维生素与辅酶

1第六章维生素与辅酶2维生素的定义维生素（Vitamin，Vit)是生物生长和代谢必需的微量小分子有机化合物。人体不能合成，必须从食物中摄取。3Vit的功能主要作为辅酶或辅基的组分；或影响酶的活性、或通过影响一些特殊的生理功能影响到正常代谢，从而影响正常生命活动和生长发育。维生素为代谢过程所必需，缺乏可引起维生素缺乏症。4维生素根据溶解性分为脂溶性和水溶性两大类。1）脂溶性Vit：A,D,E,K，在体内可直接参与代谢的调节作用；2)水溶性Vit：VB（B1、B2、PP、B6、泛酸、生物素、叶酸、B12）和VC，通过转变成辅酶对代谢起调节作用。Vit的分类5一、水溶性维生素与辅酶某些小分子有机化合物与酶蛋白结合在一起并协同实施催化作用，这类分子被称为辅酶（或辅基）。大多数辅酶的前体主要是水溶性B族维生素。许多维生素的生理功能与辅酶的作用密切相关。6一、水溶性维生素与辅酶辅酶在酶促反应中的作用机制有两种：一种是作为两个酶的辅酶，在两个酶之间担当原子或某种化学基团的载体。例如NAD、NADP和叶酸的作用；另一种机制是作为一个酶的辅酶，担当某种原子或化学基团的载体。例如FMN、FAD、磷酸吡哆醛、硫辛酸等。7(1)硫胺素和焦磷酸硫胺素(TPP)维生素B1又称硫胺素（Thiamine)，由噻唑和嘧啶组成，是抗神经炎维生素；在体内可转变成焦磷酸硫胺素（TPP），是脱羧酶的辅酶。体内活性形式：焦磷酸硫胺素；主要存在于种子的外皮和胚芽中。功能：是催化酮酸的脱羧反应一、水溶性维生素与辅酶1238(1)硫胺素生理功能是脱羧酶辅酶，在糖代谢中起重要作用。抑制胆碱脂酶的活性，在神经传导中起一定作用。缺乏：表现出多发性神经炎、皮肤麻木、心力衰竭、四肢无力、下肢水肿。俗称脚气病。一、水溶性维生素与辅酶负碳离子通过氮原子双键形成共振稳定性的底物负碳离子活性乙醛羟乙基-TPP89(2)核黄素（VB2)核黄素(维生素B2)为核糖醇与7,8-二甲基异咯嗪的缩合物，又称核黄素（riboflavin)。对酸、热稳定；易被紫外、碱破坏。生物体内不能合成。一、水溶性维生素与辅酶10在体内的存在形式FMN：黄素单核苷酸（flavinmononucleotide）FAD：黄素腺嘌呤二核苷酸（flavinadeninedinucleotide）一、水溶性维生素与辅酶(2)核黄素11生理功能是多种氧化还原酶（黄素蛋白）的辅基。生化反应中起传递氢和电子的作用；对维持皮肤、黏膜和视觉的正常机能有一定作用。(2)核黄素异咯嗪环12缺乏口角炎、舌炎、结膜炎、脂溢性皮炎、视觉模糊等。分布及来源：动物肝、酵母中较多；蛋、绿色蔬菜中均有。(2)核黄素13(3)泛酸和辅酶A(CoA)泛酸是自然界中分布十分广泛的维生素，故又称遍多酸，由，-二羟基--二甲基丁酸和一分子-丙氨酸缩合而成。食物中含量充分，极少缺乏。蔬菜、肝、蛋中丰富；肠道菌可合成。一、水溶性维生素与辅酶CH2CCH3CH3CHOHCONHCH2CH2COHCOOHO，-二羟基--二甲基丁酸-丙氨酸14体内活性形式：辅酶A(CoenzymeA,CoA-SH)酰基载体蛋白（ACP)15(3)泛酸和辅酶A(CoA)一、水溶性维生素与辅酶生理功能：CoA-SH功能部位在-SH上，可与酰基形成硫酯，在代谢中作为酰基载体。常以HSCoA表示。如携带乙酰基：CH3CO~SCoA（乙酰辅酶A）。乙酰辅酶A在代谢中起重要的纽带作用。16(4)维生素PP烟酸和烟酰胺，是含氮杂环吡啶的衍生物，性质稳定。包括二种物质：尼克酸(nicotinicacid,又称烟酸)、尼克酰胺(nicotinamide,又称烟酰胺)，在体内主要以尼克酰胺形式存在。能维持神经组织的健康，缺乏时表现出神经营养障碍，出现皮炎。一、水溶性维生素与辅酶17(4)维生素PP和NAD+和NADP+一、水溶性维生素与辅酶辅酶形式1）烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NicotinamideAdenineDinucleotide）简称NAD＋或CoⅠ；2）烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamideadeninedinucleotidephosphate）简称NADP＋或CoⅡ。17183、生理功能：1）NAD和NADP是多种酶的辅酶，作为H的载体：MH2+NAD(P)+M+NAD(P)H+H+（氧化态）（还原态）19NAD+和NADH的紫外吸收202）作为药物：治糙皮病；烟酸可扩张血管；分布及来源：分布广泛，肉类、谷物、花生和酵母中含量丰富。人体可利用Trp合成烟酰胺。21(5)维生素B6和吡哆素维生素B6是吡啶的衍生物，包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺。三种物质在体内均以磷酸酯形式存在，可互相转变，参加代谢的主要是磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。一、水溶性维生素与辅酶ppp22(5)吡哆素和磷酸吡哆素磷酸吡哆素主要包括磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。NH3CHOCHOCH2OPOHOOHNH3CHOCH2NH2CH2OPOHOOH磷酸吡哆醛磷酸吡哆胺一、水溶性维生素与辅酶磷酸吡多素是转氨酶的辅酶，转氨酶通过磷酸吡多醛和磷酸吡多胺的相互转换，起转移氨基的作用。23生理功能：1）磷酸吡哆醛在aa代谢中作为辅酶：a、作为转氨酶的辅酶，作氨基载体；b、催化氨基酸脱羧和消旋作用；2）作为药物：治呕吐、动脉粥样硬化症、粒细胞减少症等。3）分布及来源：蛋黄、肝、酵母、肉、鱼和谷类中丰富。肠道细菌可以合成VB6，故人类很少发生维生素B6缺乏症。24(6)生物素生物素（biotin)是带戊酸侧链的噻吩与尿素结合的骈环，又称VitH。羧化酶的辅酶。。一、水溶性维生素与辅酶生物素的功能是作为CO2的递体，在生物合成中起传递和固定CO2的作用。25生理功能：作为羧化酶的辅基（共价结合在酶蛋白Lys的ε-氨基上），在体内参与CO2的固定或脱羧反应。分布及来源：蔬菜、蛋、肝、肾中丰富，肠道菌可合成。(6)生物素26(7)叶酸和四氢叶酸(FH4或THFA)四氢叶酸是由喋呤、对氨基苯甲酸（PABA）与L-Glu连接而成，是合成酶的辅酶，其前体是叶酸(又称为蝶酰谷氨酸，维生素B11)。一、水溶性维生素与辅酶27体内存在形式：四氢叶酸，又称辅酶F（FH4）。2728四氢叶酸的主要作用是转移一碳基团，如（如甲基、亚甲基、甲酰基、羟甲基等）酶系的辅酶，是一碳基团的载体，促进正常血细胞形成，参与多种生物合成过程。2829缺乏：引起巨幼红细胞性贫血、白细胞减少症；叶酸与抗代谢药：1）结构中有与磺胺药结构相似的PABA，故磺胺药在细菌合成叶酸中起竞争性抑制作用，从而抑制细菌生长繁殖。2）设计叶酸类抗代谢物作为抗肿瘤药物，如蝶呤类似物—氨甲蝶呤等。30(8)维生素B12辅酶维生素B12又称为钴胺素。活性辅酶形式为5’-脱氧腺苷钴胺素和甲基钴胺素。一、水溶性维生素与辅酶5，6-二甲基苯并咪唑3-磷酸核糖钴琳环氨基丙醇3031维生素B12辅酶的主要功能是作为变位酶的辅酶，催化底物分子内基团(主要为甲基)的变位反应。3132生理功能：1.VB12参与3类反应：1）参与分子内重排（变位酶的辅酶）；2）参与甲基转移（甲基钴胺素）；3）核苷酸还原成脱氧核苷酸（某些细菌中）。2.VB12是一种抗恶性贫血因子，参与DNA合成，为红细胞正常成熟和生长所必需。33缺乏：引起恶性贫血，患者尿中有大量丙二酰CoA和丙酸。分布及来源：动物肝、肉、鱼、蛋奶中含量丰富。人肠道菌可以合成。34（9）维生素C化学名为抗坏血酸（ascorbicacid)，为多羟基酸性物质。在体内参与氧化还原反应、羟化反应。分布新鲜果蔬中，人体不能合成。CCCCCCH2OHOHOHOHHOHOOCCOOOHHOHCH2OHCCCL-抗坏血酸脱氢抗坏血酸35性质：具强还原性；极易被氧化破坏（尤中、碱性环境）；遇光易氧化破坏。生理功能：在生物氧化中作为氢载体；羟化酶辅酶；抗病毒作用；维持含巯基酶的活性。36缺乏：引起坏血病，毛细血管脆弱、牙龈出血、皮肤出血斑等。过量：引起尿路结石、妇女生育能力下降、肠蠕动增加、破坏B12、引起白癜风。37（10）硫辛酸硫辛酸是少数不属于维生素的辅酶。硫辛酸是6,8-二硫辛酸，有两种形式，即硫辛酸（氧化型）和二氢硫辛酸（还原型）。CH2CH2CHSCH2)4COOHS((SHCH2CH2CHSCH2)4COOHH+2H-2H传递氢原子38生理功能：通过氧化还原作用参与生物体的递氢和传递乙酰基的作用。功能部位-SH。与糖代谢关系密切。39(11)辅酶Q(CoQ)辅酶Q又称为泛醌，广泛存在与动物和细菌的线粒体中，其结构为：OOCH3OCH3OCH3(CH2CHCCH2)nHCH3n=6-10辅酶Q的活性部分是它的醌环结构，主要功能是作为线粒体呼吸链氧化-还原酶的辅酶，在酶与底物分子之间传递电子。40二、脂溶性维生素维生素A,D,E,K均溶于脂类溶剂，不溶于水，在食物中通常与脂肪一起存在，吸收它们，需要脂肪和胆汁酸。411维生素A维生素A化学名为视黄醇（retinol)，分A1,A2两种，是不饱和一元醇类。维生素A1又称为视黄醇，A2称为脱氢视黄醇。化学性质活泼、易被空气氧化、被紫外线破坏。活性形式：视黄醇、视黄醛、视黄酸。缺乏时引起夜盲症。CH2OHCH2OHA1A2视黄醇脱氢视黄醇42-胡萝卜素视黄醇11-顺视黄醛反视黄醛视黄酸43-胡萝卜素是维生素A的前体，故称其为维生素A原。1分子β-胡萝卜素可转化成2分子VA。44视紫红质的合成、分解与视黄醛的关系11－顺视黄醛（视网膜）异构酶异构酶（肝）11－顺视黄醇全反视黄醇视黄醛还原酶光全反视黄醛暗处视紫红质视蛋白45生理功能视紫红质是由VA合成的，缺乏时引起夜盲症。组织的发育分化所必需、促进幼儿生长发育等作用；参与糖蛋白合成，维持上皮组织分化和健全。分布及来源动物肝、鱼、胡萝卜、韭菜、菠菜、玉米等含量较多。注意过多引起中毒，多见婴幼儿。462维生素D维生素D是固醇类化合物，含环戊烷多氢菲结构。主要有D2,D3,D4,D5。其中D2,D3活性最高。麦角固醇7-脱氢胆固醇22-双氢麦角固醇7-脱氢谷固醇维生素D2维生素D3维生素D4维生素D547维生素D的结构在生物体内，D2和D3本身不具有生物活性。它们在肝脏和肾脏中进行羟化后，形成1，25-二羟基维生素D，其中1，25-二羟基维生素D3是生物活性最强的。48第1步在肝，25-羟化第2步在肾，1-羟化2步在皮肤49生理功能：主要是促进钙及磷的吸收，有利于新骨的生成、钙化。缺乏：钙、磷吸收障碍，骨、牙不能正常发育，佝偻病、软骨病、骨质疏松。分布及来源：鱼肝油、肝、蛋黄、乳中含量较多。503维生素E又叫做生育酚，目前发现的有6种，其中，，，四种有生理活性，以型活力最高。OHOR2R1R3维生素E51生理功能：1）抗氧化剂；2）与动物生殖机能有关；3）促进血红素代谢。分布及来源：麦胚油、玉米油、等植物油；豆类及绿色蔬菜。524维生素K凝血维生素，均为2-甲基-1，4萘醌的衍生物。天然有2种：K1，K2；人工合成：K3，K4OOOOCH2[CHC(CH3)CH2CH2]5CHC(CH3)2维生素K1维生素K253VitK与凝血酶原凝血酶原N末端含10个γ-羧基Glu残基，它们的羧基化由依赖于VitK的谷氨酰羧化酶催化。凝血酶原上特定的γ-羧基Glu可螯合Ca2+，使酶原转变成凝血酶；54生理功能：促进肝脏合成凝血酶原（凝血因子Ⅱ）；维持体内的第II、IX、X凝血因子的正常水平，促进血液凝固；参与体内羧化反应。缺乏：易出血、贫血、凝血时间长。分布及来源：绿色植物、动物肝、微生物代谢产生。55辅酶在酶促反应中的作用特点辅酶在催化反应过程中，直接参加了反应。每一种辅酶都具有特殊的功能，可以特定地催化某一类型的反应。同一种辅酶可以和多种不同的酶蛋白结合形成不同的全酶。一般来说，全酶中的辅酶决定了酶所催化的类型