維生素第六章生物化學(xué)

第六章維生素

(Vitamin)本章內(nèi)容維生素的概念、分類(lèi)及生物學(xué)作用水溶性維生素與輔酶脂溶性維生素早在6、7世紀(jì)前，我國(guó)已有腳氣病和“雀目癥”的記載。01在四個(gè)世紀(jì)以前,人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到壞血病與營(yíng)養(yǎng)有關(guān)系。大多數(shù)動(dòng)物可以通過(guò)糖代謝過(guò)程中合成抗壞血酸，但靈長(zhǎng)類(lèi)（包括人）動(dòng)物和豚鼠沒(méi)有合成能力，所以必須依賴(lài)于食物供給。02術(shù)語(yǔ)維生素（vitamin，開(kāi)始拼為vitamine）是由CasimirFunk于1912年創(chuàng)造的，用于描述來(lái)自米糠的一種“生命胺”（vitalamine），即維生素B1。03一、概述01020304肝、膽疾病可阻礙維生素的吸收。妊娠、哺乳、強(qiáng)體力勞動(dòng)、高溫操作等，維生素B1和B2的需要量相應(yīng)增加。長(zhǎng)期口服抗生素可抑制腸道菌生長(zhǎng)，引起Vk、生物素、葉酸、泛酸等的缺乏。長(zhǎng)期大量使用維生素A和維生素D會(huì)引起中毒；維生素B1用量過(guò)多會(huì)引起周?chē)窠?jīng)痛覺(jué)缺失；長(zhǎng)期大量使用維生素B12會(huì)引起紅細(xì)胞過(guò)多；口服維生素C過(guò)多可破壞膳食中維生素B12而引起貧血。維生素（Vitamin，V）：是指一類(lèi)維持細(xì)胞正常功能所必需的且需求量比較?。╩g或g）的，而生物體不能自身合成又必須由食物供給的小分子有機(jī)化合物。維生素不能供給機(jī)體熱能，也不能作為構(gòu)成機(jī)體組織的物質(zhì)，其主要功能是通過(guò)作為輔酶的成分調(diào)節(jié)機(jī)體代謝。長(zhǎng)期缺乏任何一種維生素都會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)的疾?。ňS生素缺乏癥）。生物對(duì)維生素的需要情況取決于，代謝過(guò)程是否需要；自身能否合成。正常人每天所需VA0.8～1.6mg,VB11～2mg,VB21～2mg,泛酸3～5mg，VB62～3mg,VPP10～20mg,生物素0.2mg,葉酸0.4mg,VB122～6μg,VD10～20μg,VC60～100mg。P463表11-6重要維生素的生理功能、來(lái)源及缺乏癥維生素的定義及作用維生素分為脂溶性和水溶性?xún)纱箢?lèi)，其中脂溶性維生素在體內(nèi)可直接參與代謝的調(diào)節(jié)作用，而水溶性維生素是通過(guò)轉(zhuǎn)變成輔酶對(duì)代謝起調(diào)節(jié)作用。(P434表11－1)脂溶性維生素包括：VitA（視黃醇）、VitD（鈣化醇）、VitE（生育酚）和VitK（凝血維生素）四種。水溶性維生素包括：VitB1（硫胺素），VitB2（核黃素），泛酸（VitB3），VitPP（VitB5，煙酰胺），VitB6（吡哆素），生物素（VitB7），葉酸（VitB11），VitB12（鈷胺素）等維生素B族，VitC（抗壞血酸）。脂溶性維生素在食物中常與脂質(zhì)共存，吸收后可在體內(nèi)尤其是肝臟儲(chǔ)存。水溶性維生素及其代謝產(chǎn)物均從尿中排出，不在體內(nèi)多儲(chǔ)存。維生素的分類(lèi)二、維生素B1和TPPN—C—CH3HCC—CH2CH2OHSCl維生素B1由一含S的噻唑環(huán)和一含NH2的嘧啶環(huán)組成，又稱(chēng)硫胺素（Thiamine），是抗神經(jīng)炎維生素。1245NH2·HCl3HCCH2124PP硫胺素焦磷酸（TPP）硫胺素+ATPMg2+硫胺素激酶TPP+AMP以輔酶方式參加糖的分解代謝。TPP是脫羧酶、轉(zhuǎn)酮酶、磷酸酮糖酶的輔酶（羰基碳的合成與裂解,如丙酮酸脫羧酶）。功能部位在噻唑環(huán)的C2上。(P442圖11－9，11－10)能抑制膽堿酯酶的活性，減少乙酰膽堿的水解,促進(jìn)腸胃蠕動(dòng)，增加消化液的分泌，因而能促進(jìn)食欲，促進(jìn)年幼動(dòng)物的發(fā)育。促進(jìn)糖代謝，為心血管和神經(jīng)活動(dòng)提供能量，保護(hù)神經(jīng)系統(tǒng)。主要功能:維生素B1鹽酸鹽為無(wú)色結(jié)晶，易溶于水，在酸性溶液中穩(wěn)定，在中性和堿性溶液中易被氧化，耐熱，在普通烹調(diào)條件下?lián)p失不大。酵母中含維生素B1最多，五谷類(lèi)多集中在胚芽及種子外皮中。瘦肉、肝臟、核果和蛋類(lèi)的含量也較多。性質(zhì)和來(lái)源：1.腳氣病維生素B1嚴(yán)重缺乏而引起的多發(fā)性神經(jīng)炎，患者的周?chē)窠?jīng)末梢及臂神經(jīng)叢均有發(fā)炎和退化現(xiàn)象。同時(shí)因丙酮酸脫羧作用受阻，組織和血液中丙酮酸量大增，糖分解代謝受阻。2.中樞神經(jīng)和腸胃患糖代謝失常缺乏維生素B1中樞神經(jīng)系統(tǒng)也同樣受害。因?yàn)樯窠?jīng)系統(tǒng)（特別是大腦）所需的能量，基本由血糖氧化供給，當(dāng)糖代謝受阻時(shí)，神經(jīng)組織也就發(fā)生反?，F(xiàn)象。缺乏癥：三、維生素B2和黃素輔酶維生素B2又稱(chēng)核黃素（riboflavin），是一種核糖醇與7，8—二甲基異咯嗪的縮合物，在自然界多與蛋白質(zhì)結(jié)合成黃素蛋白。H2C—C—C—C—CHOHOHOHOHHHHH1′2′3′4′5′N(xiāo)NNCCONHOCH3CH31234689105核糖醇基異咯嗪基H2C—C—C—C—CH2OHOHOHOHHHHNNNCCONHOCH3CH3-O—P=OOO-FMN，黃素單核苷酸FAD，黃素腺嘌呤二核苷酸VB2+ATP→FMN+ADPFMN+ATP→FAD+PPiOH2COHOH1′2′3′4′5′N(xiāo)NNNHHH9-O—P=OONH2VB2作為遞氫輔基，轉(zhuǎn)移電子和質(zhì)子，參與生物氧化作用功能基團(tuán)是異咯嗪。如：脫氫酶、雙加氧酶、單加氧酶、氧化酶等。（P446表11－2）核黃素在牛奶、谷物和肝臟中最豐富。維生素B2為橘黃色的針狀晶體，味苦，微溶于水，極易溶于堿性溶液，對(duì)光和堿不穩(wěn)定。膳食中長(zhǎng)期缺乏維生素B2，眼角膜和口角血管增生，引起白內(nèi)障、眼角膜炎、舌炎和陰囊炎等。核黃素的氧化形式FAD和FMN在445～450nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)都有吸收，顯黃色，但FADH2和FMNH2卻是無(wú)色的，因?yàn)楫?dāng)它們被還原后，異咯嗪的共軛雙鍵系統(tǒng)消失了。性質(zhì)和來(lái)源：四、泛酸（維生素B3）和輔酶A

維生素B3（泛酸）是由

，-二羥基-,-二甲基丁酸和一分子-丙氨酸縮合而成。CH2CCH3CH3CHOHCONHCH2CH2COHOHO

泛酸的生物功能是以輔酶A（CoA）及?；d體蛋白（ACP）形式參加代謝，是參與酰基轉(zhuǎn)移反應(yīng)的最重要的輔酶，可轉(zhuǎn)移的代謝基團(tuán)包括一些簡(jiǎn)單羧酸和脂肪酸。（P447圖11－16）α,γ-二羥-β,β-二甲基丁酸CH2-C—C—C-N-CH2-CH2-COOHH3CH3COHHOHOHβ-丙氨酸NH-CH2-CH2-SH巰基乙胺OOH2COOH1′2′3′4′5′N(xiāo)NNNHH9P-O—O‖PO-O—O‖P-O—O‖O-NH2

輔酶A（CoASH）CH3C~SCoA

‖

O泛酸為淡黃色粘性油狀物，溶于水和醋酸，不溶于氯仿和苯，在中性溶液中對(duì)濕熱、氧化和還原都穩(wěn)定。1一般膳食的泛酸含量豐富，在蜂王漿中含量最多。大白鼠缺乏泛酸，毛發(fā)變灰白，并自行脫落，毛與皮的色素形成與泛酸有關(guān)。2性質(zhì)和來(lái)源：五、維生素PP和輔酶Ⅰ、輔酶Ⅱ維生素PP稱(chēng)抗癩皮病維生素或維生素B5，包括尼克酸（煙酸）和尼克酰胺（煙酰胺），是吡啶衍生物。NCOOH

尼克酸NCONH2

尼克酰胺131345NCONH2OOH2COHOHNNNNHH9P

-O—O‖NH2OH2COHOHOP=O-O—O

+尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamideadeninedinucleotide，NAD+）P尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamideadeninedinucleotidephosphate，NADP+）Nicotinicacid+PRPP+ATP→NAD+NAD++ATP→NADP++PPi功能：1.以NAD+（輔酶I）或NADP+（輔酶II）形式作為脫氫酶的輔酶而起到遞氫體的作用，是將底物中的二個(gè)電子和一個(gè)質(zhì)子以H－形式轉(zhuǎn)移到的吡啶環(huán)C-4上，如乳酸脫氫酶、谷氨酸脫氫酶、異檸檬酸脫氫酶、醛脫氫酶、二氫類(lèi)固醇脫氫酶、二氫葉酸還原酶等(P445)。NCONH2R+H+2eNCONH2RHH+4-H–2eNAD(P)++2H-2HNAD(P)H+H+··2.維持神經(jīng)組織的健康。3.促進(jìn)微生物生長(zhǎng)。4.尼克酸可使血管擴(kuò)張，使皮膚發(fā)赤發(fā)癢，尼克酰胺無(wú)此作用。大劑量尼克酸有降低血漿膽固醇和脂肪的作用。膳食中長(zhǎng)期缺乏維生素PP所引起的疾病為對(duì)稱(chēng)性皮炎，又叫癩皮病，主要癥狀為對(duì)稱(chēng)性皮炎，患者的中樞及交感神經(jīng)系統(tǒng)、皮膚、胃、腸等皆受不良影響。以玉米為主食易患缺乏癥（玉米中Trp貧乏）。尼克酸及尼克酰胺為無(wú)色晶體，熔點(diǎn)高，是維生素中較穩(wěn)定的，不被光、空氣及熱破壞。溶于水及酒精。酵母、肝臟、牛奶、花生、黃豆等含量較多。在體內(nèi)可由色氨酸轉(zhuǎn)變而來(lái)。動(dòng)物腸道菌可合成?？菇Y(jié)核藥異煙肼的結(jié)構(gòu)與其相似，二者有拮抗作用。

性質(zhì)和來(lái)源：六、維生素B6和磷酸吡哆醛維生素B6又稱(chēng)吡哆素，包括吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺，屬吡啶衍生物。NCH2OHCH2OHHOH3C

吡哆醇NCH2OHCHOHOH3C

吡哆醛NCH2OHCH2NH2HOH3C

吡哆胺NCH2O—CHOHOH3CP（磷酸吡哆醛，PLP）吡哆醇吡哆醇氧化酶吡哆醛吡哆胺吡哆胺轉(zhuǎn)氨酶ATPADP磷酸吡哆醇磷酸吡哆醇氧化酶磷酸吡哆醛磷酸吡哆胺轉(zhuǎn)氨酶磷酸吡哆胺ATPADP激酶ATPADP功能：作為輔酶參加多種代謝反應(yīng)，包括氨基酸的脫羧、轉(zhuǎn)氨、氨基酸內(nèi)消旋、脫硫和脫水等。PLP是δ-氨基-γ-酮戊酸合酶（ALA合酶）的輔酶。在需要PLP的酶中，PLP與酶活性部位的賴(lài)氨酸殘基的

-氨基結(jié)合形成Schiff堿（醛亞胺）。（P450圖11－23）21吡哆素為無(wú)色晶體，易溶于水及乙醇，在酸液中穩(wěn)定，在堿液中易被破壞，對(duì)光不穩(wěn)定，吡哆醇耐熱，吡哆醛和吡哆胺不耐高溫。VB6分布在肝、腎、肌肉、米糠、酵母中。人體很少缺乏。若缺乏可導(dǎo)致皮膚、中樞神經(jīng)系統(tǒng)和造血機(jī)構(gòu)的損害。性質(zhì)和來(lái)源：七、生物素和羧化輔酶生物素（維生素B7，維生素H）為含硫維生素，其結(jié)構(gòu)可視為由尿素與硫戊烷環(huán)或噻吩環(huán)與咪唑環(huán)結(jié)合而成，并有一個(gè)C5酸支鏈。HNNHCO尿素部分HCCHH2CCHS硫戊烷環(huán)部分(CH2)4COOHC5酸根部分

生物素尿素環(huán)上的一個(gè)N可與CO2結(jié)合生物素通過(guò)酰胺鍵與酶活性部位中的賴(lài)氨酸殘基-氨基共價(jià)連接,即生物胞素基。生物素主要作為催化羧基轉(zhuǎn)移反應(yīng)和依賴(lài)ATP的羧化反應(yīng)的酶的輔助因子，在CO2固定反應(yīng)中起重要作用。如丙酮酸羧化酶。其功能部位是生物素環(huán)上的N1結(jié)合成酶蛋白－生物素－CO2－。

功能：生物素是細(xì)長(zhǎng)針狀的晶體，熔點(diǎn)232℃，耐熱和耐酸、堿，微溶于水。分布廣泛，酵母、肝、腎、蛋黃、蔬菜、谷物等均含有。人體一般不會(huì)發(fā)生生物素缺乏。大量食用生雞蛋清可引起生物素缺乏，長(zhǎng)期服用抗生素可造成生物素缺乏。缺少時(shí)可導(dǎo)致皮炎、肌肉疼痛、感覺(jué)過(guò)敏、怠倦、厭食、輕度貧血等。0102性質(zhì)和來(lái)源：八、葉酸和四氫葉酸葉酸即維生素B11，由蝶呤啶、對(duì)氨基苯甲酸與L-谷氨酸連接而成。葉酸為鮮黃色物質(zhì)，微溶于水，在水溶液中易被光破壞。分布于植物葉、酵母、肝、腎等。葉酸被還原成四氫葉酸（FH4或THF）。四氫葉酸的N5和N10位可與多種一碳單位結(jié)合作為它們的載體，是轉(zhuǎn)一碳基團(tuán)酶系的輔酶。如-CH3,-CH2-,-CHO等的載體，參與核苷酸、氨基酸等生物合成過(guò)程。（P457）123葉酸缺乏時(shí)，紅細(xì)胞的發(fā)育受到影響，造成巨紅細(xì)胞性貧血癥。4性質(zhì)和來(lái)源：功能：九、維生素B12和脫氧腺苷鈷胺素維生素B12又稱(chēng)氰鈷胺素，是含三價(jià)鈷的多環(huán)系化合物，由一個(gè)咕啉核和一個(gè)擬核苷酸構(gòu)成，是具有控制惡性貧血效果的紅色晶體物質(zhì)。維生素B12是通過(guò)兩種不穩(wěn)定的輔酶形式5’－脫氧腺苷酰鈷胺素和甲基鈷胺素發(fā)揮作用的（p452圖11－24）。015’－脫氧腺苷酰鈷胺素參與構(gòu)成多種變位酶的輔酶（分子內(nèi)重排），甲基鈷胺素則是甲基轉(zhuǎn)移酶的輔酶，與膽堿等的合成有關(guān)。維持SH的還原型狀態(tài)；促進(jìn)核酸和蛋白質(zhì)的生物合成；維持造血機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。01功能：

缺乏癥：1.兒童及幼齡動(dòng)物發(fā)育不良，消化道上皮組織細(xì)胞失常。2.造血器官功能失常，不能正常產(chǎn)生紅血細(xì)胞，導(dǎo)致惡性貧血。3.髓磷脂的生物合成減少，引起神經(jīng)系統(tǒng)的損害，表現(xiàn)癥狀為手足麻木、刺痛、體位不易維持平衡、肌肉動(dòng)作不協(xié)調(diào)、憂(yōu)郁易怒、思想遲緩和健忘等。維生素B12為深紅色晶體，熔點(diǎn)甚高，溶于水、乙醇和丙酮，不溶于氯仿。晶體及水溶液都相當(dāng)穩(wěn)定，但酸、堿、日光、氧化和還原都使之破壞。廣泛來(lái)源于動(dòng)物性食品，人和動(dòng)物的腸道細(xì)菌也能合成。

性質(zhì)和來(lái)源：十、維生素C維生素C是酸性的己糖衍生物，為烯醇式己糖酸內(nèi)酯，L-型有生理功效，能防治壞血病，又稱(chēng)抗壞血酸。O=CC—OHC—OHHCHO—C—HCH2OHOO=CC=OC=OHCHO—C—HCH2OHO-2H+2H

還原型

氧化型抗壞血酸為無(wú)色晶體，味酸，溶于水及乙醇。不耐熱，易被光及空氣氧化?？蛇€原2，6-二氯靛酚，可與2，4-二硝基苯肼結(jié)合成有色的腙。

功能：2.促進(jìn)各種支持組織及細(xì)胞間粘合物的形成。1.對(duì)生物氧化有重要作用。是氧化還原酶的輔酶，可保護(hù)巰基，參與羥化反應(yīng)。新鮮水果和蔬菜含量豐富，如橙子、番茄、辣椒、鮮棗、獼猴桃等。缺乏時(shí)導(dǎo)致壞血病，毛細(xì)血管易出血和齒、骨發(fā)育不全或退化。

性質(zhì)和來(lái)源：十一、維生素A維生素A是不飽和一元醇，包括β-白芷酮環(huán)、兩個(gè)異戊二烯單位和一個(gè)伯醇基。包括A1（視黃醇）和A2（3-脫氫視黃醇）兩種。在高等植物和動(dòng)物中普遍存在的β-胡蘿卜素可轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素A。(p436)CH2OH視黃醇3-脫氫視黃醇維生素A1一般為黃色粘性油體，可結(jié)晶為黃色三棱晶體。維生素A不溶于水，而溶于油脂和乙醇，易氧化，在無(wú)氧條件下，相當(dāng)耐熱。易被紫外光所破壞。維生素A只存在于動(dòng)物性食物中，A1主要存在于咸水魚(yú)的肝臟；A2主要存在于淡水魚(yú)肝臟。在高等植物和動(dòng)物中普遍存在維生素A原（色素）。

性質(zhì)和來(lái)源：

功能：維生素A主要功能為維持上皮組織的健康及正常視覺(jué)；促進(jìn)年幼動(dòng)物生長(zhǎng)，有助于動(dòng)物生殖和泌乳。上皮組織結(jié)構(gòu)改變，呈角質(zhì)化。長(zhǎng)期缺乏維生素A都會(huì)導(dǎo)致淚腺分泌障礙產(chǎn)生干眼?。ㄑ劢Y(jié)膜炎）。動(dòng)物缺乏維生素A，生殖和泌乳也不正常，易發(fā)生流產(chǎn)和缺奶。視紫紅質(zhì)不足，對(duì)暗光適應(yīng)能力減弱，發(fā)生夜盲癥。引起代謝失調(diào)，如某些器官的DNA含量減少，粘多糖（硫酸軟骨素）的生物合成也受阻礙。維生素A較易被正常腸道吸收，但不直接隨尿排泄，因而攝取過(guò)量是有害的。010302缺乏癥：十二、維生素D維生素D是固醇類(lèi)衍生物，已確知有4種，即維生素D2、D3、D4、D5，其中D2（麥角鈣化醇）和D3（膽鈣化醇）較為重要。具有抗佝僂病作用，又稱(chēng)抗佝僂病維生素。1317108P437圖11-3在生物體內(nèi)，D2和D3本身不具有生物活性。它們?cè)诟闻K和腎臟中進(jìn)行羥化后，形成1，25-二羥基維生素D。其中1，25-二羥基維生素D3是生物活性最強(qiáng)的。維生素D攝食不足，不能維持鈣的平衡，兒童骨骼發(fā)育不良，產(chǎn)生佝僂病。成人則產(chǎn)生骨骼脫鈣作用，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致骨質(zhì)疏松癥及軟骨病。機(jī)體只能從膽汁排出過(guò)多的維生素D，維生素D如攝食過(guò)量則會(huì)中毒，乏力、疲倦、惡心、頭痛、腹瀉等，較嚴(yán)重時(shí)引起軟組織的鈣化，導(dǎo)致重大病患。只在動(dòng)物體內(nèi)含有維生素D，魚(yú)肝油中含量最豐富。動(dòng)、植物組織中含有能轉(zhuǎn)化為維生素D的固醇類(lèi)物質(zhì)，經(jīng)紫外光照射可轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素D。維生素D為無(wú)色晶體，不溶于水而溶于油脂及脂溶劑，相當(dāng)穩(wěn)定，不易被酸、堿或氧化破壞。性質(zhì)和來(lái)源：十三、維生素E維生素E又稱(chēng)生育酚或抗不育維生素，是苯駢二氫吡喃衍生物。已知有8種，其中4種（α、β、γ、δ-生育酚）較為重要。主要功能是作為氧和自由基的清除劑，可以防止生物膜中的脂肪酸受損傷。維生素E為淡黃色無(wú)嗅無(wú)味油狀物，不溶于水而溶于油脂。不易被酸、堿和熱破壞，極易被氧化。易被紫外光破壞。在259nm有吸收峰。VE存在于植物油、豆類(lèi)等。動(dòng)物組織的維生素E都是從食物中取得的。

缺乏癥：1.生殖系統(tǒng)的上皮細(xì)胞毀壞，雄性睪丸退化，不產(chǎn)生精子，雌性流產(chǎn)或胎兒被溶化吸收。2.血膽固醇水平增高，紅細(xì)胞破壞，發(fā)生貧血。

性質(zhì)和來(lái)源：十四、維生素K維生素K是一類(lèi)能促進(jìn)血液凝固的萘醌衍生物，有K1、K2、K3三種，K1、K2為天然產(chǎn)物，K3為人工合成