维生素生物化学教案

维生素生物化学1维生素生物化学教案5/9/2024一、概述早在6、7世纪前，我国已有脚气病和“雀目症”的记载。在四个世纪以前,人们已经认识到坏血病与营养有关系。大多数动物可以通过糖代谢过程中合成抗坏血酸，但灵长类（包括人）动物和豚鼠没有合成能力，所以必须依赖于食物供给。术语维生素（vitamin，开始拼为vitamine）是由CasimirFunk于1912年创造的，用于描述来自米糠的一种“生命胺”（vitalamine），即维生素B1。第1页/共56页2维生素生物化学教案5/9/2024肝、胆疾病可阻碍维生素的吸收。长期口服抗生素可抑制肠道菌生长，引起Vk、生物素、叶酸、泛酸等的缺乏。妊娠、哺乳、强体力劳动、高温操作等，维生素B1和B2的需要量相应增加。长期大量使用维生素A和维生素D会引起中毒；维生素B1用量过多会引起周围神经痛觉缺失；长期大量使用维生素B12会引起红细胞过多；口服维生素C过多可破坏膳食中维生素B12而引起贫血。第2页/共56页3维生素生物化学教案5/9/2024维生素（Vitamin，V）：是指一类维持细胞正常功能所必需的且需求量比较小（mg或

g）的，而生物体不能自身合成又必须由食物供给的小分子有机化合物。维生素不能供给机体热能，也不能作为构成机体组织的物质，其主要功能是通过作为辅酶的成分调节机体代谢。长期缺乏任何一种维生素都会导致相应的疾病（维生素缺乏症）。生物对维生素的需要情况取决于，代谢过程是否需要；自身能否合成。正常人每天所需VA0.8～1.6mg,VB11～2mg,VB21～2mg,泛酸3～5mg，VB62～3mg,VPP10～20mg,生物素0.2mg,叶酸0.4mg,VB122～6μg,VD10～20μg,VC60～100mg。

维生素的定义及作用P463表11-6重要维生素的生理功能、来源及缺乏症第3页/共56页4维生素生物化学教案5/9/2024维生素分为脂溶性和水溶性两大类，其中脂溶性维生素在体内可直接参与代谢的调节作用，而水溶性维生素是通过转变成辅酶对代谢起调节作用。(P434表11－1)脂溶性维生素包括：VitA（视黄醇）、VitD（钙化醇）、VitE（生育酚）和VitK（凝血维生素）四种。水溶性维生素包括：VitB1（硫胺素），VitB2（核黄素），泛酸（VitB3），VitPP（VitB5，烟酰胺），VitB6（吡哆素），生物素（VitB7），叶酸（VitB11），VitB12（钴胺素）等维生素B族，VitC（抗坏血酸）。脂溶性维生素在食物中常与脂质共存，吸收后可在体内尤其是肝脏储存。水溶性维生素及其代谢产物均从尿中排出，不在体内多储存。

维生素的分类第4页/共56页5维生素生物化学教案5/9/2024

二、维生素B1和TPPN—C—CH3HCC—CH2CH2OHSCl维生素B1由一含S的噻唑环和一含NH2的嘧啶环组成，又称硫胺素（Thiamine），是抗神经炎维生素。1245NH2·HCl3HCCH2124PP硫胺素焦磷酸（TPP）硫胺素+ATPMg2+硫胺素激酶TPP+AMP第5页/共56页6维生素生物化学教案5/9/2024

主要功能:1.以辅酶方式参加糖的分解代谢。TPP是脱羧酶、转酮酶、磷酸酮糖酶的辅酶（羰基碳的合成与裂解,如丙酮酸脱羧酶）。功能部位在噻唑环的C2上。(P442图11－9，11－10)2.能抑制胆碱酯酶的活性，减少乙酰胆碱的水解,促进肠胃蠕动，增加消化液的分泌，因而能促进食欲，促进年幼动物的发育。3.促进糖代谢，为心血管和神经活动提供能量，保护神经系统。第6页/共56页7维生素生物化学教案5/9/2024维生素B1盐酸盐为无色结晶，易溶于水，在酸性溶液中稳定，在中性和碱性溶液中易被氧化，耐热，在普通烹调条件下损失不大。酵母中含维生素B1最多，五谷类多集中在胚芽及种子外皮中。瘦肉、肝脏、核果和蛋类的含量也较多。

性质和来源：第7页/共56页8维生素生物化学教案5/9/2024

维生素B1严重缺乏而引起的多发性神经炎，患者的周围神经末梢及臂神经丛均有发炎和退化现象。同时因丙酮酸脱羧作用受阻，组织和血液中丙酮酸量大增，糖分解代谢受阻。

缺乏维生素B1中枢神经系统也同样受害。因为神经系统（特别是大脑）所需的能量，基本由血糖氧化供给，当糖代谢受阻时，神经组织也就发生反常现象。

缺乏症：1.脚气病2.中枢神经和肠胃患糖代谢失常第8页/共56页9维生素生物化学教案5/9/2024

三、维生素B2和黄素辅酶维生素B2又称核黄素（riboflavin），是一种核糖醇与7，8—二甲基异咯嗪的缩合物，在自然界多与蛋白质结合成黄素蛋白。H2C—C—C—C—CHOHOHOHOHHHHH1′2′3′4′5′NNNCCONHOCH3CH31234689105核糖醇基异咯嗪基第9页/共56页10维生素生物化学教案5/9/2024H2C—C—C—C—CH2OHOHOHOHHHHNNNCCONHOCH3CH3-O—P=OOO-FMN，黄素单核苷酸FAD，黄素腺嘌呤二核苷酸VB2+ATP→FMN+ADPFMN+ATP→FAD+PPiOH2COHOH1′2′3′4′5′NNNNHHH9-O—P=OONH2第10页/共56页11维生素生物化学教案5/9/2024VB2作为递氢辅基，转移电子和质子，参与生物氧化作用功能基团是异咯嗪。如：脱氢酶、双加氧酶、单加氧酶、氧化酶等。（P446表11－2）第11页/共56页12维生素生物化学教案5/9/2024核黄素在牛奶、谷物和肝脏中最丰富。膳食中长期缺乏维生素B2，眼角膜和口角血管增生，引起白内障、眼角膜炎、舌炎和阴囊炎等。维生素B2为橘黄色的针状晶体，味苦，微溶于水，极易溶于碱性溶液，对光和碱不稳定。核黄素的氧化形式FAD和FMN在445～450nm波长范围内都有吸收，显黄色，但FADH2和FMNH2却是无色的，因为当它们被还原后，异咯嗪的共轭双键系统消失了。

性质和来源：第12页/共56页13维生素生物化学教案5/9/2024

四、泛酸（维生素B3）和辅酶A

维生素B3（泛酸）是由，-二羟基-,-二甲基丁酸和一分子-丙氨酸缩合而成。CH2CCH3CH3CHOHCONHCH2CH2COHOHO

泛酸的生物功能是以辅酶A（CoA）及酰基载体蛋白（ACP）形式参加代谢，是参与酰基转移反应的最重要的辅酶，可转移的代谢基团包括一些简单羧酸和脂肪酸。（P447图11－16）第13页/共56页14维生素生物化学教案5/9/2024CH2-C—C—C-N-CH2-CH2-COOHH3CH3COHHOHOHα,γ-二羟-β,β-二甲基丁酸β-丙氨酸NH-CH2-CH2-SH巯基乙胺OOH2COOH1′2′3′4′5′NNNNHH9P-O—O‖PO-O—O‖P-O—O‖O-NH2

辅酶A（CoASH）CH3C~SCoA

‖

O第14页/共56页15维生素生物化学教案5/9/2024泛酸为淡黄色粘性油状物，溶于水和醋酸，不溶于氯仿和苯，在中性溶液中对湿热、氧化和还原都稳定。一般膳食的泛酸含量丰富，在蜂王浆中含量最多。大白鼠缺乏泛酸，毛发变灰白，并自行脱落，毛与皮的色素形成与泛酸有关。

性质和来源：第15页/共56页16维生素生物化学教案5/9/2024

五、维生素PP和辅酶Ⅰ、辅酶Ⅱ维生素PP称抗癞皮病维生素或维生素B5，包括尼克酸（烟酸）和尼克酰胺（烟酰胺），是吡啶衍生物。NCOOH

尼克酸NCONH2

尼克酰胺131345第16页/共56页17维生素生物化学教案5/9/2024NCONH2OOH2COHOHNNNNHH9P

-O—O‖NH2OH2COHOHOP=O-O—O

+尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamideadeninedinucleotide，NAD+）P尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamideadeninedinucleotidephosphate，NADP+）Nicotinicacid+PRPP+ATP→NAD+NAD++ATP→NADP++PPi第17页/共56页18维生素生物化学教案5/9/2024

功能：1.以NAD+（辅酶I）或NADP+（辅酶II）形式作为脱氢酶的辅酶而起到递氢体的作用，是将底物中的二个电子和一个质子以H－形式转移到的吡啶环C-4上，如乳酸脱氢酶、谷氨酸脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶、醛脱氢酶、二氢类固醇脱氢酶、二氢叶酸还原酶等(P445)。NCONH2R+H+2eNCONH2RHH+4-H–2eNAD(P)++2H-2HNAD(P)H+H+··第18页/共56页19维生素生物化学教案5/9/20242.维持神经组织的健康。3.促进微生物生长。4.尼克酸可使血管扩张，使皮肤发赤发痒，尼克酰胺无此作用。大剂量尼克酸有降低血浆胆固醇和脂肪的作用。膳食中长期缺乏维生素PP所引起的疾病为对称性皮炎，又叫癞皮病，主要症状为对称性皮炎，患者的中枢及交感神经系统、皮肤、胃、肠等皆受不良影响。以玉米为主食易患缺乏症（玉米中Trp贫乏）。尼克酸及尼克酰胺为无色晶体，熔点高，是维生素中较稳定的，不被光、空气及热破坏。溶于水及酒精。酵母、肝脏、牛奶、花生、黄豆等含量较多。在体内可由色氨酸转变而来。动物肠道菌可合成。抗结核药异烟肼的结构与其相似，二者有拮抗作用。

性质和来源：第19页/共56页20维生素生物化学教案5/9/2024

六、维生素B6和磷酸吡哆醛维生素B6又称吡哆素，包括吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺，属吡啶衍生物。NCH2OHCH2OHHOH3C

吡哆醇NCH2OHCHOHOH3C

吡哆醛NCH2OHCH2NH2HOH3C

吡哆胺第20页/共56页21维生素生物化学教案5/9/2024NCH2O—CHOHOH3CP（磷酸吡哆醛，PLP）吡哆醇吡哆醇氧化酶吡哆醛吡哆胺吡哆胺转氨酶ATPADP磷酸吡哆醇磷酸吡哆醇氧化酶磷酸吡哆醛磷酸吡哆胺转氨酶磷酸吡哆胺ATPADP激酶ATPADP第21页/共56页22维生素生物化学教案5/9/2024

功能：作为辅酶参加多种代谢反应，包括氨基酸的脱羧、转氨、氨基酸内消旋、脱硫和脱水等。PLP是δ-氨基-γ-酮戊酸合酶（ALA合酶）的辅酶。在需要PLP的酶中，PLP与酶活性部位的赖氨酸残基的

-氨基结合形成Schiff碱（醛亚胺）。（P450图11－23）第22页/共56页23维生素生物化学教案5/9/2024第23页/共56页24维生素生物化学教案5/9/2024吡哆素为无色晶体，易溶于水及乙醇，在酸液中稳定，在碱液中易被破坏，对光不稳定，吡哆醇耐热，吡哆醛和吡哆胺不耐高温。VB6分布在肝、肾、肌肉、米糠、酵母中。人体很少缺乏。若缺乏可导致皮肤、中枢神经系统和造血机构的损害。

性质和来源：第24页/共56页25维生素生物化学教案5/9/2024

七、生物素和羧化辅酶生物素（维生素B7，维生素H）为含硫维生素，其结构可视为由尿素与硫戊烷环或噻吩环与咪唑环结合而成，并有一个C5酸支链。HNNHCO尿素部分HCCHH2CCHS硫戊烷环部分(CH2)4COOHC5酸根部分

生物素尿素环上的一个N可与CO2结合第25页/共56页26维生素生物化学教案5/9/2024生物素通过酰胺键与酶活性部位中的赖氨酸残基

-氨基共价连接,即生物胞素基。第26页/共56页27维生素生物化学教案5/9/2024生物素主要作为催化羧基转移反应和依赖ATP的羧化反应的酶的辅助因子，在CO2固定反应中起重要作用。如丙酮酸羧化酶。其功能部位是生物素环上的N1结合成酶蛋白－生物素－CO2－。

功能：第27页/共56页28维生素生物化学教案5/9/2024生物素是细长针状的晶体，熔点232℃，耐热和耐酸、碱，微溶于水。分布广泛，酵母、肝、肾、蛋黄、蔬菜、谷物等均含有。人体一般不会发生生物素缺乏。大量食用生鸡蛋清可引起生物素缺乏，长期服用抗生素可造成生物素缺乏。缺少时可导致皮炎、肌肉疼痛、感觉过敏、怠倦、厌食、轻度贫血等。

性质和来源：第28页/共56页29维生素生物化学教案5/9/2024

八、叶酸和四氢叶酸叶酸即维生素B11，由蝶呤啶、对氨基苯甲酸与L-谷氨酸连接而成。第29页/共56页30维生素生物化学教案5/9/2024叶酸为鲜黄色物质，微溶于水，在水溶液中易被光破坏。分布于植物叶、酵母、肝、肾等。

叶酸被还原成四氢叶酸（FH4或THF）。四氢叶酸的N5和N10位可与多种一碳单位结合作为它们的载体，是转一碳基团酶系的辅酶。如-CH3,-CH2-,-CHO等的载体，参与核苷酸、氨基酸等生物合成过程。（P457）叶酸缺乏时，红细胞的发育受到影响，造成巨红细胞性贫血症。

功能：

性质和来源：第30页/共56页31维生素生物化学教案5/9/2024第31页/共56页32维生素生物化学教案5/9/2024

九、维生素B12和脱氧腺苷钴胺素维生素B12又称氰钴胺素，是含三价钴的多环系化合物，由一个咕啉核和一个拟核苷酸构成，是具有控制恶性贫血效果的红色晶体物质。第32页/共56页33维生素生物化学教案5/9/2024维生素B12是通过两种不稳定的辅酶形式5’－脱氧腺苷酰钴胺素和甲基钴胺素发挥作用的（p452图11－24）。5’－脱氧腺苷酰钴胺素参与构成多种变位酶的辅酶（分子内重排），甲基钴胺素则是甲基转移酶的辅酶，与胆碱等的合成有关。维持SH的还原型状态；促进核酸和蛋白质的生物合成；维持造血机构的正常运转。

功能：第33页/共56页34维生素生物化学教案5/9/2024第34页/共56页35维生素生物化学教案5/9/2024

缺乏症：1.儿童及幼龄动物发育不良，消化道上皮组织细胞失常。2.造血器官功能失常，不能正常产生红血细胞，导致恶性贫血。3.髓磷脂的生物合成减少，引起神经系统的损害，表现症状为手足麻木、刺痛、体位不易维持平衡、肌肉动作不协调、忧郁易怒、思想迟缓和健忘等。维生素B12为深红色晶体，熔点甚高，溶于水、乙醇和丙酮，不溶于氯仿。晶体及水溶液都相当稳定，但酸、碱、日光、氧化和还原都使之破坏。广泛来源于动物性食品，人和动物的肠道细菌也能合成。

性质和来源：第35页/共56页36维生素生物化学教案5/9/2024

十、维生素C维生素C是酸性的己糖衍生物，为烯醇式己糖酸内酯，L-型有生理功效，能防治坏血病，又称抗坏血酸。O=CC—OHC—OHHCHO—C—HCH2OHOO=CC=OC=OHCHO—C—HCH2OHO-2H+2H

还原型

氧化型第36页/共56页37维生素生物化学教案5/9/2024抗坏血酸为无色晶体，味酸，溶于水及乙醇。不耐热，易被光及空气氧化。可还原2，6-二氯靛酚，可与2，4-二硝基苯肼结合成有色的腙。

功能：2.促进各种支持组织及细胞间粘合物的形成。1.对生物氧化有重要作用。是氧化还原酶的辅酶，可保护巯基，参与羟化反应。新鲜水果和蔬菜含量丰富，如橙子、番茄、辣椒、鲜枣、猕猴桃等。缺乏时导致坏血病，毛细血管易出血和齿、骨发育不全或退化。

性质和来源：第37页/共56页38维生素生物化学教案5/9/2024

十一、维生素A维生素A是不饱和一元醇，包括β-白芷酮环、两个异戊二烯单位和一个伯醇基。包括A1（视黄醇）和A2（3-脱氢视黄醇）两种。在高等植物和动物中普遍存在的β-胡萝卜素可转变为维生素A。(p436)CH2OH视黄醇3-脱氢视黄醇第38页/共56页39维生素生物化学教案5/9/2024第39页/共56页40维生素生物化学教案5/9/2024维生素A1一般为黄色粘性油体，可结晶为黄色三棱晶体。维生素A不溶于水，而溶于油脂和乙醇，易氧化，在无氧条件下，相当耐热。易被紫外光所破坏。维生素A只存在于动物性食物中，A1主要存在于咸水鱼的肝脏；A2主要存在于淡水鱼肝脏。在高等植物和动物中普遍存在维生素A原（色素）。

性质和来源：

功能：维生素A主要功能为维持上皮组织的健康及正常视觉；促进年幼动物生长，有助于动物生殖和泌乳。第40页/共56页41维生素生物化学教案5/9/2024

缺乏症：1.上皮组织结构改变，呈角质化。长期缺乏维生素A都会导致泪腺分泌障碍产生干眼病（眼结膜炎）。动物缺乏维生素A，生殖和泌乳也不正常，易发生流产和缺奶。2.视紫红质不足，对暗光适应能力减弱，发生夜盲症。3.引起代谢失调，如某些器官的DNA含量减少，粘多糖（硫酸软骨素）的生物合成也受阻碍。维生素A较易被正常肠道吸收，但不直接随尿排泄，因而摄取过量是有害的。第41页/共56页42维生素生物化学教案5/9/2024

十二、维生素D维生素D是固醇类衍生物，已确知有4种，即维生素D2、D3、D4、D5，其中D2（麦角钙化醇）和D3（胆钙化醇）较为重要。具有抗佝偻病作用，又称抗佝偻病维生素。1317108第42页/共56页43维生素生物化学教案5/9/2024在生物体内，D2和D3本身不具有生物活性。它们在肝脏和肾脏中进行羟化后，形成1，25-二羟基维生素D。其中1，25-二羟基维生素D3是生物活性最强的。P437图11-3第43页/共56页44维生素生物化学教案5/9/2024维生素D摄食不足，不能维持钙的平衡，儿童骨骼发育不良，产生佝偻病。成人则产生骨骼脱钙作用，严重时导致骨质疏松症及软骨病。机体只能从胆汁排出过多的维生素D，维生素D如摄食过量则会中毒，乏力、疲倦、恶心、头痛、腹泻等，较严重时引起软组织的钙化，导致重大病患。只在动物体内含有维生素D，鱼肝油中含量最丰富。动、植物组织中含有能转化为维生素D的固醇类物质，经紫外光照射可转变为维生素D。维生素D为无色晶体，不溶于水而溶于油脂及脂溶剂，相当稳定，不易被酸、碱或氧化破坏。

性质和来源：第44页/共56页45维生素生物化学教案5/9/2024

十三、维生素E维生素E又称生育酚或抗不育维生素，是苯骈二氢吡喃衍生物。已知有8种，其中4种（α、β、γ、δ-生育酚）较为重要。主要功能是作为氧和自由基的清除剂，可以防止生物膜中的脂肪酸受损伤。第45页/共56页46维生素生物化学教案5/9/2024维生素E为淡黄色无嗅无味油状物，不溶于水而溶于油脂。不易被酸、碱和热破坏，极易被氧化。易被紫外光破坏。在259nm有吸收峰。VE存在于植物油、豆类等。动物组织的维生素E都是从食物中取得的。

缺乏症：1.生殖系统的上皮细胞毁坏，雄性睾丸退化，不产生精子，雌性流产或胎儿被溶化吸收。2.血胆固醇水平增高，红细胞破坏，发生贫血。

性质和来源：第46页/共56页47维生素生物化学教案5/9/2024

十四、维生素K维生素K是一类能促进血液凝固的萘醌衍生物，有K1、K2、K3三种，K1、K2为天然产物，K3为人工合成品。维生素K1维生素K2第47页/共56页48维生素生物化学教案5/9/2024大剂量维生素K可引起动物贫血、脾肿大和肝肾伤害。对皮肤和呼吸道有强烈刺激，