3OHH3CCH3CH3CH3HOCH2维生素E(VitaminsE)类取代基化学名称化学结构R1R2CH3CH3-生育酚CH3H-生育酚HCH3-生育酚OR1OOR2214581'5'9'13'HH-生育酚CH3CH3-生育三烯酚CH3H-生育三烯酚HCH3-生育三烯酚OR1OOR2HH-生育三烯酚由于苯并二氢吡喃环上甲基的数目和位置的不同，Tocopherols和Tocotrienols又各有四个同类