第12章 维生素与辅酶

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,【,目的与要求,】,维生素与辅酶,【,目的与要求,】,1.,了解维生素的概念及其重要性；维生素命名原则及分类方法。,2.,掌握脂溶性维生素：维生素,A,、,D,、,E,、,K,的生物学功能及其缺乏症。,3.,掌握,B,族维生素、维生素,C,的生物学功能及其缺乏症，重点掌握,B,族维生素与辅酶的关系及辅酶与整个物质代谢的关系。,4.1,维生素总论,一、概述,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。,12.1,维生素总论,三,.,命名与分类,(,一,),命名：采用习惯法,根据发现顺序：用拉丁字母,A,、,B,、,C,、,D,等,命名。,根据化学结构和生理功能命名：,二、维生素的发现：来自医学实践与科学实验,(,二,),分类,维生素的种类繁多，化学结构差异很大，通常按溶解性质分为,脂溶性维生素,（,lipid-soluble vitamins,）和,水溶性维生素,（,water-soluble vitamins,）两大类。,一、维生素,B,l,（一）结构,又名,硫胺素,，是由一个嘧啶环和一个噻唑环构成。体内的生理活性型为,焦磷酸硫胺素,(,TPP,),。,（二）生理功能及缺乏症,二、维生素,B,2,（一）结构及性质,又名,核黄素,，由,D-,核糖醇与,7,，,8-,二甲基异咯嗪的缩合而成，异咯嗪环上的,N1,与,N5,（,N10,）,以活泼双键连接，可反复接受或释放氢，因而具有可逆的氧化还原性。,维生素,B,2,分布很广,从食物中被吸收后在小肠粘膜的黄素激酶作用下转变成,黄素单核苷酸（,FMN,）,，在细胞内可进一步在焦磷酸化酶的催化下生成,黄素腺膘吟二核苷酸（,FAD,）,。二者为,VB,2,的生理活性型。,（二）生理功能及缺乏症,核黄素以辅酶,FMN,及,FAD,的形式参与体内各类氧化还原反应，与糖、脂和氨基酸代谢密切相关，在代谢中主要起,氢传递体,的作用。,成人每日需要量为,1.2,1.5mg,，常用红细胞中的,谷胱甘肽还原酶活性,来检查体内维生素,B,2,的含量。,缺乏症：,口角炎、唇炎、眼睑炎、羞明,（因角膜炎、虹膜炎等而怕见光）等症。,FAD FADH,2,FMN,FMNH,2,+2H,+2H,-2H,-2H,三、维生素,PP,（一）结构及性质,VB,3,，又名,抗癞（糙）皮病维生素,，包括尼克酸及尼克酰胺，在体内可相互转化。,在体内尼克酸可经酶促反应与,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,+,）,，也是维生素,PP,在体内的生理活性型。,维生素,PP,广泛存在于自然界，肝内能将,色氨酸,转变成维生素,PP,。因色氨酸为必需氨基酸，所以人体的维生素,PP,主要从食物中摄取。,（二）生理功能及缺乏症,NAD,+,和,NADP,+,在体内是多种不需氧脱氢酶的辅酶，分子中的尼克酰胺部分具有,可逆的加氢及脱氢的特性,。,缺乏症：,癞（糙）皮病,，主要表现为,对称性皮炎,、腹泻及痴呆（痴呆是因神经组织变性的结果）。,抗结核药物,异烟肼,的结构与维生素,PP,十分相似，二者有拮抗作用，长期服用可能引起维生素,PP,缺乏。,尼克酸在临床上用来作为,降胆固醇的药物,：尼克酸能抑制脂肪组织的脂肪分解，从而抑制,FFA,的动员，可使肝中,VLDL,的合成下降，从而降低胆固醇的作用,。,四、泛酸,（一）结构,又称,遍多酸、维生素,B,5,，由,、,-,二羟基,-,、,-,二甲基丁酸和,-,丙氨酸脱水缩合而成。,泛酸在肠内被吸收进体内后，经磷酸化并获得巯基乙胺而生成,4-,磷酸泛酰巯基乙胺。,4-,磷酸泛酰巯基乙胺是,辅酶,A,（,C,O,A,）,及,酰基载体蛋白,（,acyl,carrier protein,，,ACP,）的组成部分，所以,CoA,及,ACP,是泛酸的生理活性型。,（二）生理功能及缺乏症,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。因泛酸广泛存在于生物界，所以很少见泛酸缺乏症。,五、维生素,B,6,（一）结构,维生素,B,6,包括,吡哆醇,(pyridoxine),、,吡哆醛,(,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）生理功能及缺乏症,磷酸吡哆醛是,氨基酸代谢,中的,转氨酶及脱羧酶,的辅酶，能促进谷氨酸脱羧，促进抑制性神经递质,-,氨基丁酸的生成。临床上常用维生素,B,6,对,小儿惊厥及妊娠呕吐,进行治疗。,磷酸吡哆醛作为,糖原磷酸化酶,的重要组成部分，参与糖原分解的过程。,人类未发现维生素,B,6,缺乏的典型病例。,异烟肼,能与,磷酸吡哆醛,结合，使其失去辅酶的作用，所以在服用异烟肼时，应补充维生素,B,6,。,六、生物素,（,biotin,）,（一）结构及性质,又称,VB,7,，,由一个噻吩环和一分子尿素结合而成，侧链带一戊酸。为无色针状结晶体，耐酸而不耐碱，氧化剂及高温可使其失活。,（二）生理功能及缺乏症,生物素是体内多种,羧化酶,的辅酶，,参与,CO,2,的固定,。在组织内生物素的戊酸侧链羧基与酶分子中的赖氨酸残基上的,-,氨基通过酰胺键共价结合，形成羧基生物素,-,酶复合物，又称,生物胞素,（,biocytin,）。,生物素可将,活化的羧基,转移给酶的相应底物。,生物素来源极广泛，人体肠道细菌也能合成，很少出现缺乏症。,新鲜鸡蛋中有一种,抗生物素蛋白,（,avidin,），它能与生物素结合使其失去活性并不被吸收，蛋清加热后这种蛋白便被破坏，也就不再妨碍生物素的吸收。,长期使用抗生素可抑制肠道细菌生长，也可能造成生物素的缺乏，主要症状是,疲乏、恶心、呕吐、食欲不振、皮炎及神经过敏,等,七、叶酸,（一）结构及性质,因绿叶中含量十分丰富而得名，又称蝶酰谷氨酸、,VB,11,。由,2-,氨基,-4-,羟基,-6-,甲基蝶呤、对氨基苯甲酸和谷氨酸,三部分组成。,叶酸在小肠被叶酸还原酶作用下可转变成叶酸的生理活性型,四氢叶酸（,FH,4,）,。,-H,（二）生理功能及缺乏症,FH,4,是体内,一碳单位（,-CH,3,、,-CH,2,-,、,-CHO,）,转移酶的辅酶，分子内部,N,5,、,N,10,能携带一碳单位。一碳单位在体内参加嘌呤、胸腺嘧啶核苷酸等多种物质的合成。,正常骨髓,巨幼红细胞病变骨髓,叶酸缺乏症：,巨幼红细胞性贫血,叶酸在食物中广泛存在，肠道细菌也能合成，一般不会发生缺乏症。孕妇及哺乳期快速分裂细胞增加或因生乳而致代谢较旺盛，应适量额外补充叶酸。,叶酸类似物,氨甲蝶呤,、,氨基蝶呤,可抑制二氢叶酸还原酶，从而抑制细菌四氢叶酸的生成，临床上用作,抗肿瘤,药物。,八、维生素,B,12,（一）结构,又称,钴胺素,，是,唯一,含金属元素的维生素。维生素,B,12,在体内有多种形式存在，如氰钴胺素、羟钴胺素、,甲钴胺素和,5,-,脱氧腺苷钴胺素,，后两者是,VB,12,的,生理活性型,，也是血液中存在的主要形式。,（二）生理功能及缺乏症,功能：,参与体内,甲基转移,反应。,缺乏症：,巨幼红细胞贫血,又称,L-,抗坏血酸,（,ascorbic acid,）。分子中,C,2,及,C,3,位上的两个相邻的烯醇式羟基极易分解释放,H,+,，因而呈酸性；又因其为烯醇式结构，,C,2,及,C,3,位羟基上两个氢原子可以全部脱去而生成,脱氢抗坏血酸,。,九、维生素,C,（一）结构及性质,抗坏血酸是强还原剂。,氧化还原系统：抗坏血酸和脱氢抗坏血酸。,氧化型和还原型都有生物活性。,氧化型易水解，水解后失去活性。,D-型和L-型中只有,L-型有生理功效,。,来源：分布广泛，尤其在新鲜水果和蔬菜中含量较高。,人类和其他灵长类、豚鼠、一些鸟类和某些鱼类等脊椎动物不能合成，原因是机体缺少,L-,谷洛糖酸,-,内酯氧化酶,。,植物含有,抗坏血酸氧化酶,能将维生素,C,氧化为无活性的二酮古洛糖酸，所以储存过久的水果、蔬菜中维生素,C,含量会大量减少。干种子中不含有维生素,C,，但一发芽便可大量合成，所以,豆芽,等是维生素,C,的重要来源。,（二）生理功能及缺乏症,缺乏症：,坏血病,：毛细血管易出血和牙齿、骨发育不全或退化。,原因：细胞间的粘合物质和作为基质的胶原蛋白改变，导致血管的结缔组织结构变质而使血管脆薄。,一、维生素,A,（一）结构,维生素,A,又称抗干眼病维生素。天然的维生素,A,有,两种形式,: A,1,及,A,2,。,A,l,又称,视黄醇,（,retinol,），,A,2,又称,3-,脱氢视黄醇,。维生素,A,在体内的活性形式包括视黄醇、视黄醛。,A,1,主要存在于海水鱼肝脏，,A,2,主要存在于淡水鱼肝脏。,植物中不存在维生素,A,，但有多种,胡萝卜素,，其中以,-,胡萝卜素,最为重要。在小肠粘膜处在,-,胡萝卜素加氧酶的作用下加氧断裂，生成,2,分子视黄醇，所以通常将,-,胡萝卜素,称为,维生素,A,原,。,（二）生理功能及缺乏症,1,维生素,A,是视觉细胞内感受弱光的物质,视紫红质,的组成成分,在视觉细胞内由,11-,顺,视黄醛,（,retinal,）与不同的视蛋白（,opsin,）组成,视色素,（在感受强光的锥状细胞内有,视红质、视青质及视蓝质,，杆状细胞内有感受弱光或暗光的,视紫红质,）。,当视紫红质感光时，视色素中的,11-,顺视黄醛在发生的光异构作用下转变成全反视黄醛，并与视蛋白分离而失色。全反式视黄醛可经异构酶作用缓慢地重新异化成为,11-,顺视黄醛，但大部分被还原成全反视黄醇，经血流至肝变成,11-,顺视黄醇，而后再随血流返回视网膜氧化成,11-,顺视黄醛，合成视色素。在这个视循环中会造成部分全反视黄醛分解成无用的物质，所以要经常补充,维生素,A,。其他视色素的感光过程与视紫红质相同。,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,维生素,A,也是维持上皮组织的结构与功能所必需的物质。,当维生素,A,缺乏时，可引起上皮组织干燥、增生和角质化，产生干眼病、皮肤干燥、毛发脱落等。,3,其它作用,维生素,A,能促进粘多糖、糖蛋白及核酸的合成，因而能促进机体的生长。,二、维生素,D,（一）结构,又称为,抗佝偻病维生素,，是类固醇衍生物，主要包括,D,2,（麦角钙化醇）及,D,3,（胆钙化醇 ）,。体内可由胆固醇变为,7-,脱氢胆固醇，储存在皮下，在阳光及紫外线照射下可转变成,D,3,，因而称,7-,脱氢胆固醇,为,VD,3,原,。在酵母和植物油中有不能被人吸收的麦角固醇，在阳光及紫外线照射下可转变为能被人吸收的,D,2,，所以称,麦角固醇,为,VD,2,原,。,食物中的维生素,D,在小肠被吸收后，与乳糜微粒结合经淋巴循环进入血液，在血液中与维生素,D,结合蛋白（,DBP,）结合后被运输至肝脏，在,25-,羟化酶催化下,C-25,加氧成为,25-(OH)-D,3,。,25-(OH)-D,3,经肾小管上皮细胞线粒体内,1-,羟化酶的作用生成维生素,D,的活性形式,1,25-(OH),2,-D,3,。,（二）生理功能及缺乏症,1,25-(OH),2,-D,3,的靶细胞是小肠粘膜、肾及肾小管，主要作用是,促进钙及磷的吸收,，有利于骨的生成、钙化。当缺乏维生素,D,时，儿童可发生佝偻病，成人引起软骨病。,三、维生素,E,（一）结构与性质,又称,生育酚,（,tocopherol,），有六种，其中,、,、,和,四种有生物学活性。自然界以,-,生育酚分布最广。维生素,E,对氧十分敏感，易自身氧化，能避免脂质过氧化物的产生，因而能保护生物膜。,（二）生理功能及缺乏症,1,维生素,E,是体内最重要的抗氧化剂，能避免脂质过氧化物的产生，保护生物膜的结构与功能。,机体内的自由基具有强氧化性，如超氧阴离子自由基（,O,2-,）、过氧化物自由基（,ROO,）及羟基自由基（,OH,）等。维生素,E,的作用在于捕捉自由基形成生育酚自由基，生育酚自由基又可进一步与另一自由基反应生成非自由基产物,生育醌。,硒作为谷脱甘肽过氧化酶的必需因子，通常认为是对抗过氧化作用的第二道防线。维生素,E,与硒在此抗氧化过程中协同发挥作用。,2,维生素,E,俗称生育酚,，动物缺乏维生素,E,时其生殖器官发育受损甚至不育，但人类尚未发现因维生素,E,缺乏所致的不育症。临床上常用维生素,E,来治疗,先兆流产及习惯性流产,。,3,促进血红素代谢,。新生儿缺乏维生素,E,时可引起,贫血,，这可能与血红蛋白合成减少及红细胞寿命缩短有关。所以孕妇、哺乳期的妇女及新生儿应注意补充维生素,E,。,四、维生素,K,（一）结构,又称,凝血维生素,，有,K,1,、,K,2,、,K,3,、,K,4,，其中,K,1,、,K,2,为天然维生素,K,，临床上应用的为人工合成的,K,3,、,K,4,。,（二）生理功能及缺乏症,维生素,K,的主要生理功能是,-,谷氨酸羧化酶的辅助因子，活化体内第,II,、,VII,、,IX,、,X,等凝血因子，促进血液凝固。,因维生素,K,广泛地分布于动、植物，且体内,肠道中的细菌,也能合成，一般不易缺乏。但因维生素,K,不能通过胎盘,，出生后肠道内又无细菌，所以新生儿有可能引起维生素,K,的缺乏。在正常小儿血液中的维生素,K,也可能稍低，但进食可使其恢复正常。,维生素,K,的缺乏症是,凝血时间延长,。长期应用抗生素及肠道抗菌药也可引起维生素,K,缺乏。,