复旦生物化学课件17-维生素与辅酶1

维生素与辅酶VitaminsandCoenzymes维生素（Vitamins)•维生素是一类有机化合物，天然食物中含量极少，对人体的生长、发育和健康必要，人体自身几乎不能合成，必须由饮食中摄取。参与人体生长发育及代谢所必需的一类微量有机物。•最早分离的VitB1是一种胺类化合物（硫胺素），称它们为生命胺[Vitamine][维他命]，而许多维生素并非胺类，VitamineVitamin[维生素]。FunctionsofVitamin维持人体正常代谢和机能所必须的一类低分子化合物，六大营养要素（糖、脂肪、蛋白质、盐类、维生素和水）之一，大多数必须从食物中获得，人体内基本不合成，少数由肠道细菌产生或由皮肤细胞转化。非供能、也非组成生物体的结构成分，为代谢过程所必需，多作为辅酶或辅基，或影响酶的活性、或影响一些特殊的生理功能、影响代谢而影响正常生命活动和生长发育。严重缺乏时会引发疾病。Enzyme-CoenzymeInteractionClassificationofVitamins都是小分子有机化合物，化学结构上没有共同性，包括：脂肪族、芳香族、脂肪环族、杂环及甾类化合物等，依据结构或功能无法对它们进行分类，习惯上根据它们的水溶性或脂溶性分为脂溶性维生素[Lipid(fat)-solublevitamins]，如VitA、VitD、VitE和VitK等；水溶性维生素(Water-solublevitamins)，如VitB家族（B1、B2、烟酸及烟酰胺、B6、遍多酸、生物素、叶酸、B12等）和VitC。脂溶性维生素：A、D、E、K水溶性维生素：•B族维生素（B1、B2、B3、B5、B6、B7、B11、B12）•维生素C维生素的分类BogusVitamins•VitaminB4adenine•VitaminB10identicalwithfolicacid•VitaminB11（叶酸）•VitaminB15pangamicacid（二甲基甘氨酸）•VitaminB13oroticacid（6-尿嘧啶羧酸）•VitaminB17laetrile（苦杏仁苷）•VitaminB19wormser’ssecretformula（核黄素A）8BsandaCThiamin[硫胺素，B1](1926)Riboflavin[核黄素，B2](1935)Niacin[烟酸](1937)Pantothenicacid[泛酸、遍多酸，B3，B5](1938)Biotin[生物素](1936)Pyridoxine[吡哆醇，B6](1938)Folate[叶酸，M，Bc](1946)Cyanocobalmin[氰钴胺素，B12](1948)VitC(1932)维生素的故事I维生素也称维他命，由波兰科学家丰克命名--“维持生命的营养素”。人体缺少维生素，会患各种疾病。人类对维生素的认识始于3000多年前，古埃及人发现夜盲症可以被一些食物治愈，唐代孙思邈用肝脏治夜盲症，用谷皮熬汤治脚气病，是人类对维生素最朦胧的认识。1519年葡萄牙航海家麦哲伦率领的远洋船队从南美洲东岸向太平洋进发，三个月后，有的船员牙床破了，有的船员流鼻血，有的船员浑身无力，船到达目的地时，原来200多人只有35人活下来，人们对此找不出原因。维生素的故事II1734年，开往格陵兰的海船上有一个船员得了严重的坏血病，其他船员只好把他抛弃在一个荒岛上。他醒后以野草充饥，坏血病竟不治而愈。此类坏血病曾夺去过几十万英国水手的生命。1747年英国海军军医林德总结了前人的经验，建议海军和远征船队的船员在远航时要多吃柠檬，从此未曾发生过坏血病。1897年荷兰医生C.Eijkman证明米糠可治脚气病（获得诺贝尔奖）。1906年英国的F.G.Hopkins发现大鼠喂饲纯化饲料（包括蛋白质、脂肪、糖类、和矿质）和水，不能存活；添加微量牛奶就能正常生长。牛奶中存在的营养辅助因素也就是维生素（获诺贝尔奖）。1912年，丰克经千百次试验终于从米糠中提取出一种能够治疗脚气病的白色物质--“维持生命的营养素”，简称Vitamine。维生素的发展简史I公元前3500年-古埃及人发现防治夜盲症的物质-维A；1600年-医生鼓励以多吃动物肝脏来治夜盲症-维A。1747年-苏格兰医生林德发现柠檬能治坏血病--维C。1831年-胡萝卜素[维A前体]被发现。1905年-甲状腺肿大被碘治愈[甲状腺素]。1911年-波兰化学家丰克为维生素命名。1915年-认为糙皮病是由于缺乏某种维生素而造成的。1916年-维生素B被分离出来。1917年-英国医生发现鱼肝油可治愈佝偻病--维D。1920年-发现人体可将胡萝卜转化为维生素A。维生素的发展简史II1922年-维E被发现。1933年-维E首次用于治疗。1948年-大剂量维C用于治疗炎症。1949年-维B3与维C用于治疗精神分裂症。1954年-自由基与人体老化的关系被揭开。1957年-Q10多酶被发现。1969年-体内超级抗氧化酶被发现。1970年-维C被用于治疗感冒。1993年-哈佛大学发表维E与心脏病关系的研究结果。脂溶性维生素A、D、E、K维生素A和胡萝卜素（Carotene，维生素A源）VitA的化学名称是视黄醇[retinol]，是一个具脂环的单元醇，由四个异戊二烯单位组成，五个共轭双键。有A1和A2两种形式，前者主要存在于海水鱼肝脏内，后者存在于淡水鱼肝脏内，A1活性较A2为大。-胡萝卜素的结构与VitA非常相似，1分子胡萝卜素可转化为2分子VitA。VitA易被氧化，遇热或光更易氧化。维生素A1和维生素A2维生素A1H3CCH3CH2OHCH3CH3CH3维生素A2H3CCH3CH2OHCH3CH3CH3维生素A1、前体及衍生物VitA的主要功能•维持上皮细胞正常结构和功能；•组成视色素；•促进粘多糖合成及骨的形成和生长等。•VitA缺乏症包括：皮肤和各器官表皮角质化（蟾皮病）、眼角膜和结膜表皮细胞退变（干眼症，角膜软化症、夜盲症）。NAD(P)H+H+维生素A与暗适应视紫红质rhodopsin11-顺式视黄醛-11-cis-retinal全反式视黄醛+视蛋白trans-retinal+opsin11-顺式视黄醇-11-cis-retinol全反式视黄醇trans-retinol光暗同分异构酶(isomerase)NAD+alcoholdehydrogenasealcoholdehydrogenaseNA(D)PH+H+NAD+维生素Ａ的作用机理•缺乏导致上皮角质化，出现鳞状组织变形，最后发展为癌。由上皮细胞癌转变成的癌症几乎占所有癌症的一半，涉及皮肤、呼吸道、胃肠、肾、乳腺、子宫、前列腺等。•增强体液与细胞免疫功能。•阻止致癌物与DNA紧密结合，抑制肿瘤生长，修复损伤DNA，甚至逆转为正常细胞。•维生素Ａ源—－胡萝卜素是抗氧化剂，可以消除自由基，防止自由基过氧化作用带来的危害。维生素A与癌维生素Ａ的摄入水平与癌症的发病率有关，维生素Ａ摄入水平高于平均消费量者比低者的肺癌的发病率要低。挪威的研究表明，体内血浆维生素Ａ水平与膀胱癌、胃肠道癌、乳腺癌之间呈现负相关。河南林县是个食管癌的高发区，该地区人群血浆维生素Ａ含量测定结果发现，80%左右的人缺乏维生素Ａ。动物实验证明，维生素A具有防癌作用。四十只鼠接触致癌物后，分成２组，一组在食物中添加维生素A，另一组不添加，结果显示，维生素Ａ可明显降低癌症发生率。维生素D•类固醇化合物--环戊烷多氢菲结构，包括D2和D3两种活性形式，D2--麦角钙化[甾]醇[ergocalciferol,calciferol]，D3又称胆钙化[甾]醇（cholecalciferol），紫外线照射可使它们转变为相应的活化形式。•主要作用：调节钙和磷的吸收及代谢，并促进成骨作用，具抗佝偻病[rachitis]和抗软骨病[rickets]的作用。•鱼油、肝、蛋类等动物性食物。维生素DVitD缺陷引起的佝偻病VitD有减少患糖尿病的危险•芬兰对1966年出生的12000名儿童跟踪研究--服VitD孩子患糖尿病的机会减少了百分之八十。•在截止到1997年为止的这项跟踪调查发现，只有81名儿童被诊断患有糖尿病。•芬兰是全世界I型糖尿病发病率最高的国家，芬兰北部地区十二月份日照时间只有两个小时，而日照是人体自然获取维生素D的主要来源。•服用一定数量的维生素D对于芬兰人来说可能是很重要的，特别是新生儿。维生素E[生育酚]化学名称为生育酚[tocopherol]，H.M.Evans[1922]和他的同事饲养大白鼠，发现受孕雌鼠都有死胎并被吸收掉的现象，饲料中加入少量生菜、麦胚和干苜宿后即可正常生殖，后来提取纯化到VitE，并实现了人工合成。天然存在的生育酚有8种以上，以型最重要，活力最高。VitE均为苯骈二氢吡喃的衍生物。维生素E：生育酚维生素E的种类8.截塔1生育酚（1-tocopherol)VitE的药用及保健•防止流产；•延缓细胞被氧化而老化，保持青春容姿；•供给体内氧气，使身体更有耐久力，减轻疲劳；•与VitA一起作用，抵御大气污染，保护肺脏；•局部性外伤的外用药（可透过皮肤被吸收）和内服药，可防止留下疤痕，加速灼伤康复；•以利尿剂的作用来降低血压；•减轻腿抽筋和手足僵硬的状况；•降低患缺血性心脏病的机会。VitE的功能油状物，紫外及氧化剂可使其失活，无氧条件下耐热。因易氧化可用于保护其他物质不被氧化，常被用于保护脂质和VitA不被氧化；保护生物膜，增加细胞对废气的抵抗力，使细胞免受损伤和癌变；对生育功能重要，临床用于防治流产及早产。VitE与抗癌•VitＥ、硒及VitＣ的抗氧化能力并架齐驱，是人体对抗和消除自由基的有力武器，在保护细胞膜方面，VitＥ起着重要的作用。癌症患者的血硒水平仅为健康者的12%，硒水平最低人的危险性为健康者5-8倍；硒与VＥ均低的人，其危险性为健康者的11倍。•在防止与高脂肪膳食有关的癌症-如乳腺癌，VitＥ显示了它独特的作用，VitＥ水平最低的妇女患乳腺癌的危险为高维Ｅ水平的５倍，吸烟加上VitＥ水平低的人患肺癌的危险增大。•VitＥ与VitＣ的协同作用，能更有效地阻止咸肉、香肠、火腿等食物中的亚硝酸盐在胃中形成致癌物亚硝胺。维Ｃ作用于瘦肉部分，维Ｅ作用于肥肉部分。维生素K•VitK有K1和K2两种（K3和K4为人工合成），都是2-甲基-1，4萘醌的衍生物。丹麦科学家H.Dam[1929-1935]在实验鸡群中发现，命名为血凝维生素。•作用：凝血作用、抗出血不凝。加速血液凝固促进肝脏合成凝血酶原及凝血因子参与体内氧化-还原反应[呼吸链的一部分，参与电子传递和氧化磷酸化]。•肝、鱼、肉、蔬菜等丰富，遇光易氧化。VitK：凝血因子VitK的治疗和保健功能•治疗肝炎。•调整消化道的活动，用于胃肠道蠕动功能不良及手术后肠蠕动无力而胀气的病人。•缓解平滑肌的痉挛。•止痛。•小儿支气管痉挛，治疗毛细支气管炎、支气管哮。•小小咳嗽，它以增强某种抗生素的作用或是直接参与解痉、镇静，使咳嗽缓解。•将VitＫ加到肿瘤细胞培养基中，肿瘤停止生长了，说明VitＫ在某种程序上会杀死癌细胞，比常规的化疗药更有效。VitK与凝血内源性触发凝血机制外源性触发凝血机制血浆因子XII因子XII(a)接触血浆因子XI因子XI(a)血浆因子IXMW.55400因子IX(a)MW.46500血浆因子XMW.55000因子X(a)MW.40000组织因子III+血浆因子VII+Ca2+血浆因子X(a)、血浆因子V(a)组成凝血酶原酶凝血酶原MW.72000凝血酶（MW.38000）血纤维蛋白原血纤蛋白[单体]血纤蛋白[聚合体]血纤蛋白[凝块]Ca2+XII(a)血浆因子XIII维生素K激活双羟香豆素[Dicumarol]抑制依赖维生素K合成的因子，临床上用作抗凝剂，可用来测量凝血因子受维生素K作用的位置。辅酶及水溶性维生素辅酶Q[CoenzymeQ]辅酶Q10是一种辅酶，参与细胞线粒体呼吸链组成，与细胞能量代谢密切相关，是细胞代谢的激活剂，