1、教师姓名：* 单 位：生化教研室 联系电话：13636195779,第18章 维生素 (Vitamin),【内容提要】1维生素的定义与分类。 2脂溶性维生素A、D、E、K的来源、化学性质、生理作用与缺乏症。 3水溶性维生素B 族、C的来源、化学性质、生理作用与缺乏症。 4维生素间的协同作用与维生素过量。,1. 维生素的概念,一、维生素的概念和类别,维生素(vitamin)是维持人体健康所必需的一类营养素，其化学本质为小分子有机化合物，它们不能在体内合成，或者所合成的量难以满足机体的需要，所以必须由食物供给。维生素的需要量甚少。,2. 维生素分类,脂溶性维生素：A、D、E、K,水溶性维生素：B族
2、（B1、B2、B3、B5、 B6、B7、B11、B12） 和维生素C,3. 维生素的作用,维生素既不构成机体组织成分，也不是体内供能的物质，然而在调节物质代谢、促进生长发育和维持生理功能等方面却发挥重要作用。如果长期缺乏，就会导致维生素缺乏症，如果过量也有可能造成中毒症。,一、维生素A 二、维生素D 三、维生素E 四、维生素K,第一节 脂溶性维生素lipid-soluble vitamin,共同特点均为非极性疏水的异戊二烯衍生物。 不溶于水，溶于脂类及脂肪溶剂。 在食物中与脂类共存，并随其一同吸收。 吸收的脂溶性维生素在血液与脂蛋白及某些特殊结合蛋白特异结合而运输。,一、维生素A（抗干眼病维生
3、素）,天然形式：A1（视黄醇）A2（3-脱氢视黄醇） 活性形式 ：视黄醇、视黄醛、视黄酸 维生素A原：-胡萝卜素,（一）化学本质与性质,（二）来源及体内转变,维生素A又称抗干眼病维生素，是由-白芷酮环和两分子2-甲基丁二烯构成的不饱和一元醇。有A1、A2，以A1 为主。 VA2是在3位上脱氢的视黄醇，主要存在于淡水鱼的肝脏中，其生物活性为A1的40。 维生素A主要存在于动物肝、蛋、肉中，但是在很多有色植物如胡萝卜、红辣椒等中也富含-胡萝卜素(-carotene)。-胡萝卜素可被小肠粘膜或肝脏中的加氧酶转化为视黄醇，所以它又称做维生素A原。,（三）维生素A的结构,-胡萝卜素(-carotene)
4、的转化,食物中的视黄醇多以脂肪酸酯的形式存在，它在小肠受酯酶的作用而水解，所产生的脂肪酸和维生素A进入小肠上皮细胞后又重新合成视黄醇酯，并掺入乳糜微粒，通过淋巴转运，贮存于肝脏，当在机体需要时向血中释放。血浆中的维生素A是非酯化型的。它与视黄醇结合蛋白(retinol binding protein，RBP)结合而被转运，后者又与已结合甲状腺激素的前清蛋白（ proalbumin,PA ）相结合，形成维生素A-RBP-PA复合物，当运输至靶组织后，视黄醇与特异受体结合而再被利用。,维生素A的消化吸收及贮存,1、构成视觉细胞内感光物质，即视色素。 2、维持上皮结构的完整与健全。 3、维生素A可使
5、细胞表面的上皮生长因子受体数目增加而促进生长、发育。 4、流行病学调查表明：维生素A的摄入与癌症的发生呈负相关。,（四）生化作用及缺乏症,5、缺乏症:夜盲症，干眼病，皮肤干燥等,人视网膜上有二类细胞，锥细胞专门感受强光，杆细胞则专门感受漫散光、弱光。 在傍晚以后，往往是弱光世界。在动物界，鸡是缺乏杆细胞的，所以鸡在傍晚前就归窝了。而猫头鹰是缺乏锥细胞的，所以猫头鹰只上夜班。而人则都具有这两种细胞，所以人白天可以抓猫头鹰，晚上又可以偷鸡。,杆细胞中的感光物质称视紫红质，它是由视黄醛与视蛋白结合生成的，这种结合只有在11-顺视黄醛的构型时才进行。视紫红质对弱光非常敏感，一个光量子即可诱发它的光化学
6、反应。 当A缺乏时，11-顺视黄醛得不到补充，杆细胞内视紫红质的合成减弱，暗适应的能力下降，严重者可致夜盲症，中医称为“雀目”。,视紫红质 Rhodopsin 的发现(1877年),置蛙于暗室,眼视明亮窗子,一定时间后遮光,剔出视网膜,明矾固定,可见有白色窗子影象，周边衬以紫红色。,Rhodopsin 的光化学反应视紫红质 = 视蛋白 + 11-顺视黄醛视蛋白 全反型视黄醛11-顺视黄醛Vit A(全反型视黄醇)夜盲症 Nyctalopia,强光下分解,暗光下合成,视紫红质中的视黄醛是11-顺视黄醛。,11-cis-Retinal,视紫红质为弱光感受物，当弱光射到视网膜上时，视紫红质分解，并刺
7、激视神经而发生光觉。11-顺式视黄醛，在暗光下经视网膜圆锥细胞作用后，与视蛋白结合成视紫红质，形成一个视循环。 当全反视黄醛变成11-顺式视黄醛时，部分全反视黄醛被分解为无用物质，故必需随时补充维生素A，每日补充量1 mg。,11-顺视黄醛与视蛋白以schiff base结合,视蛋白,Schiff 碱,视紫红质,视循环,种类：VitD2（麦角钙化醇） VitD3（胆钙化醇）VitD2原：麦角固醇 VitD3原： 7-脱氢胆固醇 麦角固醇VitD2 胆固醇7-脱氢胆固醇VitD3VitD3的活性形式： 1, 25- (OH)2-VitD3,（一）化学本质和性质,二 、维生素D（抗佝偻病维生素）,
8、1结构,维生素D和D原都是类固醇化合物，其母核为环戊烷多氢菲。,维生素D的通式,2功能,维生素D的主要功能是调节钙、磷代谢，可促使小肠 吸收钙，使血钙浓度增加，也可促使小肠吸收磷，使血磷浓度升高。,小肠粘膜细胞,肝25-羟化酶,维生素D3 （胆钙化醇）,肾,骨,胎盘中的 1-羟化酶,1, 25-二羟维生素D3 （1, 25-二羟胆钙化醇）,（二）在体内的转变,24, 25-二羟维生素D3 （24, 25-二羟胆钙化醇）,肾,骨,胎盘、软骨 中的24-羟化酶,婴儿机体缺钙可引起佝偻病，维生素D可促进机体对钙的吸收，故给病人补钙和维D一般可以治愈。但有些患儿伴有严重肝病，以上治疗效果就不理想，其原
9、因是：A肝脏1-羟化酶合成不足 B肝脏25-羟化酶合成不足 C肝脏钙结合蛋白合成不足 D肝脏钙调蛋白合成不足 E肝脏12-羟化酶合成不足,思考题,2. 缺乏症 儿童佝偻病 成人软骨病,（三）生化作用及缺乏症,生化作用 维生素D能促进小肠对食物中钙和磷的吸收， 促进肾对钙和磷的重吸收，维持血中钙和磷的正常含量，促进骨和牙的钙化作用。,1,25-(OH)2 D3 的作用,靶组织： 小肠（促进Ca2+ 的吸收、运输 ） 骨骼（促进Ca2+的沉积 ）中。 肾小管：促进钙磷的重吸收,典型的佝偻病症状,方颅、 鸡胸、 X型腿、 O型腿、串珠肋,Rickets of vitamin D deficiency
10、,三、维生素E（生育酚）,（一）化学本质与性质 种类：生育酚（tocopherol），生育三烯酚 易自身氧化，故能保护其他物质。（二）生化作用及缺乏症 生化作用：1. 抗氧化作用 2. 维持生殖机能 3. 促进血红素代谢,主要存在于麦胚油、豆油、深海鱼油及蔬菜中。,（三）来源,1、维生素E与动物生殖机能有关。雌性动物缺少维生素E则失去正常生育能力，或虽能受孕，但易流产，所以俗称生育酚。2、维生素E是体内最重要的抗氧化剂。 在培养基中加入维生素E，细胞分裂次数就由60-70代增加到120-140代。,维生素E的结构,四、维生素K（凝血维生素）,维生素K的种类,天然形式：K1、K2 人工合成：K3
11、、K4,K1：绿色蔬菜、动物肝脏、牛奶、大豆， K2：肠道微生物合成（大肠杆菌、乳酸菌） K3：临床使用的合成物 K4：凝血活性更高,（一）化学性质、来源及体内转变 维生素K又称凝血维生素，是2-甲基1，4-萘醌的衍生物，自然界已发现的有两种，存在于绿叶植物中者为维生素K1，肠道细菌合成者为维生素K2。人体内的维生素K 约有1/2来自肠道细菌的合成。 人工合成的 2-甲基1,4-萘醌又称维生素K3，因水溶性便于临床使用，药用维生素K多为其还原性衍生物或亚硫酸钠盐。,（二）生化作用及缺乏症维生素K可以促进肝脏合成凝血因子、，因而促进血液凝固。这些凝血因子由无活性型向活性型的转变时，需要前体的10
12、个谷氨酸残基经羧化变为-羧基谷氨酸。后者具有很强的螯合Ca2+能力，从而使其转变为活性型。催化这一反应的酶是-羧化酶，而维生素K为该酶的辅助因子。,维生素K缺乏：易出血。 双香豆素的结构与维生素K相类似，作用将相拮抗，在临床上可用于治疗血栓病，过量则易造成内出血。,凝血过程中，许多凝血因子的生成与维生K有关。 凝血酶原， 即因子II 转变加速因子前体， 因子VII 血浆凝血酶激酶 因子IX 司徒氏因子 因子X,凝血酶原：N （Glu）10X,凝血酶原：N（ -羧化 Glu）10 X,维生素K依赖性的谷氨酰羧化酶,Ca2+,因子Xa,凝血酶：NX,水溶性维生素包括维生素B复合体和维生素C。 在自
13、然界中维生素B族大多共同存在于同一动植物食物中，其中最丰富的来源是酵母、肝脏和麸糠种皮等所谓的粗糙食物。 B 族维生素往往作为酶的辅基而发挥其参与和调节物质代谢的作用。易溶于水，对酸稳定，易被碱破坏。,第二节 水溶性维生素 Section II water-soluble vitamin,共同特点： 易溶于水，故易随尿液排出。 体内不易储存，必须经常从食物中摄取。,种类： B族维生素和维生素C,一、维生素B1,（一）化学本质及性质 维生素B1又名硫胺素(thiamine)，因其结构中有含S的噻唑环与含氨基的嘧啶环而得名。 有特殊香味，它在紫外光下呈蓝色荧光，可用于维生素B1的检测。,维生素B1
14、又名抗脚气病维生素。 体内辅酶形式：焦磷酸硫胺素（TPP)。,硫胺素+ATP TPP+AMP,维生素B1易被小肠吸收，在肝脏中维生素 B1被磷酸化成为焦磷酸硫胺素(triamine pyrophsphate ,TPP)，又称脱羧辅酶，它是体内催化-酮酸氧化脱羧酶的辅酶，也是磷酸戊糖途径中转酮基酶的辅酶。 当维生素B1缺乏时，由于TPP 合成不足，丙酮酸的氧化脱羧发生障碍，导致糖的氧化利用受阻。将出现脚气病(beriberi)。因此又称维生素B1为抗脚气病维生素。,（二）生化作用及缺乏症,脚气病患者大多数疲乏软弱，小腿沉重，肌肉酸痛，头痛，失眠，食欲不振，且足踝部大多浮肿等，所以当时就被称作脚气
15、病。它并非民间所误认为的脚癣病，它是一种神经系统为主（如神经炎）的，同时累及心血管系统并伴有水肿与浆液渗出的疾病。从米糠中提取到了维生素B1。经分析，其组成中含有硫、氮和氢，而氮氢比是1:3（即NH3），所以又被称为硫胺素。,二、维生素B2,维生素B2又称核黄素（riboflavin），为桔黄色针状结晶，水溶液能产生绿色荧光，在碱性溶液中受光照射时极易破坏。 核黄素在体内经磷酸化作用可生成FMN和FAD，它们分别构成各种黄素酶的辅酶参与体内生物氧化过程。,（一）化学本质及性质 维生素B2又名核黄素(riboflavin) 体内辅酶形式：黄素单核苷酸(FMN) 黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD),（二
16、）生化作用 A.促进蛋白质、脂肪与碳水化合物的代谢，促进生长发育，特别是维持皮肤和粘膜的完整性。所以缺乏维生素B2，易发生舌炎、唇炎、口角炎、脂溢性皮炎等。 B.维生素B2对眼的感光过程起重要作用。缺乏之将造成眼干燥、畏光、视力下降、白内障等疾病。 C.肾上腺皮质激素的产生、骨髓中红细胞的生成和铁的吸收均与维生素B2有关连。 D.长期缺乏维生素B2，将导致食道癌。这可能是维生素B2缺乏时，食道上皮细胞过度增生，这已知是食道癌发生的基础。,（二）缺乏症生化作用：FMN及FAD是体内氧化还原酶的辅基，主要起氢传递体的作用。缺乏症：口角炎，唇炎，阴囊炎等。,FMN和FAD的分子结构,核黄素的结构与递
17、氢过程,FMN的作用机制,三、维生素PP（VB5）,维生素PP又名尼克酸(nicotinic acid)或烟酸，在体内常以尼克酰胺(nicotinamide)或烟酰胺形式存在。,（一）化学本质及性质,体内辅酶形式尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)辅酶I尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+)-辅酶II,尼克酰胺,尼克酸,1. 生化作用 NAD+及NADP+是体内多种脱氢酶（如苹果酸脱氢酶、乳酸脱氢酶）的辅酶，起传递氢的作用。,（二）生化作用及缺乏症,2. 缺乏症 癞皮病（pellagra）。,尼可酰胺的递氢过程,NAD+的组成,NADP+的组成,四、维生素B6,（一）化学本质及性质 维生素B6
18、包括吡哆醇（pyridoxine），吡哆醛（pyridoxal）和吡哆胺（pyridoxamine）三种化合物，在体内它们可以相互转变。它们都以磷酸酯的形式存在并起作用。,活性形式:磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。,磷酸吡哆醛与磷酸吡哆胺的分子结构,（二）生化作用及缺乏症维生素B6是氨基酸转氨酶、氨基酸脱羧酶的辅酶，它们参与蛋白质氨基酸的分解代谢。维生素B6是合成血红素的关键酶ALA合成酶的辅酶。维生素B6缺乏时，血红素合成将受到障碍，造成贫血，称维生素B6反应性贫血。,五、泛酸,泛酸（pantothenic acid）是由-丙氨酸与羟基丁酸结合而构成，因其广泛存在于动植物组织故名泛酸或遍多酸。只有在
19、极端营养不良时才造成缺乏。 泛酸在机体组织内是与巯基乙胺、焦磷酸及3-磷酸腺苷结合成为辅酶A及酰基载体蛋白（acyl carrier protein，ACP）而起作用的。辅酶A的结构中，因其活性基团为-SH，故常用CoA-SH表示之。 三大产能物质的代谢过程，都离不开辅酶A的参加。所以泛酸缺乏时，可表现为消化不良，精神萎靡不振，疲倦无力，四肢麻木及共济失调等。,辅酶A的结构,体内辅酶形式：辅酶A(CoA) 酰基载体蛋白(ACP),六、生物素,生物素（biotin）的结构包括含硫的噻吩环、尿素及戊酸三部分 。 生物素在体内是作为羧化酶的辅酶而起作用的。 鸡蛋中含较高的生物素，但同时含有抗生物素蛋
20、白（avidin），使其难以被吸收利用，所以说生鸡蛋几乎不含可被人吸收的生物素。 生物素广泛存在于动植物组织中，人体肠道细菌也能合成，所以一般不至于造成缺乏症。,生物素的结构,七、叶酸,（一）化学本质 、性质及来源 叶酸（folic acid）由蝶酸（pteroic acid）和谷氨酸结合构成，在植物绿叶中含量丰富而得名，其实在酵母中叶酸含量是最高的，其次在肝脏也很丰富。 叶酸在体内必须还原成四氢叶酸(FH4或THFA)才有生理活性。小肠粘膜、肝及骨髓等组织含有叶酸还原酶，在NADPH和维生素C的参与下，可催化此转变。,叶酸与四氢叶酸的结构,（二）生化作用及缺乏症体内重要有机物的合成需要提供“
21、一碳单位” 以作碳源，而四氢叶酸是一碳基团转移酶系统的辅酶，在四氢叶酸结构的N5、N10部位可携带一碳单位。 四氢叶酸在体内尤其是嘌呤和嘧啶的合成中起重要作用。因此，叶酸与核苷酸的合成有密切关系。当体内缺乏叶酸时，“一碳基团”的转移发生障碍，造成巨幼红细胞性贫血(megaloblastic macrocytic anemia)。,八、维生素B12,（一）化学本质、性质及来源 维生素B12 因其分子中含有金属钴和许多酰氨基，故又称为钴胺素（coholamine），是唯一含金属的分子量最大、结构最复杂的维生素。维生素B12广泛存在于动物性食品中，尤其在肝中含量最为丰富。人体对它的需要量甚少 ，而体
22、内贮存量很充裕，所以因摄入不足而致维生素B12缺乏者在临床上比较少见。,维生素B12的结构,（二）生化作用及缺乏症,甲基钴胺(CH3-B12)参与体内甲基移换反应和叶酸代谢，是N5甲基四氢叶酸甲基移换酶的辅酶。此酶催化N5-CH3-FH4和同型半胱氨酸之间不可逆的甲基移换反应，产生四氢叶酸和蛋氨酸。该反应不仅有利于蛋氨酸的生成，同时也造就了四氢叶酸的再生，用于“一碳单位”的转运。所以缺乏维生素B12同缺乏叶酸一样，也将造成巨幼红细胞性贫血。,硫辛酸（lipoic acid）又名6,8-二硫辛酸，因硫辛酸分子内含二硫键而得名。能还原为带有两个-SH的二氢硫辛酸，作为硫辛酸乙酰转移酶的辅酶，参与丙
23、酮酸的氧化脱羧反应。硫辛酸有抗脂肪肝和降低血胆固醇的作用。另外，它很容易进行氧化还原反应，故可保护巯基酶免受重金属离子的毒害。,十、硫辛酸,硫辛酸的结构,辅酶或辅基在酶催化中的作用,十、维生素C (ascorbic acid),（一）化学本质及性质,维生素C又称L-抗坏血酸(ascorbic acid),其特点是具有可解离出H+的烯醇式羟基，因而其水溶液有较强的酸性。维生素C有很强的还原性，可被脱氢而氧化，但在供氢体存在时仍可被可逆性还原。,维生素C主要存在于绿色新鲜蔬菜和水果。但在植物组织中尚含有抗坏血酸氧化酶，能使之氧化分解，所以蔬菜和水果贮存越久，其中维生素C遭到破坏越严重 。 大多数动
24、物能够利用葡萄糖以合成维生素C，但是人类、灵长类动物和豚鼠由于体内缺少合成维生素C的酶类，所以不能合成维生素C，而必须依赖食物供给。,维生素C在小肠被吸收。血浆中维生素C可逆浓度梯度转运至许多组织细胞中去，并在其中形成高浓度积累。维生素C从尿中排除。,（二）吸收、转运与代谢,（三）生化作用及缺乏症,1.参与体内氧化还原反应 作为一种电子共体，具有多种生理功能。 2.参与羟化反应 维持胶原蛋白的正常功能 参与胆固醇的羟化 使胆固醇转变为胆酸，从而降低血胆固醇含量。参与神经递质合成及酪氨酸代谢等。 3.研究认为有抗肿瘤及预防感冒的作用。,典型缺乏症为坏血病，在临床上有多种表现症状。 毒性很低。 一次口服过大时可能出现腹泻症状。 长期摄入过高而饮水较少的话，有增加尿路结石的危险。,4、缺乏症：坏血病，毛细血管脆弱，牙龈发炎出血。,维生素C与谷胱甘肽氧化还原反应的关系 (1)：GSH还原酶；(2)：GSH过氧化酶,维生素C对巯基酶的保护作用,思考题,1.维生素一般分哪几类?各是什么? 2.脂溶性维生素主要包括哪些?其来源、生理作用及其缺乏乏症？ 3.水溶性维生素主要包括哪？其来源、生理作用及其缺乏乏症？ 4.为什么B1缺乏会影响糖代谢？ 5.为什么B6缺乏影响aa代谢，进而影响蛋白质代谢？,
