第11章 维生素与辅酶

1、生物化学生物化学 第第1111章章维生素是机体维持正常生命活动所必不可少的一类微量有机物质，主要由外界供给；不同于糖、脂类、蛋白质，不是细胞组成成分，也不是供能物质，而是参与物质代谢的调节；多作为酶的辅酶或者辅基组成成分；命名一般按照发现的顺序在“维生素”后面加上拉丁字母，例如维生素A，维生素C等，相应的英文用VA，Vc表示一、维生素一、维生素(Vitamin)概论概论维生素C： 羟化酶的辅酶 坏血病维生素B族：维生素B1：-酮酸脱氢酶的辅酶 脚气病维生素B2：黄酶的辅基 口角糜烂、口腔溃疡维生素B6：氨基酸转氨酶和脱羧酶的辅酶 维生素PP：不需氧脱氢酶的辅酶 癞皮病 维生素B12和叶酸 恶性

2、细胞贫血各种维生素生理功能不同，缺乏不同维生素会引起不同病症的“维生素缺乏症”维生素A 夜盲症维生素是小分子有机化合物，结构上没有共性，有脂肪族、芳香族、杂环等等。通常根据其溶解度分为脂溶性和水溶性两大类。其中脂溶性维生素在体内可直接参与代谢的调节作用， A、D、E、K；而水溶性维生素是通过转变成辅酶对代谢起调节作用，包括B1、B2、烟酸、烟酰胺、B6、泛酸、生物素、叶酸、B12、Vc；二、脂溶性维生素1. 脂溶性维生素不溶于水，溶于脂肪及脂溶剂（苯、乙醚、氯仿等）2. 食物中，常与脂质共同存在，因此在肠道中的吸收与脂质密切相关3. 吸收后的脂溶性维生素主要贮存与肝脏4. 代表性：维生素A、D

3、、E、K5. 是类异戊二烯分子维生素A分A1, A2两种，是不饱和一元醇类。维生素A1又称为视黄醇，A2称为脱氢视黄醇；维生素A是构成是构成视觉细胞内感光物质的成分，缺乏时影响杆细胞的视循环，使得视网膜不能很好的感受弱光，在暗处不能辨别物体（夜盲症）；-胡萝卜素可被小肠粘膜的-胡萝卜素-15,15-二加氧酶断裂生成2分子视黄醇，因此， -胡萝卜素是维生素A原；动物性食品、肝脏、乳制品、蛋黄中含量最多。CH2OHCH2OHA1A2哺乳动物及咸水鱼肝脏淡水鱼肝脏维生素D是类甾醇衍生物，抗佝偻病；代表性为维生素D2(麦角钙化甾醇)、D3(胆钙化甾醇)；维生素D2可由植物麦角甾醇经光照作用产生；维生素

4、D3可由7-脱氢胆甾醇在阳光作用下在皮肤中产生；HOR在生物体内，胆钙化醇在肝脏和肾脏中进行羟化后，形成1，25-二羟基维生素D3，是维生素D的活性形式。 1，25-二羟基维生素D3能够诱导钙结合蛋白的合成、促进Ca-ATP酶的活性，这都有利于Ca2+的吸收。又叫做生育酚，主要存在于植物油中。目前发现的有8种; 根据化学结构分为生育酚及生育三烯酚两类；每次又分为，四种；维生素E中-生育酚生理活性最强； -生育酚抗氧化作用最强。-生育酚 羟基自由基 -生育酚自由基(TocO )TocO + ROO RCOOH + 非自由基产物维生素K具有促凝血功能，能够促进肝脏合成凝血酶原，调节另外3种凝血因子

5、的合成在绿叶植物及动物肝中含量较丰富天然维生素K有两种，K1，K2；K2是人类肠道细菌代谢产物；OOOOCH2CHC(CH3)CH2CH25CHC(CH3)2水溶性维生素包括维生素B族、硫辛酸、维生素C维生素B族又包括B1、B2、PP、B6、泛酸、生物素、叶酸、B12等不同于脂溶性维生素，进入人体的水溶性维生素及代谢产物均自尿液排出，体内不能多贮存三、水溶性维生素1. 维生素B1维生素B1为抗神经炎维生素，又名抗脚气病维生素；主要存在于种子外皮、胚芽、米糠、黄豆、酵母、瘦肉等；化学结构由含硫噻唑环和含氨基的嘧啶环组成，故称硫氨素，在生物体以硫胺素焦磷酸(TPP)的辅酶形式存在。定量反应：维生素

6、B1被氧化成脱氢硫氨素，然后在紫外照射下呈现蓝色荧光；1. TPP是-酮酸氧化脱羧酶系的辅酶当维生素B1缺乏时，糖代谢受阻，丙酮酸积累，导致多发性神经炎，心力衰竭，下肢浮肿的脚气病。2. TPP作为转酮醇酶的辅酶参与磷酸戊糖途径3. TPP抑制胆碱酯酶的活性。当TPP缺乏时，胆碱酯酶浓度增高，乙酰胆碱水解加速，使神经传导受抑制，引起一系列机体反应，例如食欲不振、消化不良等。A. -裂解反应A. -缩合反应丙酮酸脱羧酶乙酰乳酸合成酶主要类型：烟酸和烟酰胺化学本质：吡啶类衍生物活性形式：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+,辅酶I)和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+,辅酶II)。是脱氢酶的辅基，是氢

7、的传递体，并且参与呼吸链的电子传递。NCOOHNCONH2NCOOHNCONH2OCH2OPOPOCH2OHOHO OO-O-N+CONH2OOHOH(OPO3H2)NNNH2NN化学本质：核醇和7,8-二甲基异咯嗪两部分缩合主要活性形式：黄素单核苷酸 (FMN) 和黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)生理功能：是许多氧化还原酶的辅酶，是氢的传递体；比辅酶I、II更强的氧化剂，能被1个电子和2个电子途径还原缺乏症：缺乏时组织呼吸减弱，代谢强度降低。主要症状为口腔发炎，舌炎、角膜炎、皮炎等。CH3CH3NCCNHNNOOCH2CHCHCHCH2OPOOHOHOHOOHOCH2OHOHNNNH2NNFMN

8、 FAD化学本质：-丙氨酸通过肽键与二羟基二甲基丁酸缩合的有机酸主要活性形式：辅酶A(CoA)和酰基载体蛋白(ACP)生理功能：CoA 和 ACP 是酰基转移酶的辅酶，参与酰基转运缺乏症：CH2CCH3CH3CHOHCONHCH2CH2CNHCH2CH2SHOOOOHPOOHHONNNH2NNOPOOOHPOOOHCH2酰基携带部位，用CoASH表示；当携带乙酰时形成CH3CO-SCoA，称乙酰辅酶A化学本质：吡啶衍生物主要类型：吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺活性形式：磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺生理功能：磷酸吡哆醛是转氨酶和脱羧酶的辅酶，参与传递氨基和脱羧基NH3CHOCH2NH2CH2OHNH3CHOC

9、HOCH2OHNH3CHOCHOCH2OPOHOOHNH3CHOCH2NH2CH2OPOHOOH磷酸吡哆醛 磷酸吡哆胺化学本质：咕啉&钴衍生物是目前所知唯一含有金属元素的维生素活性形式：甲基钴胺素，5-脱氧腺苷钴胺素生理功能：甲钴胺素是甲基转移酶的辅酶，催化甲基转移；5-脱氧腺苷钴胺素参与分子内重排以及核苷酸还原成脱氧核苷酸的反应缺乏症：影响巨红细胞中DNA合成，导致恶性贫血化学本质：噻吩环与尿素结合而成双环化合物作为辅基通过与蛋白质上赖氨酸-残基的氨基共价结合生理功能：是体内多种羧化酶的辅酶，参与羧化反应应用：利用生物素与链霉亲和素之间的专一性亲合作用，常常对目标蛋白或核酸进行生物素

10、标记。化学本质：2-氨基-4-羟基-6-甲基蝶啶、对氨基苯甲酸、L-谷氨酸三部分组成活性形式：四氢叶酸生理功能：是一碳单位转移酶的辅酶，作为一碳单位的载体缺乏症：巨红细胞贫血NNH2NOHNNHHCH2HHHNHCONHCHCOOHCH2CH2COOH化学本质：6,8-二硫辛酸活性形式：硫辛酸，二氢硫辛酸生理功能：是酮酸氧化脱羧酶系的辅酶；具有抗脂肪肝、降低胆固醇的作用；保护巯基免受重金属离子的毒害SCHSCHCH2CH2CH2CH2CH2COOH化学本质：含六个碳原子的多羟基脂肪酸主要类型：抗坏血酸，脱氢抗坏血酸,人体不能合成人体不能合成。活性形式：L-抗坏血酸和脱氢抗坏血酸生理功能：（1）

11、参与多种氢化反应维生素C是脯氨酸氢化酶及赖氨酸氢化酶的辅助因子，促进胶原蛋白合成；维生素C是7-羟化酶得 辅酶，催化胆固醇转化维生素C参与芳香族氨基酸代谢CCCCCCH2OHOHOHOHHOHOOCCOOOHHOHCH2OHCCC（2）参与氧化还原反应维持秋季没的谷胱甘肽的还原状态，发挥解毒作用是红细胞中膏体血红蛋白还原成血红蛋白，恢复其运氧能力使难于吸收的三价铁还原成易于吸收的二价铁保护维生素A、E及B免遭氧化，促进叶酸转变成四氢叶酸缺乏症：坏血病五、 作为辅酶的金属离子大量元素： 钙、镁、钠、钾、磷、硫、氯（g/day）微量元素： 铁、碘、铜、锌、锰、钴、钼、硒、钒、镍大多数微量元素作为酶

12、的辅因子或辅基起作用微量元素每天进需要毫克或微克的量，一般膳食即可提供根据金属离子与酶蛋白结合程度，可分为两类：金属酶和金属激酶。在金属酶中,酶蛋白与金属离子结合紧密。如 Fe2+/ Fe3+ 、Cu+/Cu3、Zn2+ 、Mn2+、Co2 等。金属酶中的金属离子作为酶的辅助因子，在酶促反应中传递电子，原子或功能团金属激活酶中金属处于酶分子表面的结合基团平衡中，常在酶的纯化过程中失去，需要再加入金属离子才能恢复催化活性，在酶的位点、受结合金属、底物之间常是1:1:1关系。 金属离子金属离子 配体配体 酶或蛋白酶或蛋白MnMn2 2 咪唑咪唑 丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶FeFe2+2+/Fe/Fe3+3+ 卟啉环，咪唑，卟啉环，咪唑， 血红素，血红素， 含硫配体含硫配体 氧化氧化- -还原酶，还原酶， 过氧化氢酶过氧化氢酶CuCu+ +/Cu/Cu2+2+ 咪唑，酰胺咪唑，酰胺 细胞色素氧化酶细胞色素氧化酶CoCo2+2+ 卟啉环卟啉环 变位酶变位酶ZnZn2+2+ -NH -NH3 3，咪唑，（，咪唑，（-RS-RS）2 2 碳酸酐酶，醇脱氢酶