生物化学7 维生素与辅酶1

1、第第 7 7 章章维生素与辅酶维生素与辅酶 维生素维生素是维持生物正常生命过程所必需的一类小分子有机物，需要量很少，但对维持健康十分重要。维生素不能供给机体热能，也不能作为构成机体组织的物质，其主要功能是通过作为辅酶的成分调节机体代谢。长期缺乏任何一种维生素都会导致相应的疾病（维生素缺乏症）。最早分离出的维生素（维生素B1）是一种胺类（amine），将维生素取名为Vitamine（生命胺，最初中译为维他命），但并非所有的维生素都含氨基，改为Vitamin（V）。6、7 世纪前，我国已有脚气病和“雀目症”的记载。生物对维生素的需要情况取决于：1. 在代谢过程中是否需要；2. 自身能否合成。肝、胆

2、疾病可阻碍维生素的吸收。长期口服抗生素可抑制肠道菌生长，引起Vk、生物素、叶酸、泛酸等的缺乏。妊娠、哺乳、强体力劳动、高温操作，维生素B1和B2的需要量相应增加。医疗上用维生素防治维生素不足而引起的疾病。长期大量使用维生素A和维生素D会引起中毒；维生素B1用量过多会引起周围神经痛觉缺失；长期大量使用维生素B12会引起红细胞过多；口服维生素C过多可破坏膳食中维生素B12而引起贫血。维生素维生素水溶性维生素水溶性维生素脂溶性维生素脂溶性维生素：维生素维生素B族（族（B1、B2、泛、泛酸、维生素酸、维生素PP、B6、生物素、生物素、叶酸，叶酸，B12）和维生素）和维生素C等。等。：维生素：维生素A、

3、D、E、K等等共同特点共同特点均为非极性疏水的异戊二烯衍生物均为非极性疏水的异戊二烯衍生物不溶于水，溶于脂类及脂肪溶剂不溶于水，溶于脂类及脂肪溶剂在食物中与脂类共存，并随脂类一同吸收在食物中与脂类共存，并随脂类一同吸收吸收的脂溶性维生素在血液与脂蛋白及某些特殊吸收的脂溶性维生素在血液与脂蛋白及某些特殊结合蛋白特异结合而运输结合蛋白特异结合而运输 种类种类VitA, VitD, VitE, VitK 一、一、维生素维生素A（抗干眼病维生素）（抗干眼病维生素）天然形式：天然形式：A1（视黄醇）（视黄醇）A2（3-脱氢视黄醇）脱氢视黄醇）活性形式活性形式 ：视黄醇、视黄醛、视黄酸：视黄醇、视黄醛、视

4、黄酸维生素维生素A原：原：-胡萝卜素胡萝卜素维生素A只存在于动物性食物中，包括A1 和 A2两种。A1即视黄醇，主要存在于咸水鱼的肝脏；A2即3-脱氢视黄醇，主要存在于淡水鱼肝脏。在高等植物和动物中普遍存在的-胡萝卜素可转变为维生素A。CH2OH3-脱氢视黄醇脱氢视黄醇CH2OHCHO维生素A1一般为黄色粘性油体，纯体可结晶为黄色三棱晶体，熔点63。维生素A2尚未制成晶体。维生素A不溶于水，而溶于油脂和乙醇，易氧化，在无氧条件下，相当耐热。易被紫外光所破坏。在氯仿和乙醇溶液中，维生素A1的吸收峰在328nm，维生素A2的吸收峰在345nm及350nm。在乙醇溶液中，维生素A1与三氯化鏑作用产生

5、的蓝色溶液在620nm处有一特殊吸收光带，维生素A2在693nm和697nm各有一吸收光带。维生素A除了促进年幼动物生长外，其主要功能为维持上皮组织的健康及正常视觉，还有助于动物生殖和泌乳。（二）生化作用（二）生化作用 1.生化作用生化作用构成视觉细胞内感光物质（见后图）构成视觉细胞内感光物质（见后图）参与糖蛋白的合成，维持上皮组织的分化与健全参与糖蛋白的合成，维持上皮组织的分化与健全其他作用，如影响细胞的分化其他作用，如影响细胞的分化 2.缺乏症缺乏症夜盲症，干眼病，皮肤干燥等夜盲症，干眼病，皮肤干燥等3. 过量过量 导致骨导致骨 质脱钙、骨脆性增加、生长受抑、长骨变粗质脱钙、骨脆性增加、生

6、长受抑、长骨变粗及及 骨关节疼痛；皮肤干燥、发痒、鳞皮、皮疹、脱皮、骨关节疼痛；皮肤干燥、发痒、鳞皮、皮疹、脱皮、脱发、指（趾）甲易脆；易激动、疲乏、头痛、恶心、脱发、指（趾）甲易脆；易激动、疲乏、头痛、恶心、呕吐、肌肉无力、坐立不安。食欲降低、腹痛、腹泻、呕吐、肌肉无力、坐立不安。食欲降低、腹痛、腹泻、肝脾肿大、黄疸；血液中血红蛋白和钾减少，凝血时间肝脾肿大、黄疸；血液中血红蛋白和钾减少，凝血时间延长，易于出血。延长，易于出血。视紫红质视紫红质视蛋白视蛋白11-11-顺视黄醛顺视黄醛全反视黄醛全反视黄醛暗处暗处光光( (视网膜视网膜) )异构酶异构酶11-11-顺视黄醇顺视黄醇全反视黄醇全反

7、视黄醇( (肝肝) )异构酶异构酶视黄醛还原酶视黄醛还原酶二二 、维生素、维生素D（抗佝偻病维生素）（抗佝偻病维生素）种类：种类：VitD2（麦角钙化醇）（麦角钙化醇） VitD3（胆钙化醇）（胆钙化醇）VitD2原：麦角固醇原：麦角固醇VitD3原：原： 7-脱氢胆固醇脱氢胆固醇麦角固醇麦角固醇VitD2胆固醇胆固醇7-脱氢胆固醇脱氢胆固醇VitD3阳光及阳光及紫外线紫外线作用下作用下维生素维生素D VitD3的活性形式：的活性形式： 1, 25- (OH)2-VitD3促进小肠和骨骼吸收钙促进小肠和骨骼吸收钙维生素D具有抗佝偻病作用，又称抗佝偻病维生素。已确知有4种，即维生素D2、D3、D

8、4、D5，均为类固醇衍生物，其中D2和D3较为重要。只在动物体内含有维生素D，鱼肝油中含量最丰富。动、植物组织中含有能转化为维生素D的固醇类物质，经紫外光照射可转变为维生素D。目前尚不能用人工方法合成，只能用紫外光照射维生素D元的方法来制造。维生素D为无色晶体，不溶于水而溶于油脂及脂溶剂，相当稳定，不易被酸、碱或氧化破坏。肝肝25-羟化酶羟化酶 维生素维生素D3（胆钙化醇）（胆钙化醇） 25-羟维生素羟维生素D3（25-羟胆钙化醇）羟胆钙化醇）肾肾,骨骨,胎盘中的胎盘中的1-羟化酶羟化酶 1, 25-二羟维生素二羟维生素D3（1, 25-二羟胆钙化醇）二羟胆钙化醇）在体内的转变在体内的转变 2

9、4, 25-二羟维生素二羟维生素D3（24, 25-二羟胆钙化醇）二羟胆钙化醇）肾肾,骨骨,胎盘、软骨胎盘、软骨中的中的24-羟化酶羟化酶作用于小肠粘膜、肾及肾小管，促进钙作用于小肠粘膜、肾及肾小管，促进钙磷吸收，有利于新骨的形成、钙化。磷吸收，有利于新骨的形成、钙化。儿童儿童佝偻病佝偻病成人成人软骨病软骨病过量过量(最高摄入量为20g/日) 引起中毒。中毒的症状是异常口渴，眼睛发炎，皮引起中毒。中毒的症状是异常口渴，眼睛发炎，皮肤搔痒，厌食、嗜睡、呕吐、腹泻、尿频以及钙在血肤搔痒，厌食、嗜睡、呕吐、腹泻、尿频以及钙在血管壁、肝脏、肺部、肾脏、胃中的异常沉淀，关节疼管壁、肝脏、肺部、肾脏、胃中

10、的异常沉淀，关节疼痛和弥漫性骨质脱矿化。痛和弥漫性骨质脱矿化。三、维生素三、维生素E（一）化学本质与性质（一）化学本质与性质种类：生育酚，生育三烯酚种类：生育酚，生育三烯酚易自身氧化，故能保护其他物质。易自身氧化，故能保护其他物质。维生素E又称生育酚或抗不育维生素，已知有8种，其中4种（、-生育酚）较为重要，-生育酚的效价最高。动物组织的维生素E都是从食物中取得的。维生素E为淡黄色无嗅无味油状物，不溶于水而溶于油脂。不易被酸、碱和热破坏，无氧条件下热至200也稳定。极易被氧化。易被紫外光破坏。在259nm有吸收峰。成年人营养补充维生素每日参考用量：维生素E为14mg。 CH3 H H CH3

11、a CH3 CH3 H HR1 R2（二）生化作用（二）生化作用1.生化作用：生化作用： 抗氧化作用抗氧化作用 维持生殖机能维持生殖机能 促进血红素代谢促进血红素代谢2.缺乏维生素缺乏维生素E： 会导致动脉粥样硬化，血浓性贫血，癌症，白内障等会导致动脉粥样硬化，血浓性贫血，癌症，白内障等其他老年腿行性病变疾病其他老年腿行性病变疾病 ；形成疤痕；会使牙齿发黄；形成疤痕；会使牙齿发黄；引发近视；引起残障、弱智儿；引起男性性功能低下；引发近视；引起残障、弱智儿；引起男性性功能低下；前列腺肥大等等。前列腺肥大等等。 3.过量：过量：引起反胃，胃肠气胀，腹泻和心脏急速跳动的不良反应。引起反胃，胃肠气胀，

12、腹泻和心脏急速跳动的不良反应。四、维生素四、维生素K（凝血维生素）（凝血维生素）维生素K是一类能促进血液凝固的萘醌衍生物。1929年，H. Dam发现。有K1、K2、K3三种，K1、K2为天然产物，K3为人工合成品。维生素K1为黄色油状物。维生素K2为黄色晶体。溶于油脂及有机溶剂，如乙醚、丙酮等，耐热，但易被光破坏。维生素K的主要作用是促进血液凝固，因维生素K是促进肝脏合成凝血酶原的重要因素。（二）生化作用及缺乏症（二）生化作用及缺乏症生化作用生化作用维持体内凝血因子维持体内凝血因子、 、 和和的正常水平，参与凝血作用的正常水平，参与凝血作用2. 缺乏表现缺乏表现:新生儿出血疾病、成人不正常凝

13、血、低凝血酶原症。新生儿出血疾病、成人不正常凝血、低凝血酶原症。一般成年人一天约自食物中摄取每公斤体重一般成年人一天约自食物中摄取每公斤体重1mcg2mcg的的量便足够。量便足够。 双羟香豆素双羟香豆素共同特点共同特点易溶于水，故易随尿液排出。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。体内不易储存，必须经常从食物中摄取。一、维生素一、维生素B1维生素维生素B1又名硫胺素又名硫胺素(thiamine)体内活性形式为焦磷酸硫胺素体内活性形式为焦磷酸硫胺素(TPP) 焦磷酸硫胺素焦磷酸硫胺素(TPP)NNCH3CH2NH2SCHN+CH3CH2CH2OPOHOOPOOHOH维生素

14、B1由一含S的噻唑环和一含NH2的嘧啶环组成，又称硫胺（素）（Thiamine）。硫胺素 + ATP Mg2+硫胺素激酶TPP + AMP硫胺素硫胺素TPP是是- -酮酸氧化脱羧酶的辅酶，酮酸氧化脱羧酶的辅酶，也是转酮醇酶的辅酶。也是转酮醇酶的辅酶。在神经传导中起一定的作用，在神经传导中起一定的作用，抑制胆碱酯酶的活性。抑制胆碱酯酶的活性。COOHCOCH3CO2HCOCH3NADH + HNAD+CH3CH2OH丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶+ TPP转酮醇酶转酮醇酶成人的建议每日摄取量是1015mg。妊娠、哺乳期每天摄取1516mg脚气病，末梢神经炎脚气病，末梢神经炎3.过量多余的分量完全排出体

15、外，不会贮留在人体中。每天服用超过510g时，偶尔会出现发抖、疱疹（herpes）、浮肿、神经质、心跳增快及过敏等的副作用。二、维生素二、维生素B2维生素B2又称核黄素（riboflavin），是一种核糖醇与6，7二甲基异咯嗪的缩合物，在自然界多与蛋白质结合成黄素蛋白。H2CCCCCHOHOH OH OHHHHH12345NNNCCONHOCH3CH31234578910核糖醇基核糖醇基异咯嗪基异咯嗪基维生素维生素B2为橘黄色的为橘黄色的针状晶体，味苦，微针状晶体，味苦，微溶于水，极易溶于碱溶于水，极易溶于碱性溶液，对光和碱不性溶液，对光和碱不稳定稳定H2CCCCCH2OHOH OH OHHH

16、HNNNCCONHOCH3CH3-OP=OOO-FMN，flavin mononucleotideO H2COHOH12345NNNNHHH9-OP=O OFAD，flavin adenine dinucleotideVB2 + ATP FMN + ADP FMN + ATP FAD +PPi（二）生化作用（二）生化作用1.生化作用：生化作用：FMN及及FAD是体内氧化还原酶的辅基，主是体内氧化还原酶的辅基，主要起氢传递体的作用。要起氢传递体的作用。FMN和和FAD黄色；黄色；FMNH2和和FADH2无色无色紫外吸收紫外吸收FMN和和FAD ： 260nm、375nm、450 nm FMNH2

17、和和FADH2 ： 260nm2.缺乏症（缺乏症（成人的建议每日摄取量是1.7mg） 口角炎，唇炎，阴囊炎等。口角炎，唇炎，阴囊炎等。3.过量过量引起搔痒、麻痹、灼热感、刺痛等。引起搔痒、麻痹、灼热感、刺痛等。RCH2CH2CO-SCOA+FAD RCH=CHCO-SCOA+FADH2(酰基辅酶酰基辅酶A脱氢酶脱氢酶) 三、三、维生素B5（维生素维生素PP）维生素维生素PP包括包括尼克酸尼克酸(nicotinic acid)尼克酰胺尼克酰胺(nicotinamide)维生素PP过去称抗赖皮病维生素或维生素B5，包括尼克酸（烟酸）和尼克酰胺。尼克酰胺的副作用较小（如引起面部、颈部发赤发痒和烧灼感

18、），医疗及营养上多用尼克酰胺。尼克酰胺为维生素B5的化学名。NCOOH 尼克酸（nicotinic acid）NCONH2 尼克酰胺（nicotinamide）尼克酸及尼克酰胺为无色晶体，前者熔点为236，后者熔点为129131，是维生素中较稳定的，不被光、空气及热破坏。溶于水及酒精。与溴化氰作用产生黄绿色化合物，可作为定量基础。N+OCH2OPOOHPOOOHOOHOOPOHOHNNNNNH2OCH2OOHCONH2RNAD+：R为为 HPOOHOHNADP+：R为为尼克酰胺NAD+及及NADP+是体内多种脱氢酶（如苹果酸脱氢是体内多种脱氢酶（如苹果酸脱氢酶、乳酸脱氢酶）的辅酶，起传递氢的作

19、用。酶、乳酸脱氢酶）的辅酶，起传递氢的作用。紫外吸收：紫外吸收：NAD+和和NADP+ 260nm NADH和和NADPH 260nm 340nm癞皮病癞皮病四、维生素四、维生素B6（一）化学本质及性质（一）化学本质及性质维生素维生素B6包括吡哆醇，吡哆醛及吡哆胺包括吡哆醇，吡哆醛及吡哆胺体内活性形式为磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺体内活性形式为磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺吡哆素为无色晶体，易溶于水及乙醇，在酸液中稳定，在碱液中易被破坏，对光不稳定，吡哆醇耐热，吡哆醛和吡哆胺不耐高温。吡哆素 + FeCl3 红色产物红色产物吡哆素 + 重氮化对一氨基苯磺酸 橘红色产物橘红色产物吡哆素 + 2，6-二氯醌氯亚

20、胺 蓝色产物蓝色产物NCH2CHOOPO-OO-H3CHONCH2CHOOPO-OO-H3CH2NH2COOHCNH2HCH3CCOOHOCH3CHCOOH(CH2)NH2COOH2COOH(CH2)2COOHCO胺胺（磷酸吡哆醛为辅酶（磷酸吡哆醛为辅酶PLP ） 食欲不振、食物利用率低、失重、呕吐、下痢食欲不振、食物利用率低、失重、呕吐、下痢等毛病。严重缺乏会有粉刺、贫血、关节炎、等毛病。严重缺乏会有粉刺、贫血、关节炎、小孩痉挛、忧郁、头痛、掉发、易发炎、学习小孩痉挛、忧郁、头痛、掉发、易发炎、学习障碍、衰弱等。障碍、衰弱等。五、五、维生素B7（生物素）生物素） 广布于动物及植物组织，它与酶

21、蛋白活性部位的某个赖氨酸残基的-氨基以酰胺键结合生成 -N-生物素酰L-赖氨酸，亦称生物胞素。卵蛋白质含有能与生物素紧密结合的抗生物素蛋白。如大量食用生鸡蛋，因妨碍生物素的吸收，可导致人类生物素缺乏症。CHSCHCH2NHCHNHO(CH2)4COOH与羧基结合生与羧基结合生成羧基生物素成羧基生物素与赖氨酸残基与赖氨酸残基 - -氨氨基结合成生物胞素基结合成生物胞素（二）生化作用（二）生化作用1.生化作用生化作用 生物素生物素(biotin)是多种羧化酶（如丙酮酸羧化酶）的辅是多种羧化酶（如丙酮酸羧化酶）的辅酶，参与酶，参与CO2的羧化过程。的羧化过程。乙酰CoA + HCO3- + ATP丙

22、二酸单酰CoA乙酰CoA羧化酶2.缺乏症缺乏症 头皮屑多，容易掉发，少年白发、肤色头皮屑多，容易掉发，少年白发、肤色暗沉、面色发青，皮肤炎、暗沉、面色发青，皮肤炎、 忧郁、郁闷、失眠、容易打瞌睡等神经症忧郁、郁闷、失眠、容易打瞌睡等神经症状。状。六、六、维生素B11（叶酸）（叶酸）(folic acid)参与核酸的嘧啶和嘌呤的合成参与核酸的嘧啶和嘌呤的合成微溶于水，对热、光线、酸性溶液均不稳微溶于水，对热、光线、酸性溶液均不稳定，在中性及碱性溶液中对热稳定定，在中性及碱性溶液中对热稳定叶酸叶酸二氢叶酸还原酶NADPH+H+NADP+二氢叶酸二氢叶酸二氢叶酸还原酶NADPH+H+NADP+四氢叶

23、酸四氢叶酸5, 6, 7, 8-四氢叶酸四氢叶酸 N1N3CH6NH57NH8NH2OHCH29NH10CONHCHHOOC(CH2)2COOH叶酸叶酸1. 1.生化作用生化作用FHFH4 4是一碳单位转移酶的辅酶，参与一碳单位的转移。是一碳单位转移酶的辅酶，参与一碳单位的转移。2. 2.缺乏症缺乏症脱氧胸苷酸，嘌呤核苷酸的形式及氨脱氧胸苷酸，嘌呤核苷酸的形式及氨 基酸的互变受阻，基酸的互变受阻，细胞内细胞内DNADNA合成减少，细胞的分裂成熟合成减少，细胞的分裂成熟发生障碍，引起巨幼红细胞性贫血。发生障碍，引起巨幼红细胞性贫血。3. 3.过量过量影响锌的吸收，而导致锌缺乏，使胎儿发育迟缓，低

24、出生影响锌的吸收，而导致锌缺乏，使胎儿发育迟缓，低出生体重儿增加。体重儿增加。一碳单位一碳单位：指某些氨基酸分解代谢过程中产生含有一个碳原子的基团，：指某些氨基酸分解代谢过程中产生含有一个碳原子的基团，包括甲基、亚甲基、甲烯基、甲炔基、甲酚基及亚氨甲基等。不能在包括甲基、亚甲基、甲烯基、甲炔基、甲酚基及亚氨甲基等。不能在生物体内以游离形式存在，必须以四氢叶酸为载体。生物体内以游离形式存在，必须以四氢叶酸为载体。七、维生素七、维生素B12几乎不含于植物性食物的维生素几乎不含于植物性食物的维生素B12B12，是素食者最，是素食者最容易缺乏的维生素，也是红血球生成不可缺少的容易缺乏的维生素，也是红血

25、球生成不可缺少的重要元素，如果严重缺乏，将导致恶性贫血！重要元素，如果严重缺乏，将导致恶性贫血！维生素B12是含钴的化合物，又称钴胺素(cyanocobalamine)。维生素B12的发现是多年研究恶性贫血症（即巨初红细胞症）的结果。最初发现服用全肝可控制恶性贫血症状，在1948年从肝脏中分离出一种具有控制恶性贫血效果的红色晶体红色晶体物质，定名为维生素B12。在自然界中只有微生物能合成维生素B12。维生素B12是含三价钴的多环系化合物，其经验式为C63H88O14N14RCo。其结构式经多次修正，至1963年确定。1973年完成人工合成。微生素B12为深红色晶体，熔点甚高，溶于水、乙醇和丙酮，不溶于氯仿。微生素B12晶体及