1、第十一章 维生素与辅酶,Vitamin & coenzyme,主要内容,维生素概论脂溶性维生素水溶性维生素,11.1、维生素概论,1、维生素的概念维生素是一类参与生物生长发育和代谢所必需的一类微量有机物质。每日需要量极少，绝大部分维生素是作为酶的辅酶或辅基成分参与物质代谢过程，机体缺乏维生素时会发生代谢障碍，引起不同的疾病。,11.1、维生素概论,2、维生素的分类脂溶性维生素：VA、VD、VE、VK水溶性维生素：VB 族（VB1、VB2、VB12、VB6等）VC,11.2、脂溶性维生素,1、维生素A维生素A又名视黄醇（retinol），有二种形式，VA2的生理活性仅为VA1的一半。,维生素A1
2、,维生素A2,11.2、脂溶性维生素,1、维生素A维生素A仅存在于动物中，但植物中的-胡萝卜素可转化为VA，因此称为VA原，但仅相当于1/6VA的活性。,11.2、脂溶性维生素,1、维生素A维生素A是构成视觉细胞内感光物质的成分，当VA不足时暗适应能力下降，严重时可导致夜盲症。,9,11,弱光,视紫红质,全反式视黄醛,11-顺型视黄醛,视蛋白,暗处,E2 视黄醛异构酶,11.2、脂溶性维生素,1、维生素A维生素A也在刺激组织生长和分化中起重要作用（即生长发育），对保持上皮细胞的湿润中起重要作用。,缺乏VA：上皮组织,缺乏VA：眼睛,11.2、脂溶性维生素,1、维生素A 维生素A主要 存于动物性
3、食 物中，但有色 植物中的-胡 萝卜素即VA 原含量丰富。,11.2、脂溶性维生素,2、维生素D维生素D为类甾醇衍生物，具有抗佝偻病作用。VD家族中最重要的是麦角钙化醇（VD2）和胆钙化醇(VD3)。胆钙化醇是由动物的皮肤通过紫外线作用由其前体7-脱氢胆甾醇产生。,11.2、脂溶性维生素,人体皮肤中的 7-脱氢胆固醇,VD,11.2、脂溶性维生素,2、维生素D VD主要生理功能是促进钙 磷的吸收，有利于新骨的生 成与钙化。主要是1，25-二 羟胆钙化醇通过降钙素和甲 状旁腺素行使调节钙和磷在 体内的平衡。 VD主要存在于肝、奶、蛋黄中。,儿童缺乏VD患佝偻病 成人患骨质疏松病,11.2、脂溶性
4、维生素,3、维生素E维生素E为苯骈二氢吡喃衍生物，与生育有关，故称生育酚。天然的VE共有八种，其中-生育酚的生理活性最强，但抗氧化能力却最弱。,11.2、脂溶性维生素,3、维生素E其它主要生理功能：抗氧化作用：清除自由基保护膜结构；与硒协同通过GSH.过氧化酶发挥抗氧化作用等。促进血红素的合成：能提高血红素合成过程中的关键酶-氨基-酮戊酸（ALA）合成酶和ALA脱水酶的活性，从而促进血红素的合成。延长红细胞的寿命。,11.2、脂溶性维生素,4、维生素K有促进凝血功能，故称凝血维生素。天然的有K1和K2二种。K1在绿色植物及动物肝脏中含量丰富，K2是人体肠道细菌的代谢产物。VK主要生理功能是促进
5、肝脏合成凝血酶原（即凝血因子II）。,11.2、脂溶性维生素,4、维生素K 血液凝固关键是凝血酶原变 成凝血酶，而这需要Ca2+的 参与，而结合Ca2+则必需肽 链上要有-羧基谷氨酸结构。 VK是蛋白质中谷氨酰羧化 的辅助因子。,11.2、脂溶性维生素,4、维生素K一般情况下人体不会缺乏VK，因为它在绿色植物中分布很广，且人体肠道细菌能合成。但过量使用抗生素可能会导致人体缺乏VK，引起血液凝固时间延长，脂肪吸收困难等症状。,11.3、水溶性维生素,1、维生素B1VB1又称硫胺素，由一个噻唑环和嘧啶环组成。在生物体内主要以焦磷酸硫胺素（TPP）形式存在。,11.3、水溶性维生素,1、维生素B1T
6、PP是涉及到糖代谢中羰基碳（醛和酮）合成与裂解反应的辅酶。特别是-酮酸的脱羧和-羟酮的形成与裂解都依赖于TPP。,+,TPP参与的脱羧酶反应机理,11.3、水溶性维生素,1、维生素B1,11.3、水溶性维生素,1、维生素B1VB1和糖代谢关系密切，当缺乏时糖代谢受阻，丙酮酸积累，使病人的血、尿和脑组织中丙酮酸含量增多，出现多发性神经炎、皮肤麻木、心力衰竭、肌肉萎缩、下肢浮肿等症状，临床上称为“脚气病”。VB1还可抑制胆碱酯酶的活性。VB1主要存在于种子外皮及胚芽中，在酸性中稳定，中性或碱性中易被破坏。,11.3、水溶性维生素,2、维生素PP VPP包括烟酰胺和烟酸二种，均是吡啶衍生物。,11.
7、3、水溶性维生素,2、维生素PP烟酰胺在体内与核糖、磷酸、腺嘌呤组成脱氢酶的辅酶，起传递H的作用，主要是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD，辅酶 I ）和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP，辅酶 II ） 。,11.3、水溶性维生素,2、维生素PP,烟酰胺辅酶的结构和氧化还原状态,11.3、水溶性维生素,2、维生素PP,NAD+或NADP+参加 二个电子的转移反应,11.3、水溶性维生素,在脱氢酶活性中心辅助H的转移,脱氢酶,11.3、水溶性维生素,3、维生素B2VB2又称核黄素，是核醇与7，8-二甲基异咯嗪的缩合物。在生物体内的氧化还原过程中起传递H的作用。在体内主要以黄素单核苷酸（FMN）和黄素
8、腺嘌呤二核苷酸（FAD）形式存在，与生物体内一些氧化还原蛋白（黄素蛋白）结合牢固，是其辅基。,11.3、水溶性维生素,3、维生素B2,氧化态 还原态,FMN + 2e + 2H+ FMNH2 FAD + 2e + 2H+ FADH2,缺乏病舌炎、眼球充血等症状,补充物牛奶、蔬菜,11.3、水溶性维生素,4、泛酸与辅酶A 泛酸又名遍多酸，是由-丙氨酸和, -二羟基 , -二甲基丁酸缩合而成的有机酸。辅酶A（CoASH）是泛酸的主要活性形式，是由3,5 -ADP以磷酸酐键连接4-磷酸泛酰巯基乙胺而成。泛酸的另一种活性形式是酰基载体蛋白（ACP），它是4-磷酸泛酰巯基乙胺以共价键与蛋白质丝氨酸相连。
9、ACP与脂肪酸合成密切相关，CoASH则主要起传递酰基作用，是各种酰化反应的辅酶。,11.3、水溶性维生素,辅酶A的化学组成,3.5-ADP,3,5,巯基乙胺,酰胺键,磷酸酯键,泛酸,4、泛酸与辅酶A,H2O,脂酰CoA,辅酶A的功能,水合反应,来源何处？,11.3、水溶性维生素,5、维生素B6和磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺 VB6包括三种：吡哆醇、吡哆胺、吡哆醛，均属吡啶类衍生物。在体内以磷酸酯形式存在，磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺是其活性形式，是氨基酸代谢中多种酶的辅酶，如转氨酶。,11.3、水溶性维生素,5、维生素B6和磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺,11.3、水溶性维生素,5、维生素B6和磷酸吡哆醛、磷酸
10、吡哆胺 磷酸吡哆醛（PLP）主要涉及的氨酸酸反应有：转氨反应：,11.3、水溶性维生素,5、维生素B6和磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺 磷酸吡哆醛（PLP）主要涉及的氨酸酸反应有：-脱羧反应：,11.3、水溶性维生素,5、维生素B6和磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺 磷酸吡哆醛（PLP）主要涉及的氨酸酸反应有：-脱羧反应：,11.3、水溶性维生素,5、维生素B6和磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺 磷酸吡哆醛（PLP）主要涉及的氨酸酸反应有：-消除反应：,11.3、水溶性维生素,5、维生素B6和磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺 磷酸吡哆醛（PLP）主要涉及的氨酸酸反应有：-消除反应：,11.3、水溶性维生素,5、维生素B6和磷酸吡哆
11、醛、磷酸吡哆胺 磷酸吡哆醛（PLP）主要涉及的氨酸酸反应有：消旋反应和醛缩反应：,转醛亚胺作用, -脱羧作用中间物,-脱羧作用中间物,转氨作用中间物,-消除作用中间物,-消除消旋羟醛 反应中间物,11.3、水溶性维生素,6、维生素B12及其辅酶 VB12或称氰钴胺素，是唯一含金属元素的维生素，在体内转变成二种辅酶形式：5-脱氧腺苷钴胺素和甲基钴胺素。VB12主要参与体内的三种反应：分子内重排、核苷酸还原成脱氧核苷酸、甲基转移。其中甲基转移是通过甲基钴胺素来完成的。,11.3、水溶性维生素,6、维生素B12及其辅酶,VB12的结构,VB12二种辅酶形式结构,11.3、水溶性维生素,6、维生素B1
12、2及其辅酶 VB12的功能：,分子内重排,核苷酸还原,11.3、水溶性维生素,6、维生素B12及其辅酶 VB12的功能：,甲基转移,11.3、水溶性维生素,6、维生素B12及其辅酶 VB12参与DNA的合成，对红细胞的成熟很重要，当缺少VB12时，巨红细胞中DNA合成受阻，影响了细胞分裂分化成红细胞，引起恶性贫血。VB12广泛存在于动物性食物中，人和动物的肠道细菌能合成，故一般不会缺乏。,11.3、水溶性维生素,7、生物素VH 生物素又称VH，由噻吩环和尿素结合成的双环化合物。其主要生物功能是在各种酶促羧化反应中作为活动羧基载体。生物素作为辅基通过蛋白质的Lys的- NH2共价连接到酶蛋白上。
13、,11.3、水溶性维生素,7、生物素VH,11.3、水溶性维生素,7、生物素VH生物功能：依赖ATP的羧化反应的羧化酶辅基。,11.3、水溶性维生素,7、生物素VH生物功能：依赖ATP的羧化反应的羧化酶辅基。,11.3、水溶性维生素,7、生物素生物素来源广泛，肝、肾、蛋黄、酵母、蔬菜和谷物中均含有。肠道细菌也能合成供人体需要，一般很少缺乏。但过量使用抗生素也能会破坏肠道菌群，而引起生物素缺乏。,11.3、水溶性维生素,8、叶酸和四氢叶酸叶酸又称喋酰谷氨酸，由2-氨基-4-羟基-6-甲基喋啶、对氨基苯甲酸、L-谷氨酸三部分组成。,11.3、水溶性维生素,8、叶酸和四氢叶酸叶酸是除了CO2以外所有
14、氧化水平一碳单位的重要受体和供体。四氢叶酸（THF）是叶酸的活性辅酶形式，或称CoF，它是通过二氢叶酸还原酶连续还原叶酸而成。,8、叶酸和四氢叶酸：THF携带的C1基团,11.3、水溶性维生素,8、叶酸和四氢叶酸：脱氧胸苷一磷酸合成,11.3、水溶性维生素,8、叶酸和四氢叶酸：由于叶酸与核酸合成相关，当缺乏时DNA合成受抑制，骨髓巨红细胞中DNA合成减少，细胞分裂速率下降，细胞体积较大，未成熟前便破裂造成贫血，称巨红细胞性贫血。氨甲蝶呤及其类似物是二氢叶酸还原酶的竞争性抑制剂，可以阻断肿瘤细胞中四氢叶酸的合成，从而阻止肿瘤细胞核酸的合成，即肿瘤细胞不能生长。但这类药物对正常细胞也有毒性，故只用
15、于短期治疗。人体肠道细菌也可合成叶酸，一般不会缺乏。,11.3、水溶性维生素,9、硫辛酸：硫辛酸是一个含有二个SH基（还原态）或一个S-S（氧化态）的八碳羧酸。它主要通过Lys的-NH2与酶分子以酰胺键相连。,11.3、水溶性维生素,9、硫辛酸：硫辛酸主要作为酰基载体，参与糖代谢、脂肪酸代谢等。,丙酮酸脱氢酶系,丙酮酸脱氢酶 二氢硫辛酸转乙酰酶 二氢硫辛酸脱氢酶,11.3、水溶性维生素,10、维生素CVC又名抗坏血酸，是含6个碳的多羟基酸性化合物，其在生物体内主要作为电子载体起作用。,D-葡萄糖醛酸,L-葡萄糖酸,L-古洛内酯,L-古洛内酯氧化酶,3-氧-L-古洛内酯,L-抗坏血酸,1，4内脂,还原,人、猴、豚鼠体内缺乏,故只能通过食物获取。,？反应,11.3、水溶性维生素,10、维生素C生物功能 参与体内的氧化还原反应：如保持SH基酶的活性、恢复Hb的输送氧功能、促进肠道内Fe的吸收、保护VE、VA、VB免遭氧化等；参与体内多种羟化反应：如促进胶原蛋白的合成、维护胆固醇正常代谢、维护氨基酸代谢等； 其它功能：如防止贫血、刺激免疫系统等。,11.3、水溶性维生素,10、维生素C生物功能,Vit C (还原态),Vit C (氧化态),GSSG,2GSH,不饱和脂肪酸,脂质过氧化物,谷胱甘肽还原酶,谷胱甘肽过氧化物酶,VC与谷胱甘肽氧化还原反应,
