第三章 维生素与微量元素2

1、第三章维生素与微量元素维生素与微量元素 维生素的概念、维生素的概念、 微生素的命名与分类、微生素的命名与分类、 脂溶性维生素（化学本质及性质、生化作用及缺乏脂溶性维生素（化学本质及性质、生化作用及缺乏症）、症）、 水溶性维生素（化学本质及性质、生化作用及缺乏水溶性维生素（化学本质及性质、生化作用及缺乏症、体内作为酶的辅酶症、体内作为酶的辅酶/辅基的形式）、辅基的形式）、 微量元素的概念及其在体内的作用。微量元素的概念及其在体内的作用。 第一节第一节 概概 述述一、一、 维生素的定义维生素的定义 维生素（vitamin）是机体维持正常生理功能所必需，但在体内不能合成或合成量很少，必须由食物供给的

2、一组低分子量有机物质。二二 、维生素的命名与分类、维生素的命名与分类（一）命名 一是按其顺序被发现的先后顺序，以拉丁字母命名，如维生素A、B、C、D、E、K等。 二是根据其化学结构特点命名，如视黄醇、硫胺素、核黄素等。 三是根据其生理功能和治疗作用命名，如抗干眼病、抗籁皮病维生素、抗坏血酸等 有些维生素后来经证明是多种维生素混合存在，命名时便在其原拉丁字母下方标注1、2、3等数字加以区别，如维生素B1、B2、B6、B12（二）分类（二）分类 脂溶性维生素（Lipid-soluble vitamin）维生素A、D、E、K四种 水溶性维生素（water-soluble vitamin） B族维生素

3、和维生素C两类两大类,B族维生素又包括维生素B1、B2、B6、B12、维生素PP、泛酸、叶酸、生物素等。三、维生素的需要量 维生素的需要量（vitamin requirement）是指能保持人体健康、达到机体应有发育水平和充分发挥效率地完成各项体力和脑力活动的、人体所需要的维生素的必须量。第一个第一个维生素维生素（?）如何发现的？）如何发现的？克里斯蒂安克里斯蒂安艾克曼（荷兰）如同一个科学侦探，拨开重重疑云，第一次找到了神奇的维生素。艾克曼（荷兰）如同一个科学侦探，拨开重重疑云，第一次找到了神奇的维生素。 1896年，艾克曼发现了一个有趣的现象：不仅人会生脚气病脚气病，就是家养的鸡也有生脚气病

4、的。艾克曼决定用鸡来做实验，探索脚气病的病理。 起先，艾克曼仍把着眼点放在对“脚气病病菌”的搜寻上。他把病鸡的脚和内脏做成各种切片，在显微镜下观察，又把喂鸡的食料作了严格的消毒，甚至还精心设计了新的环境良好的鸡舍。令人沮丧的是，鸡照样生脚气病。在他特意建立的养鸡场里，鸡常常一批一批地死去。 一天，养鸡场的饲养员生病了，新来了一个饲养员代替他。奇怪的事情发生了：在新来的饲养员饲养下，一群病鸡慢慢地恢复了健康。这是怎么一回事呢？艾克曼百思不得其解。 过了3个月，原来的饲养员病好了，回到了饲养场里。更奇怪的事情发生了：鸡又开始生起脚气病来了。这一下，艾克曼豁然开窍：问题一定出在饲养员身上。 经过调查

5、后，艾克曼明白了其中的奥秘。原来，原先那个饲养员是个节俭的人，总是用食堂里吃剩下来的白米饭喂鸡；而那个临时代替的饲养员可不愿意花费时间去收集这些剩饭，他用米糠喂鸡。于是，艾克曼连忙做了这样的试验：他买了一批健康的鸡，一半用白米饭喂养，一半用米糠喂养。结果发现，用白米饭喂养的鸡，很快就生脚气病了；而用米糠喂养的，却一直很健康。 “毫无疑问，脚气病一定和食物有关。”艾克曼恍然大悟。我们已经知道，几乎在这同时，高木也作出了类似的发现。只是，高木的研究到此就中止了，而艾克曼却还要继续研究下去。 艾克曼断定，米糠中一定有一种物质可以治愈可怕的脚气病。他喝了一些米糠浸泡出来的水，自己的脚气病竟好了。给其他

6、患者喝，也如仙丹一样，药到病除。艾克曼又把米糠浸泡出来的水用一种薄膜过滤，发现滤液也能治病。于是他认定，那奇特的物质不但可溶于水，而且是小分子，因为大分子不能透过薄膜。 10年以后，波兰化学家弗克，日本生化学家铃木、岛村和大岳，分别用不同的方法从米糠中获得了这种犹如仙丹的奇特物质一种白色的结晶体。由于它是“维持生命必不可少的要素维持生命必不可少的要素”，人们称它为“”。 后来，科学家们又发现了和这种维生素相似而功用不同的维生素，把它们归为一类，称做B族维生素。按发现的先后，又把这一族里的各个成员用阿拉伯数字作标记，分别称作B1、B2以至B17。前面说的治脚气病的维生素，因它是最先发现的，所以就

7、称作维生素B1了。 1929年，由于艾克曼最先发现了维生素，荣获了当年度的诺贝尔生年，由于艾克曼最先发现了维生素，荣获了当年度的诺贝尔生理或医学奖。理或医学奖。第二节 脂溶性维生素一、维生素A（一）化学本质及性质维生素A又称抗干眼病维生素，又叫视黄醇（retinol）。是一个具脂环的不饱和一元醇，通常以视黄醇酯（retinol ester）的形式存在，醛的形式称为视黄醛（retinal）。 天然的维生素A有A1及A2两种形式。A1存在哺乳动物及咸水鱼的肝脏中，又称视黄醇（retinol），A2又称3-脱氢视黄醇，存在于淡水鱼的肝脏中。 维生素A在体内的活性形式包括视黄醇、视黄醛（retinal

8、）和视黄酸（retinoic acid）。视紫红质的合成、分解与视黄醛的关系（二）生化作用及缺乏症1.构成视觉细胞感光物质在视觉细胞内由11-顺视黄醛与不同的视蛋白（opsin）组成视色素。在维生素A缺乏时，必然引起11-顺视黄醛的补充不足，视紫红质合成减少，对弱光敏感性降低，日光适应能力减弱，严重时会发生“夜盲症”。2.参与糖蛋白的合成当维生素A缺乏时，可导致糖蛋白合成的中间体的异常，低分子量的多糖-脂的堆积。3.其他作用人体上皮细胞的正常分化与视黄酸（retinoicacid）直接相关4作用机制视黄酸在细胞内可特异地与视黄酸在细胞内可特异地与CRBPCRBP（视黄醇结合蛋白）视黄醇结合蛋白

9、）相结合，后者与核蛋白相结合，后者与核蛋白（nuclear proteinnuclear protein）结合后，）结合后，通过对特定通过对特定的基因表达的调控而发挥作用。的基因表达的调控而发挥作用。二、维生素二、维生素D（一）化学本质及性质维生素D又称为抗佝偻病维生素，是类固醇衍生物，含有还戊多氢菲结构，其中活性最大的为维生素D2和维生素D3，维生素D2又称麦角钙化醇（ergocalciferol）维生素D3又称胆钙化醇（cholecalciferol）。维生素D维生素D2、D3的结构胆钙化醇的代谢（二）生化作用及缺乏症1,25-（OH）2-VD3的生理效应是提高钙、磷的浓度，有利于新骨的生

10、成与钙化。在体内维生素D、甲状旁腺素及降钙素等共同调节并维持机体的钙、磷平衡缺乏维生素D的婴儿，临床表现为手足搐搦，严重者导致出现佝偻病。成人则发生软骨病。三、维生素三、维生素E（一）化学本质及性质 主要分为生育酚及生育三烯酚两大类。它们均为苯并二氢吡喃的衍生物。每类又可根据甲基的数目、位置不同分为、和四种。维生素E（二）生化作用及缺乏症 1、维生素E是体内最重要的抗氧化剂 2维生素E俗称生育酚 3促进血红素代谢四、维生素四、维生素K（一）化学本质及性质 具有异戊烯类侧链的萘醌化合物，在自然界中主要以K1和K2两种形式存在,其化学结构都是2-甲基1，4-萘醌的衍生物，区别仅在于R基团 缺乏维生

11、素K使凝血时间延长，故维生素K又称凝血维生素维生素K维生素K2维生素K1（二）生化作用及缺乏症 维生素K的主要生化作用是维持体内第、凝血因子的正常水平。 维生素K缺乏的主要症状是易出血。第三节 水溶性维生素 除维生素C外，其余水溶性维生素均作为辅酶或辅基的组成成分，参与代谢和造血过程中的许多生化反应。 以辅酶或辅基的形式参与代谢的维生素有维生素B1、维生素B2、维生素PP、维生素B6、泛酸及生物素等。一、维生素一、维生素B1（一）化学本质及性质 维生素B1称抗神经炎或脚气病维生素。由于它含有硫的噻唑环和含氨基的嘧啶环通过甲烯基连接而成，故名硫胺素（thiamine） 焦磷酸硫胺素（thiami

12、nepyrophosphate，TPP）为其体内的活性形式（二）生化作用及缺乏症1.TPP是-酮酸氧化脱羧酶系的辅酶。维生素B1缺乏时，影响-酮酸的氧化供能，以至影响细胞的正常功能，尤其是神经组织。2.TPP是转酮醇酶的辅酶，参与磷酸戊糖途径。维生素B1缺乏使体内核苷酸合成及神经髓鞘中的鞘磷脂的合成受影响，可导致末梢神经炎和其他神经病变。3.维生素B1在神经传导中起一定作用。维生素B1缺乏时，糖代谢受阻、丙酮酸积累，使血、尿和脑组织中丙酮酸含量升高，出现多发性神经炎、心力衰竭、四肢无力、肌肉萎缩、甚至浮肿等症状，临床上称为脚气病。二、维生素B2（一）化学本质及性质 维生素B2又名核黄素（1ib

13、ofiavin）,它的化学本质是核糖醇和6，7-二甲基异咯嗪的缩合物。 维生素B2有氧化型和还原型两种形式，在生物体内的氧化还原过程中起传递氢的作用。维生素B2（核黄素）、黄素单核苷酸（FMN）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）的结构（二）生化作用及缺乏症 FMN及FAD是体内氧化还原酶的辅基，如：琥珀酸脱氢酶、黄嘌呤氧化酶及NADH脱氢酶等，主要起递氢体的作用。 广泛参与体内的各种氧化还原反应，能促进糖、脂肪和蛋白质的代谢。它对维持皮肤、粘膜和视觉的正常机能均有一定作用。 人类缺乏维生素B2时，可引起口角炎、唇炎、阴囊炎、眼睑炎等症。三、维生素PP（B3）（一）化学本质及性质 维生素PP又名抗癞

14、皮病因子，包括尼克酸（nicotinic acid，又称烟酸）及尼克酰胺（nicotinamide，又称烟酰胺），二者均属吡啶衍生物，在体内可相互转化。 在体内尼克酰胺可经几步连续的酶促反应与核糖、磷酸、腺嘌呤组成脱氢酶的辅酶 主要包括尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+），它们也是维生素PP在体内的活性型（二）生化作用及缺乏症人类维生素PP缺乏症称为癞皮病（pellagra），主要表现是皮炎、腹泻及痴呆。皮炎常呈对称性，并出现于暴露部位；痴呆是因神经组织变性的结果。四、维生素B6（一）化学本质及性质 维生素B6包括吡哆醇（pyridoxine）、吡哆醛（

15、pyridoxal）及吡哆胺（pyridoxamine），在体内以磷酸酯的形式存在。磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺可相互转变，均为活性型（二）生化作用及缺乏症维生素B6在氨基酸的转氨基作用和脱羧作用中起辅酶作用，与氨基酸代谢密切相关。 维生素B6缺乏时有可能造成低血色素小细胞性贫血和血清铁增高。五、泛五、泛酸（酸（B5）（一）化学本质及性质泛酸（pantothenie acid）又称遍多酸。CoA及ACP为泛酸在体内的活性型泛酸泛酸ADP（二）生化作用及缺乏症在体内CoA及ACP构成酰基转移酶的辅酶，广泛参与糖、脂类、蛋白质代谢及肝的生物转化作用，约有70多种酶需CoA及ACP。六、生物素（B7）（一

16、）化学本质及性质 生物素（biotin） 是由噻吩环和尿素结合而形成的一个双环化合物，侧链有一戊酸 生物素是酶促反应中的羧基传递体 生物素在动植物界分布广泛，如肝、肾、蛋黄、酵母、蔬菜、谷类中含量丰富。人肠道细菌也能合成生物素，故很少出现缺乏症。（二）生化作用及缺乏症 生物素是体内多种羧化酶的辅酶，如丙酮酸羧化酶等，参与CO2的羧化过程。 羧基生物素-酶复合物，又称生物胞素（biocytin）。七、叶酸（七、叶酸（B9）（一）化学本质及性质 在体内叶酸被二氢叶酸还原酶还原为二氢叶酸，再进一步还原为四氢叶酸（tetrahydrofolicacid,THFA或FH4 四氢叶酸是叶酸的活性形式。FH

17、4是一碳单位的载体。分子中N5和N10是结合携带一碳单位的部位（二）生化作用及缺乏症 FH4是体内一碳单位转移酶的辅酶，FH4作为一碳单位的载体提供一碳单位。 当叶酸缺乏时，DNA合成必然受到抑制，骨髓幼红细胞DNA合成减少，细胞分裂速度降低，细胞体积变大，造成巨幼红细胞贫血。八、维生素八、维生素B12（一）化学本质及性质 维生素B12又称钴胺素（cobalamin），其结构中含有一个金属钴离子，是唯一含金属元素的维生素。 肝、肾、瘦肉、鱼及蛋类食物中的维生素B12含量较高维生素B12（二）生化作用及缺乏症 食物中的维生素B12常与蛋白质结合而存在九、九、硫辛酸硫辛酸 硫辛酸（upoicaci

18、d）的结构是6，8-硫辛酸，能还原为二氢硫辛酸，为硫辛酸乙酰转移酶的辅酶。 硫辛酸有抗脂肪肝和降低血胆固醇的作用。可保护巯基酶免受重金属离子毒害。“超级抗氧化剂超级抗氧化剂”，是所有抗氧化剂中，是所有抗氧化剂中“功能最功能最多且活性最强多且活性最强”的一种抗氧化剂。的一种抗氧化剂。 硫辛酸的氧化还原硫辛酸的氧化还原 硫辛酸属于维生素硫辛酸属于维生素B的一类化合物的一类化合物，是一些微生物的生长因子。，是一些微生物的生长因子。在某些多酶系统中起辅因子作用，如丙酮酸脱氢酶多酶复合物中的硫在某些多酶系统中起辅因子作用，如丙酮酸脱氢酶多酶复合物中的硫辛酰氨转乙酰基酶的辅基就是硫辛酸，参与丙酮酸氧化脱羧

19、形成乙酰辛酰氨转乙酰基酶的辅基就是硫辛酸，参与丙酮酸氧化脱羧形成乙酰辅酶辅酶A，酮戊二酸的氧化脱羧反应等。酮戊二酸的氧化脱羧反应等。 十、维生素十、维生素C（一）化学本质及性质 维生素C又称L-抗坏血酸（ascorbic acid），它是含有6个碳原子的不饱和多羟基化合物，以内酯形式存在 人体不能合成维生素C，维生素C广泛存在于新鲜蔬菜及水果中（二）生化作用及缺乏症 1促进胶原蛋白的合成 2.参与胆固醇的转化 3参与芳香族氨基酸的代谢4参与体内氧化还原反应（1）维生素C能起到保护巯基的作用，它能使巯基酶的-SH维持还原状态（2）维生素C能使红细胞中高铁血红蛋白（MHb）还原为血红蛋白（Hb），

20、使其恢复对氧的运输能力（3）维生素C能保护维生素A、E及B免遭氧化，还能促使叶酸转变成为有活性的四氢叶酸。5抗病毒作用，维生素C能增加淋巴细胞的生成，提高吞噬细胞的吞噬能力，促进免疫球蛋白的合成，因此能提高机体免疫力临床上用于心血管疾病、病毒性疾病等的支持性治疗。 维生素维生素 辅酶辅酶 功能功能1. B1(硫胺素硫胺素) TPP 醛基转移、醛基转移、 -酮酸脱羧酮酸脱羧2. B2(核黄素核黄素 ) FMN、FAD 氧化还原反应、氧化还原反应、 氢转移氢转移3. PP 尼克酸（酰胺）尼克酸（酰胺） NAD+、NADP+ 氧化还原反应、氧化还原反应、 氢转移氢转移4. 泛酸（遍多酸）泛酸（遍多酸

21、） CoASH 酰基转移酰基转移5. B6 吡哆醇（醛、酸）吡哆醇（醛、酸） 磷酸吡哆醇（醛）磷酸吡哆醇（醛） 转氨、脱羧、消旋转氨、脱羧、消旋6. 叶酸叶酸 FH4(THFA) 传递传递一碳基团一碳基团7. 生物素生物素 羧化辅酶羧化辅酶8. 维生素维生素 C（抗坏血酸）（抗坏血酸） 氧化还原作用氧化还原作用9. 硫辛酸硫辛酸 酰基转移、氧化还原反应酰基转移、氧化还原反应10. B12（氰钴氨素）（氰钴氨素） 分子重排、甲基化分子重排、甲基化第四节 微量元素 （1）微量元素泛指自然界或自然界的各种物体中含量很低的、或者很分散而不富集的那些元素。 （2）微量元素指动植物体内含量很少、需要量很少

22、的必需元素。宏量元素和微量元素宏量元素和微量元素 人体是由人体是由60多种元素所组成。根据元素在人体内的含量不多种元素所组成。根据元素在人体内的含量不同，可分为宏量元素和微量元素两大类。凡是占人体总重同，可分为宏量元素和微量元素两大类。凡是占人体总重量的量的0.01%以上的元素，如碳、氢、氧、氮、钙、磷、镁、以上的元素，如碳、氢、氧、氮、钙、磷、镁、钠等，称为宏量元素；凡是占人体总重量的钠等，称为宏量元素；凡是占人体总重量的0.01%以下的以下的元素，如铁、锌、铜、锰、铬、硒、钼、钴、氟等，称为元素，如铁、锌、铜、锰、铬、硒、钼、钴、氟等，称为微量元素。微量元素。 微量元素虽然在人体内的含量不

23、多，但与人的生存和健康微量元素虽然在人体内的含量不多，但与人的生存和健康息息相关。它们的摄入过量、不足、或缺乏都会不同程度息息相关。它们的摄入过量、不足、或缺乏都会不同程度地引起人体生理的异常或发生疾病。地引起人体生理的异常或发生疾病。 根据科学研究，到目前为止，已被确认与人体健康和生命有关的必需微量元素必需微量元素有18种，即有铁、铜、锌、钴、锰、铬、硒、碘、镍、氟、钼、钒、锡、硅、锶、硼、铷、砷等。这每种微量元素都有其特殊的生理功能。尽管它们在人体内含量极小，但它们对维持人体中的一些决定性的新陈代谢却是十分必要的。一旦缺少了这些必需的微量元素，人体就会出现疾病，甚至危及生命。 一、铁一、铁

24、（一）体内含量、需要量及分布 体内含量最多的一种，约占体重的0.0057，（二）铁的吸收: 铁的吸收部位主要在十二指肠及空肠上段。 铁在体内的运输 血液中：铁与运铁蛋白血液中：铁与运铁蛋白(Tf)结合而运输结合而运输 Tf-Fe3+铁缺乏时可导致贫血,过量会引起慢性或急性铁过量会引起慢性或急性铁中毒中毒二、碘 碘在人体内的主要作用是参与甲状腺素的组成三、铜 铜是体内多种酶的辅基四、锌 锌在体内与80多种酶的活性有关五、钴 体内的钴主要以B12的形式发挥作用（一）（一） 每日需要量每日需要量约约300g，最少需要量为，最少需要量为1 g。（二）钴的（二）钴的 吸收吸收十二指肠及回肠末端十二指肠及回肠末端必须在肠道内合成必须在肠道内合成B12才能吸收利用才能吸收利用（三）（三） 缺乏症缺乏症巨幼红细胞性贫血巨幼红细胞性贫血 缺缺B12六、锰（一）体内含量及需要量（一）体内含量及需要量 1. 含量含量 12-20mg 2. 每日需要量每日需要量 成人：成人： 2.5-7mg ，儿童：每，儿童：每kg体重体重0.3 g（二）（二） 吸收吸收小肠小肠入血后大部分与血浆中入血后大部分与血浆中1球蛋白球蛋白（运锰蛋白）（运锰蛋白）结合而运输。结合而运输。（三）（三） 生化作用生化作用是体内多种酶的组