【生物化學】第18章維生素和無機物（09醫(yī)本）

1、第18章 維生素與無機物,Vitamins and Minerals,定義： 維生素(vitamin)是機體維持正常功能所必需，但在體內(nèi)不能合成或合成量很少，必須由食物供給的一組低分子量有機物質(zhì)。,一、維生素,微量元素(trace element)：指人體每日需要量在100mg以下的化學元素，主要包括鐵、碘、銅、鋅、錳、硒、氟、鉬、鈷、鉻等。,二、無機元素,無機元素(minerals)是維持人體正常生理功能也

2、必不可少的元素。,分類,常量元素(macroelement)：鈉、鉀、氯、鈣、磷、鎂等,,第一節(jié) 脂溶性維生素,Lipid-soluble Vitamin,共同特點： （1）均為非極性疏水的異戊二烯衍生物 （2）不溶于水，溶于脂類及脂肪溶劑 （3）在食物中與脂類共存，并隨脂類一同吸收 （4）吸收的脂溶性維生素在血液與脂蛋白及某 些特殊結(jié)合蛋白特異結(jié)合而運輸 （5）膽道排泄

3、（不經(jīng)腎排泄）、過多導致中毒 種類： Vit A, Vit D, Vit E, Vit K,一、維生素A又稱抗干眼病維生素,動物內(nèi)臟(視黃醇酯）植物：維生素A原（如β-胡蘿卜素）,（一）視黃醇與其特異的結(jié)合蛋白相結(jié)合而在血液中運輸,A1（視黃醇）A2（3-脫氫視黃醇）,天然形式：,來源：,運輸形式：,（二）視黃醇、視黃醛和視黃酸是維生素A的活性形式,視黃醇、視黃醛和視黃酸是維生素A的活性形式,反異構(gòu)體（全反

4、型）,順異構(gòu)體,,1．視黃醛與視蛋白結(jié)合發(fā)揮其視覺功能,,,2．視黃酸對基因表達和組織分化具有調(diào)節(jié)作用,全反式視黃酸和9-順視黃酸是執(zhí)行這一重要功能的關(guān)鍵物質(zhì)。與細胞內(nèi)核受體結(jié)合，與DNA反應(yīng)元件結(jié)合，調(diào)節(jié)某些基因的表達。缺乏：干眼病(xerophthalmia),3．維生素A和胡蘿卜素是有效的抗氧化劑,4. 維生素A過量可引起中毒,能直接消滅自由基，有助于控制細胞膜和富含脂質(zhì)組織的脂質(zhì)過氧化。,二、維生素D可在體內(nèi)合成,（一）維生素

5、D的活化形式是1,25-二羥維生素D,種 類：VitD2（麥角鈣化醇） VitD3（膽鈣化醇） VitD2原：麥角固醇 VitD3原：7-脫氫膽固醇 麥角固醇 → VitD2 膽固醇 → 7-脫氫膽固醇 → VitD3（紫外照射） VitD3在血液中運輸：與維生素D結(jié)合蛋白(vitamin D binding protein, DBP)

6、相結(jié)合而運輸。,,,肝25-羥化酶,維生素D3（膽鈣化醇）,,腎，骨，胎盤中的1α - 羥化酶,1, 25-二羥維生素D3（1, 25-二羥膽鈣化醇）,VitD3的活性形式： 1, 25- (OH)2-VitD3,,24, 25-二羥維生素D3（24, 25-二羥膽鈣化醇）,腎，骨，胎盤、軟骨中的24-羥化酶,,（二）1,25-(OH)2D3具有調(diào)節(jié)血鈣和組織細胞分化的功能,1．調(diào)節(jié)血鈣水平是1,25-(OH)2D3的重要作用,1

7、,25-(OH)2D3可通過信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)使鈣通道開放，促進小腸對鈣、磷的吸收，影響骨組織的鈣代謝，從而維持血鈣和血磷的正常水平，促進骨和牙的鈣化。維生素D缺乏: 兒童——佝僂病(rickets) 成人——軟骨病(osteomalacia)。,2. 1,25-(OH)2D3還具有影響細胞分化的功能,調(diào)節(jié)多種組織細胞分化促進胰島?細胞合成與分泌胰島素抑制某些腫瘤細胞增殖和促進分化,3.

8、 維生素D過量可引起中毒,三、維生素E是體內(nèi)最重要的脂溶性抗氧化物質(zhì),（一）維生素E是生育酚類化合物,苯駢二氫吡喃的衍生物,生育酚(tocopherol): ?、?、?和?四種 生育三烯酚(tocotrienol): ?、?、?和?四種,（二）維生素E具有抗氧化等多方面的功能,1．維生素E是體內(nèi)最重要的脂溶性抗氧化劑,機制: 捕捉過氧化脂質(zhì)自由基,保護生物膜的結(jié)構(gòu)與功能。,缺乏: 輕

9、度溶血性貧血。,2．維生素E具有調(diào)節(jié)基因表達的作用,上調(diào)或下調(diào)生育酚的攝取和降解相關(guān)的基因 延緩衰老 脂類攝取與動脈硬化的相關(guān)基因: 預防和治療冠狀動脈粥樣硬化性心臟病 細胞外基質(zhì)蛋白的基因、細胞黏附與炎癥的相關(guān)基因 抗炎、維持正常免疫功能 細胞信號系統(tǒng)和細胞周期調(diào)節(jié)的相關(guān)基因 抑制細胞增殖，抗腫瘤,3．維生素E能提高血紅素合成的關(guān)鍵酶活性?,血紅素合成關(guān)鍵酶：δ氨基γ酮戊酸

10、(ALA)合酶 ALA脫水酶缺乏：新生兒貧血,4．維生素E缺乏并不多見,臨床上：治療先兆流產(chǎn)及習慣性流產(chǎn)。,四、維生素K又稱凝血維生素,（一）維生素K是2-甲基1,4-萘醌的衍生物,人工合成：K3,,天然形式：,K1-----植物甲萘醌或葉綠醌,K2-----腸道細菌的產(chǎn)物,（二）維生素K是多種?-谷氨酰羧化酶的輔酶,1．維生素K具有促進凝血作用,2．維生素K對骨代謝具有重要作用,3．維生素K缺乏可引起出血,第二節(jié) 水溶性維生素

11、,Water-soluble Vitamin,易溶于水，故易隨尿液排出體內(nèi)不易儲存，必須經(jīng)常從食物中攝取作用比較單一，主要構(gòu)成酶的輔助因子直 接影響某些酶的催化作用。,概 述,種類：B族維生素，維生素C,共同特點,一、維生素B1形成輔酶焦磷酸硫胺素,（一）焦磷酸硫胺素是維生素B1的活性形式,焦磷酸硫胺素(thiamine pyrophosphate, TPP),,TPP是α-酮酸氧化脫羧酶的輔酶，也是轉(zhuǎn)酮酶的輔酶在神經(jīng)傳導中起一定

12、的作用，抑制膽堿酯酶的活性,1. 生化作用,腳氣病，末梢神經(jīng)炎,（二）維生素B1在糖代謝中具有重要作用，缺乏可引起腳氣病,2.缺乏癥,,,二、維生素B2是FAD和FMN的組成成分,維生素B2又名核黃素(riboflavin)體內(nèi)活性形式為黃素單核苷酸(FMN) 黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD),（一）FAD和FMN是維生素B2的是活性形式,,生化作用：FMN及FAD是體內(nèi)氧化

13、還原酶(如脂酰CoA脫氫酶、琥珀酸脫氫酶、黃嘌呤氧化酶等）的輔基，主要起氫傳遞體的作用 . 缺乏癥：口角炎，唇炎，陰囊炎等,（二）FMN和FAD是體內(nèi)氧化還原酶的輔基,,三、維生素PP又稱抗癩皮病維生素,維生素PP包括： 尼克酸(nicotinic acid) 尼克酰胺(nicotinamide),體內(nèi)活性形式： 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)

14、 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+),（一）維生素PP是NAD+和NADP+的組成成分,1. 生化作用,（二）維生素PP缺乏可引起癩皮病,2. 缺乏癥: 癩皮病,NAD+及NADP+是體內(nèi)多種不需氧脫氫酶（如蘋果酸脫氫酶、乳酸脫氫酶）的輔酶，起傳遞氫的作用。,,四、泛酸主要參與?；D(zhuǎn)移反應(yīng),泛酸(pantothenic acid)又名遍多酸體內(nèi)活性形式為輔酶A(CoA)、?；d體蛋白

15、(ACP),（一）泛酸在輔酶A和?；d體蛋白分子中發(fā)揮作用,（二）泛酸參與?；D(zhuǎn)移反應(yīng),CoA及ACP是?；D(zhuǎn)移酶的輔酶，參與?；霓D(zhuǎn)移作用。,,,五、生物素參與CO2固定反應(yīng),（一）生物素(biotin)的來源廣泛,（二）生物素是多種羧化酶的輔基,生物素是體內(nèi)多種羧化酶(如丙酮酸羧化酶、乙酰CoA羧化酶)的輔基，與羧化酶蛋白中賴氨酸殘基的?-氨基以酰胺鍵共價結(jié)合，形成生物胞素殘基，參與CO2固定過程。,,六、維生素B6包括吡哆醇、吡哆

16、醛和吡哆胺,（一）維生素B6的磷酸酯是其活性形式,維生素B6包括吡哆醇(pyridoxine)、吡哆醛(pyridoxal)和吡哆胺(pyridoxamine)。活化形式：磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺,,磷酸吡哆醛是氨基酸轉(zhuǎn)氨酶及脫羧酶的輔酶，用于治療小兒驚厥、妊娠嘔吐和精神焦慮。磷酸吡哆醛也是?-氨基?-酮戊酸合酶（ALA合酶）的輔酶。缺乏導致低血色素小細胞性貧血和血清鐵增高。磷酸吡哆醛是同型半胱氨酸分解代謝酶的輔酶，缺乏引起高同型

17、半胱氨酸血癥。,（二）磷酸吡哆醛的輔酶作用多種多樣,1．磷酸吡哆醛是多種酶的輔酶,,葉酸(folic acid)又稱蝶酰谷氨酸體內(nèi)活性形式為四氫葉酸(FH4),七、葉酸以四氫葉酸形式參與一碳單位代謝,（一）四氫葉酸是葉酸的活性形式,（二）四氫葉酸是一碳單位的載體,FH4是一碳單位轉(zhuǎn)移酶的輔酶，參與一碳單位的轉(zhuǎn)移。N5、N10 是一碳單位的結(jié)合位點。,,,（三）缺乏癥： 巨幼紅細胞貧血 可以降低胎兒脊柱裂和神經(jīng)管缺乏的危

18、險,,維生素B12又稱鈷胺素(coholamine)體內(nèi)活性形式為 甲基鈷胺素 5 ?-脫氧腺苷鈷胺素,八、維生素B12是含鈷維生素,（一）維生素B12的吸收需要內(nèi)因子,,Vit B12是N5-CH3-FH4轉(zhuǎn)甲基酶（甲硫氨酸合成酶）的輔酶，催化同型半胱氨酸甲基化生成甲硫氨酸。,Vit B12 缺乏：,相應(yīng)缺乏癥：巨幼紅細胞貧血,（二）維生素B12影響一碳單位的

19、代謝和脂肪酸的合成,一是引起甲硫氨酸合成減少； 二是影響四氫葉酸的再生。,九、維生素C又稱抗壞血病維生素,（一）維生素C是對熱不穩(wěn)定的酸性物質(zhì),維生素C又稱L-抗壞血酸(ascorbic acid)，呈酸性，廣泛存在于新鮮蔬菜和水果中。,動物體內(nèi)不能合成維生素C，必需由食物供給。,抗壞血酸分子中C2和C3羥基可以氧化脫氫生成脫氫抗壞血酸，后者也可以加氫還原。,,（二）維生素C既是一些羥化酶的輔酶又是強抗氧化劑,1．

20、維生素C是一些羥化酶的輔酶,抗壞血酸是維持體內(nèi)含銅羥化酶和?-酮戊二酸-鐵羥化酶活性必不可少的輔因子。,2．維生素C作為抗氧化劑可直接參與體內(nèi)氧化還原反應(yīng),3．維生素C具有增強機體免疫力的作用,缺乏癥：壞血?。╯curvy）,,,壞血病開始的時候癥狀是四肢無力，精神消退，煩躁不安，做任何工作都易疲憊，皮膚紅腫。病人覺得肌肉疼痛，精神抑郁。然后他的臉部腫脹，牙齦出血，牙齒脫落，口臭。皮膚下大片出血（看來像是嚴重的打傷）。最后是嚴重疲憊﹑腹

21、瀉呼吸困難，骨折，肝腎衰竭而致死亡。早年航海人員因壞血病死亡的災(zāi)難不可枚舉， 1497年7月9日到1498年5月30日，葡萄牙航海家達伽馬（Vasco da Gama）發(fā)現(xiàn)繞過非洲到達印度的航線，他的160個船員中，有100多人死于壞血病。 1519年，葡萄牙航海家麥哲倫率領(lǐng)的遠洋船隊從南美洲東岸向太平洋進發(fā)。三個月后，有的船員牙床破了，有的船員流鼻血，有的船員渾身無力，待船到達目的地時，原來的200多人，活下來的只有35人，人們對