医学生物化学第五章维生素

1、医学生物化学第五章维生素2 1910年以前，人们普遍认为认为糖、脂肪、蛋白质和矿物质是构成人和动物的基本物质。 1906年(Hopkins F.G.)发现仅靠蔗糖、脂肪和蛋白质远不能维持动物的生活。1912年他用纯粹的蛋白质、淀粉、蔗糖、猪油和盐喂养老鼠，不久这些老鼠有的死亡，有的停止生长发育。若在每天的食物中添加牛奶，则老鼠生长良好。霍普金斯解释说这是因为牛奶中含有一种动物生长的辅助食物因子，这种因子就是以后发现的维生素。 维生素(Vitamin)一词的命名是1912年芬克(Funk)提出的。Vita在拉丁语中是“生活”的意思，amine是含有“胺”的意思。31893年，年轻的荷兰军医艾克曼

2、来到了印度尼西亚的爪哇岛。当时，岛上的居民正流行严重的“脚气病”（不是指因感染真菌而引起的“脚气”）。艾克曼用了很多办法来医治这种病，均没有取得什么效果。很快他自己也被传染，而且连用来做实验的鸡也未能幸免。说来奇怪，后来，那患脚气病的鸡竟不治而愈了。艾克曼专心地研究，终于查明，脚气病起因于白米。鸡吃白米得了脚气病，吃粗饲料就安然无恙。他自己改食粗粮，脚气病也好了。艾克曼认为白米中含有一种毒素，而米糠中则含有解毒的物质。但是荷兰的格林认为，不是米中含毒素，而是缺少一种关键的成分，而这种成分就在米糠里。后来证明，格林的想法是正确的。1911年，日本化学家铃木从稻米壳中提取了抗脚气病的白色晶体，取名

3、叫维生素B1。同年，波兰科学家芬克在英国也从米糠中分解出一种药用物质。他把这种物质叫做维他命，并证明人体内如果缺少了它，就容易疲倦、食欲不振、浑身酸痛和患脚气病。芬克当年发表了这一研究成果。芬克发现的维他命与铃木发现的维生素B1是相同的东西，但在欧洲，芬克比较有名，所以芬克被认作是维生素的发现者。为了赞誉艾克曼医生发现维生素的先驱作用，1929年，他荣获了诺贝尔医学和生理学奖。4 人体必需维生素13种根据溶解度不同，可分为根据溶解度不同，可分为脂溶性维生素：脂溶性维生素： A, D, E, K B1， B2，尼克酸和尼克酰胺，尼克酸和尼克酰胺 B族维生素族维生素 B6， 泛酸，生物素泛酸，生物

4、素 叶叶 酸酸 B12水溶性维生素水溶性维生素 C维生素维生素(Vitamin)动物维持正常功能所必需的一组有机化合物，需要量极少，但动物本身不能合成或合成量不足，必须从食物中获得，是人体必需的一类微量营养素。5第一节第一节 脂溶性维生素脂溶性维生素 fat soluble vitamin 脂溶性维生素：脂溶性维生素：A、D、E、K特点：特点： 1. 均为异戊二烯或异戊烯的衍生物均为异戊二烯或异戊烯的衍生物 2. 与脂类共存，并随脂类吸收与脂类共存，并随脂类吸收 3. 可在体内储存，过量可发生中毒可在体内储存，过量可发生中毒 6 一、维生素一、维生素A1. 维生素维生素 A的种类和活性形式的种

5、类和活性形式 维生素维生素 A1 (视黄醇视黄醇retinol) 维生素维生素 A2 ( 3-脱氢视黄醇脱氢视黄醇3-dehydroretinol) 视黄醛视黄醛 视黄酸视黄酸 2. 化学结构特点化学结构特点 20碳含碳含 -白芷酮环的多烯烃一元醇白芷酮环的多烯烃一元醇783. 存在存在 * 海水鱼肝中海水鱼肝中(A1)和淡水鱼肝中和淡水鱼肝中(A2) *-胡萝卜素胡萝卜素 (维生素维生素A原原 )在肠道可在肠道可 转变为转变为2分子的视黄醛分子的视黄醛 910 视网膜两种感光细胞视网膜两种感光细胞 视红质视红质含视紫红质含视紫红质 杆状细胞杆状细胞 锥状细胞锥状细胞 视色素视色素 视青质视青

6、质 (暗视觉暗视觉) 视蓝质视蓝质 灰色的灰色的 感受弱光感受弱光 感受强光感受强光 或暗光或暗光 或颜色或颜色 4 生理作用生理作用： 1) 构成视觉细胞内感光成分参与视觉循环构成视觉细胞内感光成分参与视觉循环111213 生理作用：生理作用：2) 保持健康的上皮组织保持健康的上皮组织3) 激素作用，参与基因转录的调节激素作用，参与基因转录的调节4) 具有抗氧化作用具有抗氧化作用5) 能诱导某些组织和肿瘤细胞分化能诱导某些组织和肿瘤细胞分化5. 缺乏症：夜盲症缺乏症：夜盲症(雀目雀目) (维生素维生素A缺乏，视紫红质合成减少，感弱光能缺乏，视紫红质合成减少，感弱光能 力降低，患者暗适应时间延

7、长力降低，患者暗适应时间延长,严重出现夜盲症严重出现夜盲症) 14 1913年美国生物化学家艾尔默麦克柯鲁姆和马格里特戴维斯发现，黄油和蛋黄中似乎有某种保持正常发育所需要的物质。这种物质是脂溶性的。后来的研究还发现，缺乏这种物质，白鼠的眼睛也出了毛病。人缺乏这种物质时也会患“夜盲症”。可见，能治夜盲症的脂溶性维生素和能治脚气病的水溶性维生素是两种不同的维生素。由于一时很难弄清这2种维生素分子的结构，麦克柯鲁姆和戴维斯决定不再赋予维生素学名，而利用字母表来解决问题。他们把发现的脂溶性维生素称为“维生素A”，把水溶性抗脚气病物质称为“维生素B”。就这样，维生素开始用字母来命名了。 15二、维生素二

8、、维生素D 又名抗佝偻病因子又名抗佝偻病因子 霍普金斯和富恩克都认为软骨病也可能是一种维生素缺乏症。人们早就知道鱼肝油可以防治软骨病，但是，鱼肝油同样能够防止夜盲症。那么，维生素A会不会是抗软骨病物质呢？1922年，麦克柯鲁姆决定对鱼肝油作加热充氧试验。冷却后，它失去了防治夜盲症的作用，但仍然还能防治软骨病！这就是说抗软骨病物质是一种新的维生素，他把它命名为维生素D。 16 1. 种类和活性形式种类和活性形式 最重要的维生素最重要的维生素 D有两种有两种 维生素维生素 D2 麦角钙化醇麦角钙化醇 维生素维生素 D3 胆钙化醇胆钙化醇维生素维生素 D的活性形式为的活性形式为 1，25(OH)2V

9、D3172. 化学本质化学本质 :类固醇衍生物类固醇衍生物 18 3. 存在存在 肝、奶、蛋黄、鱼肝肝、奶、蛋黄、鱼肝4. 生理作用生理作用 1) 促进小肠吸收钙、磷，使血钙与血磷升高促进小肠吸收钙、磷，使血钙与血磷升高 2) 促进骨盐的更新促进骨盐的更新 5. 缺乏症：缺乏症： 维生素维生素D缺乏导致钙磷代谢失常缺乏导致钙磷代谢失常 影响骨质的形成影响骨质的形成 儿童儿童 佝偻病佝偻病 成人成人 骨软化症骨软化症19三三 、维生素、维生素E 又称生育酚又称生育酚(tocopherol) 1922年美国解剖、胚胎学家赫伯特麦克利恩伊文斯（Herbert Meclean Evans）和斯科特发现

10、了一种既不是维生素A又不是维生素D的脂溶性维生素。缺少这种物质老鼠就不能繁殖。他们把它命名为“维生素E”。 202. 化学结构为异戊二烯的化学结构为异戊二烯的6羟基杂萘满羟基杂萘满 ( 苯并二氢吡喃苯并二氢吡喃)衍生物衍生物 1. 天然维生素天然维生素E有有7种其中种其中-生育酚活性最高生育酚活性最高21 3. 存在：蔬菜、豆类以麦胚油中含量最高存在：蔬菜、豆类以麦胚油中含量最高 4. 生理作用：生理作用： 1) 抗不育抗不育 2) 抗氧化抗氧化(保护生物膜，抗衰老作用保护生物膜，抗衰老作用) 22四、维生素四、维生素K 又称凝血维生素又称凝血维生素Henrik Carl Peter Dam（

11、丹麦）（丹麦）. 发现维生素发现维生素K Edward Adelbert Doisy（美国）（美国）. 发现维生素发现维生素K的化学性的化学性质质. 1944年年 Nobel prize23 1. 自然界存在维生素自然界存在维生素K1和和K2， K3为人工合成为人工合成 2. 化学本质：异戊烯侧链奈醌化合物化学本质：异戊烯侧链奈醌化合物24 3. 存在：存在： 维生素维生素 K1绿叶蔬菜绿叶蔬菜 维生素维生素K2 由肠道细菌合成由肠道细菌合成 4. 生理作用生理作用 *维生素维生素K 是是-羧化酶的辅酶羧化酶的辅酶 1) 参与凝血因子参与凝血因子、中中 的谷氨酸残基进行的谷氨酸残基进行-位的羧

12、位的羧 化化 转变为有凝血活性的凝血因子参转变为有凝血活性的凝血因子参 与凝血作用与凝血作用 252) 参与骨、牙参与骨、牙 、 肾肾 、 脾脾 、 肺和肺和 乳腺等组织中与乳腺等组织中与Ca2+ 相关的蛋相关的蛋 白质中谷氨酸残基的羧化白质中谷氨酸残基的羧化 5. 缺乏症：凝血障碍缺乏症：凝血障碍26 B1， B2，尼克酸和尼克酰，尼克酸和尼克酰 B族维生素族维生素 B6， 泛酸，泛酸， 生物素，生物素， 叶叶 酸酸 B12 C 第二节第二节 水溶性维生素水溶性维生素(water-soluble vitamins)特点：特点： 1. 1. 在体内均不能储存在体内均不能储存 2. B2. B族

13、维生素族维生素 均作为酶的辅基或辅酶的主要成分均作为酶的辅基或辅酶的主要成分 3. 维生素C 是抗氧化剂，也是参与某些羟化反应的 必需辅助因子27一、维生素一、维生素B1 又称硫胺素（又称硫胺素（thiamine），）， 抗脚气病维生素抗脚气病维生素 1. 化学结构化学结构 由噻唑环和含氨基的嘧啶环由甲叉桥连接由噻唑环和含氨基的嘧啶环由甲叉桥连接 而成的化合物而成的化合物 282. 活性形式（辅酶形式）活性形式（辅酶形式） 硫胺素焦磷酸酯硫胺素焦磷酸酯 （thiamine pyrophosphate,TPP)29 3. 生理功能生理功能 1) 参与参与 -酮酸的氧化脱羧作用及酮酸的氧化脱羧作用

14、及 磷酸戊糖途径中转酮醇基作用磷酸戊糖途径中转酮醇基作用 2) 促进神经介质乙酰胆碱的合成，促进神经介质乙酰胆碱的合成， 抑制其分解抑制其分解 4. 缺乏缺乏B1： 1) 能量来源发生障碍，特别是神经能量来源发生障碍，特别是神经 组织影响传导功能组织影响传导功能 2) 脚气病脚气病 5. 来源来源 瘦肉，肝、心、肾等内脏，豆类，干果，瘦肉，肝、心、肾等内脏，豆类，干果， 酵母及糙米酵母及糙米30 二、维生素二、维生素B2 又称又称 核黄素（核黄素（riboflavin） 1. 化学结构化学结构 6、7二甲基异咯嗪与核酸的缩合物二甲基异咯嗪与核酸的缩合物 31 2. 辅酶形式辅酶形式 1) 黄素

15、单核苷酸黄素单核苷酸（flavin mononuleotide,FMN） FMN的结构式用文字表示：的结构式用文字表示： 6、7二甲基异咯嗪二甲基异咯嗪 核醇核醇 磷酸磷酸 32黄素腺嘌呤二核苷酸黄素腺嘌呤二核苷酸（flavin adenine dinucleotide,FADFAD结构式用文字表示：结构式用文字表示：腺嘌呤腺嘌呤 6、7二甲基异咯嗪环二甲基异咯嗪环 核糖核糖 核醇核醇磷酸磷酸 磷酸磷酸 333. 生理功能生理功能 B2 是两种重要辅酶是两种重要辅酶FMN，FAD的组成成分的组成成分* FMN, FAD 起递氢体的作用起递氢体的作用4. 缺乏缺乏B2：口角炎、舌炎、鳞屑性皮炎：

16、口角炎、舌炎、鳞屑性皮炎 5. 来源来源 乳类，蛋类和瘦肉乳类，蛋类和瘦肉 34三、尼克酸（烟酸三、尼克酸（烟酸B3)和尼克酰胺（烟酰胺）和尼克酰胺（烟酰胺）（nicotinic acid, nicotinamide）又称又称 抗糙皮病维生素抗糙皮病维生素 ，维生素，维生素PP 1. 化学本质为吡啶的衍生物化学本质为吡啶的衍生物352. 辅酶形式辅酶形式 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸 （nicotinamide adenine dinucleotide, NAD+） 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（ nicotinamide adenine dinucle

17、otide phosphate, NADP+） 363 . 生理功能生理功能 是体内许多脱氢酶的辅酶，是体内许多脱氢酶的辅酶， 在生物氧化中在生物氧化中 起递氢作用起递氢作用4. 缺乏维生素缺乏维生素PP：糙皮病：糙皮病375.来源肉类，谷物，花生体内从色氨酸代谢转化而来38 吡哆醛（吡哆醛（pyridoxal） 吡哆醇（吡哆醇（pyridoxine） 吡哆胺（吡哆胺（pyridoxamine） 包括三种物质包括三种物质1. 化学本质化学本质： 吡啶衍生物吡啶衍生物四、维生素四、维生素B6392. 辅酶形式：辅酶形式： 磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛 磷酸吡哆胺磷酸吡哆胺 403. 生理功能：生理功能：

18、 磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛 、 磷酸吡哆胺是磷酸吡哆胺是 转氨酶的转氨酶的 辅酶，起传递氨基作用辅酶，起传递氨基作用磷酸吡哆醛是氨基酸脱羧酶磷酸吡哆醛是氨基酸脱羧酶的辅基41424. 来源广泛，肉类，蔬菜，水果，硬果，谷类等5.缺乏导致高同型半胱氨酸血症，诱发动脉粥样硬化（胱硫醚酶）43五、泛酸五、泛酸B5（pantothenic acid） 又称遍多酸又称遍多酸 1. 化学结构化学结构丙氨酸籍肽键与 、二羟- 、 二甲基丁酸缩合而成的酸性物质442. 辅酶形式辅酶形式辅酶A（coenzyme A, CoA）和酰基转移蛋白(acyl carrier protein)的组成成分453. 生理功能生理

19、功能泛酸是辅酶泛酸是辅酶A(coenzyme A, coA )的组成的组成成分，辅酶成分，辅酶A 作为酰基载体，在糖、脂作为酰基载体，在糖、脂及氨基酸代谢中起酰基转移作用。及氨基酸代谢中起酰基转移作用。4647 六、生物素（六、生物素（biotin） 生物素生物素 生物素生物素 1. 化学结构化学结构：噻吩与尿素相结合的骈环噻吩与尿素相结合的骈环482. 生理功能生理功能 是羧化酶的辅基，起羧基传递体的作用是羧化酶的辅基，起羧基传递体的作用 493. 来源动物性食物， 番茄，酵母，花菜50 七、叶酸七、叶酸 ( folic acid ) 1. 化学结构化学结构 蝶呤啶、对氨基苯甲酸、谷氨酸三个

20、成分蝶呤啶、对氨基苯甲酸、谷氨酸三个成分 组成组成 512. 活性形式活性形式 四氢叶酸（四氢叶酸（tetrahydrofolate,FH4）52三、生理功能三、生理功能 FH4 是一碳单位的载体，参与体内许多是一碳单位的载体，参与体内许多 物质物质 的生物合成的生物合成 ( 一碳单位包括：一碳单位包括：-CH3，-CH2-，-CH=， -CHO，-CHNH-) 四、叶酸四、叶酸 缺乏：缺乏： 使体内核酸和蛋白质合成发生障碍使体内核酸和蛋白质合成发生障碍 *巨幼细胞性贫血巨幼细胞性贫血535. 来源广泛存在于动植物性食物中肝，肾，绿叶及黄叶蔬菜，酵母含量丰富蛋，肉类，豆类，谷类及水果含量较多5

21、455*抗肿瘤药物抗肿瘤药物 （氨蝶呤及甲氨蝶呤（氨蝶呤及甲氨蝶呤,MTX) 抑抑制四氢叶酸合成制四氢叶酸合成, 使使 dTMP合成障碍，导致合成障碍，导致DNA合成受阻，肿瘤细胞不能增生，合成受阻，肿瘤细胞不能增生，达到抗肿瘤目的达到抗肿瘤目的56* 磺胺类药物磺胺类药物 抑制细菌合成四氢叶酸抑制细菌合成四氢叶酸 ,导致细菌导致细菌DNA 合成障碍合成障碍 ，细菌不能繁殖，所以有抗，细菌不能繁殖，所以有抗 菌作用菌作用 。 57叶酸是已知维生素中发现较迟的一种 1931年印度医生Twills等人发现,酵母或肝脏提取液,可以改善妊娠妇女的巨幼红细胞性贫血症状,从而认识到这些提取液中可能含有某种

22、抗贫血因子 1935年又有人在酵母和肝脏浓缩物中发现了抗猴子贫血因子,并称其为维生素M 1939年又在肝中发现了抗鸡贫血因子,并称其为维生素B 1941年美国学者HKM itchell等人在菠菜中发现了乳酸链球菌的一个生长因子,因为主要来源于植物叶,故命名为叶酸. 1945年,RBAngier等人合成蝶酰谷氨酸时发现,以上所有物质实际上是同一种物质,此外他们还完成了叶酸结构的测定 58 八、维生素八、维生素B12又称钴胺素（又称钴胺素（cabalamine），抗恶性贫血维生素），抗恶性贫血维生素 1、化学结构、化学结构 包括一个咕啉环、钴元素，包括一个咕啉环、钴元素，5，6二甲基苯二甲基苯 并咪唑，核糖核苷酸。并咪唑，核糖核苷酸。 是唯一含金属元素的维生素是唯一含金属元素的维生素59602. 辅酶形式辅酶形式甲基钴胺素，5脱氧腺苷钴胺素是B12的辅酶形式甲基钴胺素与转运甲基有关与转运甲基有关催化三种类型的反应（1）分子内重排（2）甲硫氨酸合成时的甲基化反应（3）核糖核苷酸还原为脱氧核糖核苷酸的反应5脱氧腺苷钴胺素是一些变位酶的辅酶脱氧腺苷钴胺素是一些变位酶的辅酶 613. 缺乏缺乏B12： 巨幼红细胞性贫血巨幼红细胞性贫血 4. 来源来源 天然存在的由微生物产生，动物性食物天