生物化學(xué)及分子生物學(xué)(人衛(wèi)第九版)-20維生素

,作者:朱月春張巧,單位:昆明醫(yī)科大學(xué),第二十章,維生素,Vitamins,維生素概述,第一節(jié)脂溶性維生素,第二節(jié)水溶性維生素,小結(jié),重點(diǎn)難點(diǎn),維生素的定義、分類、名稱、活性形式及缺乏癥,維生素的生理功能及其作用機(jī)制,維生素的來(lái)源及每日攝取量,（一）定義,維生素(vitamin)是人體內(nèi)不能合成，或合成量甚少、不能滿足機(jī)體的需要，必須由食物供給，以維持正常生命活動(dòng)的一類低分子量有機(jī)化合物，是人體的重要營(yíng)養(yǎng)素之一。,維生素概述,（二）分類,脂溶性維生素（lipid-solublevitamin）水溶性維生素（water-solublevitamin）,按照溶解特性的不同，維生素可分為兩大類：,VitaminsOverview,脂溶性維生素,第一節(jié),Lipid-solubleVtamin,（一）共同特點(diǎn),均為疏水性化合物，易溶于脂類和有機(jī)溶劑，常隨脂類物質(zhì)被吸收在血液中與脂蛋白或特異性結(jié)合蛋白結(jié)合而運(yùn)輸，不易被排泄，在體內(nèi)主要儲(chǔ)存于肝，故不需每日供給不同種類脂溶性維生素執(zhí)行不同的生物化學(xué)與生理功能脂類吸收障礙和食物中長(zhǎng)期缺乏此類維生素可引起相應(yīng)的缺乏癥，攝入過(guò)多則可發(fā)生中毒,脂溶性維生素,（二）種類,維生素A、維生素D、維生素E和維生素K,1.結(jié)構(gòu)特征與天然形式,（一）一般性質(zhì),2.來(lái)源動(dòng)物性食品：肝、肉類、蛋黃、乳制品、魚肝油等植物：維生素A原（如-胡蘿卜素）,脂溶性維生素維生素A,一、維生素A（視黃醇、抗干眼病維生素）,3.活性形式視黃醇、視黃醛和視黃酸,異戊二烯衍生物，為不飽和一元醇A1（視黃醇）、A2（3-脫氫視黃醇）,維生素A的結(jié)構(gòu),1.視黃醛參與視覺傳導(dǎo),（二）生物學(xué)功能,脂溶性維生素維生素A,視循環(huán),2.視黃酸調(diào)控基因表達(dá)和細(xì)胞生長(zhǎng)與分化,脂溶性維生素維生素A,3.維生素A和胡蘿卜素是有效的抗氧化劑,4.維生素A及其衍生物可抑制腫瘤生長(zhǎng),關(guān)鍵物質(zhì)：9-順視黃酸全反式視黃酸或全反式維甲酸（all-transretinoicacid，ATRA）作用途徑：與細(xì)胞內(nèi)核受體結(jié)合，進(jìn)而與DNA反應(yīng)元件作用,（三）維生素A缺乏癥及中毒,脂溶性維生素維生素A,1.缺乏癥,2.建議攝入量,中國(guó)成人膳食維生素A的平均需要量（EAR）：男性560g/d，女性為480g/d,3.中毒癥狀,夜盲癥干眼病增加機(jī)體對(duì)感染性疾病的敏感性,頭痛、惡心、共濟(jì)失調(diào)等中樞神經(jīng)系統(tǒng)表現(xiàn)肝細(xì)胞損傷和高脂血癥長(zhǎng)骨增厚、高鈣血癥、軟組織鈣化等鈣穩(wěn)態(tài)失調(diào)表現(xiàn)皮膚干燥、脫屑和脫發(fā)等表現(xiàn),EAR:estimatedaveragerequirement,（一）一般性質(zhì),2.來(lái)源魚油、蛋黃、肝，紫外線照射下由人體皮膚的7-脫氫膽固醇合成,脂溶性維生素維生素D,二、維生素D（膽鈣化醇、麥角鈣化醇、抗佝僂病維生素）,3.活性形式1,25-二羥維生素D3,1,25-二羥維生素D3的結(jié)構(gòu),是類固醇（steroid）的衍生物，為環(huán)戊烷多氫菲類化合物。D3或稱膽鈣化醇（cholecalciferol）、D2或稱麥角鈣化醇（ergocalciferol）,1.結(jié)構(gòu)特征,維生素D3在體內(nèi)的轉(zhuǎn)變,脂溶性維生素維生素D,1.1,25-(OH)2-D3調(diào)節(jié)鈣磷代謝,（二）生物學(xué)功能,脂溶性維生素維生素D,2.1,25-(OH)2-D3影響細(xì)胞分化,其與靶細(xì)胞內(nèi)特異的核受體結(jié)合，調(diào)節(jié)鈣結(jié)合蛋白等基因的表達(dá)其通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)使鈣通道開放，發(fā)揮對(duì)鈣磷代謝的快速調(diào)節(jié)作用其可促進(jìn)小腸對(duì)鈣、磷的吸收，維持血鈣和血磷的正常水平，促進(jìn)骨和牙的鈣化,其可調(diào)節(jié)皮膚、大腸、前列腺、乳腺、胰島細(xì)胞等細(xì)胞的分化其可促進(jìn)胰島細(xì)胞合成與分泌胰島素，具有對(duì)抗1型和2型糖尿病的作用其對(duì)某些腫瘤細(xì)胞具有抑制增殖和促進(jìn)分化的作用,（三）維生素D缺乏癥及中毒,脂溶性維生素維生素D,1.缺乏癥,2.建議攝入量,中國(guó)居民膳食維生素D的平均需要量（EAR）為8g/d,3.中毒癥狀,夜盲癥佝僂病（兒童）軟骨病和骨質(zhì)疏松癥（成人）,因皮膚儲(chǔ)存7-脫氫膽固醇有限，多曬太陽(yáng)不致維生素D中毒高鈣血癥、高鈣尿癥、高血壓以及軟組織鈣化等口渴，皮膚瘙癢，嘔吐、腹瀉、尿頻等,1.結(jié)構(gòu)特征與種類,（一）一般性質(zhì),2.來(lái)源植物油、油性種子和麥芽,脂溶性維生素維生素E,三、維生素E（生育酚）,苯駢二氫吡喃的衍生物生育酚（tocopherol）、生育三烯酚（tocotrienol）,3.活性形式生育酚的各類衍生物,維生素E的結(jié)構(gòu),1.維生素E是體內(nèi)最重要的脂溶性抗氧化劑,（二）生物學(xué)功能,脂溶性維生素維生素E,2.維生素E具有調(diào)節(jié)基因表達(dá)的作用,3.維生素E促進(jìn)血紅素的合成,機(jī)制:捕捉過(guò)氧化脂質(zhì)自由基,保護(hù)生物膜的結(jié)構(gòu)與功能。,機(jī)制：促進(jìn)-氨基-酮戊酸(ALA)合酶和ALA脫水酶的活性,調(diào)控生育酚攝取和降解相關(guān)基因的表達(dá)-延緩衰老調(diào)控脂類攝取與動(dòng)脈硬化相關(guān)基因的表達(dá)-預(yù)防和治療冠心病調(diào)控細(xì)胞外基質(zhì)蛋白、細(xì)胞黏附與炎癥相關(guān)基因的表達(dá)-抗炎、維持正常免疫功能調(diào)控細(xì)胞信號(hào)系統(tǒng)和細(xì)胞周期調(diào)節(jié)相關(guān)基因的表達(dá)-抑制細(xì)胞增殖，抗腫瘤,（三）維生素E缺乏癥及中毒,脂溶性維生素維生素E,1.缺乏癥,2.建議攝入量,3.中毒癥狀,一般不易缺乏；早產(chǎn)兒與新生兒、脂類吸收障礙與肝損傷時(shí)可引起缺乏癥溶血性貧血可治療先兆流產(chǎn)及習(xí)慣性流產(chǎn),成人膳食維生素E的適宜攝入量（AI）為14mg-TE/d,人類尚未發(fā)現(xiàn)維生素E中毒癥成人可耐受的最高攝入量（tolerableupperintakelevel，UL）是600mg-TE/d,-TE（-tocopherolequivalent）：-生育酚當(dāng)量；AI：adequateintake,1.結(jié)構(gòu)特征,（一）一般性質(zhì),2.活性形式2-甲基-1,4-萘醌,脂溶性維生素維生素K,四、維生素K（植物甲萘醌、葉綠醌、凝血維生素）,K1，又稱植物甲萘醌或葉綠醌K2，腸道細(xì)菌的產(chǎn)物K3，人工合成的水溶性甲萘醌，可口服及注射,3.來(lái)源深綠色蔬菜（如甘藍(lán)、菠菜、萵苣等）、植物油、腸道細(xì)菌合成,2-甲基-1,4-萘醌的衍生物,維生素K的結(jié)構(gòu),1.維生素K是凝血因子活化所必需的輔酶,（二）生物學(xué)功能,脂溶性維生素維生素K,2.維生素K對(duì)骨代謝具有重要作用,3.維生素K對(duì)減少動(dòng)脈鈣化也具有重要的作用,是-谷氨酰羧化酶的輔酶，參與凝血因子的活化,因?yàn)楣氢}蛋白（osteocalcin）和骨基質(zhì)-羧基谷氨酸蛋白均是維生素K依賴蛋白。,（三）維生素K缺乏癥,脂溶性維生素維生素K,1.缺乏癥,2.建議攝入量,中國(guó)成人膳食維生素K的適宜攝入量（AI）為80g/d,成人不易缺乏，新生兒可能缺乏脂類吸收障礙（如胰腺、膽管疾?。┤狈Φ闹饕Y狀：易出血,水溶性維生素,第二節(jié),Water-solubleVitamin,（一）共同特點(diǎn),在體內(nèi)主要構(gòu)成酶的輔助因子，直接影響酶的活性依賴食物提供，體內(nèi)過(guò)剩的水溶性維生素可隨尿排出，很少蓄積一般無(wú)中毒，但供給不足時(shí)可導(dǎo)致缺乏癥。,水溶性維生素,（二）種類,B族維生素（B1、B2、PP、B6、B12、生物素、泛酸和葉酸）維生素C,1.來(lái)源,（一）一般性質(zhì),水溶性維生素維生素B1,一、維生素B1（硫胺素）,主要存在于豆類和種子外皮（如米糠）、胚芽、酵母和瘦肉中,2.活性形式焦磷酸硫胺素（thiaminepyrophosphate，TPP），占體內(nèi)硫胺素總量的80%,焦磷酸硫胺素的結(jié)構(gòu),（二）生物學(xué)功能,水溶性維生素維生素B1,1.維生素B1在體內(nèi)能量代謝中發(fā)揮重要的作用,-酮酸氧化脫羧酶多酶復(fù)合體的輔酶中轉(zhuǎn)酮醇酶的輔酶,2.維生素B1在神經(jīng)傳導(dǎo)中起一定作用,合成乙酰膽堿的乙酰輔酶A主要來(lái)自于丙酮酸的氧化脫羧反應(yīng)可作為膽堿酯酶的抑制劑，參與乙酰膽堿的代謝調(diào)控,（三）缺乏癥,水溶性維生素維生素B1,1.缺乏癥,2.建議攝入量,中國(guó)成人男性膳食維生素B1的平均需要量（EAR）為1.2mg/d，成人女性為1.0mg/d,腳氣?。╞eriberi），神經(jīng)末梢炎,1.來(lái)源,（一）一般性質(zhì),水溶性維生素維生素B2,二、維生素B2（核黃素）,奶與奶制品、肝、蛋類和肉類等,2.活性形式,FMN和FAD的結(jié)構(gòu),黃素單核苷酸（FMN）黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）,（二）生物學(xué)功能,水溶性維生素維生素B2,2.參與煙酸和維生素B6的代謝,1.為氧化還原酶的輔基，起遞氫體的作用,FMN（FAD）的遞氫作用,脂酰CoA脫氫酶、琥珀酸脫氫酶等,3.FAD作為谷胱甘肽還原酶的輔酶，參與體內(nèi)抗氧化防御系統(tǒng),作為輔酶參與色氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)闊熕岷蚔itB6轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿徇炼呷┑姆磻?yīng)。,4.FAD與CytP450結(jié)合，參與藥物代謝,（三）缺乏癥,水溶性維生素維生素B2,1.缺乏癥,2.建議攝入量,中國(guó)成人膳食維生素B2的平均需要量（EAR）：男性為1.4mg/d，成人女性為1.2mg/d,口角炎、唇炎、陰囊炎、眼瞼炎等,1.來(lái)源,（一）一般性質(zhì),水溶性維生素維生素PP,三、維生素PP（尼克酸、尼克酰胺、抗癩皮病維生素）,廣泛存在于自然界,2.活性形式,維生素PP及其活性形式的結(jié)構(gòu),煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+）,（二）生物學(xué)功能,水溶性維生素維生素PP,NAD+和NADP+是多種不需氧脫氫酶的輔酶，發(fā)揮遞氫體的作用。,糖酵解的3-磷酸甘油醛脫氫酶、檸檬酸循環(huán)的蘋果酸脫氫等以NAD+為輔酶磷酸戊糖途徑的G6PD以NADP+為輔酶，其產(chǎn)物R-5-P是核糖生成的主要途徑,維生素PP的遞氫作用,（三）缺乏癥,水溶性維生素維生素PP,1.缺乏癥,3.中毒癥狀,2.建議攝入量,中國(guó)成人男性膳食維生素PP的平均需要量（EAR）為12mgNE/d，成人女性為10mgNE/d,癩皮?。╬ellagra）：主要表現(xiàn)有皮炎、腹瀉及癡呆,NE（niacinequivalent）：煙酸當(dāng)量,血管擴(kuò)張、臉頰潮紅、痤瘡及胃腸不適等長(zhǎng)期用量超過(guò)500mg/d,可致肝損傷,1.來(lái)源,（一）一般性質(zhì),水溶性維生素泛酸,四、泛酸（遍多酸、維生素B5）,廣泛存在于動(dòng)、植物組織中,2.活性形式,輔酶A的結(jié)構(gòu),輔酶A（CoA)?；d體蛋白（acylcarrierprotein，ACP）,（二）生物學(xué)功能,水溶性維生素泛酸,CoA及ACP構(gòu)成?；D(zhuǎn)移酶的輔酶，參與糖、脂類、蛋白質(zhì)代謝及肝的生物轉(zhuǎn)化作用,（三）缺乏癥,2.建議攝入量,中國(guó)居民膳食泛酸的適宜攝入量（AI）是5.0mg/d,缺乏癥少見早期癥狀：易疲勞、胃腸功能障礙等疾病嚴(yán)重缺乏：最顯著特征是出現(xiàn)肢神經(jīng)痛綜合征,1.缺乏癥狀,1.來(lái)源,（一）一般性質(zhì),水溶性維生素生物素,五、生物素（維生素H、維生素B7、輔酶R）,肝、腎、酵母、蛋類、花生、牛乳、魚類、啤酒等，腸道細(xì)菌也可合成,2.活性形式生物素,生物素的結(jié)構(gòu),（二）生物學(xué)功能,水溶性維生素生物素,1.為羧化酶(丙酮酸羧化酶、乙酰CoA羧化酶等)的輔基，參與CO2固定，為脂肪與糖代謝所必需,2.通過(guò)生物素化，參與細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、基因表達(dá)調(diào)控、DNA損傷修復(fù)等,（三）缺乏癥,少見食用生雞蛋，可缺乏（生物素與抗生物素蛋白結(jié)合后不被吸收）長(zhǎng)期使用抗生素可缺乏：疲乏、惡心、皮炎及脫屑性紅皮病,2.建議攝入量,中國(guó)居民膳食生物素的適宜攝入量（AI）是40g/d,1.缺乏癥狀,1.來(lái)源,（一）一般性質(zhì),水溶性維生素維生素B6,六、維生素B6（吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺）,2.活性形式磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺,維生素B6及其活性形式的結(jié)構(gòu)與互變,肉類、豆類、堅(jiān)果、蛋黃、酵母等,（二）生物學(xué)功能,1.磷酸吡哆醛是多種酶的輔酶,水溶性維生素維生素B6,參與氨基酸脫氨基、鳥氨酸循環(huán)、血紅素合成和糖原分解等，在代謝中發(fā)揮著重要作用,2.磷酸吡哆醛可終止類固醇激素作用的發(fā)揮,機(jī)制：將類固醇激素-受體復(fù)合物從DNA中移去，終止激素的作用,（三）缺乏癥與中毒,低血色素小細(xì)胞性貧血（又稱維生素B6反應(yīng)性貧血）和血清鐵增高。脂溢性皮炎，故VitB6又稱抗皮炎維生素?cái)z入量超過(guò)200mg/d,可引起神經(jīng)損傷,中國(guó)居民膳食維生素B6的平均需要量（EAR）是1.2mg/d,1.來(lái)源,（一）一般性質(zhì),水溶性維生素葉酸,七、葉酸（蝶酰谷氨酸）,2.活性形式5,6,7,8-四氫葉酸（FH4）,葉酸的結(jié)構(gòu),酵母、肝、水果、綠葉蔬菜，腸菌合成,N5、N10是一碳單位的結(jié)合位點(diǎn),（二）生物學(xué)功能,1.FH4是一碳單位轉(zhuǎn)移酶的輔酶。一碳單位參與嘌呤、胸腺嘧啶核苷酸等多種物質(zhì)的合成2.甲氨蝶呤和氨蝶呤與葉酸機(jī)構(gòu)相似，抑制FH4合成，有抗腫瘤作用,水溶性維生素葉酸,（三）缺乏癥,中國(guó)居民膳食葉酸的平均需要量（EAR）是320gDFE/d,巨幼紅細(xì)胞性貧血（megaloblasticanemia）高同型半胱氨酸血癥孕婦如果葉酸缺乏，可能造成胎兒脊柱裂和神經(jīng)管缺陷,DFF（dietaryfolateequivalent）：膳食葉酸當(dāng)量,1.來(lái)源,（一）一般性質(zhì),水溶性維生素維生素B12,八、維生素B12（鈷胺素、抗惡性貧血維生素）,2.活性形式,由微生物合成，酵母和動(dòng)物肝含量豐富,維生素B12的結(jié)構(gòu),甲鈷胺素5-脫氧腺苷鈷胺素,（二）生物學(xué)功能,1.是N5-CH3-FH4轉(zhuǎn)甲基酶（甲硫氨酸合成酶）的輔酶，催化同型半胱氨酸甲基化生成甲硫氨酸2.是L-甲基丙二酰CoA變位酶的輔酶，催化琥珀酰CoA的生成,水溶性維生素維生素B12,（三）缺乏癥,中國(guó)居民膳食B12的平均需要量（EAR）是2.0g/d,萎縮性胃炎、胃全切患者或內(nèi)因子先天性缺陷者，可因B12的吸收障礙而出現(xiàn)缺乏癥。巨幼紅細(xì)胞性貧血，B12也稱為抗惡性貧血維生素高同型半胱氨酸血癥髓鞘質(zhì)變性退化,1.來(lái)源,（一）一般性質(zhì),水溶性維生素維生素C,九、維生素C（L-抗壞血酸）,2.活性形式L-抗壞血酸,維生素C的結(jié)構(gòu)及遞氫作用,廣泛存在于新鮮蔬菜和水