維生素與輔酶

第四章維生素與輔酶一、維生素概論〔一〕維生素概念:調(diào)節(jié)生物體正常的新陳代謝,維持機(jī)體正常生命活動(dòng)不可缺少的一類小分子有機(jī)化合物.機(jī)體對(duì)其需要量很少,但由于機(jī)體不能合成或合成量少,故必須從食物中攝取.生理功能:對(duì)生物體物質(zhì)代謝過程起著非常重要的調(diào)節(jié)作用.V對(duì)物質(zhì)代謝過程起重要作用是因?yàn)榇蠖鄶?shù)的V作為輔酶或輔基的組成成分參與體內(nèi)的代謝過程.一.維生素概論機(jī)體缺少V,輕那么不能正常生長(zhǎng),重那么發(fā)生不同的V缺乏癥.〔二〕維生素的發(fā)現(xiàn)〔三〕維生素的分類和輔酶的關(guān)系按溶解性將V分為:脂溶性V：VAVDVEVK水溶性V：VB1VB2VB3VPPVB6生物素VB11VB12VC二、脂溶性維生素〔一〕維生素AVA只存在于動(dòng)物性食物中,魚肝油中含量較多，蔬菜中含有β-胡蘿卜素，β-胡蘿卜素在動(dòng)物小腸內(nèi)經(jīng)酶催化可轉(zhuǎn)化為VA。β-胡蘿卜素是VA的前體,故稱為VA原?！惨弧尘S生素A維生素A是不飽和一元醇，包括A1和A2兩種。A1即視黃醇，主要存在于咸水魚的肝臟；A2即3-脫氫視黃醇，主要存在于淡水魚肝臟。視黃醇在體內(nèi)可氧化成視黃醛。CH2OH視黃醇〔3-脫氫〕視黃醇CH2OHCHOVA視黃醛的醛基可與視蛋白內(nèi)Lys-ε-NH2形成Schiff堿而結(jié)合成為視紫紅質(zhì).人視網(wǎng)膜中的視桿細(xì)胞中含有視紫紅質(zhì),它可在暗處或黃昏視物時(shí)起作用,視覺過程中VA的的變化為:VA的功能:與暗視覺有關(guān);促進(jìn)人體正常生長(zhǎng)發(fā)育缺乏病癥:干眼病、夜盲癥、代謝失調(diào)過多：中毒病癥視紫紅質(zhì)光視紫紅質(zhì)偏視紫紅質(zhì)反視黃醛順視黃醛反維生素A〔醇〕順維生素A〔醇〕NADH+H+NAD+醇脫氫酶醇脫氫酶NADH+H+NAD+視蛋白維生素A與視紫紅質(zhì)的關(guān)系暗視網(wǎng)膜作用〔二〕VDVD為類甾醇的衍生物,具有抗佝僂病作用，故又稱為抗佝僂病V。VD有幾種,以VD2和VD3較為重要VD2和VD3結(jié)構(gòu)相似，D2比D3多一個(gè)甲基和一個(gè)雙鍵.結(jié)構(gòu)式為:來源：從動(dòng)物性食物中攝取VD3，但缺乏量，人體內(nèi)可由膽固醇轉(zhuǎn)變?yōu)?-脫氫膽固醇，再轉(zhuǎn)變?yōu)閂D3。維生素D的通式維生素D325-羥膽鈣化醇肝臟羥化酶腎臟羥化酶1，25-二羥膽鈣化醇〔激素，其活性較VD3高50%〕維生素D3在體內(nèi)的轉(zhuǎn)化主要功能：調(diào)節(jié)鈣、磷代謝，維持血液正常的鈣、磷濃度，從而促進(jìn)鈣化，使牙齒、骨骼發(fā)育正常。缺乏癥：維生素D攝食缺乏，不能維持鈣的平衡，兒童骨骼發(fā)育不良，產(chǎn)生佝僂病?；颊吖琴|(zhì)軟弱，膝關(guān)節(jié)發(fā)育不全，兩腿形成內(nèi)曲或外曲畸形。成人那么產(chǎn)生骨骼脫鈣作用；孕婦和哺乳婦女的脫鈣作用嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致骨質(zhì)疏松癥，患者骨骼易折，牙齒易脫落。機(jī)體只能從膽汁排出過多的維生素D，維生素D如攝食過量那么會(huì)中毒。早期病癥為：乏力、疲倦、惡心、頭痛、腹瀉等。較嚴(yán)重時(shí)引起軟組織〔包括血管、心肌、肺、腎、皮膚等〕的鈣化，導(dǎo)致重大病患?！踩尘S生素E族〔又稱生育酚、抗不育維生素〕1．結(jié)構(gòu):6-羥苯駢二氫吡喃衍生物

α-Tocopherol12345678有8種，依化學(xué)結(jié)構(gòu)分為兩類：生育酚和生育三烯酚，每類又分α、β、γ、δ-4種，α-生育酚的效價(jià)最高。動(dòng)物組織的維生素E都是從食物中取得的?！踩尘S生素E維生素E為淡黃色無嗅無味油狀物，不溶于水而溶于油脂。不易被酸、堿和熱破壞，無氧條件下加熱至200℃也穩(wěn)定。極易被氧化。易被紫外光破壞。在259nm有吸收峰。功能：1.與動(dòng)物的生殖功能有關(guān)，缺維生素E，生殖器官發(fā)育不全。2.具有抗氧化劑的功能。3.保護(hù)-SH不被氧化，從而保持酶的活性。4.抗衰老、防治腫瘤等作用。〔三〕維生素E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.肌肉〔包括心肌〕萎縮，形態(tài)改變，代謝反常。3.血膽固醇水平增高，紅細(xì)胞破壞，發(fā)生貧血。維生素E攝食過量無毒性。1．結(jié)構(gòu)2-甲基-1,4萘醌的衍生物1234〔四〕維生素K維生素K是一類能促進(jìn)血液凝固的萘醌衍生物。1929年，H.Dam發(fā)現(xiàn)。天然有K1、K2二種，K3、K4為人工合成品?！菜摹尘S生素K維生素K1為黃色油狀物。維生素K2為黃色晶體。溶于油脂及有機(jī)溶劑，如乙醚、丙酮等，耐熱，但易被光破壞。生理功能：主要是促進(jìn)血液凝固，因維生素K是促進(jìn)肝臟合成凝血酶原的重要因素。另外為參與氧化磷酸化過程。缺乏癥：動(dòng)物缺乏維生素K，血凝時(shí)間延長(zhǎng)。成人一般不易缺乏維生素K。有維生素K缺乏病狀的人，必伴有其他生理功能不正常的情況，如膽管阻塞，或因腸道疾病阻礙維生素K的吸收。三、水溶性維生素〔一〕VB1和硫胺素焦磷酸1.分布:又稱為硫胺素，在植物中分布廣泛。主要存在于種子的外皮和胚芽中。2.化學(xué)結(jié)構(gòu)

包含嘧啶環(huán)和噻唑環(huán)，一般使用的VB1是化學(xué)合成的硫胺素鹽酸鹽.硫胺素+ATP→TPP+AMPVB1在體內(nèi)經(jīng)硫胺素激酶催化轉(zhuǎn)變成焦磷酸硫胺素(TPP)VB1和硫胺素焦磷酸TPP又叫羧化輔酶,以輔酶方式參與糖的分解代謝,是轉(zhuǎn)羥乙醛酶、丙酮酸脫氫酶和α–酮戊二酸脫氫酶等的輔酶.3.TPP的作用機(jī)制1)TPP中噻唑環(huán)上C-2上的H解離成H+和C-2)C-可以和α–酮酸的羰基C結(jié)合,進(jìn)一步脫去CO2而生成醛.4.VB1的功能1)作為輔酶參與機(jī)體糖代謝2)促進(jìn)年幼動(dòng)物的發(fā)育3)保護(hù)神經(jīng)系統(tǒng)的正常傳導(dǎo)功能5.VB1缺乏癥:腳氣病消化不良維生素B2又稱核黃素〔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′NNNCCONHOCH3CH31234689105核糖醇基異咯嗪基維生素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〔二〕VB2和黃素輔酶〔二〕VB2和黃素輔酶1.存在形式在生物體內(nèi)VB2以黃素單核苷酸(FMN)和黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)的形式存在.FMN和FAD是多種氧化復(fù)原酶的輔基.H2C—C—C—C—CH2OHOHOHOHHHHNNNCCONHOCH3CH3-O—P=OOO-FMN，flavinmononucleotideOH2COHOH1′2′3′4′5′NNNNHH9-O—P=OOFAD，flavinadeninedinucleotideVB2+ATP→FMN+ADPFMN+ATP→FAD+PPiNH2VB2和黃素輔酶2.作用機(jī)制在生物氧化過程中，F(xiàn)MN和FAD通過分子中異咯嗪環(huán)上的1位和5位N原子的加H和脫H，把H從底物傳遞給受體。NNNCCONHOCH3CH3R51NNNCCONHOCH3CH3HHR+2HH2-VB2和黃素輔酶3.生理功能作為輔酶參與生物氧化起電子和質(zhì)子的傳遞作用.4.缺乏病癥唇炎舌炎口角炎眼角膜炎等5.分布:廣泛每人每天需要量：兒童0.6mg，成人1.6mg。動(dòng)物體內(nèi)不能合成維生素B2。過量那么排出?！踩撤核岷洼o酶A1.泛酸的分布:廣泛2.泛酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)由α,γ-二羥-β,β-二甲基丁酸與β-丙氨酸通過肽鍵縮合而成的酸性物質(zhì).Α,γ－二羥基－β,β－二甲基丁酸與β－丙氨酸以肽鍵結(jié)合3.輔酶A的結(jié)構(gòu)輔酶A是含泛酸的復(fù)合核苷酸.CoA是生物體內(nèi)轉(zhuǎn)?；傅妮o酶〔主要作為轉(zhuǎn)乙?；傅妮o酶〕，參與轉(zhuǎn)?；饔?。4.輔酶A的功能在代謝過程中作為酰基的載體.輔酶A分子中所含的-SH可與?；纬闪蝓?從而在代謝過程中作為?；妮d體.1)很多代謝的中間產(chǎn)物必須與之結(jié)合才能完成下一步的反響2)很多動(dòng)物體內(nèi)的乙?；错?脂肪酸合成都要輔酶A參加.5.人類極少發(fā)生泛酸缺乏病.〔四〕VPP和煙酰胺輔酶1.化學(xué)結(jié)構(gòu)：VPP包括尼克酸和尼克酰胺兩種物質(zhì)，為無色晶體，前者熔點(diǎn)為236℃，后者熔點(diǎn)為129~131℃，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。與溴化氰作用產(chǎn)生黃綠色化合物，可作為定量根底。在體內(nèi)主要以尼克酰胺形式存在，尼克酸是尼克酰胺的前體。2.輔酶I、輔酶II的結(jié)構(gòu)式輔酶I：尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸NAD輔酶II：尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸NADP。其結(jié)構(gòu)式為：維生素PP過去稱抗賴皮病維生素或維生素B5。尼克酰胺的副作用較小〔如引起面部、頸部發(fā)赤發(fā)癢和燒灼感〕，醫(yī)療及營(yíng)養(yǎng)上多用尼克酰胺。尼克酰胺為維生素B5的化學(xué)名。NCOOH尼克酸〔nicotinicacid〕NCONH2尼克酰胺〔nicotinamide〕NCONH2OOH2COHOHNNNNHH9P

-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輔酶I、輔酶II3.功能NAD(NADP)是多種重要脫H酶的輔酶，在生物氧化復(fù)原反響中傳遞質(zhì)子和電子。此類酶在催化脫H時(shí)，其輔酶NAD+(NADP+)先和酶的活性部位結(jié)合，然后再脫下來與代謝物上脫下的H結(jié)合而成復(fù)原性的NADH(NADPH)。功能：以NAD+或NADP+形式作為脫氫酶的輔酶而起到遞氫體的作用。NCONH2R+2HNCONH2RHH14-2HNAD(P)++2H-2HNAD(P)H+H+輔酶I、輔酶II4.作用機(jī)制NAD+(NADP+)分子中的功能部位是尼克酰胺環(huán)，這是一個(gè)吡啶環(huán)。在環(huán)上的第4位C原子具有C+離子的性質(zhì)，容易從底物分子中奪取電子和質(zhì)子，結(jié)合得到復(fù)原型的NADH(NADPH)。復(fù)原型的NADH(NADPH)又可在其它脫H酶的作用下氧化成相應(yīng)的NAD+(NADP+)。5.VPP的分布：很廣。6.VPP的缺乏病癥：癩皮病.〔五〕VB6和磷酸吡哆醛〔胺〕VB6包括3種物質(zhì)—吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺。在體內(nèi)這三種物質(zhì)可以相互轉(zhuǎn)化，其結(jié)構(gòu)式為:VB6在體內(nèi)經(jīng)磷酸化作用轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的磷酸酯,它們之間也可以相互轉(zhuǎn)變.其結(jié)構(gòu)為:體內(nèi)參加代謝作用的主要是磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。NCH2OHCH2OHHOH3C吡哆醇(pyridoxol)NCH2OHCHOHOH3C吡哆醛(pyridoxal)NCH2OHCH2NH2HOH3C吡哆胺(pyridoxamine)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ATPADPVB6作為輔酶的作用機(jī)制磷酸吡哆醛的醛基與底物α-aa的氨基結(jié)合成一種復(fù)合物,稱為醛亞胺(Schiff堿),醛亞胺再根據(jù)不同酶蛋白的特性使aa發(fā)生轉(zhuǎn)氨、脫羧或消旋等作用。VB6還可作為輔酶參與脂類代謝,故對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化有防治作用.VB6的分布:很廣，不易缺乏。VB6的功能:作為輔酶參與體內(nèi)氨基酸轉(zhuǎn)氨作用.脫羧作用和消旋作用.〔六〕生物素是一種水溶性V.結(jié)構(gòu)為:帶有戊酸側(cè)鏈的噻吩與尿素所結(jié)合的駢環(huán).功能:多種羧化酶的輔酶,在作用過程中傳遞CO2.作用過程:生物素-COO-+酶(Lys-ε-NH2)→生物素-酶復(fù)合物生物素-酶復(fù)合物+CO2(與尿素上的一個(gè)N結(jié)合)→生物素-CO2-酶復(fù)合物生物素-CO2-酶復(fù)合物+受體→生物素-酶復(fù)合物+產(chǎn)物分布:廣泛,不易發(fā)生缺乏.HNNHCO尿素局部HCCHH2CCHS硫戊烷環(huán)局部(CH2)4COOHC5酸根局部生物素〔bioton〕尿素環(huán)上的一個(gè)N可與CO2結(jié)合〔七〕葉酸和四氫葉酸1.分布:葉酸是一個(gè)在自然界廣泛存在的V,因在綠葉中含量豐富,故稱為葉酸.2.化學(xué)結(jié)構(gòu):由喋呤啶、對(duì)氨基苯甲酸和L-谷氨酸連接而成.其結(jié)構(gòu)式為:葉酸folicacid〕結(jié)構(gòu)2-氨基－4-羥基－6-甲基喋呤PABAL-谷氨酸3.作為輔酶的是葉酸加H復(fù)原產(chǎn)物—5,6,7,8-四氫葉酸(FH4).4.FH4的功能:轉(zhuǎn)一碳基團(tuán)酶系的輔酶,是一碳單位的載體，參與多種反響?！舶恕砎B12和B12輔酶VB12又稱鈷胺素,因分子中含有金屬元素鈷而得名.其結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,如圖.5′-脫氧腺苷鈷胺素是VB12在體內(nèi)的主要存在形式,又稱為B12輔酶.VB12輔酶主要功能:作為變位酶的輔酶,催化底物分子內(nèi)基團(tuán)的變位反響,主要是轉(zhuǎn)甲基作用.缺乏VB12表現(xiàn)為惡性貧血及其它疾病.