維生素與輔酶課件

1、第四章 維生素與輔酶 周口師范學(xué)院生命科學(xué)系,主要內(nèi)容,第一節(jié)　維生素的發(fā)現(xiàn)和分類（概述）第二節(jié)　水溶性維生素第三節(jié)　脂溶性維生素,維生素（vitamin）是機體維持正常功能所必需，但在體內(nèi)不能合成或合成量很少，必須由食物供給的一組低分子量有機物質(zhì),屬外源性物質(zhì)。,維生素的功能通常是作為酶的輔助因子（輔酶與輔基）。因此，它對動物體正常生長與健康是必需的。長期缺乏某種維生素，會導(dǎo)致維生素缺乏癥。,第一節(jié)　維生素的發(fā)現(xiàn)

2、和分類（概述）,在古代曾有過維生素缺乏癥的詳細記載。唐代名醫(yī)孫思邈用豬肝治療雀目（維生素A缺乏癥）。他還曾用麥麩熬粥來防治腳氣?。ňS生素B1缺乏癥）,19世紀初，歐洲一些研究者認為，人體只需要蛋白質(zhì)、糖類、脂類、礦物質(zhì)、水五種營養(yǎng)素，但在航海和探險的傳記中早已記載了許多壞血病的病例,這些病人并不能用當(dāng)時已知的五種營養(yǎng)素來治療。,1906年，英國的F.G.Hopkins發(fā)現(xiàn)大鼠喂飼純化飼料(包括蛋白質(zhì)、脂肪、糖類和礦質(zhì))和水，不能存活；添

3、加微量牛奶就能正常生長。牛奶中存在的營養(yǎng)輔助因素也就是維生素。,1911年，波蘭學(xué)者Funk首先從米糠中提取出抗腳氣病物質(zhì)，并證明該物質(zhì)屬于胺類，是維持生命所必需的，因此稱之為生命胺(vita-amino)。此后，學(xué)者們陸續(xù)在天然食物中發(fā)現(xiàn)了20多種為動物或微生物所必需的維生素，并證明它們在化學(xué)結(jié)構(gòu)上大多數(shù)與胺不同，故改名vitamin。,現(xiàn)在，人們已能合成許多種維生素，這對防治疾病、增進健康具有重大意義。各種維生素在物質(zhì)代謝中的作用逐

4、漸清楚。,命名：采用習(xí)慣法,用拉丁字母A、B、C、D……來命名，但這些字母不表示發(fā)現(xiàn)該種維生素的歷史次序(維生素A除外)，也不說明相鄰維生素之間存在什么關(guān)系。,根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)和生理功能命名，如：,分 類,維生素的種類繁多，化學(xué)結(jié)構(gòu)差異很大，通常接溶解性質(zhì)將其分為水溶性維生素（water-soluble vitamins）和脂溶性維生素（lipid-soluble vitamins）兩大類。,維生素,,水溶性維生素,脂溶性維生素,：維生素B

5、族（B1、B2、泛酸、維生素PP、B6、生物素、葉酸，B12）和維生素C等。,：維生素A、D、E、K等,食物構(gòu)成及膳食調(diào)配不合理或嚴重偏食使某些維生素供給不足； 對食物的儲存、加工及烹調(diào)方法不當(dāng)造成維生素的大量破壞和丟失。 淘米過度、煮稀飯加堿、面粉加工過細，可使維生素BI大量丟失破壞； 油炸面食中的維生素也多被破壞；新鮮食物儲存過久，維生素C可被破壞；蔬菜先切、后洗、再炒或加堿，其中的維生素C幾乎全部丟失。,維生素缺

6、乏的原因1.維生素的攝入量不足,2.維生素的吸收障礙,3.需要量增加,4.食物以外的維生素供給不足,多見于消化道疾病患者。如脂類消化吸收的障礙可嚴重降低脂溶性維生素的吸收。,機體在某些生理或病理情況下對維生素的需要量特別的增多，若不及時補充則引起維生素相對不足。如生長發(fā)育期的兒童、孕婦、乳母、重體力勞動者或傳染病患者。,如長期服用抗生素可使腸道正常菌叢生長受到抑制，從而影響其合成某些維生素，如維生素K、B6、葉酸、PP等；日光照射不足

7、，則?？墒蛊つw內(nèi)維生素D的生成不足，從而引起小兒佝僂病或成人軟骨病。,,（1）維生素B1：又名抗腳氣病維生素或硫胺素。（2）維生素B2：又名核黃素。（3）維生素PP：又名抗癩皮病維生素，即尼克酸和 尼克酰胺(煙酸和煙酰胺，B5)。（4）維生素B6：又名抗皮炎維生素，即吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺。（5）泛酸：又名遍多酸, B3 。（6）生物素, B7 。（7）葉酸,B11 。（8）維生素B12：又名抗惡性貧血維生素

8、或鈷胺素。（9）維生素C：又名抗壞血酸。,第二節(jié)　水溶性維生素,維生素B1由一含S的噻唑環(huán)和一含NH2的嘧啶環(huán)組成，又稱硫胺（素）（Thiamine）。,1,2,4,5,1,2,4,焦磷酸硫胺素（TTP）,硫胺素 + ATP,,Mg2+,硫胺素激酶,TPP + AMP,一 維生素B1與羧化輔酶,主要功能：,1. 以輔酶方式參加糖的分解代謝。TPP是脫羧酶、脫氫酶的輔酶。功能部位在噻唑環(huán)的C2上。,2. 促進年幼動物的發(fā)育。維生

9、素B1促進腸胃蠕動，增加消化液的分泌，因而能促進食欲。,3. 保護神經(jīng)系統(tǒng)。促進糖代謝，為神經(jīng)活動提供能量。,缺乏癥：,1. 腳氣病,(中樞)神經(jīng)衰弱食欲減退（腸胃患糖代謝失常）,,—— 因維生素B1嚴重缺乏而引起的多發(fā)性神經(jīng)炎?；颊叩闹車窠?jīng)末梢及臂神經(jīng)叢均有發(fā)炎和退化現(xiàn)象，伴心肌受累、四肢麻木、肌肉瘦弱、煩躁易怒和食欲不振等癥狀。同時因丙酮酸脫羧作用受阻，組織和血液中乳酸量大增，濕性腳氣病還伴有下肢水腫。,腳氣病,缺乏維生素B

10、1不僅周圍神經(jīng)的結(jié)構(gòu)和功能受損，中樞神經(jīng)系統(tǒng)也同樣受害。因為神經(jīng)系統(tǒng)（特別的大腦）所需的能量，基本由血糖氧化供給，當(dāng)糖代謝受阻時，神經(jīng)組織也就發(fā)生反?，F(xiàn)象。,酵母中含維生素B1最多，其他食物中含量多不高。五谷類多集中在胚芽及皮層中。瘦肉、核果和蛋類的含量也較多。酵母、細菌和高等植物能合成維生素B1。,性質(zhì)和來源,二 維生素B2和黃素輔酶,維生素B2又稱核黃素（riboflavin），是一種核糖醇與6，7—二甲基異咯嗪的縮合物，在自然

11、界多與蛋白質(zhì)結(jié)合成黃素蛋白。,1′,2′,3′,4′,5′,1,2,3,4,5,7,8,9,10,核糖醇基,異咯嗪基,維生素B2為橘黃色的針狀晶體，味苦，微溶于水，極易溶于堿性溶液,FMN，flavin mononucleotide,FAD，flavin adenine dinucleotide,VB2 + ATP → FMN + ADP FMN + ATP → FAD +PPi,維生素B2的生理功能是作為遞氫輔酶，參與

12、生物氧化作用。功能部位在異咯嗪環(huán)上的N1 、N10,維生素B2每人每天需要量：兒童0.6mg，成人1.6mg。動物體內(nèi)不能合成維生素B2，過量則排出。,膳食中長期缺乏維生素B2，眼角膜和口角血管增生，引起白內(nèi)障、眼角膜炎、舌炎和陰囊炎等。,三 泛酸（維生素B3）和輔酶A,,泛酸為淡黃色粘性油狀物，溶于水和醋酸，不溶于氯仿和苯，在中性溶液中對濕熱、氧化和還原都穩(wěn)定。,泛酸的生物功能是以CoA形式參加代謝，是酰基的載體，是體內(nèi)?；傅妮o酶

13、，對糖、脂、蛋白質(zhì)代謝過程中的乙?；D(zhuǎn)移有重要作用。功能部位-SH,成人每天需要量為5~10mg，一般膳食的泛酸含量豐富。大白鼠缺乏泛酸，毛發(fā)邊灰白，并自行脫落，毛與皮的色素形成可能與泛酸有關(guān)。,四 維生素PP和輔酶Ⅰ、輔酶Ⅱ,維生素PP過去稱抗賴皮病維生素或維生素B5，包括尼克酸（煙酸）和尼克酰胺。尼克酰胺的副作用較?。ㄈ缫鹈娌俊㈩i部發(fā)赤發(fā)癢和燒灼感），醫(yī)療及營養(yǎng)上多用尼克酰胺。,尼克酸（nicotinic acid）,尼克酰胺（

14、nicotinamide）,尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide，NAD+）輔酶Ⅰ,尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamideadeninedinucleotidephosphate，NADP+）輔酶Ⅱ,Nicotinic acid + PRPP + ATP→NAD+,NAD+ + ATP → NADP+ +PPi,尼克酸及尼克酰胺為無色晶體,功能：,1.以NAD+或NAD

15、P+形式作為脫氫酶的輔酶而起到遞氫體的作用。功能部位在C4,,,+2H,1,4,-2H,+ H+,2. 維持神經(jīng)組織的健康。尼克酰胺對中樞及交感神經(jīng)系統(tǒng)有維護作用，缺乏，則常產(chǎn)生神經(jīng)損害和精神紊亂。,3. 促進微生物生長。,4.尼克酸可使血管擴張，使皮膚發(fā)赤發(fā)癢，尼克酰胺無此作用。大劑量尼克酸有降低血漿膽固醇和脂肪的作用。,缺乏癥,膳食中長期缺乏維生素PP所引起的疾病為對稱性皮炎，又叫賴皮病(pellagra)。在狗生黑舌病。賴皮病患者

16、的中樞及交感神經(jīng)系統(tǒng)、皮膚、胃、腸等皆受不良影響。主要癥狀為對稱性皮炎，消化道炎和神經(jīng)損害與精神紊亂，兩手及其裸露部位呈現(xiàn)對稱性皮炎。中樞神經(jīng)方面的癥狀為頭痛、頭昏、易刺激、抑郁等。Trp（色氨酸）可轉(zhuǎn)變?yōu)槟峥缩０?，以玉米為主食易患缺乏癥（玉米中Trp貧乏）。,五 維生素B6和磷酸吡哆醛,維生素B6又稱吡哆素，包括吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺。,吡哆醇(pyridoxol),吡哆醛(pyridoxal),吡哆胺(pyridoxamine),

17、（磷酸吡哆醛， PLP）,吡哆醇,,吡哆醇氧化酶,吡哆醛,吡哆胺,吡哆胺轉(zhuǎn)氨酶,磷酸吡哆醇,,磷酸吡哆醇 氧化酶,磷酸吡哆醛,磷酸吡哆胺轉(zhuǎn)氨酶,磷酸吡哆胺,激酶,功能：,作為輔酶參加多種代謝反應(yīng)，包括脫羧、轉(zhuǎn)氨、氨基酸內(nèi)消旋、Trp代謝（包括Trp→ nicotinamide）、含硫氨基酸的脫硫、羥基氨基酸的代謝和氨基酸的脫水等。,缺乏癥：導(dǎo)致皮膚、中樞神經(jīng)系統(tǒng)和造血機構(gòu)的損害。酵母、肝、蛋黃、肉、魚、谷物，同時腸道

18、細菌可合成。,六 生物素,生物素（維生素B7或H）為含硫維生素，其結(jié)構(gòu)可視為由尿素與硫戊烷環(huán)結(jié)合而成，并有一個C5酸枝鏈。,,尿素部分,,硫戊烷環(huán)部分,(CH2)4COOH,,C5酸根部分,生物素（bioton）,尿素環(huán)上的一個N可與CO2結(jié)合,生物素是細長針狀的晶體，熔點232℃，耐熱和耐酸、堿，微溶于水。,功能：生物素是多種羧化酶的輔酶，在CO2固定反應(yīng)中起重要作用。,缺乏癥：人體一般不會發(fā)生生物素缺乏。大白鼠嚴重缺乏時，后腳癱瘓，

19、廣泛的皮膚病、脫毛和神經(jīng)過敏。人類缺少生物素可能導(dǎo)致皮炎、肌肉疼痛、感覺過敏、怠倦、厭食、輕度貧血等。,七 葉酸和葉酸輔酶,葉酸（folic acid）即維生素B11，由蝶呤啶、對氨基苯甲酸與L-谷氨酸連接而成。,葉酸為鮮黃色物質(zhì)，微溶于水，在水溶液中易被光破壞。,葉酸的5、6、7、8位置，在NADPH2存在下，可被還原成四氫葉酸（FH4或THFA）。四氫葉酸的N5 和N10位可與多種一碳單位結(jié)合作為它們的載體。,（1）結(jié)構(gòu),,葉酸在5

20、、6、7、8位加上四個氫，生成四氫葉酸（FH4），四氫葉酸是一碳單位的載體，傳遞一碳單位。,功能：THFA是轉(zhuǎn)一碳基團酶系的輔酶。功能部位N5 和N10。主要的生理功能：參與嘌呤環(huán)的合成Gly → Ser,缺乏癥：葉酸缺乏時，紅細胞的發(fā)育受到影響，造成巨紅細胞性貧血癥。,八 維生素B12和B12輔酶,維生素B12是含鈷的化合物，又稱鈷胺素(cyanocobalamine)。維生素B12的發(fā)現(xiàn)是多年研究惡性貧血癥（即巨初紅細

21、胞癥）的結(jié)果。在1948年從肝臟中分離出一種具有控制惡性貧血效果的紅色晶體物質(zhì)，定名為維生素B12。,在自然界中只有微生物能合成維生素B12。,維生素B12是含三價鈷的多環(huán)系化合物，其經(jīng)驗式為C63H88O14N14RCo。其結(jié)構(gòu)式經(jīng)多次修正，至1963年確定。1973年完成人工合成。,維生素B12（氰鈷胺素cyanocobalamin）,結(jié)構(gòu),B12的咕啉核心,氰鈷胺素cyanocobalamin,功能：,促進某些化合物的異構(gòu)作用。

22、促進甲基轉(zhuǎn)移作用。維持SH的還原型狀態(tài)。促進核酸和蛋白質(zhì)的生物合成。維持造血機構(gòu)的正常運轉(zhuǎn)。促進上皮組織細胞的新生。,維生素B12的吸收需要一種胃壁細胞分泌的糖蛋白（稱為內(nèi)因子），兩者結(jié)合后才能被小腸吸收。惡性貧血患者的胃液中常缺乏內(nèi)因子，須注射維生素B12治療。,缺乏癥：,兒童及幼齡動物發(fā)育不良。2. 消化道上皮組織細胞失常。3. 造血器官功能失常，不能正常產(chǎn)生紅血細胞，導(dǎo)致惡性貧血。,九 維生素C,維生素C能防治壞血

23、病，又稱抗壞血(ascorbic acid),,-2H,+2H,[還原型],[氧化型],抗壞血酸為無色晶體，熔點192℃，味酸，溶于水及乙醇。不耐熱，易被光及空氣氧化。,抗壞血酸可還原2，6-二氯靛酚使之褪色，亦可與2，4-二硝基苯肼結(jié)合成有色的腙，定性或定量測定。,3．功能,（1）參與體內(nèi)的氧化一還原反應(yīng),（2）維生素C是羥化酶的輔酶，參與體內(nèi)的多種羥化作用。 如促進膠原蛋白和粘多糖的合成 ，維持細胞間質(zhì)的完

24、 整，促進傷口愈合。缺乏維生素C引起毛細血管出血， 造成壞血病。,（3）在某些代謝中起作用,（4）解毒作用,（5）增強機體抗病力缺乏癥：壞血病 毛細血管易出血和齒、骨發(fā)育不全或退化。,,重要的脂溶性維生素,1. 維生素A： 視黃醇（retinol）　　　　　　2. 維生素D：麥角鈣化(甾)醇（ergocalciferol，即維生素D2）　　　　　　膽鈣化(甾)醇（cholecalciferol，

25、即維生素D3）3. 維生素E ：生育粉（tecopherol） 　　　　　　　　　　4. 維生素K：凝血維生素,第三節(jié)　脂溶性維生素,第三節(jié)　脂溶性維生素一 維生素A,維生素A只存在于動物性食物中，包括A1 和 A2兩種。A1即視黃醇，主要存在于咸水魚的肝臟；A2即3-脫氫視黃醇，主要存在于淡水魚肝臟。在高等植物和動物中普遍存在的β-胡蘿卜素可轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素A。,視黃醇,,3-脫氫視黃醇,,,視

26、黃醇,視黃醛,3、功能,（1）維持上皮組織的正常結(jié)構(gòu)和功能,（2）維持正常視覺（明視覺和暗視黨）,視紫紅質(zhì)中的視黃醛是11-順視黃醛。,11-cis-Retinal,11-順視黃醛與視蛋白以schiff base結(jié)合,,視蛋白,Schiff 堿,,,,視紫紅質(zhì),視循環(huán),缺乏癥：,1. 上皮組織結(jié)構(gòu)改變，呈角質(zhì)化。皮膚干燥，成磷狀。呼吸道表皮組織改變，易受病菌侵襲。在兒童還偶有因缺乏維生素A引起眼角膜和結(jié)膜變質(zhì)，牙釉和骨質(zhì)發(fā)育不全。成人、

27、小孩長期缺乏維生素A都會導(dǎo)致淚腺分泌障礙產(chǎn)生干眼病（眼結(jié)膜炎）。動物缺乏維生素A，生殖和泌乳也不正常，易發(fā)生流產(chǎn)和缺奶。,視紫紅質(zhì)不足，對暗光適應(yīng)能力減弱，發(fā)生夜盲癥。引起代謝失調(diào)，如某些器官的DNA含量減少，粘多糖（硫酸軟骨素）的生物合成也受阻礙。維生素A較易被正常腸道吸收，但不直接隨尿排泄，因而攝取過量是有害的。,二 維生素D,維生素D具有抗佝僂病作用，又稱抗佝僂病維生素。已確知有4種，即維生素D2、D3、D4、D5，均為

28、類固醇衍生物，其中D2和D3較為重要。,只在動物體內(nèi)含有維生素D，魚肝油中含量最豐富。動、植物組織中含有能轉(zhuǎn)化為維生素D的固醇類物質(zhì)，經(jīng)紫外光照射可轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素D。目前尚不能用人工方法合成，只能用紫外光照射維生素D元的方法來制造。,1．結(jié)構(gòu),維生素D和D原都是類固醇化合物，其母核為環(huán)戊烷多氫菲。,維生素D的通式,食物,25-羥膽鈣化醇,1,25-二羥膽鈣化醇,膽鈣化醇（維生素D3）,,,肝,羥化,,腎,羥化,2．功能,（1） 維生素D的

29、主要功能是調(diào)節(jié)鈣、磷代謝，可促使小腸 吸收鈣，使血鈣濃度增加，也可促使小腸吸收磷，使 血磷濃度升高。,（2）有助于血液凝固,（3）降低神經(jīng)興奮的作用,3.缺乏癥：,維生素D攝食不足，不能維持鈣的平衡，兒童骨骼發(fā)育不良，產(chǎn)生佝僂病?；颊吖琴|(zhì)軟弱，膝關(guān)節(jié)發(fā)育不全，兩腿形成內(nèi)曲或外曲畸形。成人則產(chǎn)生骨骼脫鈣作用；孕婦和授乳婦人的脫鈣作用嚴重時導(dǎo)致骨質(zhì)疏松癥，患者骨骼易折，牙齒易脫落。,,機體只能從膽

30、汁排出過多的維生素D，維生素D如攝食過量則會中毒。早期癥狀為：乏力、疲倦、惡心、頭痛、腹瀉等。較嚴重時引起軟組織（包括血管、心肌、肺、腎、皮膚等）的鈣化，導(dǎo)致重大病患。,三 維生素E,維生素E又稱生育酚或抗不育維生素，已知有8種，其中4種（α、β、γ、δ-生育酚）較為重要，α-生育酚的效價最高。動物組織的維生素E都是從食物中取得的,主要來源于植物油中。,維生素E為淡黃色無嗅無味油狀物，不溶于水而溶于油脂。不易被酸、堿和熱破壞，無氧

31、條件下熱至200℃也穩(wěn)定。極易被氧化。易被紫外光破壞。在259nm有吸收峰。,結(jié)構(gòu),6-羥苯駢二氫吡喃衍生物,缺乏癥：生殖系統(tǒng)的上皮細胞毀壞，雄性睪丸退化，不產(chǎn)生精子，雌性流產(chǎn)或胎兒被溶化吸收。2. 肌肉（包括心?。┪s，形態(tài)改變，代謝反常。3. 血膽固醇水平增高，紅細胞破壞，發(fā)生貧血。,四 維生素K,維生素K是一類能促進血液凝固的萘醌衍生物。1929年，H. Dam發(fā)現(xiàn)。有K1、K2、K3、K4四種，K1、K2為天然產(chǎn)物

32、，K3和K4為人工合成品。,維生素K1為黃色油狀物。維生素K2為黃色晶體。溶于油脂及有機溶劑，如乙醚、丙酮等，耐熱，但易被光破壞。,維生素K的主要作用是促進血液凝固，因維生素K是促進肝臟合成凝血酶原的重要因素。,1．結(jié)構(gòu),2．功能,促進血液凝固，所以維生素K也稱凝血維生素。,,Vit K,vitK的作用是促使肝臟合成凝血酶原,另外，其它凝血因子7、9、10的合成也依賴于vitK,3.缺乏癥：動物缺乏維生素K，血凝時間延長。成人一般不易