張忠版食品生物化學(xué)第7章維生素和輔酶課件

第七章維生素與輔酶

維生素（vitamin）是是參與生物生長發(fā)育和代謝所必需的一類微量有機(jī)物質(zhì)。這類物質(zhì)由于體內(nèi)不能合成或者合成量不足，所以必需由食物供給。已知絕大多數(shù)維生素作為酶的輔酶或輔基的組成成分，在物質(zhì)代謝中起重要作用。第一節(jié)概述第二節(jié) 水溶性維生素第三節(jié) 脂溶性維生素主要內(nèi)容第一節(jié)概述一、維生素的共同特點(diǎn)1、是人體代謝不可缺少的成分，均為有機(jī)化合物，都以本體（維生素本身）的形式或可被機(jī)體利用的前體（維生素原）形式存在于天然食品中。2、體內(nèi)不能合成或合成量不足，不能大量貯存于機(jī)體的組織中，雖量小但必須由食物供給。3、在體內(nèi)不能提供熱能，也不能構(gòu)成身體的組織，但擔(dān)負(fù)特殊的代謝功能。4、人體一般僅需少量維生素就能滿足正常生理需要。維生素缺乏癥：I.水溶性維生素維生素B1抗腳氣病維生素維生素B2抗口舌炎維生素維生素B6抗皮膚炎維生素維生素B12抗惡性貧血維生素維生素C抗壞血病維生素維生素PP（B5）抗癩皮病維生素泛酸（B3）抗皮膚角膜炎維生素生物素抗皮脂溢出維生素葉酸抗貧血維生素維生素缺乏癥：2.脂溶性維生素維生素A抗眼干燥病維生素維生素D抗佝僂病維生素維生素E抗不育維生素維生素K抗出血維生素三、維生素的主要作用1、在生物體內(nèi)作為輔酶或輔酶的前體，如B族維生素。2、抗氧化劑，如VC、VE某些類胡蘿卜素。3、遺傳的調(diào)節(jié)因子，如VA、

VD4、具有某些特殊功能，如VA與視覺有關(guān)，VD與骨骼有關(guān)，VK與血液凝固有關(guān)。四、維生素與輔酶

在進(jìn)化過程中，高效和經(jīng)濟(jì)的原則使得所有有機(jī)體在代謝中選用同一套載體進(jìn)行活性基團(tuán)的交換。 大多數(shù)水溶性維生素均為輔酶的組成部分。某些水溶性維生素是輔酶的組成部分維生素化學(xué)名稱輔酶酶生化反應(yīng)B1硫胺素（thiamin）脫羧輔酶（ThPP）脫羧酶（decarboxylase）脫CO2B2核黃素（riboflavin）黃素單核苷酸（FMN）脫氫酶（dehydrogenase）傳遞2H黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）B6吡哆醛（pyridoxal）磷酸吡哆醛（pyridoxalphosphate）轉(zhuǎn)氨酶（amino-transferase）傳遞-NH2B12鈷胺素（cobalamin）B12輔酶（B12coenzyme）變位酶（mutase）轉(zhuǎn)移-H、-RH生物素（biotin）生物胞素（biocytin）羧化酶（carboxylase）傳遞CO2PP煙酸（nicotinicacid）煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）脫氫酶（dehydrogenase）傳遞2H（-H、H+）與煙酰胺（nicotinamide）煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+）泛酸（pantothenicacid）輔酶A（CoA）硫激酶（thiokinase）傳遞?；~酸（folicacid）四氫葉酸（THFA）轉(zhuǎn)移酶（transferase）傳遞一碳單位嘧啶環(huán)+噻唑環(huán)存在形式——TPP（硫胺素焦磷酸）ATPAMP1)TPP是一個(gè)重要的輔酶。它是脫羧酶和轉(zhuǎn)酮醇酶的輔酶。2)通過促進(jìn)食欲，增加食物的攝取，促進(jìn)年幼動物的發(fā)育。3)保護(hù)神經(jīng)系統(tǒng)的作用。功能在酶催化反應(yīng)中的作用舉例丙酮酸脫羧酶的輔酶乙酰乳酸合成酶的輔酶乙酰乳酸缺乏病∶ 腳氣病，表現(xiàn)為食欲不振、皮膚麻木、四肢乏力和神經(jīng)系統(tǒng)損傷等癥狀。性質(zhì)∶易溶于水，在酸溶液中穩(wěn)定，水溶液呈酸性，在中性和堿性易破壞。它廣泛分布于植物中，谷類、豆類的種皮中含量豐富，酵母中含量也很多。單位∶1IU≈3μg純維生素B1鹽酸鹽來源二、維生素B2和FMN、FAD

維生素B2又稱核黃素（riboflavin）

，是核醇與6，7-二甲基異咯嗪縮合的糖苷化合物。在細(xì)胞中，維生素B2參加組成氧化還原酶的兩種重要輔酶。FMN∶黃素單核苷酸FAD∶黃素腺嘌呤二核苷酸

FMN、FAD在與酶蛋白結(jié)合時(shí)緊密，成為酶的輔基，這些酶制劑呈黃色，故稱為黃酶。結(jié)構(gòu)VB2H化學(xué)結(jié)構(gòu)二甲基異咯嗪+核糖醇二甲基異咯嗪核糖醇？鍵相連核苷鍵存在形式核黃素單核苷酸

FMN核黃素腺嘌呤二核苷酸

FADAMPFMNVB2FAD功能——脫氫酶輔酶

傳遞H氧化態(tài)

還原態(tài)機(jī)理FMN+2e+2H+FMNH2FAD+2e+2H+FADH2

二甲基異咯嗪上的N1、N5載運(yùn)H黃素腺嘌呤二核苷酸還原型黃素腺嘌呤二核苷酸FADFADH2三、維生素B3(泛酸pantothenicacid、遍多酸)與CoA-SH

維生素B3是α，γ-二羥基-β，β-二甲基丁酸與β-丙氨酸結(jié)合而成的一種酸性化合物。在細(xì)胞中，泛酸與磷酸、β-巰基乙胺結(jié)合生成4′-磷酸泛酰巰基乙胺(4′-P-PaSH)，后者又與5′-腺嘌呤核苷酸-3′-磷酸組成輔酶A(CoA-SH)。

化學(xué)結(jié)構(gòu)泛解酸β丙氨酸VB5存在方式輔酶A（CoA~SH）3`.5`-ADP3`5`巰基乙胺酰胺鍵磷酸二酯鍵泛酸3，3-二甲基-2、4-二羥基丁酸

OH14′-磷酸泛酰巰基乙胺(4′-P-PaSH)功能——?；D(zhuǎn)移酶輔酶

傳遞酰基在脂類代謝與糖類代謝中起著極為重要的作用機(jī)理H2O脂酰CoAH+水合反應(yīng)H2O來源何處？＋-H+化學(xué)結(jié)構(gòu)存在方式煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（輔酶I）NAD+煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸

（輔酶Ⅱ）NADP+煙酰胺NAD+磷酸NADP+NMPAMPO氧化型還原型NAD+NADH+

NADP+NADPH+煙酰胺腺嘌呤二核苷酸煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸NAD+NADP+氧化態(tài)

還原態(tài)功能——脫氫酶輔酶

傳遞H機(jī)理可自身合成，不缺乏酶活性中心+底物

(1)作為輔酶成分參加代謝。它們是脫氫酶的輔酶，是生物氧化過程中不可缺少的遞氫體。(2)維持神經(jīng)組織的健康。(3)促進(jìn)微生物的生長。缺乏癥∶癩皮病很廣，在體內(nèi)可由色氨酸生成。以酵母、肝臟、瘦肉、牛奶、花生、黃豆含量較多。功能來源五、維生素B6與磷酸吡哆醛、磷酸吡哆維生素B6包括三種結(jié)構(gòu)類似的物質(zhì)吡哆醛、吡哆胺和吡哆醇。 在體內(nèi)以磷酸酯的形式存在即磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺和磷酸吡哆醇。磷酸吡哆醛與磷酸吡哆胺之間可以互相轉(zhuǎn)化。結(jié)構(gòu)

磷酸吡哆醛磷酸吡哆胺（pyridoxalphosphate）（pyridoxaminephosphate）pyridoxalpyridoxaminepyridoxine磷酸吡哆醛與磷酸吡哆胺是氨基酸代謝中的重要輔酶，它們與酶蛋白緊密結(jié)合，成為酶活性中心的一部分，其輔酶作用主要有∶(1)作為轉(zhuǎn)胺酶的輔酶，參與轉(zhuǎn)胺作用。(2)作為絲氨酸轉(zhuǎn)羥甲基酶的輔酶，參與轉(zhuǎn)一碳基團(tuán)反應(yīng)。在動、植物中分布很廣。功能來源六、維生素B7(生物素，biotin)自然存在生物素至少兩種∶α-生物素、β-生物素它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)和生理功能相同，都是噻吩環(huán)與尿素相結(jié)合而成的駢環(huán)化合物。不同之處是∶α-生物素帶有異戊酸側(cè)鏈；β-生物素帶有戊酸側(cè)鏈。結(jié)構(gòu)生物素是多種羧化酶的輔基或輔酶，參與細(xì)胞內(nèi)固定CO2的反應(yīng)。如丙酮酸羧化酶。在動、植物界廣泛存在。功能來源生物素是活化CO2的載體，它的羧基與羧化酶賴氨酸的ε-氨基相連，成為酶的輔基。七、維生素B11(葉酸，folicacid)與輔酶F(CoF)葉酸又稱蝶酰谷氨酸(PGA)，它是2-氨基-4-羥基-6-甲基蝶呤啶與氨基苯甲酸(PABA)和谷氨酸三部分組成。綠色蔬菜中含量豐富。結(jié)構(gòu)來源葉酸－造血維生素

廣泛存在于綠葉中化學(xué)結(jié)構(gòu)

2-氨基-4-羥基-6-亞甲基蝶呤對氨基苯甲酸谷氨酸葉酸—蝶酰谷氨酸蝶酸存在形式——四氫葉酸谷氨酸葉酸功能——一碳單位脫除酶的輔酶

傳遞一碳基團(tuán)如（—CH3、—CH2—、—C(O)—H、=C—）

甲基亞甲基甲?；状ɑ臍淙~酸5678傳遞亞甲基谷氨酸谷氨酸傳遞甲基谷氨酸傳遞甲川基（1）在生物體內(nèi)還原成四氫葉酸，四氫葉酸(CoF、FH4、THFA)是細(xì)胞中一碳基團(tuán)代謝酶的輔酶。（2）FH4能促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成，是許多生物及微生物生長所必需的。功能由于葉酸參與嘌呤、嘧啶的合成，進(jìn)而間接影響到蛋白質(zhì)的合成，一旦缺乏會影響細(xì)胞合成。（如嚴(yán)重的貧血病）磺胺類藥物（抗菌藥）可競爭性地抑制細(xì)菌葉酸的合成（很多細(xì)菌只自身合成），導(dǎo)致繁殖中斷，而人體利用食物中的葉酸，因而不會受這類藥物影響。八、維生素B12及其輔酶

是一種與卟啉環(huán)結(jié)構(gòu)類似的咕啉環(huán)衍生物。分子中含有鈷和氰基，故又稱氰鈷胺素或氰鈷素（cobalamin）。是唯一一種分子中含有金屬的維生素。

維生素B12作為輔酶的主要分子形式是∶5-脫氧腺苷鈷胺素甲基鈷胺素結(jié)構(gòu)維生素B12，即鈷胺素（cobalamine），其咕啉環(huán)的中央鈷原子分別與4個(gè)吡咯氮相連，第5個(gè)取代基為二甲基苯并咪唑上的氮，并通過3-磷酸核糖和氨基異丙醇與咕啉側(cè)鏈以酰胺鍵相連。輔酶B12是5’-脫氧腺苷基鈷胺素，由B12的鈷攻擊ATP的5’-碳原子而形成。輔酶B12的作用是在變位酶催化下轉(zhuǎn)移氫和烷基（R）。(1)在體內(nèi)維生素B12輔酶作為變位酶的輔酶參加一些異構(gòu)化反應(yīng)。(2)甲基鈷胺素參與生物合成中的甲基化作用。(3)維生素B12對紅細(xì)胞成熟起重要作用，可能與它參與DNA的合成有關(guān)。肝臟是最好的來源，其次是奶類、肉、蛋、魚等。

來源功能九、維生素C(抗壞血酸)它是一種己糖內(nèi)酯，分子中第2，3位碳原子上的兩個(gè)烯醇式羥基極易解離出質(zhì)子，故顯酸性。結(jié)構(gòu)壞血（壞血病）——毛細(xì)管脆弱、易碎

表現(xiàn)為牙齦發(fā)炎出血，皮膚出現(xiàn)小血斑、牙齒松動，嚴(yán)重者死亡VC防治壞血病——抗壞血酸化學(xué)結(jié)構(gòu)——酸性多羥基化合物VC（抗壞血酸）D-葡萄糖醛酸L-葡萄糖酸L-古洛內(nèi)酯L-古洛內(nèi)酯氧化酶3-氧-L-古洛內(nèi)酯L-抗壞血酸1，4內(nèi)脂14還原人、猴、豚鼠體內(nèi)缺乏故只能通過食物獲取。？反應(yīng)功能——1.抗壞血?。ūＷo(hù)細(xì)胞膜）2.氫傳遞體

還原態(tài)氧化態(tài)

3.脯氨酸羥基化（-OH）酶的輔酶4.酶的激活劑人體因缺少古洛糖酸內(nèi)酯氧化酶而自身不能合成維生素C，必需由食物中供給。維生素C為結(jié)締組織中膠原蛋白脯氨酸形成羥脯氨酸所必需。抗壞血酸（維生素C）脫氫抗壞血酸(1)可作為還原劑維持細(xì)胞中許多化合物的還原狀態(tài)，如FH4、巰基酶的-SH等。(2)可促進(jìn)羥化酶的活性，參與一些重要的羥化反應(yīng)。(3)可與細(xì)胞中的其他還原體系偶聯(lián)發(fā)揮氧化還原作用。如GSH，NAD+、NADP+。(4)維生素C的還原性能將胃中的鐵還原成亞鐵，以利于吸收。廣泛存在于水果、蔬菜中。缺乏癥∶壞血病。成年人的需要量∶45-75mg。功能來源十、其他‘維生素’1、硫辛酸∶是一個(gè)含硫的八碳酸。

它是α-酮酸氧化脫羧酶系輔酶，以及轉(zhuǎn)羥乙醛基輔酶，起轉(zhuǎn)移?；蜌渥饔茫c糖代謝關(guān)系密切。結(jié)構(gòu)功能脂溶性維生素A、D、E、K均為類異戊二烯化合維生素A為與視覺有關(guān)的色素。維生素D是膽固醇的衍生物，并且是鈣、磷代謝有關(guān)激素的前體。維生素E為多種生育酚的總稱，是強(qiáng)抗氧化劑，能保護(hù)膜的不飽和脂肪酸被氧化。維生素K為凝血酶原中谷氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)棣?羧基谷氨酸所必需。第三節(jié)脂溶性維生素及有關(guān)輔酶

維生素A2維生素A1視黃酸（retinoicacid）可活化與生長和發(fā)育有關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄。一、維生素A：化學(xué)名稱為視黃醇，有A1、A2兩種。A2的活性只有A1的一半。(1)與人的正常視覺密切相關(guān)，是弱光感受物----視紫紅質(zhì)(視蛋白+11-順視黃醛)的前體物質(zhì)。(2)VA是維持上皮組織結(jié)構(gòu)完整及功能的必要因素。缺乏癥∶夜盲癥、干眼病等。弱光存在形式

視紫紅質(zhì)（含視黃醛的糖蛋白）棒狀細(xì)胞細(xì)胞膜上視紫紅質(zhì)的電腦模擬圖視黃醛功能

暗視野下感光視紫紅質(zhì)全反式視黃醛全反型維生素A11-順型視黃醛視蛋白暗處NADH+E111-順型維生素ANADH+E1E2E2視黃醛異構(gòu)酶缺乏：夜盲癥、影響發(fā)育等E1

醇脫氫酶 攝入維生素A過多，會中毒。 正常成年人每天的維生素A最低需要量是∶5000IU1IU=0.3μg維生素A=0.6μg純β-胡蘿卜素動物性食品：魚肝油中含量最多。植物中一般不含維生素A，但有維生素A原(β-胡蘿卜素)

來源二、維生素D

又稱抗軟骨病維生素，它有多種形式。已確定的有四種(D2、D3、D4、D5)，其中：D2(麥角鈣化醇，ergocalciferol)和D3(膽鈣化醇，cholecalciferol)最重要。1，25-二羥膽鈣化醇促進(jìn)鈣、磷吸收和促進(jìn)成骨作用。它的活性分子形式是∶1，25-二羥膽鈣化醇。維生素D是類固醇化合物，分子中含有環(huán)戊烷多氫菲結(jié)構(gòu)。維生素D3的分子結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)化缺乏癥∶佝僂病、軟骨病。維生素D攝入過多會有毒性。正常成年人每天的維生素D最低需要量是∶5000IU1IU=0.025μg晶形維生素D21mg維生素D2=4000IU1mg維生素D3=4500IU植物體內(nèi)不含維生素D，只有動物體內(nèi)含有。魚肝油中含量最豐富，其次是蛋黃、牛奶、肝等。三、維生素（生育酚，tocopherol）維生素E是苯駢二氫吡喃的衍生物。天然存在的維生素E有多種不同的分子結(jié)構(gòu)，主要是苯環(huán)上取代基的數(shù)目和位置不同，由此可將維生素E分為∶α、β、γ、δ等數(shù)種。

結(jié)構(gòu)(1)抗氧化，保護(hù)生物膜和維持肌肉正常功能。(2)維持生育機(jī)能。動、植物油脂中含量較多。母育酚（tocol）α-生育酚（α-tocopherol，5,7,8-trimethyltocol）β-生育酚（β-tocopherol，5,8-dimethyltocol）γ-生育酚（γ-tocopherol，7,8-dimethyltocol）δ-生育酚（δ-tocopherol，8-methyltocol）ζ2-生育酚（ζ2-tocopherol，5,7-dimethyltocol）η-生育酚（η-tocopherol，7-methyltocol）ε-生育酚（ε-tocopherol）ζ1-生育酚（ζ1-tocopherol）四、維生素K

維生素K是具有異戊二烯類側(cè)鏈的萘醌類化合物，有和K1、K2