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1、第六章 维生素(Vitamin),本章内容,维生素的概念、分类及生物学作用水溶性维生素与辅酶脂溶性维生素,一、概 述,早在6、7 世纪前，我国已有脚气病和“雀目症”的记载。在四个世纪以前,人们已经认识到坏血病与营养有关系。大多数动物可以通过糖代谢过程中合成抗坏血酸，但灵长类（包括人）动物和豚鼠没有合成能力，所以必须依赖于食物供给。术语维生素（vitamin，开始拼为vitamine）是由Casimir Funk于1912年创造的，用于描述来自米糠的一种“生命胺”（vital amine），即维生素B1。,肝、胆疾病可阻碍维生素的吸收。长期口服抗生素可抑制肠道菌生长，引起Vk、生物素、叶酸、泛酸
2、等的缺乏。妊娠、哺乳、强体力劳动、高温操作等，维生素B1和B2的需要量相应增加。长期大量使用维生素A和维生素D会引起中毒；维生素B1用量过多会引起周围神经痛觉缺失；长期大量使用维生素B12会引起红细胞过多；口服维生素C过多可破坏膳食中维生素B12而引起贫血。,维生素（Vitamin，V）：是指一类维持细胞正常功能所必需的且需求量比较小（mg或g）的，而生物体不能自身合成又必须由食物供给的小分子有机化合物。维生素不能供给机体热能，也不能作为构成机体组织的物质，其主要功能是通过作为辅酶的成分调节机体代谢。长期缺乏任何一种维生素都会导致相应的疾病（维生素缺乏症）。生物对维生素的需要情况取决于，代谢过
3、程是否需要；自身能否合成。正常人每天所需VA0.81.6mg,VB112mg,VB212mg,泛酸35mg，VB623mg,VPP1020mg,生物素0.2mg,叶酸0.4mg,VB1226g,VD1020g,VC60100mg。,维生素的定义及作用,P463 表11-6 重要维生素的生理功能、来源及缺乏症,维生素分为脂溶性和水溶性两大类，其中脂溶性维生素在体内可直接参与代谢的调节作用，而水溶性维生素是通过转变成辅酶对代谢起调节作用。(P434表111)脂溶性维生素包括：VitA（视黄醇）、VitD（钙化醇）、VitE（生育酚）和VitK（凝血维生素）四种。水溶性维生素包括：VitB1（硫胺素
4、），VitB2（核黄素），泛酸（VitB3），VitPP（VitB5，烟酰胺），VitB6（吡哆素），生物素（VitB7），叶酸（VitB11），VitB12（钴胺素）等维生素B族，VitC（抗坏血酸）。脂溶性维生素在食物中常与脂质共存，吸收后可在体内尤其是肝脏储存。水溶性维生素及其代谢产物均从尿中排出，不在体内多储存。,维生素的分类,二、维生素B1和TPP,维生素B1由一含S的噻唑环和一含NH2的嘧啶环组成，又称硫胺素（Thiamine），是抗神经炎维生素。,1,2,4,5,1,2,4,硫胺素焦磷酸（TPP）,硫胺素+ATP,Mg2+,硫胺素激酶,TPP+AMP,主 要 功 能:,1.以辅酶
5、方式参加糖的分解代谢。TPP是脱羧酶、转酮酶、磷酸酮糖酶的辅酶（羰基碳的合成与裂解,如丙酮酸脱羧酶）。功能部位在噻唑环的C2上。(P442图119，1110),2.能抑制胆碱酯酶的活性，减少乙酰胆碱的水解,促进肠胃蠕动，增加消化液的分泌，因而能促进食欲，促进年幼动物的发育。,3.促进糖代谢，为心血管和神经活动提供能量，保护神经系统。,维生素B1盐酸盐为无色结晶，易溶于水，在酸性溶液中稳定，在中性和碱性溶液中易被氧化，耐热，在普通烹调条件下损失不大。,酵母中含维生素B1最多，五谷类多集中在胚芽及种子外皮中。瘦肉、肝脏、核果和蛋类的含量也较多。,性 质 和 来 源：,维生素B1严重缺乏而引起的多发
6、性神经炎，患者的周围神经末梢及臂神经丛均有发炎和退化现象。同时因丙酮酸脱羧作用受阻，组织和血液中丙酮酸量大增，糖分解代谢受阻。,缺乏维生素B1中枢神经系统也同样受害。因为神经系统（特别是大脑）所需的能量，基本由血糖氧化供给，当糖代谢受阻时，神经组织也就发生反常现象。,缺 乏 症：,1.脚气病,2.中枢神经和肠胃患糖代谢失常,三、维生素B2和黄素辅酶,维生素B2又称核黄素（riboflavin），是一种核糖醇与7，8二甲基异咯嗪的缩合物，在自然界多与蛋白质结合成黄素蛋白。,1,2,3,4,5,1,2,3,4,6,8,9,10,5,核糖醇基,异咯嗪基,FMN，黄素单核苷酸,FAD，黄素腺嘌呤二核苷
7、酸,VB2+ATP FMN+ADP FMN+ATP FAD+PPi,VB2作为递氢辅基，转移电子和质子，参与生物氧化作用功能基团是异咯嗪。如：脱氢酶、双加氧酶、单加氧酶、氧化酶等。（P446表112）,核黄素在牛奶、谷物和肝脏中最丰富。膳食中长期缺乏维生素B2，眼角膜和口角血管增生，引起白内障、眼角膜炎、舌炎和阴囊炎等。,维生素B2为橘黄色的针状晶体，味苦，微溶于水，极易溶于碱性溶液，对光和碱不稳定。核黄素的氧化形式FAD和FMN在445450nm波长范围内都有吸收，显黄色，但FADH2和FMNH2却是无色的，因为当它们被还原后，异咯嗪的共轭双键系统消失了。,性 质 和 来 源：,四、泛酸（维
8、生素B3）和辅酶A,维生素B3（泛酸）是由，-二羟基-,-二甲基丁酸和一分子-丙氨酸缩合而成。,泛酸的生物功能是以辅酶A（CoA）及酰基载体蛋白（ACP）形式参加代谢，是参与酰基转移反应的最重要的辅酶，可转移的代谢基团包括一些简单羧酸和脂肪酸。（P447图1116）,-二羟-,-二甲基丁酸,-丙氨酸,巯基乙胺,辅酶A（CoASH）,CH3CSCoA O,泛酸为淡黄色粘性油状物，溶于水和醋酸，不溶于氯仿和苯，在中性溶液中对湿热、氧化和还原都稳定。,一般膳食的泛酸含量丰富，在蜂王浆中含量最多。大白鼠缺乏泛酸，毛发变灰白，并自行脱落，毛与皮的色素形成与泛酸有关。,性 质 和 来 源：,五、维生素PP
9、和辅酶、辅酶,维生素PP称抗癞皮病维生素或维生素B5，包括尼克酸（烟酸）和尼克酰胺（烟酰胺），是吡啶衍生物。,尼克酸,尼克酰胺,1,3,1,3,4,5,O,+,尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide，NAD+）,尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADP+）,Nicotinic acid+PRPP+ATPNAD+,NAD+ATP NADP+PPi,功 能：,1.以NAD+（辅酶I）或NADP+（辅酶II）形式作为脱氢酶的辅酶而起到递氢体的作用，是将底物中的二个电
10、子和一个质子以H形式转移到的吡啶环C-4上，如乳酸脱氢酶、谷氨酸脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶、醛脱氢酶、二氢类固醇脱氢酶、二氢叶酸还原酶等(P445)。,+H+2e,+,4,-H 2e,2.维持神经组织的健康。3.促进微生物生长。4.尼克酸可使血管扩张，使皮肤发赤发痒，尼克酰胺无此作用。大剂量尼克酸有降低血浆胆固醇和脂肪的作用。,膳食中长期缺乏维生素PP所引起的疾病为对称性皮炎，又叫癞皮病，主要症状为对称性皮炎，患者的中枢及交感神经系统、皮肤、胃、肠等皆受不良影响。以玉米为主食易患缺乏症（玉米中Trp贫乏）。,尼克酸及尼克酰胺为无色晶体，熔点高，是维生素中较稳定的，不被光、空气及热破坏。溶于水及酒精
11、。酵母、肝脏、牛奶、花生、黄豆等含量较多。在体内可由色氨酸转变而来。动物肠道菌可合成。抗结核药异烟肼的结构与其相似，二者有拮抗作用。,性 质 和 来 源：,六、维生素B6和磷酸吡哆醛,维生素B6又称吡哆素，包括吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺，属吡啶衍生物。,吡哆醇,吡哆醛,吡哆胺,（磷酸吡哆醛，PLP）,吡哆醇,吡哆醇氧化酶,吡哆醛,吡哆胺,吡哆胺转氨酶,磷酸吡哆醇,磷酸吡哆醇 氧化酶,磷酸吡哆醛,磷酸吡哆胺转氨酶,磷酸吡哆胺,激酶,功 能：,作为辅酶参加多种代谢反应，包括氨基酸的脱羧、转氨、氨基酸内消旋、脱硫和脱水等。PLP是-氨基-酮戊酸合酶（ALA合酶）的辅酶。在需要PLP的酶中，PLP与酶活性
12、部位的赖氨酸残基的-氨基结合形成Schiff碱（醛亚胺）。（P450图1123）,吡哆素为无色晶体，易溶于水及乙醇，在酸液中稳定，在碱液中易被破坏，对光不稳定，吡哆醇耐热，吡哆醛和吡哆胺不耐高温。,VB6分布在肝、肾、肌肉、米糠、酵母中。人体很少缺乏。若缺乏可导致皮肤、中枢神经系统和造血机构的损害。,性质和来源：,七、生物素和羧化辅酶,生物素（维生素B7，维生素H）为含硫维生素，其结构可视为由尿素与硫戊烷环或噻吩环与咪唑环结合而成，并有一个C5酸支链。,尿素部分,硫戊烷环部分,(CH2)4COOH,C5酸根部分,生物素,尿素环上的一个N可与CO2结合,生物素通过酰胺键与酶活性部位中的赖氨酸残基
13、-氨基共价连接,即生物胞素基。,生物素主要作为催化羧基转移反应和依赖ATP的羧化反应的酶的辅助因子，在CO2固定反应中起重要作用。如丙酮酸羧化酶。其功能部位是生物素环上的N1结合成酶蛋白生物素CO2。,功 能：,生物素是细长针状的晶体，熔点232，耐热和耐酸、碱，微溶于水。,分布广泛，酵母、肝、肾、蛋黄、蔬菜、谷物等均含有。人体一般不会发生生物素缺乏。大量食用生鸡蛋清可引起生物素缺乏，长期服用抗生素可造成生物素缺乏。缺少时可导致皮炎、肌肉疼痛、感觉过敏、怠倦、厌食、轻度贫血等。,性质和来源：,八、叶酸和四氢叶酸,叶酸即维生素B11，由蝶呤啶、对氨基苯甲酸与L-谷氨酸连接而成。,叶酸为鲜黄色物质
14、，微溶于水，在水溶液中易被光破坏。分布于植物叶、酵母、肝、肾等。,叶酸被还原成四氢叶酸（FH4或THF）。四氢叶酸的N5 和N10位可与多种一碳单位结合作为它们的载体，是转一碳基团酶系的辅酶。如-CH3,-CH2-,-CHO 等的载体，参与核苷酸、氨基酸等生物合成过程。（P457）,叶酸缺乏时，红细胞的发育受到影响，造成巨红细胞性贫血症。,功 能：,性 质 和 来 源：,九、维生素B12和脱氧腺苷钴胺素,维生素B12 又称氰钴胺素，是含三价钴的多环系化合物，由一个咕啉核和一个拟核苷酸构成，是具有控制恶性贫血效果的红色晶体物质。,维生素B12 是通过两种不稳定的辅酶形式5脱氧腺苷酰钴胺素和甲基钴
15、胺素发挥作用的（p452图1124）。,5脱氧腺苷酰钴胺素参与构成多种变位酶的辅酶（分子内重排），甲基钴胺素则是甲基转移酶的辅酶，与胆碱等的合成有关。维持SH的还原型状态；促进核酸和蛋白质的生物合成；维持造血机构的正常运转。,功 能：,缺 乏 症：,1.儿童及幼龄动物发育不良，消化道上皮组织细胞失常。,2.造血器官功能失常，不能正常产生红血细胞，导致恶性贫血。,3.髓磷脂的生物合成减少，引起神经系统的损害，表现症状为手足麻木、刺痛、体位不易维持平衡、肌肉动作不协调、忧郁易怒、思想迟缓和健忘等。,维生素B12为深红色晶体，熔点甚高，溶于水、乙醇和丙酮，不溶于氯仿。晶体及水溶液都相当稳定，但酸、碱
16、、日光、氧化和还原都使之破坏。广泛来源于动物性食品，人和动物的肠道细菌也能合成。,性质和来源：,十、维生素C,维生素C是酸性的己糖衍生物，为烯醇式己糖酸内酯，L-型有生理功效，能防治坏血病，又称抗坏血酸。,-2H,+2H,还原型,氧化型,抗坏血酸为无色晶体，味酸，溶于水及乙醇。不耐热，易被光及空气氧化。可还原2，6-二氯靛酚，可与2，4-二硝基苯肼结合成有色的腙。,功 能：,2.促进各种支持组织及细胞间粘合物的形成。,1.对生物氧化有重要作用。是氧化还原酶的辅酶，可保护巯基，参与羟化反应。,新鲜水果和蔬菜含量丰富，如橙子、番茄、辣椒、鲜枣、猕猴桃等。缺乏时导致坏血病，毛细血管易出血和齿、骨发育
17、不全或退化。,性质和来源：,十一、维生素A,维生素A是不饱和一元醇，包括-白芷酮环、两个异戊二烯单位和一个伯醇基。包括A1（视黄醇）和 A2（3-脱氢视黄醇）两种。在高等植物和动物中普遍存在的-胡萝卜素可转变为维生素A。(p436),视黄醇,3-脱氢视黄醇,维生素A1一般为黄色粘性油体，可结晶为黄色三棱晶体。维生素A不溶于水，而溶于油脂和乙醇，易氧化，在无氧条件下，相当耐热。易被紫外光所破坏。,维生素A只存在于动物性食物中，A1主要存在于咸水鱼的肝脏；A2主要存在于淡水鱼肝脏。在高等植物和动物中普遍存在维生素A原（色素）。,性质和来源：,功 能：,维生素A主要功能为维持上皮组织的健康及正常视觉
18、；促进年幼动物生长，有助于动物生殖和泌乳。,缺 乏 症：,1.上皮组织结构改变，呈角质化。长期缺乏维生素A都会导致泪腺分泌障碍产生干眼病（眼结膜炎）。动物缺乏维生素A，生殖和泌乳也不正常，易发生流产和缺奶。,2.视紫红质不足，对暗光适应能力减弱，发生夜盲症。,3.引起代谢失调，如某些器官的DNA含量减少，粘多糖（硫酸软骨素）的生物合成也受阻碍。,维生素A较易被正常肠道吸收，但不直接随尿排泄，因而摄取过量是有害的。,十二、维生素D,维生素D是固醇类衍生物，已确知有4种，即维生素D2、D3、D4、D5，其中D2（麦角钙化醇）和D3（胆钙化醇）较为重要。具有抗佝偻病作用，又称抗佝偻病维生素。,在生物
19、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。P437图11-3,维生素D摄食不足，不能维持钙的平衡，儿童骨骼发育不良，产生佝偻病。成人则产生骨骼脱钙作用，严重时导致骨质疏松症及软骨病。,机体只能从胆汁排出过多的维生素D，维生素D如摄食过量则会中毒，乏力、疲倦、恶心、头痛、腹泻等，较严重时引起软组织的钙化，导致重大病患。,只在动物体内含有维生素D，鱼肝油中含量最丰富。动、植物组织中含有能转化为维生素D的固醇类物质，经紫外光照射可转变为维生素D。,维生素D为无色晶体，不溶于水而溶于油脂及脂溶剂，相当
20、稳定，不易被酸、碱或氧化破坏。,性 质 和 来 源：,十三、维生素E,维生素E又称生育酚或抗不育维生素，是苯骈二氢吡喃衍生物。已知有8种，其中4种（、-生育酚）较为重要。,主要功能是作为氧和自由基的清除剂，可以防止生物膜中的脂肪酸受损伤。,维生素E为淡黄色无嗅无味油状物，不溶于水而溶于油脂。不易被酸、碱和热破坏，极易被氧化。易被紫外光破坏。在259nm有吸收峰。VE存在于植物油、豆类等。动物组织的维生素E都是从食物中取得的。,缺乏症：,1.生殖系统的上皮细胞毁坏，雄性睾丸退化，不产生精子，雌性流产或胎儿被溶化吸收。,2.血胆固醇水平增高，红细胞破坏，发生贫血。,性质和来源：,十四、维生素K,维
21、生素K是一类能促进血液凝固的萘醌衍生物，有K1、K2、K3三种，K1、K2为天然产物，K3为人工合成品。,大剂量维生素K可引起动物贫血、脾肿大和肝肾伤害。对皮肤和呼吸道有强烈刺激，有时还引起溶血。,维生素K1为黄色油状物。维生素K2为黄色晶体。溶于油脂及有机溶剂，如乙醚、丙酮等，耐热，但易被光破坏。绿叶蔬菜及肝脏、鱼肉含量丰富。,维生素K的主要作用是促进肝脏合成凝血酶原，维持凝血因子的含量，促进血液凝固。,动物缺乏维生素K，血凝时间延长。有维生素K缺乏病状的人，必伴有其他生理功能不正常的情况，如胆管阻塞，或因肠道疾病妨碍维生素K的吸收。新生婴儿易因维生素K的缺乏而出血，应当在出身前增加母体的维
22、生素K含量。,功 能：,性质和来源：,硫辛酸,硫辛酸是少数不属于维生素的辅基，是6,8-二硫辛酸，其羧基通过酰胺键共价地与一个赖氨酸残基的-氨基结合。有两种形式，即硫辛酰胺（氧化型）和二氢硫辛酰胺（还原型）.,硫辛酸是丙酮酸脱氢酶复合物和-酮戊二酸脱氢酶复合物的蛋白成分，可以临时载有酰基如：丙酮酸的乙酰基，-酮戊二酸的琥珀酰基。（p460图1135）,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：,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。,思 考 题,维生素的定义、分类、命名、缩写、化学结构、生理功能、缺乏症。各种维生素的功能基团及在代谢中所起的作用。水溶性维生素B族作为辅酶/辅基与代谢的关系。名词解释：维生素、维生素缺乏症、维生素中毒症、维生素原,1、请指出与下列生理功能相对应的脂溶性维生素：（1）调节钙磷代谢，维持正常血钙、血磷浓度；（2）促进肝脏合成凝血酶原，促进凝血；（3）维持上皮组织正常功能，与暗视觉有关（4）抗氧化剂，与动物生殖功能有关。2、指出下列各种情况下，应补充哪种（些）维生素？（1）多食糖类化合物；（2）多食肉类化合物；（3）以玉米为主食；（4）长期口服抗生素；（5）长期服用雷米封的肺结核病人；（6）嗜食生鸡蛋清的人,本 章 要 点,结束,
