第11章 维生素与辅酶.ppt

Biochemistry生物化学生物化学硕士研究生入学考试硕士研究生入学考试国家教育部指定考试科目国家教育部指定考试科目教材：王镜岩主编（第三版）教材：王镜岩主编（第三版）高教出版社高教出版社主讲主讲:杨卫民杨卫民Chapter11 Chapter11 维生素与辅酶维生素与辅酶（一）维生素的定义（一）维生素的定义维生素是机体维持正常生命活动所必不可少的一类有机维生素是机体维持正常生命活动所必不可少的一类有机物质。物质。需要量极微，主要由外界供给；需要量极微，主要由外界供给；不是细胞组成成分，也不是供能物质，而是参与物质代不是细胞组成成分，也不是供能物质，而是参与物质代谢的调节；谢的调节；维生素一般习惯分为脂溶性和水溶性两大类。其中脂溶维生素一般习惯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。性维生素是通过转变成辅酶对代谢起调节作用。一、维生素概论一、维生素概论Chapter11 Chapter11 维生素与辅酶维生素与辅酶（二）维生素的发现（二）维生素的发现（433页）页）（三）维生素和辅酶的关系（三）维生素和辅酶的关系（434页）页）二、水溶性维生素与辅酶二、水溶性维生素与辅酶 维生素维生素C：羟化酶的辅酶羟化酶的辅酶 坏血病坏血病缺乏症缺乏症维生素维生素B族：族：维生素维生素B1B1：-酮酸脱氢酶的辅酶酮酸脱氢酶的辅酶 脚气病脚气病维生素维生素B2B2：黄酶的辅基：黄酶的辅基 口角糜烂、口腔溃疡口角糜烂、口腔溃疡维生素维生素B6B6：氨基酸转氨酶和脱羧酶的辅酶氨基酸转氨酶和脱羧酶的辅酶 维生素维生素PPPP：不需氧脱氢酶不需氧脱氢酶的辅酶的辅酶 癞癞皮病皮病生物素：生物素：羧化酶羧化酶的辅酶的辅酶 维生素维生素B12B12和叶酸：一碳单位转移酶的辅酶和叶酸：一碳单位转移酶的辅酶 恶性细胞贫血恶性细胞贫血Chapter11 Chapter11 维生素与辅酶维生素与辅酶n某某些些小小分分子子有有机机化化合合物物与与酶酶蛋蛋白白结结合合在在一一起起并并协协同同实实施施催催化化作作用用，这这类类分分子子被被称称为为辅酶（或辅基）。辅酶（或辅基）。n辅辅酶酶是是一一类类具具有有特特殊殊化化学学结结构构和和功功能能的的化化合合物物。参参与与的的酶酶促促反反应应主主要要为为氧氧化化-还还原原反反应或基团转移反应。应或基团转移反应。n大多数辅酶的前体主要是水溶性大多数辅酶的前体主要是水溶性 B B 族维生族维生素。许多维生素的生理功能与辅酶的作用素。许多维生素的生理功能与辅酶的作用密切相关。密切相关。二、水溶性维生素与辅酶二、水溶性维生素与辅酶Chapter11 Chapter11 维生素与辅酶维生素与辅酶(1)(1)维生素维生素PPPPn 烟酸和烟酰胺，在体内转变为辅酶烟酸和烟酰胺，在体内转变为辅酶I I和辅酶和辅酶IIII。n能能维维持持神神经经组组织织的的健健康康。缺缺乏乏时时表表现现出出神神经经营营养障碍，出现皮炎。养障碍，出现皮炎。Chapter11 Chapter11 维生素与辅酶维生素与辅酶二、水溶性维生素与辅酶二、水溶性维生素与辅酶(1)(1)维生素维生素PPPP和和NADNAD 和和NADPNADP n NADNAD (烟烟酰酰胺胺-腺腺嘌嘌呤呤二二核核苷苷酸酸，又又称称为为辅辅酶酶I)I)和和NADPNADP(烟烟酰酰胺胺-腺腺嘌嘌呤呤磷磷酸酸二二核核苷苷酸酸,又又称为辅酶称为辅酶II)II)是维生素烟酰胺的衍生物，是维生素烟酰胺的衍生物，功功能能：是是多多种种重重要要脱脱氢氢酶酶的的辅辅酶酶。二、水溶性维生素与辅酶二、水溶性维生素与辅酶(2)(2)核黄素（核黄素（VB2)VB2)n核核黄黄素素(维维生生素素B2)B2)由由核核糖糖醇醇和和6 6，7-7-二二甲甲基基异异咯咯嗪嗪两两部部分组成。分组成。n缺缺乏乏时时组组织织呼呼吸吸减减弱弱，代代谢谢强强度度降降低低。主主要要症症状状为为口口腔发炎，舌炎、角膜炎、皮炎等。腔发炎，舌炎、角膜炎、皮炎等。二、水溶性维生素与辅酶二、水溶性维生素与辅酶(2)(2)核黄素和核黄素和 FADFAD和和FMNFMNnFAD(FAD(黄黄素素-腺腺嘌嘌呤呤二二核核苷苷酸酸)和和FMN(FMN(黄黄素素单单核核苷苷酸酸)是核黄素是核黄素(维生素维生素B2)B2)的衍生物，的衍生物，功功能能：在在脱脱氢氢酶酶催催化化的的氧氧化化-还还原原反反应应中中，起起着着电电子子和和质质子子的的传传递递体体作作用用。二、水溶性维生素与辅酶二、水溶性维生素与辅酶(3)(3)泛酸和辅酶泛酸和辅酶A(CoAA(CoA)n维生素维生素(B3)-(B3)-泛酸是由泛酸是由，-二羟基二羟基-二甲基丁酸二甲基丁酸和一分子和一分子-丙氨酸缩合而成丙氨酸缩合而成。二、水溶性维生素与辅酶二、水溶性维生素与辅酶(3)(3)泛酸和辅酶泛酸和辅酶A(CoAA(CoA)n辅酶辅酶A A是生物体内代谢反应中乙酰化酶的辅酶，是生物体内代谢反应中乙酰化酶的辅酶，它的前体是维生素它的前体是维生素(B3)(B3)泛酸。泛酸。功功能能：是是传传递递酰酰基基，是是形形成成代代谢谢中中间间产产物物的的重重要要辅辅酶酶。二、水溶性维生素与辅酶二、水溶性维生素与辅酶(4)(4)叶酸和四氢叶酸叶酸和四氢叶酸(FH(FH4 4或或THFA)THFA)n四四氢氢叶叶酸酸是是合合成成酶酶的的辅辅酶酶，其其前前体体是是叶叶酸酸(又又称称为为蝶蝶酰酰谷氨酸，维生素谷氨酸，维生素B11)B11)。n四四氢氢叶叶酸酸的的主主要要作作用用是是作作为为一一碳碳基基团团，如如-CH-CH3 3,-CH-CH2 2-,-,-CHO-CHO 等的载体，参与多种生物合成过程。等的载体，参与多种生物合成过程。二、水溶性维生素与辅酶二、水溶性维生素与辅酶(5)(5)硫胺素硫胺素n硫硫胺胺素素(维维生生素素B1)B1)在在体体内内以以焦焦磷磷酸酸硫硫胺胺素素(TPP)(TPP)形形式式存存在在。缺缺乏乏时时表表现现出出多多发发性性神神经经炎炎、皮皮肤肤麻麻木木、心力衰竭、四肢无力、下肢水肿。心力衰竭、四肢无力、下肢水肿。二、水溶性维生素与辅酶二、水溶性维生素与辅酶(5)(5)硫胺素和焦磷酸硫胺素硫胺素和焦磷酸硫胺素(TPP)(TPP)n焦焦磷磷酸酸硫硫胺胺素素是是脱脱羧羧酶酶的的辅辅酶酶，它它的的前前体体是是硫硫胺胺素素(维生素维生素B1)B1)。功功能能：是是催催化化酮酮酸酸的的脱脱羧羧反反应应二、水溶性维生素与辅酶二、水溶性维生素与辅酶(6)(6)吡哆素吡哆素n吡多素吡多素(维生素维生素B6B6，包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺)。二、水溶性维生素与辅酶二、水溶性维生素与辅酶(6)(6)吡哆素和磷酸吡哆素吡哆素和磷酸吡哆素n磷酸吡哆素主要包括磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。它的磷酸吡哆素主要包括磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。它的n磷磷酸酸吡吡多多素素是是转转氨氨酶酶的的辅辅酶酶，转转氨氨酶酶通通过过磷磷酸酸吡吡多多醛醛和磷酸吡多胺的相互转换，起转移氨基的作用。和磷酸吡多胺的相互转换，起转移氨基的作用。二、水溶性维生素与辅酶二、水溶性维生素与辅酶(7)(7)生物素生物素n生物素是羧化酶的辅酶，它本身就是一种生物素是羧化酶的辅酶，它本身就是一种B B族维生素族维生素B7B7。生物素的功能是作为生物素的功能是作为COCO2 2的递体，在生物合成中起传递和的递体，在生物合成中起传递和固定固定COCO2 2的作用。的作用。二、水溶性维生素与辅酶二、水溶性维生素与辅酶(8)(8)维生素维生素B B1212辅酶辅酶 n维生素维生素B B1212又称为钴胺素。维生素又称为钴胺素。维生素B B1212分子分子中与中与Co+Co+相连的相连的CNCN基被基被5 5-脱氧腺苷所取脱氧腺苷所取代，形成维生素代，形成维生素B B1212辅酶。辅酶。n维生素维生素B B1212辅酶的主要功能是作为变位酶辅酶的主要功能是作为变位酶的辅酶，催化底物分子内基团的辅酶，催化底物分子内基团(主要为甲主要为甲基基)的变位反应。的变位反应。二、水溶性维生素与辅酶二、水溶性维生素与辅酶（9 9）硫辛酸）硫辛酸n硫辛酸是少数不属于维生素的辅酶。硫辛酸是少数不属于维生素的辅酶。硫辛酸是硫辛酸是6,8-6,8-二硫辛酸，有两种形式，即硫辛酸（氧化二硫辛酸，有两种形式，即硫辛酸（氧化型）和二氢硫辛酸（还原型）型）和二氢硫辛酸（还原型）.二、水溶性维生素与辅酶二、水溶性维生素与辅酶(10)(10)辅酶辅酶Q(CoQQ(CoQ)n辅酶辅酶Q Q又称为泛醌，广泛存在与动物和细菌的线又称为泛醌，广泛存在与动物和细菌的线粒体中，其结构为：粒体中，其结构为：n辅酶辅酶Q Q的活性部分是它的醌环结构，主要功能是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作为线粒体呼吸链氧化-还原酶的辅酶，在酶与还原酶的辅酶，在酶与底物分子之间传递电子。底物分子之间传递电子。二、水溶性维生素与辅酶二、水溶性维生素与辅酶维生素维生素C Cn在体内参在体内参与氧化还与氧化还原反应，原反应，羟化反应。羟化反应。人体不能人体不能合成合成。二、水溶性维生素与辅酶二、水溶性维生素与辅酶三、脂溶性维生素三、脂溶性维生素n维生素维生素A,D,E,KA,D,E,K均溶于脂类溶剂，不溶于均溶于脂类溶剂，不溶于水，在食物中通常与脂肪一起存在，吸水，在食物中通常与脂肪一起存在，吸收它们，需要脂肪和胆汁酸。收它们，需要脂肪和胆汁酸。Chapter11 Chapter11 维生素与辅酶维生素与辅酶维生素维生素A：抗夜盲、维持上皮的正常发育、促抗夜盲、维持上皮的正常发育、促进幼儿生长发育进幼儿生长发育维生素维生素D：抗佝偻病的作用抗佝偻病的作用维生素维生素E：抗氧化和抗不育的作用抗氧化和抗不育的作用维生素维生素K：凝血作用凝血作用1 1，维生素，维生素A An维生素维生素A A分分A1,A2A1,A2两种，是不饱和一元醇两种，是不饱和一元醇类。维生素类。维生素A1A1又称为视黄醇，又称为视黄醇，A2A2称为脱称为脱氢视黄醇。氢视黄醇。三、脂溶性维生素三、脂溶性维生素2,2,维生素维生素D Dn维生素D是固醇类化合物，主要有D2,D3,D4,D5。其中D2,D3活性最高。三、脂溶性维生素三、脂溶性维生素维生素维生素D D的结构的结构n在在生物体内，生物体内，D2D2和和D3D3本身不具有生物本身不具有生物活性。它们在肝脏活性。它们在肝脏和肾脏中进行羟化和肾脏中进行羟化后，形成后，形成1 1，25-25-二二羟基维生素羟基维生素D D。其中其中1 1，25-25-二羟基维生二羟基维生素素D3D3是生物活性最是生物活性最强的。强的。3 3，维生素，维生素E En又叫做生育酚，目前发现的有6种，其中，四种有生理活性。三、脂溶性维生素三、脂溶性维生素4 4，维生素，维生素K Kn维生素K有3种，K1,K2,K3。其中K3是人工合成的。维生素K是2-甲基萘醌的衍生物。三、脂溶性维生素三、脂溶性维生素四，四，酶分子中的金属离子酶分子中的金属离子n根据金属离子与酶蛋白结合程度，可分为两类：根据金属离子与酶蛋白结合程度，可分为两类：金属酶和金属激酶。金属酶和金属激酶。n在金属酶中在金属酶中,酶蛋白与金属离子结合紧密。如酶蛋白与金属离子结合紧密。如 FeFe2+2+/Fe/Fe3+3+、CuCu+/Cu/Cu3 3、ZnZn2+2+、MnMn2+2+、CoCo2 2 等。等。n金属酶中的金属离子作为酶的辅助因子，在酶金属酶中的金属离子作为酶的辅助因子，在酶促反应中传递电子，原子或功能团促反应中传递电子，原子或功能团。Chapter11 Chapter11 维生素与辅酶维生素与辅酶金属酶中的金属离子与配体金属酶中的金属离子与配体n金属离子金属离子 配体配体 酶或蛋白酶或蛋白nMnMn2 2 咪唑咪唑 丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶nFeFe2+2+/Fe/Fe3+3+卟啉环，咪唑，卟啉环，咪唑，血红素，血红素，含硫配体含硫配体 氧化氧化-还原酶，还原酶，过氧化氢酶过氧化氢酶nCuCu+/Cu/Cu2+2+咪唑，酰胺咪唑，酰胺 细胞色素氧化酶细胞色素氧化酶nCoCo2+2+卟啉环卟啉环 变位酶变位酶nZnZn2+2+-NH -NH3 3，咪唑，（咪唑，（-RS-RS）2 2 碳酸酐酶，醇脱氢酶碳酸酐酶，醇脱氢酶nPbPb2 2 -SH d-SH d-氨基氨基-g-g-酮戊二酸脱水酶酮戊二酸脱水酶nNiNi2 2 -SH -SH 尿酶尿酶金属激酶中的金属离子金属激酶中的金属离子n激酶是一种磷酸化酶类，在激酶是一种磷酸化酶类，在ATPATP存在下存在下催化葡催化葡萄糖，甘油等磷酸化。萄糖，甘油等磷酸化。n其中的金属离子与酶的结合一般较松散。在溶其中的金属离子与酶的结合一般较松散。在溶液中，酶与这类离子结合而被激活。液中，酶与这类离子结合而被激活。n如如NaNa+、K K+、MgMg2+2+、CaCa2+2+等。金属离子对酶有等。金属离子对酶有一定的选择性一定的选择性,某种金属只对某一种或几种酶某种金属只对某一种或几种酶有激活作用。有激活作用。本节完本节完