第十八章维生素与微量元素

1、第十八章维生素与微量元素Vitamin and Microelement一、授课章节及主要内容：第十八章维生素与微量元素二、授课对象: 临床医学、预防、法医(五年制) 、临床医学(七年制)三、授课学时：本章共 2 节课时(每个课时为 45 分钟) 。讲授安排如下：第一学时：概述；第一节脂溶性维生素；第二学时：第二节水溶性维生素四、教学目的与要求：通过本章学习掌握维生素的定义，生物学重要性，分类； 各类维生素的化学本质、 生化作用及缺乏症。掌握微量元素的概念，种类，需要量，功能及缺乏症五、重点与难点重点： B 族维生素在体内活性形式及生化作用；维生素A 、 D 生化作用及缺乏症。难点：各类维生素

2、及体内活性形式的结构。六、教学方法及授课大致安排教学：多媒体函授；提示后自学(第三节微量元素) ；以面授为主，适当结合临床提问启发。七、主要外文专业词汇维生素( vitamin )脂溶性维生素( lipid-soluble vitamin )水溶性维生素(water-soluble vitamin)微量元素(microelement )焦磷酸硫胺素(thiamine pyrophosphate,TPP)黄素腺嘌呤二核苷酸(flavin adenine dinucleotide,FAD)黄素单核苷酸(flavin mononucleotide, FMN)尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸( nicotina

3、mide adenine dinucleotide, NAD+ )尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸( nicotinamide adenine dinucleotide phosphate,NADP+ )磷酸吡哆醛(pyridoxal phosphate )磷酸吡哆胺(pyridoxamine phosphate )辅酶 A(CoA)酰基载体蛋白( acyl carrier protein )生物素(biotin)叶酸(folic acid )抗坏血酸( ascorbic acid )八、思考题1、维生素 A 、 D 的生化作用及缺乏症2、水溶性维生素与辅酶的关系3、在氨基酸代谢中参与的B 族维生素

4、九、教材： 生物化学第六版(人民卫生出版社)十、授课提纲 (或基本内容 )概述Introduction要求：掌握维生素的定义、生物学重要性；熟悉维生素缺乏的原因、定义维生素（ vitamin ）是指维持细胞正常功能所必需,但需要量极小,许多动物体内不能合成，必须由食物供给的一组有机化合物。二、生物学重要性许多维生素是构成辅酶（辅基）的组成成分，因而需要量少但在物质代谢中起着重要作用。动物或人缺乏维生素时，物质代谢即发生障碍，引起维生素缺乏病。三、分类维生素可按发现的先后、化学结构特点、 生理功能、 溶解度等不同进行分类。 按溶解度 不同可将维生素分为两大类即；脂溶性和水溶性维生素。四、维生素缺

5、乏的原因1 供给不足（供给量不足；烹调方法不当；储存不当。 ）2 吸收障碍3 需要量提高4 长期服用抗菌素造成，由肠道细菌合成的某些维生素（维生素K 、 B6 、叶酸）的缺乏。第一节 脂溶性维生素Lipid-soluble vitamin要求：掌握脂溶性维生素的特点、生化作用、缺乏症；熟悉化学本质、体内转化过程。脂溶性维生素特点脂溶性维生素（ lipid-soluble vitamin ）有以下共同点1 .溶于脂肪及脂溶剂中；2 .食物中与脂类共存。3 .吸收后可在体内，主要在肝储存。（一）维生素A1 .化学本质及性质;天然维生素A 有两种形式， A1 又称视黄醇（ retinol ） 、 A

6、2 （ 3-脱氢视黄醇） 。在体内的活性形式为；视黄醇、视黄醛、视黄酸3 -胡罗卜素称为维生素A原2.维生素A 的生化作用（见六版教材图18-1）图 18-1 视紫红质的合成、分解与视黄醛的关系 构成视觉细胞内的感光物质维生素 A 可氧化生成视黄醛， 由于其侧链的双键可形成顺反异构体。其中最重要的是11-顺式视黄醛，它以醛基与视蛋白中e-氨基相联形成视紫红质。 视紫红质是视网膜杆状细胞感弱光的基本成份， 与暗视觉有关。 视紫红质在有光的条件下分解为反式视黄醛和视蛋白，在暗处则由11-顺式视黄醛和视蛋白结合为视紫红质。视色素吸收光子而引起光学变化、 并出现感受器的电位变化、 导致细胞兴奋并转化为

7、神经冲动，从而出现暗视觉。眼对弱光的感光性取决于视紫红质的浓度。若维生素A 不足，可导致视紫红质的合成受阻，使暗适应能力降低或丧失，称为夜盲症。视网膜圆椎细胞是感强光并分辨颜色， 其感光物质为视红质、 视青质和视兰质。 当这些细胞感受不同色的光时，含相应视色素的细胞即可导致该颜色的视觉。这三种视色素均由11-视黄醛与不同的视蛋白组成，其感光和产生视觉方面同视紫红质。 参于糖蛋白的合成 其他作用；如人体上皮细胞的正常分化与视黄酸直接相关。维生素 A 的摄入与癌症 的发生呈负相关。3-胡罗卜素是抗氧化剂。3作用机制视黄酸在细胞内可特异地与视黄醇结合蛋白（ CRBP ）相结合，后者与核蛋白 结合 后

8、，通过对特定的基因表达的调控而发挥作用。4缺乏病5维生素 A 中毒（二）维生素D1 化学本质；类固醇衍生物2来源3运输4体内活性形式及生成过程5体内活性形式为； 1,25-（OH）2-VitD3 ，形成过程 （见六版教材图 18-2 ）图 18-2 胆钙化醇的代谢6生化作用及缺乏症促进钙及磷的吸收。缺乏维生素D 时，儿童可发生佝偻病，成人引起软骨病。（三）维生素E1 .化学本质及性质2 .生化作用及缺乏症 维生素 E 是体内最重要的抗氧化剂 维持生殖机能 促进血红素合成（四）维生素K1 .化学本质及性质2 .生化作用及缺乏症第二节 水溶性维生素Water-soluble vitamin要求：掌

9、握各类维生素在体内的活性形式，生化作用，熟悉化学本质及缺乏症水溶性维生素(water-soluble vitamin) 包括 B 族维生素和维生素C 。 B 族维生素 ,在体内大多转变为辅酶,参与多种酶的催化作用,有些甚至直接参与一些酶的催化反应。水溶性维生素在体内过剩的部分均可由尿排出体外， 因此在体内很少蓄积， 也不会因此而发生中毒。 又因 为在体内的储存很少，所以必须经常从食物中摄取。一、维生素B11 .化学本质及性质VitB1 因分子有硫及氨基而得名硫胺素。2 .体内活性形式(图18-3)图 18-3 焦磷酸硫胺素(TPP)Vit B1 进入体内被焦磷酸化为 TPP。 (焦磷酸硫胺素t

10、hiamine pyrophosphate,TPP )。3 .生化作用丙酮酸脱氢酶，”-酮戊=酸脱氢酶及转酮醇酶的辅酶。在神经传导中起一定作用，抑制胆碱脂酶活性。4 .缺乏症 脚气病，末梢神经炎二、维生素B21 . 化学本质及性质VitB2 又称核黄素(riboflavin)2 .在体内的活性形式FAD: 黄素腺嘌呤二核苷酸(flavin adenine dinucleotide,FAD)FMN: 黄素单核苷酸(flavin mononucleotide, FMN)3 .生化作用多种氧化还原酶及递氢体酶的辅基,参于递氢作用。4 .作用机制FAD 及 FMN 中的异咯嗪(isoalloxazin

11、e) 结构是参加催化反应的功能基团 ,异咯嗪的环I是一醌式结构易于吸收电子成半醌(semiquinone) 同时 N-5 吸收一质子成季胺,进一步吸收一个电子及一个质子后被还原成无色的二氢黄素辅酶(FADH2 或 FMNH2) 电子与质子均来自氧化的底物，反应可逆，故可递氢。5 .缺乏症 : 口角炎，唇炎，阴囊炎。三、维生素PP1 . 化学本质及性质VitPP 包括尼克酸(烟酸)和尼克酰胺(烟酰胺) 。其化学本质为吡啶衍生物。2 .体内活性形式；NAD+ ：尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸( nicotinamide adenine dinucleotide NAD+ )NADP+ ：尼克酰胺腺嘌呤二核

12、苷酸磷酸( nicotinamide adenine dinucleotide phosphate )3 .生化作用：多种氧化酶的辅酶，一些还原酶的辅酶参于递氢作用。4 .作用机制：尼克酰胺的吡啶环上可进行可逆的加氢和脱氢反应， 即它既易于从底物接受两个电子与一个质子也容易将它们交给其它物质(在酶蛋白参于下进行) ，因而在生物氧化过程中起重要递氢体作用。5 .缺乏症；癞皮病B6 （图 18-4）1 化学本质及性质VitB6 包括吡哆醇( pyridoxine ) ，吡哆醛 (pyridoxal) 和吡哆胺 (pyridoxamine) 三种化合 物，2 体内活性形式：磷酸吡哆醛( pyrido

13、xal phosphate )磷酸吡哆胺( pyridoxamine phosphate )在体内吡哆醇可以转变为吡哆醛和吡哆胺，后二者C5 上甲醇基磷酸化生成磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺，是VitB6 在生物体内的主要活性形式。3 .生化作用；是氨基酸脱竣酶，及转氨酶的辅酶成分。也是8-氨基丫酮戊酸合酶的辅酶。作用机理：磷酸口比哆醛分子上的功能基是-C- H ,它与氨基酸的氨基生成不稳定的中间物(schiffs, base),丢失“-碳原子上的H后是一种具有共轲双键的稳定的共轲结构，在酶分子的共同作用下，“-碳原子上可以进行各种化学反应，即脱竣基、转氨基、消除反应或其他反应。4 . 缺乏症；人类未

14、发现缺乏病五、泛酸 (pantothenic acid) (图 18-5)18-5 辅酶 A(CoA)1 . 化学本质及性质；泛酸又称遍多酸，泛酸在肠内被吸收进入人体后。经磷酸化并获得巯基乙胺而生成4-磷酸泛酸巯基乙胺。2 .体内活性形式；4-磷酸泛酸巯基乙胺是辅酶A 及酰基载体蛋白的组成部分。所以CoA ,ACP 是泛酸在体内的活性形式。3 .生化作用及缺乏病多种酰基转移酶的辅酶。作用机制：参于酰基转移酶促反应的重要功能基团是-SH ，由于酰基辅酶A 容易形成烯醇式中间体，酰基与CoA 之间也较容易分离，所以能转移酰基。很少见泛酸缺乏症。六、生物素(biotin) (图 18-6)图 18-

15、6 生物素1 . 化学本质及性质；生物素为无色。针状结晶体，耐酸不耐硷。氧化剂及高温可使其失活。2 .生化作用及缺乏症；构成羧化酶的辅酶。参与CO2 的固定。人类未发现缺乏症。七、叶酸1 . 化学本质及性质叶酸(folic acid ),它由2-氨基-4-羟基-6-甲基喋吟吟 对氨基苯甲酸( PABA )和L-谷氨 酸三部分组成。叶酸在体内可还原为 5 、 6、 7 、 8- 四氢叶酸，反应分为两步进行，先生成二氢叶酸，而后再还原为四氢叶酸2 .体内活性形式；FH4 是叶酸在体内的活性形式。3 .生化作用：-碳基团转移酶的辅酶，起着一碳基团传递体的作用。4.缺乏症；巨幼红细胞贫血八、维生素B1

16、21 . 化学本质及性质:VitB12 又称钴胺素（ cobalamine） ,是唯一含金属元素的维生素。2 .体内活形式: 甲基钴胺素和5， -脱氧腺苷钴胺素。3 .生化作用: 参与体内甲基转移。4 .缺乏症: 巨幼红细胞贫血，神经疾患九、维生素C （图 18-7）图18-7 L-抗坏血酸1 . 化学本质及性质；维生素C又称L-抗坏血酸（ascorbic acid）,分子中C2及C5位上的两个相邻的稀醇式羟基极易分解释放H+, 因而呈酸性。又因其为稀醇式结构， C2 及 C5 位上的两个氢原子可以完全脱掉，而生成脱氢抗坏血酸。 后者在有供氢体存在时， 又能接受 2 个氢原子，再转变为抗坏血酸。2 .生化作用（ 1 ）促进胶原蛋白合成（ 2） 7-“羟化酶的辅酶，催化胆固醇转变成7-a羟胆固醇。（ 3）参与芳香族氨基酸的代谢（ 4）参与体内氧化还原反应1） 保护巯基的作用 （图 18-8）图 18-8 维生素 C 保护巯基的作用2） 保护维生素A 、 E 及 B 免遭氧化3） 使红细胞中的高铁血红素还原为血红蛋白，使其恢复对氧的运输（ 5）抗病毒作用。3.缺乏症:坏血病十、a -硫辛酸（图18-9）图 18-9 硫辛酸的氧化还原a -硫辛酸（lipoic acid ）为硫辛酸乙酰转移酶的辅酶。有抗脂肪肝和降低血胆固醇的作用