生物化学：第四章 维生素和辅酶 (1)

1、第四章第四章 维生素和辅酶维生素和辅酶一、维生素的概念和分类一、维生素的概念和分类 二、水溶性维生素二、水溶性维生素 三、脂溶性维生素三、脂溶性维生素按此键返回第一页按此键返回第一页维生素的概念维生素的概念 维生素维生素(Vitamin，缩写为，缩写为Vit) ，又叫维他命，又叫维他命，是维持机体正常生命活动的不可缺少的一类小分子有机化合物。 维生素不是机体的主要构成物维生素不是机体的主要构成物质，也不是体内能源物质。质，也不是体内能源物质。 机体对这类物质需要量很小。 这类物质这类物质在体内不能合成在体内不能合成，或或合成的量不能满足机体的需要合成的量不能满足机体的需要。 故这类物质必需从食

2、物中摄取从食物中摄取或肠道细菌提供或肠道细菌提供。 维生素的作用是调控新陈代谢。维生素的作用是调控新陈代谢。 维生素缺乏病：维生素缺乏病：是由缺乏维生是由缺乏维生素引起的疾病。素引起的疾病。 另外，维生素中毒则少见。另外，维生素中毒则少见。 维生素的分类维生素的分类 按其按其溶解度溶解度不同分为两大类。不同分为两大类。一一. 水溶性维生素水溶性维生素 包括包括B族维生素（维生素族维生素（维生素B1、B2、PP、B6、B12、泛酸、叶酸和生物素共、泛酸、叶酸和生物素共8种）和维生素种）和维生素C。二二. 脂溶性维生素脂溶性维生素 包括维生素包括维生素A、D、E、K 4种。种。1999 吉 4 1

3、.VitB1与焦磷酸硫胺素与焦磷酸硫胺素 基本结构：基本结构：由嘧啶和噻唑通由嘧啶和噻唑通过亚甲基桥连结过亚甲基桥连结而成，分子中而成，分子中含含硫硫和和氨基氨基，故又，故又称称硫胺素硫胺素(thiamine)。留意维生素维生素B1（硫胺素）（硫胺素）VitBVitB1 1的辅酶形式的辅酶形式 硫胺素组成的辅酶是硫胺素组成的辅酶是(脱羧酶脱羧酶） 焦磷酸硫胺素焦磷酸硫胺素 (TPP) 合成合成 硫胺素焦磷酸激酶硫胺素焦磷酸激酶硫胺素硫胺素+ATP 焦磷酸硫胺素焦磷酸硫胺素 + AMP Mg2+VitB1的功能及缺乏病的功能及缺乏病 TPP在糖的有氧氧化中作为在糖的有氧氧化中作为丙酮丙酮酸脱氢酶

4、系、酸脱氢酶系、 -酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系的辅酶，的辅酶，分别参与丙酮酸和分别参与丙酮酸和 -酮戊酮戊二酸的氧化脱羧反应。二酸的氧化脱羧反应。 它在磷酸戊糖途径中还作为转它在磷酸戊糖途径中还作为转酮基酶的辅酶。酮基酶的辅酶。 VitB1对胆碱酯酶有抑制作用。对胆碱酯酶有抑制作用。缺乏病缺乏病 维生素维生素B1 缺乏病通常称为缺乏病通常称为脚脚气病气病。 主要表现为主要表现为神经炎、心肌炎神经炎、心肌炎、食欲不振、消化不良等。食欲不振、消化不良等。2 VitB2与黄素酶的辅基与黄素酶的辅基 由由核醇核醇、黄素黄素(6，7-二二甲基异咯嗪甲基异咯嗪)缩合而成，故缩合而成，故又称又称核黄素

5、。核黄素。 来源：来源： 动动植物，人体可植物，人体可合成合成 VitB2组成的辅基组成的辅基 核黄素组成的辅基：核黄素组成的辅基：黄素单核苷酸黄素单核苷酸(FMN)、黄素腺嘌呤二核苷酸黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)。 核黄素激酶核黄素激酶 核黄素核黄素+ATP FMN+ADP 黄素腺嘌呤二核苷酸黄素腺嘌呤二核苷酸焦磷酸化酶 FMN+ATP FAD+PPi Mg2+ 维生素维生素B B2 2在生物体内以在生物体内以FMNFMN、FADFAD的的形式作为各种形式作为各种黄素酶的辅基黄素酶的辅基。 由于分子中的由于分子中的异咯嗪环异咯嗪环上的第上的第1 1、1010位位氮氮原子的原子的加氢和脱氢加氢

6、和脱氢而具有可逆的而具有可逆的氧化还原特性。氧化还原特性。 FMNFMN、FADFAD与酶蛋白之间的结合很牢，与酶蛋白之间的结合很牢，多为共价结合。多为共价结合。 FMN + 2H - FMNH 2 还原型黄素单核苷酸还原型黄素单核苷酸(FMNH 2) FAD + 2H - FADH 2 还原型黄素腺嘌呤二核苷酸还原型黄素腺嘌呤二核苷酸(FADH 2 ) 在生物氧化和其他物质代谢在生物氧化和其他物质代谢过程中过程中, ,作为作为递氢体递氢体而起递氢作而起递氢作用。用。 维生素维生素B B2 2缺乏病缺乏病: :舌炎、唇炎、舌炎、唇炎、口角炎等口角炎等 3. VitPP的结构的结构 即即VitB

7、5, 化学名称为化学名称为尼克酸尼克酸或或烟酸烟酸，是吡啶的衍生物。，是吡啶的衍生物。 尼克酰胺尼克酰胺可水解为尼克酸，可水解为尼克酸，所以也算作维生素所以也算作维生素PP的成员。的成员。 来源：来源：肉类，花生，可由色肉类，花生，可由色氨酸转变而来。氨酸转变而来。 维生素维生素PP组成的辅酶组成的辅酶 维生素维生素PP在体内是组成在体内是组成脱氢酶的辅酶。脱氢酶的辅酶。 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)，又叫，又叫CoI, 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸磷酸(NADP+)，又叫，又叫CoII。NAD+的组成NADP+的组成 NADNAD+ +或或 N

8、ADPNADP+ +是许多是许多不需氧脱氢酶的辅不需氧脱氢酶的辅酶酶。 其结构中所含的尼克酰胺的吡啶环其结构中所含的尼克酰胺的吡啶环可逆可逆地加氢和脱氢地加氢和脱氢反应反应, ,进行递氢作用。进行递氢作用。 它是氧化还原作用中的它是氧化还原作用中的递氢体和递电子递氢体和递电子体体, ,参与物质代谢和生物氧化过程。参与物质代谢和生物氧化过程。 NAD NAD+ +或或 NADPNADP+ +的功能的功能 NADH NADH：还原型辅酶：还原型辅酶 它是由它是由NADNAD+ +接受多种代谢产物脱氢得接受多种代谢产物脱氢得到的产物。到的产物。NADHNADH所携带的高能电子是线所携带的高能电子是线

9、粒体呼吸链主要电子供体之一。粒体呼吸链主要电子供体之一。 NAD NAD+ + +2H - NADNADH + H+ + 还原型还原型尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸( (NADNADH) ) NADP NADP+ + +2H - NADPNADPH + H+ + 还原型还原型尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸( (NADPNADPH) ) NAD+或或 NADP+与酶蛋白之间的结与酶蛋白之间的结合较松，一般为非共价结合。合较松，一般为非共价结合。 维生素维生素PP缺乏病缺乏病人体缺乏维生素人体缺乏维生素PP会引起会引起癞皮病癞皮病。此病常以此病常以“三三D”在症

10、状为特征在症状为特征,即即 皮炎皮炎(dermatitis)、 腹泻腹泻(diarrhea)、 痴呆痴呆(dementia)。4. 维生素维生素B6的结构的结构 包括三种包括三种化合物：化合物：吡哆吡哆醇、吡哆醛、醇、吡哆醛、吡哆胺吡哆胺，它们，它们都是吡啶的衍都是吡啶的衍生物。生物。维生素维生素B6组成的辅酶及其功能组成的辅酶及其功能 维生素维生素B6主要在主要在脑肝肾脑肝肾等组等组织中磷酸化生成三种磷酸酯，其织中磷酸化生成三种磷酸酯，其中中磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺在在转转氨酶氨酶反应中可以互变，反应中可以互变， 可作为可作为转氨酶、氨基酸脱羧转氨酶、氨基酸脱羧酶的辅酶酶

11、的辅酶而参与代谢。而参与代谢。5 . 泛酸的结构（泛酸的结构（ B3 ） 维生素维生素B3泛酸泛酸是是 -丙氨丙氨酸酸借借酰胺键酰胺键与与 , -二羟二羟- , -二甲基丁酸二甲基丁酸缩合而成的一缩合而成的一种酸性物质，因自然界中种酸性物质，因自然界中普遍存在，故又名普遍存在，故又名遍多酸遍多酸。 泛酸组成的辅酶和辅基及功能泛酸组成的辅酶和辅基及功能 泛酸是泛酸是辅酶辅酶A(HSCoA) 、酰基载体酰基载体蛋白蛋白(ACP)的辅基的辅基的组成的组成 成分。成分。 辅酶辅酶A是是酰基载体，酰基载体，作为各种作为各种酰基酰基转移酶转移酶的的辅酶辅酶,在糖、脂类、氨基酸代在糖、脂类、氨基酸代谢中转运

12、谢中转运乙酰基乙酰基及及脂酰基脂酰基的作用。的作用。 酰基载体蛋白酰基载体蛋白在脂肪酸合成中转运在脂肪酸合成中转运脂酰基，起着十分重要的作用。脂酰基，起着十分重要的作用。 6 生物素（生物素（B7）的结构特点）的结构特点 生物素，也叫生物素，也叫Vit B7或或 Vit H。 在自然界中至少有两种在自然界中至少有两种: -生物素和生物素和 - 生物素。生物素。 它们都是它们都是咪唑衍生物咪唑衍生物，也可看作是，也可看作是噻噻吩和尿素结合的骈环吩和尿素结合的骈环， 其结构基本相同，只是侧链羧基位置其结构基本相同，只是侧链羧基位置不同。不同。 生物素与羧化酶生物素与羧化酶 生物素是多种生物素是多种

13、羧化酶羧化酶的辅助因子。其侧的辅助因子。其侧链羧基与酶蛋白多肽链上链羧基与酶蛋白多肽链上赖氨酸赖氨酸残基的残基的 氨氨 基以基以酰胺键酰胺键相连。相连。 生物素在酶促生物素在酶促羧化羧化反应中起反应中起固定固定CO2和和羧基传递体（有时也叫羧基传递体（有时也叫CO2传递体）传递体）的作的作用。用。 例如，丙酮酸羧化酶中就有。例如，丙酮酸羧化酶中就有。7 叶酸（叶酸（B11）的化学组成和结构）的化学组成和结构 叶酸叶酸(FA)亦称蝶酰谷氨酸亦称蝶酰谷氨酸(PGA)，它由它由蝶酸蝶酸和和谷氨酸谷氨酸结合而成，结合而成， 而蝶酸又是由而蝶酸又是由2-氨基氨基-4-羟基羟基-6-甲基甲基蝶呤啶、对氨基

14、甲酸蝶呤啶、对氨基甲酸构成。构成。叶酸的辅酶形式叶酸的辅酶形式四氢叶酸四氢叶酸的形成的形成 二氢叶酸还原酶二氢叶酸还原酶叶酸叶酸+NADPH+ 二氢叶酸二氢叶酸+ 维生素维生素C 二氢叶酸还原酶二氢叶酸还原酶 FH2+NADPH+ FH4 + 维生素维生素C H NADP H NADP四氢叶酸四氢叶酸(FH4)的功能的功能 四氢叶酸四氢叶酸是体内是体内“一碳基团一碳基团”转移酶转移酶系中的辅酶。系中的辅酶。 可传递可传递一一 碳单位碳单位甲基、亚甲基、甲基、亚甲基、次甲基、亚氨甲基、甲酰基、羟甲基等。次甲基、亚氨甲基、甲酰基、羟甲基等。 参与参与嘌嘌 呤核苷酸呤核苷酸和和脱氧胸腺嘧啶核苷酸脱氧

15、胸腺嘧啶核苷酸的合成及某些氨的合成及某些氨 基酸的特殊代谢。基酸的特殊代谢。 叶酸缺乏叶酸缺乏最突出的表现是最突出的表现是巨幼红细胞性巨幼红细胞性贫血贫血，患者红细胞体积大而且含血红蛋白量，患者红细胞体积大而且含血红蛋白量增多，但红细胞数量减少。增多，但红细胞数量减少。 8 维生素维生素B12（自学）（自学） 又称又称钴胺素钴胺素，含有金属元，含有金属元素钴，有多种形式素钴，有多种形式,如如: 5 -脱氧腺苷钴胺素（辅酶）、脱氧腺苷钴胺素（辅酶）、 甲基钴胺素、甲基钴胺素、 羟钴胺素（药用形式）羟钴胺素（药用形式） 生理功能生理功能：甲基钴胺素作为同：甲基钴胺素作为同型半胱氨酸甲基转移酶的辅酶

16、，型半胱氨酸甲基转移酶的辅酶， 而脱氧腺苷钴胺素即作为甲基而脱氧腺苷钴胺素即作为甲基丙二酸单酰丙二酸单酰CoA变位酶的辅酶。变位酶的辅酶。 缺乏病：缺乏病：恶性贫血恶性贫血。 VitB12也叫抗恶性贫血维生素也叫抗恶性贫血维生素 维生素维生素B12的功能和缺乏病的功能和缺乏病表表 水溶性维生素及其辅酶的作用水溶性维生素及其辅酶的作用维生素维生素维生素维生素C 来源：来源：除人、猿猴及豚鼠外，除人、猿猴及豚鼠外，各种生物都能合成。各种生物都能合成。 新鲜蔬菜和水果新鲜蔬菜和水果含丰富维生含丰富维生素素C。 结构结构：不饱和的多羟基化合：不饱和的多羟基化合物，以内酯形式存在。物，以内酯形式存在。

17、性质：性质：具有具有较强还原性。较强还原性。9维生素维生素C的来源、结构及性质的来源、结构及性质维生素维生素C的生理功能的生理功能 1. 作为作为谷胱甘肽还原酶的辅助因谷胱甘肽还原酶的辅助因子子， 保护巯基酶、血红蛋白、膜蛋白保护巯基酶、血红蛋白、膜蛋白 及膜脂类。及膜脂类。 GSSG 谷胱甘肽还原酶谷胱甘肽还原酶 2GSH + 维生素维生素C + NADPH+H+ NADP+维生素维生素C的功能的功能 2作为作为 羟化酶的辅助因子羟化酶的辅助因子参与参与胶原等物质的合成和肝脏的生胶原等物质的合成和肝脏的生物转化作用。物转化作用。 胶原蛋白的合成胶原蛋白的合成胶原蛋白分子羟胶原蛋白分子羟赖氨酸

18、、羟脯氨酸残基的合成需要它。赖氨酸、羟脯氨酸残基的合成需要它。 缺乏时，血管基底膜通透性增加，引缺乏时，血管基底膜通透性增加，引起皮下出血，骨骼牙齿容易折断，即起皮下出血，骨骼牙齿容易折断，即坏血坏血病病。维生素维生素C C 的功能的功能 3.作为叶酸还原酶的辅助因子促作为叶酸还原酶的辅助因子促进叶酸转变为四氢叶酸。进叶酸转变为四氢叶酸。 4.促进铁的吸收。促进铁的吸收。 保护各种维生保护各种维生素不被氧化破坏。素不被氧化破坏。 5.儿茶酚胺和儿茶酚胺和5-羟色胺的合成羟色胺的合成 胆汁酸的生成和生物转化作用。胆汁酸的生成和生物转化作用。 脂溶性维生素脂溶性维生素 分类分类维生素维生素A、D、

19、E、K； 结构特征结构特征非极性分子，异戊间非极性分子，异戊间 二烯二烯 的衍生物；的衍生物； 储存部位储存部位肝脏（肝脏（A，D，K）或脂肪）或脂肪 组织（组织（E）。）。维生素维生素A 来源：来源： 动物肝脏和鱼肝动物肝脏和鱼肝 油，植物有胡萝油，植物有胡萝 卜素（维生素卜素（维生素A原）原） 结构：不饱和的一元醇结构：不饱和的一元醇维生素维生素A的功能的功能 维生素维生素A也叫视黄醇。也叫视黄醇。 维持暗视觉的成分：维持暗视觉的成分：11-顺顺-视视黄醛是视网膜杆细胞感光物质视黄醛是视网膜杆细胞感光物质视紫红质的组成成分，参与光的感紫红质的组成成分，参与光的感觉。觉。 抗癌作用：视黄酸的功