第六章 維生素化學(xué)課件

生物化學(xué)崔志芳化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院生物工程系聯(lián)系方式：zhifangcu

第六章維生素化學(xué)第六章維生素化學(xué)第六章維生素化學(xué)本章主要內(nèi)容維生素概論脂溶性維生素水溶性維生素維生素的作用機(jī)制及其重要性維生素的制備和測(cè)定維生素的拮抗物第六章維生素化學(xué)6.1維生素的概念和類別1、概念維生素（Vitamin）：機(jī)體發(fā)育和代謝所必需，但自身不能合成或合成量很少，必須由食物供給的一類微量有機(jī)物質(zhì)功能不作為碳源、氮源或能源物質(zhì)不是用來(lái)供能或構(gòu)成生物體的組成部分代謝過(guò)程中所必需——主要以酶的輔酶或輔基的組成成分，廣泛參與體內(nèi)代謝第六章維生素化學(xué)2、維生素的類別分類脂溶性維生素:A、D、E、K水溶性維生素(VC、B族)：C、B1、B2、B3、B5、

B6、B7、B11、B12均為小分子有機(jī)化合物，不同種類的Vitamin在化學(xué)結(jié)構(gòu)上無(wú)共同性，按其溶解性分為脂溶性和水溶性兩大類第六章維生素化學(xué)二、脂溶性維生素在食物中與脂質(zhì)共存，并隨脂質(zhì)一同吸收脂質(zhì)吸收不良時(shí)，脂溶性維生素的吸收大為減少，甚至?xí)鹑狈ΠY吸收后脂溶性維生素可在體內(nèi)esp.肝內(nèi)儲(chǔ)存維生素A、D、E、K共同特點(diǎn)不溶于水，溶于脂類及脂溶劑第六章維生素化學(xué)6.2脂溶性維生素1、維生素A1）結(jié)構(gòu)與性質(zhì)：視黃醇、視黃醇酯和視黃醛。通常以視黃醇酯形式存在，在體內(nèi)視黃醇可被氧化為視黃醛結(jié)構(gòu)式維生素A原：即胡蘿卜素，有多種類似物，其中以β-胡蘿卜素活性最強(qiáng)第六章維生素化學(xué)1、維生素A2）生理功能：構(gòu)成視覺(jué)細(xì)胞內(nèi)感光物質(zhì)：視網(wǎng)膜中的棒狀細(xì)胞含有視紫紅質(zhì)（決定對(duì)弱光的感光性），光亮?xí)r分解為視蛋白和視黃醛，光暗時(shí)視蛋白和視黃醛生成視紫紅質(zhì)→對(duì)光線產(chǎn)生神經(jīng)信號(hào)，即視覺(jué)信號(hào)傳導(dǎo)的激素前體3）缺乏癥：夜盲癥，干眼病，皮膚干燥第六章維生素化學(xué)2、維生素D1）結(jié)構(gòu)和性質(zhì)維生素D是類固醇衍生物，又稱抗佝僂病維生素，主要成員為：維生素D2

（麥角鈣化醇）、維生素D3

（膽鈣化醇）兩種。維生素D原：生物體內(nèi)含有可以轉(zhuǎn)化為維生素D的類固醇物質(zhì)，稱為維生素D原人的皮膚中含有維生素原為7—脫氫膽固醇，麥角、酵母或其他真菌中含有麥角固醇第六章維生素化學(xué)2、維生素DUV7—脫氫膽固醇VD3的生成維生素D2（麥角鈣化醇）麥角固醇VD2的生成維生素D3（膽鈣化醇）第六章維生素化學(xué)2、維生素D2）生化作用：膽鈣化醇（VD3

）經(jīng)小腸粘膜吸收→肝（25-羥VD3）→腎（1，25-二羥VD3

，VD的活性形式），與兩種肽激素降鈣素和甲狀旁腺素一起，調(diào)節(jié)鈣和磷的體內(nèi)平衡，有利于新骨的形成、鈣化。3）缺乏癥兒童——佝僂病成人——骨質(zhì)疏松第六章維生素化學(xué)3、維生素E1）結(jié)構(gòu)與功能：維生素E又叫做生育酚，目前發(fā)現(xiàn)的有6種，其中

，，，四種有生理活性2）生化作用

a.極易被氧化成生育醌而保護(hù)其他物質(zhì)不被氧化→抗氧化作用b.維持生殖機(jī)能第六章維生素化學(xué)4、維生素K結(jié)構(gòu)與功能維生素K（凝血維生素）是具有異戊二烯類側(cè)鏈的萘醌類化合物，有K1、K2之分，區(qū)別僅在于R基團(tuán)側(cè)鏈不同。維生素K2維生素K1第六章維生素化學(xué)４、維生素K維生素K具有凝血活性→又稱為凝血維生素，凝血活性幾乎都集中在2-甲萘醌這一基本機(jī)構(gòu)中，2-甲萘醌已人工合成，用于臨床稱為維生素K3，其活性較維生素K1、K2高。維生素K3

乏時(shí)，血漿內(nèi)凝血酶原含量即降低血凝過(guò)程中許多凝血因子的生物合成跟VK有關(guān)，當(dāng)VK缺第六章維生素化學(xué)6.3水溶性維生素水溶性維生素：維生素B、C1、維生素B1和TPP1）名稱：維生素B1又稱硫胺素、抗神經(jīng)炎素或噻嘧胺2）化學(xué)結(jié)構(gòu)：硫胺素的化學(xué)結(jié)構(gòu)包括含硫的噻唑環(huán)和含氨基的嘧啶環(huán)兩部分。一般使用的維生素B1都是化學(xué)合成的硫胺素鹽酸鹽。硫胺素結(jié)構(gòu)第六章維生素化學(xué)3）維生素B1輔酶形式體內(nèi)維生素B1可轉(zhuǎn)化為硫胺素焦磷酸（TPP）的輔酶形式。維生素B1在體內(nèi)經(jīng)硫胺素激酶催化，可與ATP作用轉(zhuǎn)變成硫胺素焦磷酸（TPP）第六章維生素化學(xué)4）維生素B1生化功能（1）TPP是涉及到糖代謝中關(guān)鍵酶如脫羧酶、丙酮酸脫氫酶系和α-酮戊二酸脫氫酶系的輔酶p202（2）保護(hù)神經(jīng)系統(tǒng)（抑制膽堿酯酶的作用→缺乏時(shí)使神經(jīng)傳導(dǎo)受影響；促進(jìn)糖代謝從而供給神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)所需能量）5）缺乏癥：VB1嚴(yán)重缺乏所引起的多發(fā)性神經(jīng)炎，VB1缺乏時(shí)，體內(nèi)TPP含量減少→糖代謝受阻→臨床上稱腳氣病。第六章維生素化學(xué)酶1：丙酮酸脫羧酶上TPP的功能第六章維生素化學(xué)5.維生素B1缺乏癥濕性腳氣病-腿部廣泛性水腫多發(fā)性神經(jīng)炎-頭部抽縮第六章維生素化學(xué)2、維生素B2和黃素輔酶FAD、FMN1）名稱：維生素B2，又稱核黃素（含核糖醇的黃色物質(zhì)）2）化學(xué)結(jié)構(gòu)：核黃素的化學(xué)結(jié)構(gòu)中含有核糖醇和二甲基異咯嗪兩部分。3）輔酶形式：在生物體內(nèi)維生素B2

以黃素單核苷酸（FMN）和黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）的形式存在，它們是多種氧化還原酶（黃素蛋白）的輔酶第六章維生素化學(xué)維生素B2、黃素單核苷酸(FMN）

黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)FMNAMPFAD

核黃素ribiflavin氧化型+2H-2HNHHROO還原型FMN（FAD）+2H++2eFMNH2(FADH2)15第六章維生素化學(xué)維生素B2和黃素輔酶FAD、FMN4）生化功能：在生物氧化過(guò)程中，黃素蛋白輔酶FMN和FAD的氧化還原狀態(tài)可以參加電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)（分子中異咯嗪環(huán)上的1位和5位氮原子的加氫和脫氫，把氫從底物傳遞給受體）p199→在生物體內(nèi)氧化還原過(guò)程中起傳遞氫的作用→呼吸電子鏈和多種反應(yīng)的電子受體/供體5）缺乏癥：缺乏維生素B2時(shí)，有口舌炎、唇炎、舌炎、眼角膜炎和眼球多呈血管等癥狀。第六章維生素化學(xué)3、VB3（泛酸、遍多酸）與輔酶A(p200)1）名稱：泛酸又稱遍多酸或維生素B32）化學(xué)結(jié)構(gòu)：泛酸是含有肽鍵的酸性物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)式3）輔酶形式：輔酶A（coenzymeA，簡(jiǎn)寫(xiě)為CoASH）分子中含有泛酰巰基乙胺，是含泛酸的復(fù)合核苷酸泛酸OHOH泛酸巰基乙胺ADPCoASH輔酶ACH3CO-SCoA乙酰輔酶ASHS-C-CH3O輔酶A起傳遞?；淖饔?，可充當(dāng)多種?；磻?yīng)的輔酶R第六章維生素化學(xué)

乙酰CoA：ACP轉(zhuǎn)酰酶①啟動(dòng)CoA-SH丙二酸單酰CoA：ACP轉(zhuǎn)酰酶②裝載β酮脂酰ACP合酶?；d體蛋白泛酸另一活性形式：磷酸泛酰巰基乙胺可作為酰基載體蛋白（ACP）的輔基(一端與ACP絲氨酸殘基以磷脂鍵相連，另一端SH與脂?；纬闪蛑I)，參與脂肪酸合成代謝。第六章維生素化學(xué)4、維生素PP和輔酶I、II(p198)1）名稱：維生素PP（抗癩皮病維生素/VB5）2）化學(xué)結(jié)構(gòu)：維生素B5包括煙酸和煙酰胺3）輔酶形式：已知的煙酰胺核苷酸類輔酶有兩種。一個(gè)是煙酰胺腺嘌呤二核苷酸，簡(jiǎn)稱NAD+

，又稱輔酶I另一個(gè)是煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，簡(jiǎn)稱NADP+

，又稱為輔酶II。煙酰胺、NAD+及NADP+的結(jié)構(gòu)如下圖吡啶環(huán)上的氮原子為弱堿性（pK=8.8）→生理pH條件下接受質(zhì)子而帶正電荷+H第六章維生素化學(xué)煙酰胺腺嘌呤二核苷酸NAD+

和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸NAD(P)+

RAMPNAD+:

R=HNADP+:R=PO3H2煙酰胺核苷酸NAD(P)H+H+NAD(P)++2H++2enicotinamide2e+H+2e+H+’NAD(P)+：“+”并不是指分子本身所帶凈電荷？而是指煙酰胺環(huán)在氧化形式下N原子有一個(gè)正電荷NAD(P)H：“H”指加上去的氫陰離子第六章維生素化學(xué)4、維生素PP和輔酶I、II4）生化功能：NAD+和NADP+都是脫氫酶的輔酶5）缺乏癥：缺乏時(shí)出現(xiàn)癩皮病的癥狀氫陰離子含2個(gè)電子→NAD+、NADP+起兩個(gè)電子載體作用，吡啶環(huán)中的C4和N1為活性中心，而分子中的腺嘌呤部分不直接參與氧化還原過(guò)程p198第六章維生素化學(xué)5、維生素B6和磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺1）名稱：VB6包括三種物質(zhì)：吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺，體內(nèi)這三種物質(zhì)可以互相轉(zhuǎn)化。2）化學(xué)結(jié)構(gòu)及輔酶形式：維生素B6在體內(nèi)經(jīng)磷酸化作用轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的磷酸酯，即維生素B6的輔酶形式：磷酸吡哆醛（PLP）、磷酸吡哆胺，它們之間也可以相互轉(zhuǎn)變。第六章維生素化學(xué)5、維生素B6和輔酶3）生化功能：作為轉(zhuǎn)氨基的輔酶：磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺在氨基酸代謝中非常重要，通過(guò)兩者互變起著傳遞氨基的作用磷酸吡哆醛是谷氨酸、酪氨酸等氨基酸脫羧酶的輔酶。p204氨基酸消旋作用4）缺乏癥：人類未發(fā)現(xiàn)典型的缺乏癥第六章維生素化學(xué)6、生物素1）名稱：生物素（biotin）VB72）化學(xué)結(jié)構(gòu)：由硫戊環(huán)和尿素結(jié)合而成的一個(gè)雙環(huán)化合物，側(cè)鏈上有一分子戊酸。生物素3）輔酶形式及生化功能：多種羧化酶的輔酶，參與細(xì)胞內(nèi)固定CO2反應(yīng)，起到CO2載體的作用第六章維生素化學(xué)脂肪酸合成——丙二酸單酰輔酶A的形成p205生物素羧化酶轉(zhuǎn)羧酶乙酰CoA羧化酶有3個(gè)不同亞基：生物素羧基載體蛋白BCCP、生物素羧化酶、轉(zhuǎn)羧酶第六章維生素化學(xué)7、葉酸與四氫葉酸1）名稱：葉酸是一個(gè)在自然界廣泛存在的維生素，因?yàn)樵诰G葉中含量豐富，故名葉酸，亦稱蝶酰谷氨酸。VB112）化學(xué)結(jié)構(gòu)：678蝶酸葉酸（蝶酰谷氨酸）第六章維生素化學(xué)四氫葉酸（FH4）3）輔酶形式：在體內(nèi)作為輔酶的是葉酸加氫的還原產(chǎn)物-5，6，7，8四氫葉酸（THFA或FH4）。葉酸還原反應(yīng)是由腸壁、肝、骨髓等組織中的葉酸還原酶所促進(jìn)。四氫葉酸HH105第六章維生素化學(xué)8、葉酸與四氫葉酸4）生化功能：四氫葉酸是轉(zhuǎn)一碳基團(tuán)酶系的輔酶，它是甲基、亞甲基、甲酰基等的載體，其攜帶甲酰基等一碳單位的位置在四氫葉酸N5和N10上，在嘌呤、嘧啶等生物合成中起作用。p2015）缺乏癥：巨紅細(xì)胞貧血：嘌呤和嘧啶合成受阻，核酸形成不足，使紅細(xì)胞的生長(zhǎng)停留在巨紅細(xì)胞階段第六章維生素化學(xué)第六章維生素化學(xué)9、維生素B12與輔酶1）名稱：又稱氰鈷胺素。2）化學(xué)結(jié)構(gòu)及輔酶形式：維生素B12是一個(gè)抗惡性貧血的維生素，又是一些微生物的生長(zhǎng)因素。在體內(nèi)主要輔酶形式有5‘-脫氧腺苷鈷胺素（作為變位酶的輔酶）、甲基鈷胺素（甲基轉(zhuǎn)移）。第六章維生素化學(xué)維生素B12與輔酶3）生化功能：某些化合物的異構(gòu)作用甲基轉(zhuǎn)移促進(jìn)DNA合成促進(jìn)血細(xì)胞的成熟4）缺乏癥：缺乏時(shí)造成巨細(xì)胞性貧血第六章維生素化學(xué)10、維生素C1）名稱：能防治壞血病，故又稱抗壞血酸。2）化學(xué)結(jié)構(gòu)：是一個(gè)具有六個(gè)碳原子的酸性己糖衍生物，是烯醇式己糖酸內(nèi)酯，分子中2位和3位碳原子兩個(gè)烯醇式羥基極易解離，釋放出H+→氧化成為脫氫抗壞血酸。氧化型抗壞血酸和還原型抗壞血酸可以互相轉(zhuǎn)變→既可作為氫供體（還原劑）也可作為氫受體（氧化劑）。第六章維生素化學(xué)10、維生素C3）生化功能：氧化還原作用：參與體內(nèi)氧化還原反應(yīng)：保持巰基酶的活性和谷胱甘肽的還原狀態(tài)，起解毒作用（重金屬、氧化劑導(dǎo)致巰基酶失去活性產(chǎn)生中毒，VC使氧化型谷胱甘肽轉(zhuǎn)化為還原型而解毒4）缺乏癥：缺乏時(shí)造成壞血病。第六章維生素化學(xué)主要可溶性維生素和相應(yīng)輔酶

維生素輔酶功能1.B1(硫胺素)TPP糖代謝過(guò)程中的脫羧2.B2(核黃素)FMN、FAD氧化還原反應(yīng)、氫轉(zhuǎn)移3.

泛酸（遍多酸）CoASH?；D(zhuǎn)移4.PP[煙酸（酰胺）]NAD+、NADP+氧化還原反應(yīng)、氫轉(zhuǎn)移5.B6[吡哆醇（醛、胺）]磷酸吡哆醛（胺）氨基酸的轉(zhuǎn)氨、脫羧、消旋6.生物素羧化酶輔酶7.葉酸FH4(THFA)傳遞一碳基團(tuán)8.B12（氰鈷氨素）