维生素与辅酶.

1、Vitamin and Coenzyme内容提要内容提要w 维生素概论维生素概论w 脂溶性维生素脂溶性维生素w 维生素维生素A A、E E、 D D、K Kw 水溶性维生素水溶性维生素w B B族维生素族维生素w 维生素维生素C Cw 维生素的名称、结构、功能及缺乏症维生素的名称、结构、功能及缺乏症w11.1 11.1 维生素概论维生素概论w 11.1.1 11.1.1 维生素的概念维生素的概念w 维生素维生素是参与生物生长发育和代谢所必需的一类微量有机物质。w 维生素不用来供能或构成生物体的组成部分。w 已知绝大多数维生素作为酶的辅酶或辅基的组成部分。w 由于缺乏维生素而引起的疾病称维生素缺

2、乏症维生素缺乏症（avitaminosis）。）。w 11.1.2 11.1.2 维生素的发现维生素的发现w 来源于医药实践和科学试验：w 唐代孙思邈：动物肝脏可防止夜盲症，谷皮汤熬粥 可防止脚气病。w 1878-1882 日本海军：脚气病w 维生素是通过实验动物的科学饲养试验而发现。w 高等动物不能合成维生素不是绝对的，如人体能合成VD；大小白鼠能合成Vc。w 维生素的故事（2003年11月12日星期三，中央10台走近科学）：w 烟酸：癞皮病，欧洲大面积暴发，严重者抽搐，死亡率达63%。在人群中引起极大恐慌。w 当时病原说占上风，但未找到病因。w 哥德堡，未发现病原菌，当以蛋、奶等作为补充食

3、物进食时可使症状消失。w 烟酸是辅酶I的结构成分，大脑以葡萄糖作为养料。葡萄糖的降解需大量的辅酶I.w 1919世纪，印度大面积暴发世纪，印度大面积暴发脚气病脚气病, , 症状为全身无力等，症状为全身无力等，18901890年？荷兰医生年？荷兰医生艾克曼艾克曼来到东印度进行实验研究。来到东印度进行实验研究。以白米喂小鸡，以白米喂小鸡，3 3个月后小鸡得脚气病。他的实验被个月后小鸡得脚气病。他的实验被厨师发现，禁止再用精制的白米喂小鸡。他只好自掏厨师发现，禁止再用精制的白米喂小鸡。他只好自掏腰包买便宜的糙米喂小鸡，结果小鸡痊愈。（经过一腰包买便宜的糙米喂小鸡，结果小鸡痊愈。（经过一系列的试验证明

4、糙米中含有维生素系列的试验证明糙米中含有维生素B1.B1.？）因此获？）因此获19291929年诺贝尔奖。年诺贝尔奖。w 19061906年，英国生物化学家年，英国生物化学家霍普金斯（霍普金斯（Frederick Frederick HopkinsHopkins）用老鼠做实验，证明食物中除了蛋白、糖用老鼠做实验，证明食物中除了蛋白、糖类、脂类、微量元素和水等营养物质外还存在一种必类、脂类、微量元素和水等营养物质外还存在一种必需的需的“辅助因子辅助因子”。w 1929 1929 共获诺贝尔奖共获诺贝尔奖w维生素的发现维生素的发现维生素的发现维生素的发现w 19121912年，波兰科学家丰克（年，

5、波兰科学家丰克（Casimir FunkCasimir Funk），），经过千百次的试验，终于从米糠中提取出一经过千百次的试验，终于从米糠中提取出一种能够治疗脚气病的白色物质。种能够治疗脚气病的白色物质。w FunkFunk提议将这种化合物叫做提议将这种化合物叫做VitamineVitamine，意为，意为“Vital amine”Vital amine”，中文意思就是，中文意思就是“致命的胺致命的胺”。w 随后发现，许多其它的维生素并不含有随后发现，许多其它的维生素并不含有“胺胺”结构，但是由于结构，但是由于FunkFunk的叫法已经广泛采用，的叫法已经广泛采用，所以这种叫法并没有废弃，仅仅

6、将所以这种叫法并没有废弃，仅仅将amineamine的最的最后一个后一个“e”e”去掉，成为了去掉，成为了“vitamin”vitamin”。w 靠维生素赢得战争：w 18世纪中叶，世界海上争霸十分激烈，英国和西班牙争夺海上霸权。1753年英国船医林德发现柑桔类水果可治疗海军中流行的坏血病，于是海军决定给每人每天一只柠檬，这样海军就可连续作战，而不需30天一换休。靠此举措，（1797年？）英军击败了西班牙的无敌舰队，随后建立了日不落帝国。w 70年代，诺贝尔奖获得者Pauling 建议大剂量摄入维生素C治疗感冒。但Vc在体内主要的代谢产物是草酸，一般随尿排出，但有引起结石的危险。Pauling

7、认为这只是动物体内的过程，人体中与此不同。结果？w w 叶酸：我国北方农村如河北省一带，神经管畸形-新生儿无脑或脊柱开裂，发病率极高6例，克林顿执政期间，中美就此课题进行合作，北京大学生殖科学研究所（？）进行了深入研究，发现胎儿母体中缺乏叶酸： DNA合成受阻 神经组织细胞不能正常发育 神经管畸形。w 找到原因后，在叶酸缺乏高发区进行了预防实践，募集了47万妇女，动员进行叶酸的补充，统计了25万人的结果，发病率下降了85%。w 11.1.3 11.1.3 维生素的分类和辅酶的关系维生素的分类和辅酶的关系w B族维生素族维生素维生素维生素 酶、辅基及其它活性形式酶、辅基及其它活性形式 主要功能主

8、要功能维生素维生素B B1 1（硫胺素）（硫胺素） 焦磷酸硫胺素（焦磷酸硫胺素（TPPTPP） 酰基转移和酮酸的脱羧作用酰基转移和酮酸的脱羧作用维生素维生素B B2 2（核黄素）（核黄素） 黄素单核苷酸（黄素单核苷酸（FMNFMN） 氧化还原反应氧化还原反应 黄素腺嘌呤二核苷酸（黄素腺嘌呤二核苷酸（FADFAD） 氧化还原反应氧化还原反应维生素维生素PP PP 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADNAD） 氢原子（电子）转移氢原子（电子）转移 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPNADP）氢原子（电子）转移氢原子（电子）转移泛酸泛酸 辅酶辅酶A A 酰基转

9、移作用酰基转移作用叶酸叶酸 四氢叶酸四氢叶酸 传递一碳单位传递一碳单位w11.2 11.2 脂溶性维生素脂溶性维生素w 不溶于水，溶于脂肪及脂溶剂（如苯、乙醚及氯仿中）。w 吸收后可以在体内，尤其是在肝内储存。w 11.2.1 11.2.1 维生素维生素A Aw 维生素维生素A A又名又名视黄醇（视黄醇（retinolretinol）w 维生素维生素A A：A A1 1和和A A2 2两种。两种。w - -胡萝卜素（维生素胡萝卜素（维生素A A原）原）小肠黏膜的小肠黏膜的-胡胡萝卜素萝卜素-15-15，15-15-二加氧酶二加氧酶 2 2 视黄醇。视黄醇。w 维生素维生素A A是构成视觉细胞内

10、感光物质是构成视觉细胞内感光物质视紫红视紫红质（质（rhodopinrhodopin）的成分。的成分。w H3CCH3CH2OHCH3CH3CH3维生素A1H3CCH3CH2OHCH3CH3CH3维生素A2151517111171 -胡萝卜素（维生素A原）（、胡萝卜素活性为型的一半）脂溶性维生素脂溶性维生素图112 杆细胞的视循环视紫红质视蛋白11顺视黄醛全反型视黄醛同分异构酶视黄醇脱氢酶11顺视黄醇全反型视黄醇血浆维生素A肝维生素ANADHNAD+光眼睛对弱光的感光与维生素眼睛对弱光的感光与维生素A关系密切，维生素关系密切，维生素A缺乏可导致缺乏可导致夜盲症夜盲症。w 11.2.2 11.2

11、.2 维生素维生素D Dw 维生素维生素D D即抗佝偻病维生素即抗佝偻病维生素w 维生素D家族：CH3H3CCH3CH3CH21，25二羟维生素D3OHOHHO脂溶性维生素脂溶性维生素w 25-羟维生素D3是维生素D在身体内的主要循环形式。w 25-羟维生素D3的最终活性形式是1 1，25-25-二羟二羟维生素维生素D D3 3 。w 1，25-二羟维生素D3的主要靶细胞是小肠黏膜、骨骼和肾小管，主要生理作用是促进小肠粘主要生理作用是促进小肠粘膜细胞对钙和磷的吸收膜细胞对钙和磷的吸收。脂溶性维生素脂溶性维生素维生素维生素D D的缺乏症的缺乏症当缺乏维当缺乏维生素生素D D时，时，儿童可发儿童可

12、发生佝偻病，生佝偻病，成人引起成人引起软骨病。软骨病。 维生素维生素D Dw 维生素D主要含于肝、奶及蛋黄中，而以鱼肝油含量最丰w 11.2.3 11.2.3 维生素维生素E Ew 维 生 素维 生 素 E E 与 动 物 生 育 有 关 ， 故 称 生 育 酚生 育 酚（tocopheroltocopherol），主要存在于植物油中。w 天然生育酚有8种，俱为苯骈二氢吡喃的衍生物。OCH3CH2(CH2R1HOR2CH3CH2CHCH3CH2)3H生育酚OCH3CH2(CH2CHR1HOR2CH3生育三烯酚CCH3CH2)3Hw 维生素E中以-生育酚生理活性最高。w -生育酚抗氧化作用作用最

13、强。w 维生素E极易氧化而保护其他物质不被氧化，是动物和人体中最有效的抗氧化剂。w 临床上用维生素E治疗先兆流产和习惯性流产。脂溶性维生素脂溶性维生素w 11.2.4 11.2.4 维生素维生素K Kw 维生素维生素K K具有促凝血的功能，具有促凝血的功能， 凝血维生素凝血维生素w 天然的维生素K：维生素K1和K2。w 是2-甲基-1，4-萘醌的衍生物。(CH2OOCH3CHCCH3CH2)5CH2CHCCH3CH3维生素K2w 维生素K的主要生理功能：w 促进肝脏合成凝血酶原；w 调节另外三种凝血因子、及的合成。脂溶性维生素脂溶性维生素脂溶性维生素脂溶性维生素种类种类主要活性形式主要活性形式

14、化学结构化学结构主要功能主要功能维生素维生素A11顺视黄醛顺视黄醛具有脂环的不具有脂环的不饱和一元醇饱和一元醇暗视觉和弱暗视觉和弱光感光光感光维生素维生素D1,25二羟胆钙二羟胆钙甾醇甾醇类甾醇衍生物类甾醇衍生物调节钙、磷调节钙、磷代谢代谢维生素维生素E8种种苯骈二氢吡喃苯骈二氢吡喃的衍生物的衍生物抗氧化剂抗氧化剂生殖功能生殖功能维生素维生素K4种种多是萘醌的衍多是萘醌的衍生物或类似物生物或类似物参与凝血作参与凝血作用用水溶性维生素水溶性维生素w 水溶性维生素包括维生素水溶性维生素包括维生素B族、硫辛酸和维族、硫辛酸和维生素生素C。w 维生素维生素B族主要包括维生素族主要包括维生素B1, B2

15、, PP, B6, 泛酸、生物素、叶酸及泛酸、生物素、叶酸及B12等。等。w 维生素维生素B族在生物体内通过构成族在生物体内通过构成辅酶辅酶发挥对发挥对物质代谢的影响。物质代谢的影响。w 体内不能多储存水溶性维生素。体内不能多储存水溶性维生素。w 11.3 11.3 水溶性维生素水溶性维生素w 11.3.111.3.1维生素维生素B B1 1和硫胺素焦磷酸和硫胺素焦磷酸w 维生素B1（硫胺素），抗神经炎维生素（又名抗脚气病维生素）。NNN+SH2CNH2H3CH3CH2CCH2OHH+ ATPTPP合成酶AMPNNN+SH2CNH2H3CH3CH2CCH2OH+PO-OOPO-OO-硫胺素（维

16、生素B1）硫胺素焦磷酸(TPP)w 硫胺素焦磷酸（TPP）：糖代谢中羰基碳醛和酮合成与裂解反应的辅酶。 酮酸的脱羧反应酮酸的脱羧反应 羟酮的形成与裂解反应羟酮的形成与裂解反应 酮转移反应酮转移反应维生素维生素B B1 1和硫胺素焦磷酸和硫胺素焦磷酸w 维生素B1缺乏时，糖代谢受阻，丙酮酸积累，使病人的血、尿和脑组织中丙酮酸含量增多，出现多发性神经炎，皮肤麻木、心力衰竭、四肢无力、肌肉萎缩及下肢浮肿等症状，临床上称脚气病。w 维生素B1主要存在于种子外皮及胚芽中，米糠、麦麸、黄豆、酵母、瘦肉等食物中含量最丰富w11.3.211.3.2维生素维生素PPPP和烟酰胺辅酶和烟酰胺辅酶w维生素维生素PP

17、PP又称抗赖皮病维生素赖皮病维生素。w广泛存在于自然界，以酵母、花生、谷类、肉类、豆类和动物肝脏中含量丰富，在体内色氨酸能转变为维生素PP。w组成辅酶:wNAD (NAD (烟酰胺腺嘌呤二核苷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸) Col) ColwNADP(NADP(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸)Coll)Coll维生素维生素PPPP和烟酰胺辅酶和烟酰胺辅酶w 人类维生素人类维生素PPPP缺缺乏症称为癞皮症乏症称为癞皮症（pellagrapellagra），），主要表现是皮炎、主要表现是皮炎、腹泻及痴呆。皮腹泻及痴呆。皮炎常呈对称性，炎常呈对称性，并出现于暴露部并出现于暴露部位；痴呆是

18、因神位；痴呆是因神经组织变性的结经组织变性的结果。果。 NNCOOHCONH2烟酸烟酰胺维生素维生素PPPP和烟酰胺辅酶和烟酰胺辅酶CH2HHOHOHHHOCH2HHOHOHHHOOPO-OOPO-OON+HCONH2NNNNNH2NADP+在2羟基含一个P氢负离子 H：_NCONH2HH 烟酰胺（氧化型） 烟酰胺（还原型）Pw NAD+在氧化途径（分解代谢）中是电子受体，而DADH在还原途径（生物合成）是电子供体。w NAD+的作用：w NAD+是呼吸链中传递氢过程中的一环。w 代谢物上的氢先交给NAD+或NADP+ ，生成还原型的NADH或NADPH，后者在将氢去还原另一个代谢物。w NA

19、D+也是DNA连接酶的辅酶，对DNA的复制有重要作用，为形成3，5磷酸二脂键提供所需要的能量。维生素维生素PPPP和烟酰胺辅酶和烟酰胺辅酶w 11.3.311.3.3维生素维生素B B2 2和黄素辅酶和黄素辅酶w 维生素维生素B B2 2又名核黄素核黄素（riboflavinriboflavin），是核醇与7，8二甲基异咯嗪的缩合物。维生素维生素B B2 2和黄素辅酶和黄素辅酶w 在体内核黄素是以黄素单核苷酸（FMN）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）形式存在，是生物体内一些氧化还原酶（黄素蛋白）的辅基，与蛋白部分结合很牢。维生素维生素B B2 2和黄素辅酶和黄素辅酶w维生素维生素B B2 2和黄

20、素辅酶和黄素辅酶w 当维生素B B2 2缺乏时引起口角炎、舌炎、唇炎、阴囊皮炎、眼睑炎、角膜血管增生等。w 维生素B2广泛存在于动、植物中，在酵母、肝、肾、蛋黄、奶及大豆中含量丰富。w维生素维生素B B2 2和黄素辅酶和黄素辅酶w 11.3.4 11.3.4 泛酸和辅酶泛酸和辅酶A Aw 辅酶A是泛酸的主要活性形式，以CoASH表示。泛泛酸酸和和辅辅酶酶A A功能功能w 传递酰基传递酰基，是形成代谢中间产物的重要，是形成代谢中间产物的重要辅酶。辅酶。w 当辅酶当辅酶A A携带乙酰时，称为携带乙酰时，称为乙酰辅酶乙酰辅酶A A。w 辅酶辅酶A A在在糖代谢糖代谢、脂质分解代谢脂质分解代谢、氨基氨

21、基酸代谢酸代谢及体内一些重要物质如乙酰胆碱、及体内一些重要物质如乙酰胆碱、胆固醇、卟啉和肝糖原等的胆固醇、卟啉和肝糖原等的合成合成中均起中均起重要作用。重要作用。CoA-CO-CH3w 11.3.511.3.5维生素维生素B B6 6和磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺和磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺w 维生素B B6 6包括:w 吡哆醇（pyridoxine）、w 吡哆醛（pyridoxal）、w 吡哆胺（pyridoxamine）。w 维生素B B6 6活性形式：w 磷酸吡哆醛（PLP）和磷酸吡哆胺。NHNHCH2OHCH2OH吡哆醛吡哆醇CHOHOH3CCH2OHHOH3C+NHCH2OH吡哆胺CH2NH2

22、HOH3C+维生素维生素B B6 6磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺NHCH2O磷酸吡哆醛CHOHOH3C+POO-OHNHCH2O磷酸吡哆胺CH2NH2HOH3C+POO-OH维生素维生素B B6 6磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺w 磷酸吡哆醛（PLP）参加催化涉及氨基酸的各种反应。包括w 转氨作用，w 和脱羧作用，w 和消除作用、w 消旋作用和羟醛反应。维生素维生素B B6 6磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺w 11.3.6 11.3.6 维生素维生素B B1212及其辅酶及其辅酶 w w 氰钴胺素氰钴胺素维维生生素素B B1212及及其其辅辅酶酶w 维生素B B1212辅酶参与三种类型的反应：w 1）分子内重排w 2）核苷酸还原成脱氧核苷酸（在某些细菌中）w 3）甲基转移w 缺乏症：恶性贫血w 动物食品中（肉类和肝脏中）含量丰富，人和动物肠道中也能合成。w 11.3.711.3.7生物素生物素w VBVB7 7NHHNSO(CH2)4HHCOOH生物素12345123w 生物素在多种酶促催化反应中作为活动羧基载体。w 生物素赖氨酸:生物细胞素基（biocytin residue）。w 来源广泛，肠道细菌也能合成。w 卵蛋白avidinNHHNSO12345123NCHHONHCO生物素-赖氨酸（生物胞素）复合物