生物化學-維生素

1、第四章,A,D,E,K,B1,B2,B6,B12,C,葉酸,生物素,泛酸,維生素PP,C,維 生 素 Vitamins,,維生素的發(fā)現(xiàn)1881年Lunin指出，純粹的谷類不能維持生命。1906～1912年，Hopkins用純粹谷類飼鼠，發(fā)現(xiàn)鼠不能正常生長與繁殖，加牛奶可解決。1912年，F(xiàn)unk從米糠中提出維生素B1。現(xiàn)今已發(fā)現(xiàn)有30多種維生素，其中有14種維生素的結(jié)構(gòu)和功能已清楚。

2、,,概 述,No,No,No,No,No,No,No,No,微量,,調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝、促進生長發(fā)育和維持生理功能等。,,【內(nèi)容提要】,1．維生素概述2．脂溶性維生素A D E K 3．水溶性維生素B 族

3、 維生素C4．維生素間協(xié)同作用與維生素過量,來源化學性質(zhì)生理作用缺乏癥,,1、維生素的概念 維持人體正常物質(zhì)代謝和生理功能 的一類有機化合物。 2、維生素的作用 以輔酶的方式參與體內(nèi)代謝 調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝、促進生長發(fā)育 維持生理功能等發(fā)揮著重要作用,概 述,,3、如果長期缺乏

4、---維生素缺乏癥 1）提供量不足 (原發(fā)性) 供給不足、烹調(diào)不當、貯存不當\吸收不良 2）藥物的影響 3）生理和病理需要量增多 4) 排泄增多

5、 5) 吸收障礙: 消化道疾病，酒精 6) 食物加工過程中破壞 4、如果過量 可能造成中毒,概 述,,,維生素的命名,發(fā)現(xiàn)先后,維生素A,化學結(jié)構(gòu),視黃醇,生理功能,抗干眼病維生素,化學結(jié)構(gòu),視黃醇,5、維生素的分類,概 述,,第一節(jié)　脂溶性維生素,,A,D,E,K,脂溶性維生素,脂溶性維生素,維生素A

6、維生素A又名視黃醇（retinol），有二種形式，VA2的生理活性僅為VA1的一半。,,維生素A1,維生素A2,3-脫氫視黃醇,,脂溶性維生素,維生素A維生素A主要存于動物性食物中，但有色植物中的?-胡蘿卜素即VA原含量豐富。,,：（植物）,：（動物）,維生素Ｄ可調(diào)節(jié)人體鈣代謝,最新研究證實，在甲狀旁腺、胰腺、垂體、胎盤及全身多個器官和組織中，都有鈣化醇受體，利于鈣化醇發(fā)揮廣泛生理功能調(diào)節(jié)鈣代謝，保持正常腦功能，改善肌

7、肉強度，調(diào)節(jié)膠原生成，促進軟骨蛋白聚糖合成調(diào)節(jié)內(nèi)分泌系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)有了足夠的鈣才能有效地發(fā)揮維生素Ｄ３的催化效果，達到增強骨質(zhì)正常鈣化的作用。,典型的佝僂病癥狀,方顱、雞胸、X型腿、O型腿、串珠肋、蒸籠頭,,脂溶性維生素,維生素D促進鈣磷吸收，有利于新骨生成與鈣化。主要是1，25-二羥膽鈣化醇通過降鈣素和甲狀旁腺素行使調(diào)節(jié)鈣、磷在體內(nèi)的平衡。VD主要存在于肝、奶、蛋黃中。,,兒童缺乏VD患佝僂病成人患骨質(zhì)疏松病,脂溶性

8、維生素,維生素E 維生素E與生育有關(guān)，故稱生育酚。天然的VE共有八種，其中?-生育酚的生理活性最強，但抗氧化能力卻最弱。,,維生素E的效用,1).延緩細胞因氧化而老化，保持青春容姿；2).供給體內(nèi)氧氣，使您更有耐久力；3).和維生素A一起作用，抵御大氣污染，保護肺臟；4).防止血液凝固；5).是局部外傷的外用藥(可透過皮膚被吸收)和內(nèi)服藥，皆可防止留下疤痕；6).加速灼傷的康復；7).以利尿劑的作用來降低血壓；8

9、).防止流產(chǎn)；9).有助于減輕腿抽筋和手足僵硬的狀況；10).降低患缺血性心臟病的機會。,缺乏癥,雄鼠睪丸萎縮、不產(chǎn)生精子；雌鼠流產(chǎn)貧血、腦萎縮、腦軟化、神經(jīng)退行性病變,脂溶性維生素,維生素K促進凝血功能（凝血維生素），天然的有K1和K2二種。K1（綠色植物、動物肝臟）K2（人體腸道細菌代謝產(chǎn)物）,,脂溶性維生素,維生素K血液凝固關(guān)鍵是凝血酶原變成凝血酶，需要Ca2+參與，而結(jié)合Ca2+則必需肽鏈上要有?-羧基谷氨

10、酸結(jié)構(gòu)。VK是蛋白質(zhì)中谷氨酰羧化的輔助因子VK主要功能是促進肝臟合成凝血酶原（即凝血因子II）,,脂溶性維生素,維生素K 一般情況下人體不會缺乏VK，因為它在綠色植物中分布很廣，且人體腸道細菌能合成。但過量使用抗生素可能會導致人體缺乏VK，引起血液凝固時間延長，脂肪吸收困難等癥狀。,,,第二節(jié)　水溶性維生素,.,水溶性維生素,維生素B1VB1又稱硫胺素，由一個噻唑環(huán)和嘧啶環(huán)組成。在生物體內(nèi)主要以焦磷酸硫胺素（TPP）

11、形式存在。,,2.焦磷酸硫胺素（TPP）的產(chǎn)生,,參與糖代謝,體內(nèi)活性形式,.,,Wet Beri-Beri,,濕性腳氣病—腿部廣泛性水腫,維生素 B1 (硫胺素 thiamine),食物來源：* 糧谷類、豆類、堅果類 * 瘦肉、蛋類 * 綠色蔬菜,水溶性維生素,維生素B2,,,,,接受H,水溶性維生素,維生素B2VB2又稱核黃素，是核醇與7，8-二甲基異咯嗪的縮合物。在生物體內(nèi)

12、的氧化還原過程中起傳遞H的作用。在體內(nèi)主要以黃素單核苷酸（FMN）和黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）形式存在，與生物體內(nèi)一些氧化還原蛋白（黃素蛋白）結(jié)合牢固，是其輔基。,,維生素 B2,缺乏癥：口角炎、唇炎、舌炎、脂溢性皮炎陰囊炎,食物來源,動物性食物（肝、腎、心多）真菌類紫菜奶類蛋類,水溶性維生素,TPP主要涉及到糖代謝中羰基碳（醛和酮）合成與裂解反應的輔酶。特別是?-酮酸的脫羧和?-羥酮的形成與裂解都依賴于TPP。,,水

13、溶性維生素,維生素PP,,NAD+或NADP+參加二個電子的轉(zhuǎn)移反應,皮炎dermatitis 腹瀉diarrhea 癡呆dementia,Pellagra,（五）維生素 PP (煙酸niacin),食物來源：豆類、糧食、肝臟、腎、瘦肉、魚、酵母、蘑菇色氨酸在體內(nèi)合成煙酸：60mg色氨酸 = 1mg煙酸,水溶性維生素,維生素B6和磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺 磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺是其活性形式，是氨基酸代謝中多種

14、酶的輔酶，如轉(zhuǎn)氨酶。,,水溶性維生素,維生素B6和磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺,,吡哆醛,吡哆醇,吡哆胺,磷酸吡哆醛,磷酸吡哆胺,水溶性維生素,磷酸吡哆醛（PLP）主要涉及的氨酸酸反應有 轉(zhuǎn)氨反應：,,?-脫羧反應：,水溶性維生素,,,,轉(zhuǎn)醛亞胺作用,? -脫羧作用中間物,?-脫羧作用中間物,轉(zhuǎn)氨作用中間物,?-消除作用中間物,?-消除 消旋 羥醛反應中間物,水溶性維生素,泛酸與輔酶A 泛酸又名遍多酸，是由?-丙氨酸和?,

15、 ? -二羥基? , ? -二甲基丁酸縮合而成的有機酸。輔酶A（CoASH）是泛酸的主要活性形式，是由3?,5? -ADP以磷酸酐鍵連接4-磷酸泛酰巰基乙胺而成。泛酸的另一種活性形式是酰基載體蛋白（ACP），它是4-磷酸泛酰巰基乙胺以共價鍵與蛋白質(zhì)絲氨酸相連。ACP與脂肪酸合成密切相關(guān)，CoASH則主要起傳遞?；饔茫歉鞣N?；磻妮o酶。,,水溶性維生素,生物素VH 生物素:由噻吩環(huán)和尿素結(jié)合成的雙環(huán)化合物。其主要生物功能是在

16、各種酶促羧化反應中作為活動羧基載體。生物素作為輔基通過蛋白質(zhì)的Lys的?- NH2共價連接到酶蛋白上。,,水溶性維生素,生物素VH,,水溶性維生素,生物素VH生物功能：依賴ATP的羧化反應的羧化酶輔基。,,Lactate and Pyruvate Metabolism,Acetyl-CoA Carboxylase,Pyruvate Carboxylase,,,丙酮酸羧化酶,乙酰輔酶A羧化酶,水溶性維生素,生物素VH生物功能：依賴ATP

17、的羧化反應的羧化酶輔基。,,,甲基巴豆酰CoA羧化酶,Methylcrotonyl-CoA Carboxylase,甲基戊烯二酸單酰CoA,水溶性維生素,生物素 生物素來源廣泛，肝、腎、蛋黃、酵母、蔬菜和谷物中均含有。腸道細菌也能合成供人體需要，一般很少缺乏。但過量使用抗生素也能會破壞腸道菌群，而引起生物素缺乏。,,水溶性維生素,葉酸和四氫葉酸 葉酸又稱喋酰谷氨酸，由2-氨基-4-羥基-6-甲基喋啶、對氨基苯甲酸、L-

18、谷氨酸三部分組成。,,水溶性維生素,葉酸和四氫葉酸：F?THF,,,,C1單位連接在THF的N5N10上,水溶性維生素,葉酸和四氫葉酸：THF攜帶的C1基團,,水溶性維生素,葉酸和四氫葉酸：脫氧胸苷一磷酸合成,,水溶性維生素,葉酸和四氫葉酸：葉酸與核酸合成相關(guān)，當缺乏時DNA合成受抑制，骨髓巨紅細胞中DNA合成減少，細胞分裂速率下降，細胞體積較大，未成熟前便破裂造成貧血，稱巨紅細胞性貧血。氨甲蝶呤及其類似物是二氫葉酸還原酶的競爭性抑制

19、劑，可以阻斷腫瘤細胞中四氫葉酸的合成，從而阻止腫瘤細胞核酸的合成，即腫瘤細胞不能生長。但這類藥物對正常細胞也有毒性，故只用于短期治療。人體腸道細菌也可合成葉酸，一般不會缺乏。,,水溶性維生素,維生素B12及其輔酶 VB12或稱氰鈷胺素，是唯一含金屬元素的維生素，在體內(nèi)轉(zhuǎn)變成二種輔酶形式：5‘-脫氧腺苷鈷胺素和甲基鈷胺素。VB12主要參與體內(nèi)的三種反應：分子內(nèi)重排、核苷酸還原成脫氧核苷酸、甲基轉(zhuǎn)移。其中甲基轉(zhuǎn)移是通過甲基鈷胺素來完

20、成的。,,水溶性維生素,維生素B12及其輔酶 VB12的功能：,,,,,分子內(nèi)重排,,,核苷酸還原,水溶性維生素,維生素B12及其輔酶 VB12的功能：,,甲基轉(zhuǎn)移,水溶性維生素,維生素B12及其輔酶 VB12參與DNA的合成，對紅細胞的成熟很重要，當缺少VB12時，巨紅細胞中DNA合成受阻，影響了細胞分裂分化成紅細胞，引起惡性貧血。VB12廣泛存在于動物性食物中，人和動物的腸道細菌能合成，故一般不會缺乏。,,M

21、etabolic Pathways with the B Vitamins,水溶性維生素,維生素C 又名抗壞血酸，是含6個碳的多羥基酸性化合物，其在生物體內(nèi)主要作為電子載體起作用。,,,,-,水溶性維生素,維生素C—生物功能?參與體內(nèi)的氧化還原反應：如保持SH基酶的活性、恢復Hb的輸送氧功能、促進腸道內(nèi)Fe的吸收、保護VE、VA、VB免遭氧化等； ?參與體內(nèi)多種羥化反應：如促進膠原蛋白的合成、維護膽固醇正常代謝、維護氨基酸代

22、謝等；?其它功能：如防止貧血、刺激免疫系統(tǒng)增加機體抵抗力 維持牙齒、骨骼、血壓的正常功能阻斷亞硝胺在體內(nèi)合成 * 具有較強的還原性,,水溶性維生素,維生素C—生物功能（具有較強的還原性）,,Vit C (還原態(tài)),Vit C (氧化態(tài)),GSSG,2GSH,不飽和脂肪酸,脂質(zhì)過氧化物,,,谷胱甘肽還原酶,谷胱甘肽過氧化物酶,VC與谷胱甘肽氧化還原反應,,,維生素C缺乏癥： * 壞血病 毛細

23、血管脆性增加； 牙齦腫脹、出血、萎縮； 鼻衄、月經(jīng)過多； 骨鈣化不正常及傷口愈合緩慢；,維生素C (抗壞血酸, ascorbic acid),Vitamin C Deficiency Signs,Vitamin C–Deficiency Symptoms: Scorbutic Gums,,Pinpoint Bleeding in Scurvy,食物來源(Food Sources of Vitam

24、in C),When dietitians say “vitamin C,” people think “oranges.”,海鮮+維生素C=砒霜,美國芝加哥大學的研究人員通過實驗發(fā)現(xiàn)，蝦等軟殼類食物含有大量濃度較高的五鉀砷化合物。這種物質(zhì)食入體內(nèi)，本身對人體并無毒害作用，但是，在服用“維生素c”之后，由于化學作用，使原來無毒的砷酸酐轉(zhuǎn)變?yōu)橛卸镜膩喩樗狒?，這就是人們俗稱的砒霜！,水溶性維生素,硫辛酸：硫辛酸是一個含有二個SH基（還原態(tài)

25、）或一個S-S（氧化態(tài)）的八碳羧酸。它主要通過Lys的?-NH2與酶分子以酰胺鍵相連。,,水溶性維生素,硫辛酸：硫辛酸主要作為?；d體，參與糖代謝、脂肪酸代謝等。,,,,,丙酮酸脫氫酶系,丙酮酸脫氫酶二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙酰酶二氫硫辛酸脫氫酶,維生素的缺乏與過量中毒,缺乏的原因：食物的保存、加工與烹調(diào)不當造成維生素被過量破壞；不良的飲食習慣如偏食等造成維生素的攝入不足；某些疾病導致維生素的大量被消耗或腸胃道疾病造成維生素的吸收障礙；當

26、需要量增加而攝入量沒有相應增加不同的藥物和治療手段對維生素的額外需求,,當攝入量達到某一數(shù)值時，人們將沒有發(fā)生該維生素缺乏癥的危險，該數(shù)值被稱為該維生素的RDA值（recommended daily amounts）。RDA值而且因人而異。經(jīng)過人工提純而被高度濃縮的維生素制劑服用過量，就有可能造成積累，進而導致中毒癥。,維生素的缺乏與過量中毒,,,孕婦長時間大量服用維生素C ，將誘導體內(nèi)抗壞血酸氧化酶的合成，使胎兒體內(nèi)該酶活性

27、升高，增加胎兒出生后患壞血病的可能。過量的維生素C將增加患各種結(jié)石癥的可能性。,,維生素的缺乏與過量中毒,維生素的協(xié)同作用,各種維生素在被吸收、體內(nèi)轉(zhuǎn)化以及在發(fā)揮作用的過程中，不是孤立的。它們之間常呈現(xiàn)相互依賴和影響的關(guān)系，被稱為協(xié)同作用。,,一、吸收時的協(xié)同如維生素E可以保護維生素C、B1、A；β-胡蘿卜素可以保護維生素C；維生素C對維生素A、E及部分B族維生素維生素D能促進維生素A的吸收。在B族維生素之間的協(xié)同作用，

28、 維生素B6能幫助B12的吸收， 維生素B1∶B2∶B6的比例為1∶1∶1時，被認為它們各有最佳的吸收率。,維生素的協(xié)同作用,,二、功能的協(xié)同維生素A在維生素E存在時，其功能有較大的增強；維生素C對維生素E的功效加強更加明顯；維生素B6將減少維生素C過量所造成的副作用協(xié)同作用在維生素與無機鹽、微量元素之間也存在，并日益顯示其重要性。這些都提示我們，在補充維生素時，宜使用合理搭配的組

29、合維生素。尤其是B族維生素被復合后， 比單一維生素B的效果要好得多。,維生素的協(xié)同作用,,組成輔酶是B族維生素重要生理功能,維生素 組成的輔酶B1 TPPB2 FMN,FADB6 磷酸吡哆醛，磷酸吡哆胺PP