生物化学第四章维生素与辅酶ppt课件

第四章维生素与辅酶 1 内容 第一节概述第二节水溶性维生素及有关辅酶第三节脂溶性维生素 2 特点及功能不构成生物体组成部分不是能源物质需要量少主要以辅酶或辅基的形式广泛参与体内代谢缺乏时产生缺乏症 危害很大过量 中毒症 第一节概述 概念维生素是维持细胞生长和正常代谢所必需的 但在体内不能合成 或合成的量很少 必须由食物供给的一类微量有机物质 3 脂溶性维生素 维生素A D E K等 水溶性维生素 维生素B族 硫辛酸和维生素C 维生素B1 B2 B5 B6 B12 泛酸 叶酸 生物素等 4 第二节水溶性维生素及有关的辅酶 包括B族维生素 硫辛酸和维生素C 水溶性维生素体内过剩的部分可随尿液排出体外 在体内很少蓄积 也不会引起中毒 由于储存少 所以必须经常从食物中摄取 维生素B族在生物体内构成辅酶发挥作用 此类辅酶在肝脏内含量最丰富 5 维生素B1为抗神经炎维生素 抗脚气病维生素 又名硫胺素 其结构中有含S的噻唑环与含氨基的嘧啶环 一 维生素B1和TPP 活性形式 硫胺素在体内经硫胺素激酶催化 可与ATP作用转变成硫胺素焦磷酸 TPP 6 体内维生素B1以硫胺素焦磷酸 TPP 形式存在 7 辅酶 TPP是丙酮酸脱羧酶 a 酮戊二酸脱羧酶的辅酶 也是磷酸戊糖循环中转酮醇酶的辅酶 功能 维持消化系统的正常功能 维生素B1能抑制胆碱酯酶的活性 使乙酰胆碱分解减慢 乙酰胆碱能促进胃肠蠕动和消化液的分泌 增进食欲 8 焦磷酸硫胺素 TPP 在丙酮酸脱羧中的作用 举例 9 来源 通常使用的是维生素B1是化学合成的硫胺素盐酸盐 在酸性条件下稳定 在中性或碱性条件下易破坏 食品加工中热烫 预煮 碱性条件下加热可使其破坏 主要存在 种子外皮 胚芽 米糠 瘦肉 酵母等 缺乏症 脚气病 四肢无力 肌肉麻木 感觉异常等末梢神经炎表现 消化不良 乙酰胆碱水解加速 10 维生素B2由核醇与异咯嗪结合构成 因异咯嗪呈黄色 故维生素B2又称为核黄素 在体内以黄素单核苷酸 FMN 和黄素腺嘌呤二核苷酸 FAD 形式存在 FMN和FAD是维生素B2的活性型 是一些氧化还原酶 黄素蛋白 的辅基 起传递氢的作用 二 维生素B2与FAD FMN 11 维生素B2 黄素单核苷酸 FMN 和黄素腺嘌呤二核苷 FAD 12 维生素B2的异咯嗪环上第1和第10位氮原子可反复接受和放出氢 因而具有可逆的氧化还原特性 因此FMN和FAD能起递氢体的作用 13 功能 FMN和FAD是体内氧化还原酶的辅基 如琥珀酸脱氢酶 脂酰CoA脱氢酶 黄嘌呤氧化酶及NADH脱氢酶等 主要起递氢体的作用 缺乏症 主要表现为口角炎 唇炎 结膜炎 视觉模糊等 来源 存在于动物 植物中 米糠 酵母 肝 肾 奶 蛋黄中含量丰富 干燥时较稳定 对光敏感 食品加工时因曝光 热烫而损失 14 维生素B5 又名抗糙皮病因子或维生素PP 包括尼克酸 烟酸 和尼克酰胺 烟酰胺 均为吡啶衍生物 在体内主要以尼克酰胺形式存在 三 维生素B5与辅酶I 辅酶II 15 1 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸 又称辅酶 NAD 氧化型 NADH H 还原型 NAD 2H NADPH H 还原型 NADP 2H 2 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 又称辅酶 NADP 氧化型 活性形式 16 尼克酰胺 维生素pp和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸 磷酸 NAD P 17 功能 是多种不需氧脱氢酶的辅酶 作用是递氢 吡啶环的C4可接收一个H原子 N原子可接收一个电子 缺乏症及来源 人类维生素PP缺乏时 主要表现为糙皮病 pellagra 其特征是皮炎 腹泻 痴呆 分布广泛 动物体内 色氨酸可以转变为维生素PP 玉米中缺乏色氨酸和尼克酸 长期单食玉米则有可能患缺乏病 糙皮病 18 四 维生素B6与辅酶 包括吡哆醇 吡哆醛和吡哆胺三种化合物 都是吡啶衍生物 活性形式 磷酸吡哆醛 PLP 和磷酸吡哆胺 19 来源 作为转氨基的辅酶 磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺两者互变起着传递氨基的作用 磷酸吡哆醛是谷氨酸 酪氨酸 精氨酸及其他氨基酸脱羧酶的辅酶 丝氨酸转羟甲基酶的辅酶 功能 磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺是氨基酸代谢中的重要辅酶 动植物分布很广 酵母 蛋黄 肝脏 谷类等中含量丰富 人体一般不缺 酸性溶液中稳定 碱性溶液中加热易被破坏 对光敏感 20 五 泛酸与辅酶A 泛酸 又称维生素B3 由 丙氨酸与 二羟基 二甲基丁酸结合而成 因其广泛存在于动植物组织故名泛酸或遍多酸 活性形式 4 磷酸泛酰巯基乙胺和辅酶A CoASH 21 SHOHCH3OHOHCH2 CH2 N C CH2 CH2 N C C C CH2 O P O P O CH2HOHOHCH3OO N N N N O OOH NH2 O P OHOH 泛酸 4 磷酸泛酰巯基乙胺 CoASH 5 腺嘌呤核苷酸 3 磷酸 辅酶A的结构 22 4 磷酸泛酰巯基乙胺可作为酰基载体蛋白 ACP 的辅基 参与脂肪酸合成代谢 辅酶A是酰基转移酶的辅酶 作为酰基载体起传递酰基的作用 可充当多种酶的辅酶参加酰化反应及氧化脱羧等反应 以及体内一些重要物质如乙酰胆碱 胆固醇 卟啉等的合成 功能 缺乏症及来源 动物肝脏中脂类增加 丙酮酸氧化脱羧受阻 生长迟钝 生殖障碍 广泛存在于动植物组织中 酵母 肝 肾 蛋 米糠等含量丰富 在蜂王浆中含量最多 23 CoASH作为硫辛酰转乙酰酶的辅酶 CoASH 硫辛酰转乙酰酶 举例 辅酶A CoASH 在丙酮酸脱羧中的作用 24 六 生物素与羧化酶辅酶 生物素为又称维生素 是维生素B7 含硫维生素 包括含硫的噻吩环 尿素及五碳的羧酸侧链三部分 生物素 异戊酸 生物素 戊酸 自然界中存在两种生物素 生物素存在于蛋黄 生物素存在于肝脏中 25 是体内多种羧化酶的辅酶或辅基 参与CO2的羧化过程 功能部位是尿素环上的一个N原子 能够与COO 结合 然后再去羧化底物 功能 例如 作为丙酮酸羧化酶的辅酶 26 ATP CO2 ADP Pi 草酰乙酸 丙酮酸 举例 27 未熟的鸡蛋清中有抗生物素的蛋白 会与生物素结合成无活性并不易消化吸收的物质 蛋清加热后可破坏这种蛋白 长期使用抗生素会抑制肠道细菌生长 也可能造成生物素的缺乏 人类缺少生物素可能出现疲乏 恶心 呕吐 食欲不振 皮炎及脱屑性红皮病等症状 缺乏症 来源 来源广泛 人体肠道细菌也能合成 28 对氨基苯甲酸 谷氨酸 蝶呤啶 一碳基团结合位点 一碳基团结合位点 四氢叶酸 FH4 七 叶酸与辅酶 叶酸又称维生素B11 由蝶呤啶 对氨基苯甲酸和谷氨酸组成 又称蝶酰谷氨酸 PGA 生物体内 叶酸被二氢叶酸还原酶 辅酶为NADPH 连续催化还原而成四氢叶酸 FH4 活性形式 四氢叶酸 FH4 又称辅酶 CoF 或THFA 29 是一碳基团转移酶的辅酶 它是甲基 亚甲基 甲酰基等的载体 在嘧啶 嘌呤 蛋氨酸和胆碱等重要物质的生物合成中起着传递一碳单位的重要作用 功能 缺乏症及来源 叶酸缺乏时 一碳基团 转移发生障碍 DNA合成受到抑制 骨髓中幼红细胞增殖的速度下降 细胞体积变大 造成巨幼红细胞性贫血 在动物组织中以肝脏含叶酸最丰富 植物绿叶中含量丰富 30 氨甲喋呤 孕妇及哺乳期需适量补充叶酸 叶酸拮抗药种类很多 其中氨甲蝶呤 methotrexate MTX 在结构上与叶酸相似 是二氢叶酸还原酶的强抑制剂 常用作抗癌药 为什么磺胺类药物能抑制细菌生长繁殖 31 八 维生素B12及其辅酶 维生素B12结构复杂 由咕啉环 核苷酸和氨基丙酸三部分组成 分子中含有金属钴和氰基 又称为氰钴胺素 是唯一含金属元素的维生素 活性形式 体内有两种辅酶形式 5 脱氧腺苷钴胺素和甲基钴胺素 功能 5 脱氧腺苷钴胺素作为变位酶的辅酶 催化变位反应 甲钴胺素参与体内甲基移换反应和叶酸代谢 32 咕啉环 核苷酸 氨基丙酸 咕啉环 5 脱氧腺苷 33 N5 CH3 FH4 FH4 蛋氨酸 同型半胱氨酸 N5 CH3 FH4甲基转移酶 MeB12 甲钴胺素 举例 蛋氨酸合成酶 34 促进叶酸的周转利用 如果缺乏维生素B12 则叶酸难以再利用 导致巨幼红细胞性贫血 B12缺乏 引起同型半胱氨酸的堆积 造成同型半胱氨酸尿症 缺乏症 植物 动物均不能合成 只有某些微生物能合成 维生素B12广泛存在于动物性食品中 肝 鱼 肉 蛋 人体一般不缺 来源 35 九 硫辛酸 硫辛酸是一种含硫的八碳酸 硫辛酸呈氧化型和还原型存在 可以传递氢 其氧化型和还原型之间可互相转化 反应式如下 36 硫辛酸是丙酮酸脱氢酶系和 酮戊二酸脱氢酶系的多酶复合物中的一种辅助因素 在此复合物中 硫辛酸起着转酰基和氢的作用 同时在这个反应中硫辛酸被还原以后又重新被氧化 在糖代谢中有重要作用 人体能自行合成 目前未发现人类有硫辛酸缺乏症 功能及来源 37 举例 硫辛酸在丙酮酸脱羧中的作用 硫辛酰转乙酰酶 38 十 维生素C 又名抗坏血酸 是一个具有六个碳原子的酸性多羟基化合物 它是一种己糖酸内酯 其分子中2位和3位碳原子的两个烯醇式羟基极易解离出H 有较强的酸性和还原性 氧化型和还原型可以互相转变 起递氢体作用 氧化型维生素C易水解生成古洛糖酸 而失活 39 2H 2H H2O O H2O 抗坏血酸 脱氢抗坏血酸 二酮古洛糖酸 草酸 L 赤藓糖酸 40 参与体内的氧化还原反应保护巯基和使巯基再生促进铁的吸收和利用维生素C保护维生素A E及B免遭氧化 功能 参与体内的羟化反应 如 促进胶原蛋白的合成 维持羟化酶活性所必需的辅因子之一 维生素C缺乏时 胶原合成障碍 毛细管壁脆性增大而引起坏血病 牙齿易松动 毛细血管破裂及创伤不易愈合等 41 保护巯基和使巯基再生 维生素C能使巯基酶的 SH维持还原状态 保持酶有一定的活性 维生素C使氧化型的谷胱甘肽 G S S G 还原为还原型的谷胱甘肽 G SH 使 SH得以再生 还原型谷胱甘肽使脂质过氧化物还原 保护细胞 Back 促进铁的吸收和利用 维生素C使食物中难吸收的Fe3 还原成易吸收的Fe2 促进铁的吸收 维生素C促使体内的Fe3 还原 有利于血红素的合成 维生素C直接将高铁血红蛋白 MHb 还原成血红蛋白 Hb 使其恢复对氧的运输能力 42 保护维生素A E及B免遭氧化 维生素C可以保护维生素A E及B免受氧化 维生素C促进叶酸转变为四氢叶酸 维生素C对缺铁性贫血和巨幼细胞性贫血的治疗都起辅助作用 Back 43 来源 水果 蔬菜是维生素C的重要来源 植物中含有的抗坏血酸氧化酶催化抗坏血酸的氧化分解 故贮存过久的蔬菜和水果中的维生素C可遭到破坏而使其营养价值降低 人和灵长类动物自身不能合成 须靠食物供给 维生素C易被破坏 44 水溶性维生素及其辅酶的作用 总结 45 46 第三节脂溶性维生素 脂溶性维生素 不溶于水 溶于脂肪及脂溶剂 维生素A维生素D维生素E维生素K 过量 中毒 47 一 维生素A A1 视黄醇 存在于哺乳动物和海水鱼肝脏中 A2 脱氢视黄醇 存在淡水鱼肝脏中 从化学结构上比较 维生素A2在脂环上比A1多一个双键 但其生理效用仅及A1的一半 视黄醇 3 脱氢视黄醇 体内的活性形式包括视黄醇和视黄醛 48 维生素A的功能 参与构成视觉细胞内感光物质 即视紫红质 在刺激组织生长及分化中也起重要作用 49 人眼睛感受暗光的视色素是视紫红质 是11 顺视黄醛与视蛋白组成的结合蛋白 强光中 视紫红质分解产生的全反视黄醛经还原 异构为11 顺视黄醇 并进一步又氧化成11 顺视黄醛 视紫红质的再生 50 人们从强光下转而进入暗处 起初看不清物体 但稍停一会儿 由于在暗处视紫红质的合成增多 分解减少 杆细胞内视紫红质含量逐渐积累 对弱光的感受性加强 便又能看清物体 这一过程称为暗适应 darkadaptation 当维生素A缺乏时 11 顺视黄醛得不到足够的补充 杆细胞内视紫红质的合成减弱 暗适应的能力下降 可致 夜盲症 nightblindness 51 动物的肝脏 乳制品及蛋黄中含丰富的维生素A 植物性食品中具有维生素A原 如各种类胡萝卜素 其中最重要者为 胡萝卜素 可被小肠粘膜中的加氧酶作用转变成为视黄醇 来源 一分子 胡萝卜素转变为两分子视黄醇 52 二 维生素D 又称抗佝偻病维生素 维生素D有多种 都是类固醇的衍生物 含有环戊烷多氢菲的结构 主要包括维生素D3 胆钙化醇 和维生素D2 麦角钙化醇 活性形式 1 25 OH 2 D3 53 维生素D3 维生素D2 结构 1 25 OH 2 D3 1 2 54 维生素D3 25 OH VD3 1 25 OH 2 VD3 25 羟化酶 肝 维生素D在体内的转变 55 缺乏症儿童 佝偻病成人 软骨病 1 促进肠道对钙 磷的吸收 2 促进肾小管对钙 磷的重吸收 总的生理效应 提高血钙 血磷的浓度 有利于新骨的生成与钙化 功能 56 1 动物性食物 肝脏 牛奶 蛋黄 鱼肝油等 2 皮肤中的7 脱氢胆固醇经紫外光照射可转变为维生素D3 3 植物 酵母及其他真菌中的麦角甾醇经紫外光照射可转变为维生素D2 来源 57 UV 维生素D3 7 脱氢胆固醇 VD3的生成 维生素D2 麦角钙化醇 麦角甾醇 VD2的生成 UV 58 三 维生素K 维生素K 又称凝血维生素 具有异戊二烯类侧链的萘醌类化合物 自然界已发现的有两种K1 K2 都是2 甲基 1 4萘醌的衍生物 区别仅在于R基团侧链不同 人工合成的维生素K3 2 甲基萘醌 用于临床 59 60 功能 来源及缺乏症 主要是促进肝脏合成凝血酶原 维生素K可以维持体内多种凝血因子的水平 因而促进血液凝固 维生素K缺乏的主要症状是易出血 主要靠食物补充和肠道微生物合成 人体一般不缺 长期应用抗生素及肠道灭菌药也可引起维生素K的缺乏 新生婴儿肠内无菌 维生素K又不能通过胎盘 故有可能引起维生素K的缺乏 61 四 维生素E 维生素E 又叫做生育酚 根据甲基数目位置等分为 等数种 生育酚生理活性最高 对氧十分敏感 易自身氧化 生育酚基本结构 62 维生素E是体内重要的抗氧化剂 抗动物不育症 临床上可作为药物用于治疗某些习惯性流产和先兆流产 促进血红素代谢 功能 广泛分布于植物组织中 如麦胚油 棉籽油 大豆油 玉米油等含量丰富 来源 缺乏症 器质性生殖不育 红细胞减少 贫血 63 维生素在食品加工中的变化 一 贮存过程中维生素的损失在贮存过程中 维生素会产生酶促降解 光促分解及氧化降解等 采用低温气调贮存 可有效减少维生素的损失 二 加工过程中维生素的损失1 热加工过程中维生素的损失2 脱水过程中维生素的损失3 粮谷精加工过程中维生素的损失4 食品加工过程中化学因素对维生素损失的影响 64 掌握各种维生素辅酶符号 结构 活性基团 功能维生素与辅酶的重要生理功能和作用机制参见教材p120表4 1作业 p121第二题 65