生物化学与分子生物学：第五章 维生素与无机物

第五章

维生素与无机物VitaminsandMinerals

定义：

维生素(vitamin)是机体维持正常功能所必需，但在体内不能合成或合成量很少，必须由食物供给的一组低分子量有机物质。脂溶性维生素

(lipid-solublevitamin)水溶性维生素

(water-solublevitamin)

分类:一、维生素微量元素(traceelement)：指人体每日需要量在100mg以下的化学元素，主要包括铁、碘、铜、锌、锰、硒、氟、钼、钴、铬等。二、无机元素无机元素(minerals)是维持人体正常生理功能也必不可少的元素。分类常量元素(macroelement)：钠、钾、氯、钙、磷、镁等第一节

脂溶性维生素Lipid-solubleVitamin

共同特点：（1）均为非极性疏水的异戊二烯衍生物（2）不溶于水，溶于脂类及脂肪溶剂（3）在食物中与脂类共存，并随脂类一同吸收（4）吸收的脂溶性维生素在血液与脂蛋白及某些特殊结合蛋白特异结合而运输

种类：

VitA,VitD,VitE,VitK一、维生素A又称抗干眼病维生素动物内脏(视黄醇酯）植物：维生素A原（如β-胡萝卜素）（一）视黄醇与其特异的结合蛋白相结合而在血液中运输A1（视黄醇）A2（3-脱氢视黄醇）天然形式：来源：运输形式：血液运甲腺蛋白(TTR)视黄醇酯肝细胞视黄醇视黄醇结合蛋白(RBP)肝内星形细胞(stellatecell)储存在细胞内细胞视黄醇结合蛋白(CRBP)靶组织特异受体（二）视黄醇、视黄醛和视黄酸是维生素A的活性形式

视黄醇、视黄醛和视黄酸是维生素A的活性形式1．视黄醛与视蛋白结合发挥其视觉功能

2．视黄酸对基因表达和组织分化具有调节作用

全反式视黄酸和9-顺视黄酸是执行这一重要功能的关键物质。与细胞内核受体结合，与DNA反应元件结合，调节某些基因的表达。缺乏：干眼病(xerophthalmia)

3．维生素A和胡萝卜素是有效的抗氧化剂

4.维生素A过量可引起中毒

能直接消灭自由基，有助于控制细胞膜和富含脂质组织的脂质过氧化。二、维生素D可在体内合成（一）维生素D的活化形式是1,25-二羟维生素D

种类：VitD2（麦角钙化醇）

VitD3（胆钙化醇）

VitD2原：麦角固醇

VitD3原：7-脱氢胆固醇

麦角固醇→VitD2

胆固醇→7-脱氢胆固醇→VitD3（紫外照射）

VitD3在血液中运输：与维生素D结合蛋白(vitaminDbindingprotein,DBP)相结合而运输。

肝25-羟化酶

维生素D3（胆钙化醇）25-羟维生素D3（25-羟胆钙化醇）肾，骨，胎盘中的1α-羟化酶1,25-二羟维生素D3（1,25-二羟胆钙化醇）

VitD3的活性形式：

1,25-(OH)2-VitD324,25-二羟维生素D3（24,25-二羟胆钙化醇）肾，骨，胎盘、软骨中的24-羟化酶（二）1,25-(OH)2D3具有调节血钙和组织细胞分化的功能1．调节血钙水平是1,25-(OH)2D3的重要作用

1,25-(OH)2D3可通过信号转导系统使钙通道开放，促进小肠对钙、磷的吸收，影响骨组织的钙代谢，从而维持血钙和血磷的正常水平，促进骨和牙的钙化。维生素D缺乏:儿童——佝偻病(rickets)

成人——软骨病(osteomalacia)。2.1,25-(OH)2D3还具有影响细胞分化的功能

调节多种组织细胞分化促进胰岛细胞合成与分泌胰岛素抑制某些肿瘤细胞增殖和促进分化3.维生素D过量可引起中毒

三、维生素E是体内最重要的脂溶性抗氧化物质（一）维生素E是生育酚类化合物,苯骈二氢吡喃的衍生物生育酚(tocopherol):

、、和四种

生育三烯酚(tocotrienol):

、、和四种

（二）维生素E具有抗氧化等多方面的功能1．维生素E是体内最重要的脂溶性抗氧化剂机制:

捕捉过氧化脂质自由基,保护生物膜的结构与功能。

缺乏:轻度溶血性贫血。

维生素E过氧化脂质自由基生育酚自由基或谷胱甘肽生育醌+维生素C2．维生素E具有调节基因表达的作用

上调或下调生育酚的摄取和降解相关的基因延缓衰老

脂类摄取与动脉硬化的相关基因:

预防和治疗冠状动脉粥样硬化性心脏病

细胞外基质蛋白的基因、细胞黏附与炎症的相关基因

抗炎、维持正常免疫功能

细胞信号系统和细胞周期调节的相关基因

抑制细胞增殖，抗肿瘤3．维生素E能提高血红素合成的关键酶活性血红素合成关键酶：δ氨基γ酮戊酸(ALA)合酶ALA脱水酶缺乏：新生儿贫血4．维生素E缺乏并不多见

临床上：治疗先兆流产及习惯性流产。

四、维生素K又称凝血维生素（一）维生素K是2-甲基1,4-萘醌的衍生物人工合成：K3天然形式：K1-----植物甲萘醌或叶绿醌K2-----肠道细菌的产物

（二）维生素K是多种-谷氨酰羧化酶的辅酶1．维生素K具有促进凝血作用

2．维生素K对骨代谢具有重要作用

3．维生素K缺乏可引起出血

第二节

水溶性维生素Water-solubleVitamin易溶于水，故易随尿液排出体内不易储存，必须经常从食物中摄取作用比较单一，主要构成酶的辅助因子直接影响某些酶的催化作用。概述种类：B族维生素，维生素C

共同特点专题：B族维生素P96VitaminB1B2PPB6B12泛酸生物素叶酸硫辛酸硫胺素B1焦磷酸硫胺素（TPP）OHNCH3NH2CH2—N+SCH2NCH3CH2—生化作用：组成α-酮酸氧化脱羧酶的辅酶O噻唑环CB2HCH(HCOH)3CH2OHH3CNNNOOH3CN异咯嗪核醇又称核黄素P177碱基核糖OP核苷酸异咯嗪核醇PFMN黄素单核苷酸A核糖PAMP腺苷酸FAD黄素腺嘌呤二核苷酸B2H3CNNNOOH3CN生化作用：氧化还原酶的辅酶，起递氢体作用PPNCOOHNCONH2尼克酸尼克酰胺p177P尼克酰胺核糖PA核糖P尼克酰胺核苷酸AMP腺苷酸PP

尼克酰胺的活性形式名称结构

辅酶I（NAD+）尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸

R=H

辅酶II（NADP+）尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸

R=Pp176PP生化作用：多种脱氢酶的辅酶，在氧化还原反应中起递氢、递电子体作用2H=H+H++eN+CONH2RHH+H++eH+H+NCONH2RHHeNAD+NADP+氧化型NADHNADPH还原型辅酶A4’-磷酸泛酰巯基乙胺泛酸SH泛酸巯基乙胺531A戊糖C焦磷酸O3’-磷酸腺苷-5’-焦磷酸CoA或HSCoA泛酸4’-磷酸泛酰巯基乙胺SH酰基运载酰基生化作用：泛酸活性分子的巯基结合酰基，在代谢中起着递酰基的作用。1、辅酶A是酰基转移酶的辅酶，参与三羧酸循环、脂肪酸氧化及合成等反应2、4’-磷酸泛酰巯基乙胺为酰基载脂蛋白(ACP)的辅基，参与脂肪酸的合成代谢辅酶A硫辛酸氧化型硫辛酸还原型二氢硫辛酸生化作用：硫辛酸是二氢硫辛酸乙酰转移酶的辅酶，为酰基的载体。在糖代谢中，与辅酶A一起转运酰基。生物素COOHNHHNCCHHCOSCH2C（CH2）4

C=O酶-NH

OO=CN生物素生物胞素N-羧基生物胞素生化作用：生物素是羧化酶的辅酶,参与体内CO2的固定或羧化反应，起递羧基的作用。B6吡哆醛：R=-CHO吡哆胺：R=-CH2NH2吡哆醇：R=-CH2OHCH2OHRH3CHONATPCH2OH吡哆醛ADP吡哆醛激酶互变磷酸吡哆胺CH2OB6磷酸吡哆醛CH2O氨基酸代谢生化作用：氨基酸转移酶的辅酶，起递氨基作用叶酸NNNNH2NOHCH2NHCO谷氨酸1蝶呤啶2345678109对氨基苯甲酸叶酸叶酸NN5678叶酸FH2还原酶二氢叶酸（7，8）NN5678FH2还原酶NADPH+H+NADP+NADPH+H+NADP+四氢叶酸（5，6，7，8）NN5678生化作用：FH4是一碳单位转移酶的辅酶，起着传递“一碳”单位的作用B12P核糖碱基CO+核苷酸CO+与N的配位键咕啉环的平面R唯一含有金属元素的维生素，含有金属钴（