张忠版食品生物化学第7章维生素和辅酶课件

第七章维生素与辅酶

维生素（vitamin）是是参与生物生长发育和代谢所必需的一类微量有机物质。这类物质由于体内不能合成或者合成量不足，所以必需由食物供给。已知绝大多数维生素作为酶的辅酶或辅基的组成成分，在物质代谢中起重要作用。第一节概述第二节 水溶性维生素第三节 脂溶性维生素主要内容第一节概述一、维生素的共同特点1、是人体代谢不可缺少的成分，均为有机化合物，都以本体（维生素本身）的形式或可被机体利用的前体（维生素原）形式存在于天然食品中。2、体内不能合成或合成量不足，不能大量贮存于机体的组织中，虽量小但必须由食物供给。3、在体内不能提供热能，也不能构成身体的组织，但担负特殊的代谢功能。4、人体一般仅需少量维生素就能满足正常生理需要。维生素缺乏症：I.水溶性维生素维生素B1抗脚气病维生素维生素B2抗口舌炎维生素维生素B6抗皮肤炎维生素维生素B12抗恶性贫血维生素维生素C抗坏血病维生素维生素PP（B5）抗癞皮病维生素泛酸（B3）抗皮肤角膜炎维生素生物素抗皮脂溢出维生素叶酸抗贫血维生素维生素缺乏症：2.脂溶性维生素维生素A抗眼干燥病维生素维生素D抗佝偻病维生素维生素E抗不育维生素维生素K抗出血维生素三、维生素的主要作用1、在生物体内作为辅酶或辅酶的前体，如B族维生素。2、抗氧化剂，如VC、VE某些类胡萝卜素。3、遗传的调节因子，如VA、

VD4、具有某些特殊功能，如VA与视觉有关，VD与骨骼有关，VK与血液凝固有关。四、维生素与辅酶

在进化过程中，高效和经济的原则使得所有有机体在代谢中选用同一套载体进行活性基团的交换。 大多数水溶性维生素均为辅酶的组成部分。某些水溶性维生素是辅酶的组成部分维生素化学名称辅酶酶生化反应B1硫胺素（thiamin）脱羧辅酶（ThPP）脱羧酶（decarboxylase）脱CO2B2核黄素（riboflavin）黄素单核苷酸（FMN）脱氢酶（dehydrogenase）传递2H黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）B6吡哆醛（pyridoxal）磷酸吡哆醛（pyridoxalphosphate）转氨酶（amino-transferase）传递-NH2B12钴胺素（cobalamin）B12辅酶（B12coenzyme）变位酶（mutase）转移-H、-RH生物素（biotin）生物胞素（biocytin）羧化酶（carboxylase）传递CO2PP烟酸（nicotinicacid）烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）脱氢酶（dehydrogenase）传递2H（-H、H+）与烟酰胺（nicotinamide）烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+）泛酸（pantothenicacid）辅酶A（CoA）硫激酶（thiokinase）传递酰基叶酸（folicacid）四氢叶酸（THFA）转移酶（transferase）传递一碳单位嘧啶环+噻唑环存在形式——TPP（硫胺素焦磷酸）ATPAMP1)TPP是一个重要的辅酶。它是脱羧酶和转酮醇酶的辅酶。2)通过促进食欲，增加食物的摄取，促进年幼动物的发育。3)保护神经系统的作用。功能在酶催化反应中的作用举例丙酮酸脱羧酶的辅酶乙酰乳酸合成酶的辅酶乙酰乳酸缺乏病∶ 脚气病，表现为食欲不振、皮肤麻木、四肢乏力和神经系统损伤等症状。性质∶易溶于水，在酸溶液中稳定，水溶液呈酸性，在中性和碱性易破坏。它广泛分布于植物中，谷类、豆类的种皮中含量丰富，酵母中含量也很多。单位∶1IU≈3μg纯维生素B1盐酸盐来源二、维生素B2和FMN、FAD

维生素B2又称核黄素（riboflavin）

，是核醇与6，7-二甲基异咯嗪缩合的糖苷化合物。在细胞中，维生素B2参加组成氧化还原酶的两种重要辅酶。FMN∶黄素单核苷酸FAD∶黄素腺嘌呤二核苷酸

FMN、FAD在与酶蛋白结合时紧密，成为酶的辅基，这些酶制剂呈黄色，故称为黄酶。结构VB2H化学结构二甲基异咯嗪+核糖醇二甲基异咯嗪核糖醇？键相连核苷键存在形式核黄素单核苷酸

FMN核黄素腺嘌呤二核苷酸

FADAMPFMNVB2FAD功能——脱氢酶辅酶

传递H氧化态

还原态机理FMN+2e+2H+FMNH2FAD+2e+2H+FADH2

二甲基异咯嗪上的N1、N5载运H黄素腺嘌呤二核苷酸还原型黄素腺嘌呤二核苷酸FADFADH2三、维生素B3(泛酸pantothenicacid、遍多酸)与CoA-SH

维生素B3是α，γ-二羟基-β，β-二甲基丁酸与β-丙氨酸结合而成的一种酸性化合物。在细胞中，泛酸与磷酸、β-巯基乙胺结合生成4´-磷酸泛酰巯基乙胺(4´-P-PaSH)，后者又与5´-腺嘌呤核苷酸-3´-磷酸组成辅酶A(CoA-SH)。

化学结构泛解酸β丙氨酸VB5存在方式辅酶A（CoA~SH）3`.5`-ADP3`5`巯基乙胺酰胺键磷酸二酯键泛酸3，3-二甲基-2、4-二羟基丁酸

OH14´-磷酸泛酰巯基乙胺(4´-P-PaSH)功能——酰基转移酶辅酶

传递酰基在脂类代谢与糖类代谢中起着极为重要的作用机理H2O脂酰CoAH+水合反应H2O来源何处？＋-H+化学结构存在方式烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（辅酶I）NAD+烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸

（辅酶Ⅱ）NADP+烟酰胺NAD+磷酸NADP+NMPAMPO氧化型还原型NAD+NADH+

NADP+NADPH+烟酰胺腺嘌呤二核苷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸NAD+NADP+氧化态

还原态功能——脱氢酶辅酶

传递H机理可自身合成，不缺乏酶活性中心+底物

(1)作为辅酶成分参加代谢。它们是脱氢酶的辅酶，是生物氧化过程中不可缺少的递氢体。(2)维持神经组织的健康。(3)促进微生物的生长。缺乏症∶癞皮病很广，在体内可由色氨酸生成。以酵母、肝脏、瘦肉、牛奶、花生、黄豆含量较多。功能来源五、维生素B6与磷酸吡哆醛、磷酸吡哆维生素B6包括三种结构类似的物质吡哆醛、吡哆胺和吡哆醇。 在体内以磷酸酯的形式存在即磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺和磷酸吡哆醇。磷酸吡哆醛与磷酸吡哆胺之间可以互相转化。结构

磷酸吡哆醛磷酸吡哆胺（pyridoxalphosphate）（pyridoxaminephosphate）pyridoxalpyridoxaminepyridoxine磷酸吡哆醛与磷酸吡哆胺是氨基酸代谢中的重要辅酶，它们与酶蛋白紧密结合，成为酶活性中心的一部分，其辅酶作用主要有∶(1)作为转胺酶的辅酶，参与转胺作用。(2)作为丝氨酸转羟甲基酶的辅酶，参与转一碳基团反应。在动、植物中分布很广。功能来源六、维生素B7(生物素，biotin)自然存在生物素至少两种∶α-生物素、β-生物素它们的化学结构和生理功能相同，都是噻吩环与尿素相结合而成的骈环化合物。不同之处是∶α-生物素带有异戊酸侧链；β-生物素带有戊酸侧链。结构生物素是多种羧化酶的辅基或辅酶，参与细胞内固定CO2的反应。如丙酮酸羧化酶。在动、植物界广泛存在。功能来源生物素是活化CO2的载体，它的羧基与羧化酶赖氨酸的ε-氨基相连，成为酶的辅基。七、维生素B11(叶酸，folicacid)与辅酶F(CoF)叶酸又称蝶酰谷氨酸(PGA)，它是2-氨基-4-羟基-6-甲基蝶呤啶与氨基苯甲酸(PABA)和谷氨酸三部分组成。绿色蔬菜中含量丰富。结构来源叶酸－造血维生素

广泛存在于绿叶中化学结构

2-氨基-4-羟基-6-亚甲基蝶呤对氨基苯甲酸谷氨酸叶酸—蝶酰谷氨酸蝶酸存在形式——四氢叶酸谷氨酸叶酸功能——一碳单位脱除酶的辅酶

传递一碳基团如（—CH3、—CH2—、—C(O)—H、=C—）

甲基亚甲基甲酰基甲川基四氢叶酸5678传递亚甲基谷氨酸谷氨酸传递甲基谷氨酸传递甲川基（1）在生物体内还原成四氢叶酸，四氢叶酸(CoF、FH4、THFA)是细胞中一碳基团代谢酶的辅酶。（2）FH4能促进蛋白质的合成，是许多生物及微生物生长所必需的。功能由于叶酸参与嘌呤、嘧啶的合成，进而间接影响到蛋白质的合成，一旦缺乏会影响细胞合成。（如严重的贫血病）磺胺类药物（抗菌药）可竞争性地抑制细菌叶酸的合成（很多细菌只自身合成），导致繁殖中断，而人体利用食物中的叶酸，因而不会受这类药物影响。八、维生素B12及其辅酶

是一种与卟啉环结构类似的咕啉环衍生物。分子中含有钴和氰基，故又称氰钴胺素或氰钴素（cobalamin）。是唯一一种分子中含有金属的维生素。

维生素B12作为辅酶的主要分子形式是∶5-脱氧腺苷钴胺素甲基钴胺素结构维生素B12，即钴胺素（cobalamine），其咕啉环的中央钴原子分别与4个吡咯氮相连，第5个取代基为二甲基苯并咪唑上的氮，并通过3-磷酸核糖和氨基异丙醇与咕啉侧链以酰胺键相连。辅酶B12是5’-脱氧腺苷基钴胺素，由B12的钴攻击ATP的5’-碳原子而形成。辅酶B12的作用是在变位酶催化下转移氢和烷基（R）。(1)在体内维生素B12辅酶作为变位酶的辅酶参加一些异构化反应。(2)甲基钴胺素参与生物合成中的甲基化作用。(3)维生素B12对红细胞成熟起重要作用，可能与它参与DNA的合成有关。肝脏是最好的来源，其次是奶类、肉、蛋、鱼等。

来源功能九、维生素C(抗坏血酸)它是一种己糖内酯，分子中第2，3位碳原子上的两个烯醇式羟基极易解离出质子，故显酸性。结构坏血（坏血病）——毛细管脆弱、易碎

表现为牙龈发炎出血，皮肤出现小血斑、牙齿松动，严重者死亡VC防治坏血病——抗坏血酸化学结构——酸性多羟基化合物VC（抗坏血酸）D-葡萄糖醛酸L-葡萄糖酸L-古洛内酯L-古洛内酯氧化酶3-氧-L-古洛内酯L-抗坏血酸1，4内脂14还原人、猴、豚鼠体内缺乏故只能通过食物获取。？反应功能——1.抗坏血病（保护细胞膜）2.氢传递体

还原态氧化态

3.脯氨酸羟基化（-OH）酶的辅酶4.酶的激活剂人体因缺少古洛糖酸内酯氧化酶而自身不能合成维生素C，必需由食物中供给。维生素C为结缔组织中胶原蛋白脯氨酸形成羟脯氨酸所必需。抗坏血酸（维生素C）脱氢抗坏血酸(1)可作为还原剂维持细胞中许多化合物的还原状态，如FH4、巯基酶的-SH等。(2)可促进羟化酶的活性，参与一些重要的羟化反应。(3)可与细胞中的其他还原体系偶联发挥氧化还原作用。如GSH，NAD+、NADP+。(4)维生素C的还原性能将胃中的铁还原成亚铁，以利于吸收。广泛存在于水果、蔬菜中。缺乏症∶坏血病。成年人的需要量∶45-75mg。功能来源十、其他‘维生素’1、硫辛酸∶是一个含硫的八碳酸。

它是α-酮酸氧化脱羧酶系辅酶，以及转羟乙醛基辅酶，起转移酰基和氢作用，与糖代谢关系密切。结构功能脂溶性维生素A、D、E、K均为类异戊二烯化合维生素A为与视觉有关的色素。维生素D是胆固醇的衍生物，并且是钙、磷代谢有关激素的前体。维生素E为多种生育酚的总称，是强抗氧化剂，能保护膜的不饱和脂肪酸被氧化。维生素K为凝血酶原中谷氨酸转变为γ-羧基谷氨酸所必需。第三节脂溶性维生素及有关辅酶

维生素A2维生素A1视黄酸（retinoicacid）可活化与生长和发育有关基因的转录。一、维生素A：化学名称为视黄醇，有A1、A2两种。A2的活性只有A1的一半。(1)与人的正常视觉密切相关，是弱光感受物----视紫红质(视蛋白+11-顺视黄醛)的前体物质。(2)VA是维持上皮组织结构完整及功能的必要因素。缺乏症∶夜盲症、干眼病等。弱光存在形式

视紫红质（含视黄醛的糖蛋白）棒状细胞细胞膜上视紫红质的电脑模拟图视黄醛功能

暗视野下感光视紫红质全反式视黄醛全反型维生素A11-顺型视黄醛视蛋白暗处NADH+E111-顺型维生素ANADH+E1E2E2视黄醛异构酶缺乏：夜盲症、影响发育等E1

醇脱氢酶 摄入维生素A过多，会中毒。 正常成年人每天的维生素A最低需要量是∶5000IU1IU=0.3μg维生素A=0.6μg纯β-胡萝卜素动物性食品：鱼肝油中含量最多。植物中一般不含维生素A，但有维生素A原(β-胡萝卜素)

来源二、维生素D

又称抗软骨病维生素，它有多种形式。已确定的有四种(D2、D3、D4、D5)，其中：D2(麦角钙化醇，ergocalciferol)和D3(胆钙化醇，cholecalciferol)最重要。1，25-二羟胆钙化醇促进钙、磷吸收和促进成骨作用。它的活性分子形式是∶1，25-二羟胆钙化醇。维生素D是类固醇化合物，分子中含有环戊烷多氢菲结构。维生素D3的分子结构及转化缺乏症∶佝偻病、软骨病。维生素D摄入过多会有毒性。正常成年人每天的维生素D最低需要量是∶5000IU1IU=0.025μg晶形维生素D21mg维生素D2=4000IU1mg维生素D3=4500IU植物体内不含维生素D，只有动物体内含有。鱼肝油中含量最丰富，其次是蛋黄、牛奶、肝等。三、维生素（生育酚，tocopherol）维生素E是苯骈二氢吡喃的衍生物。天然存在的维生素E有多种不同的分子结构，主要是苯环上取代基的数目和位置不同，由此可将维生素E分为∶α、β、γ、δ等数种。

结构(1)抗氧化，保护生物膜和维持肌肉正常功能。(2)维持生育机能。动、植物油脂中含量较多。母育酚（tocol）α-生育酚（α-tocopherol，5,7,8-trimethyltocol）β-生育酚（β-tocopherol，5,8-dimethyltocol）γ-生育酚（γ-tocopherol，7,8-dimethyltocol）δ-生育酚（δ-tocopherol，8-methyltocol）ζ2-生育酚（ζ2-tocopherol，5,7-dimethyltocol）η-生育酚（η-tocopherol，7-methyltocol）ε-生育酚（ε-tocopherol）ζ1-生育酚（ζ1-tocopherol）四、维生素K

维生素K是具有异戊二烯类侧链的萘醌类化合物，有和K1、K2