生化第四章维生素与辅酶.ppt
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1、第四章第四章 维生素和辅酶维生素和辅酶一一 维生素维生素B B1 1与羧化辅酶与羧化辅酶二二 维生素维生素B B2 2与黄素辅酶与黄素辅酶三三 泛酸和辅酶泛酸和辅酶A A 四四 维生素维生素PPPP和辅酶和辅酶、辅酶、辅酶五五 维生素维生素B B6 6和和磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛六六 生物素生物素七七 叶酸和叶酸辅酶叶酸和叶酸辅酶八八 维生素维生素B B1212和和B B1212辅酶辅酶概述概述九九 维生素维生素C C十十 维生素维生素A A 十一十一 维生素维生素D D十二十二 维生素维生素E E十三十三 维生素维生素K K十四十四 硫辛酸硫辛酸维生素定义维生素定义:维持细胞正常功能所必需的维持
2、细胞正常功能所必需的,需要量很小需要量很小,机体内不能合成或合成很少机体内不能合成或合成很少,需由食物供给的一需由食物供给的一类小分子有机化合物。类小分子有机化合物。维生素既不是构成机体组织的主要原料物质维生素既不是构成机体组织的主要原料物质,也不是供能物质,也不是供能物质,其主要功能是调节物质代谢和其主要功能是调节物质代谢和维持生理功能。维持生理功能。长期缺乏任何一种维生素都会导长期缺乏任何一种维生素都会导致相应的疾病致相应的疾病(维生素缺乏症维生素缺乏症)。最早分离出的维生素(维生素最早分离出的维生素(维生素B B1 1)是一种胺是一种胺类(类(amineamine),故将维生素取名为),
3、故将维生素取名为VitamineVitamine(生生命胺,最初中译为维他命),但并非所有的维生命胺,最初中译为维他命),但并非所有的维生素都含氨基,故改为素都含氨基,故改为VitaminVitamin(V V)。概述概述维生素种类很多,化学结构上无共同性,通常按维生素种类很多,化学结构上无共同性,通常按溶解性质分为两大类:溶解性质分为两大类:多数作为辅酶或辅基的成分,参与体内代谢过程多数作为辅酶或辅基的成分,参与体内代谢过程分分类类水溶性维生素水溶性维生素脂溶性维生素脂溶性维生素:维生素维生素B B族族(B B1 1、B B2 2、泛酸、泛酸、维生素维生素PPPP、B B6 6、生物素、叶酸
4、,生物素、叶酸,B B1212)和维生素和维生素C C等等。:维生素维生素A A、D D、E E、K K等等功功能能体体现现少数具有特殊的生理功能,如少数具有特殊的生理功能,如V VA A、V VD D等等有些本身即是辅酶,如硫辛酸、抗坏血酸等有些本身即是辅酶,如硫辛酸、抗坏血酸等辅酶在酶促反应中的作用机制:辅酶在酶促反应中的作用机制:(1 1)作为两个酶的辅酶,在两个酶之间担当)作为两个酶的辅酶,在两个酶之间担当某种原子或化学基团的载体,如某种原子或化学基团的载体,如NADNAD、NADPNADP和叶和叶酸辅酶;酸辅酶;(2 2)作为一个酶的辅酶,担当某种原子或)作为一个酶的辅酶,担当某种原
5、子或化学基团的载体,如化学基团的载体,如FMNFMN、FADFAD、磷酸吡哆醛、硫、磷酸吡哆醛、硫辛酸。辛酸。常见的原子或化学基团:氢原子、氨基、常见的原子或化学基团:氢原子、氨基、一碳基团、磷酸基等一碳基团、磷酸基等肝、胆疾病可阻碍维生素的吸收。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,引起长期口服抗生素可抑制肠道菌生长,引起V Vk k、生生物素、叶酸、泛酸等的缺乏。物素、叶酸、泛酸等的缺乏。妊娠、哺乳、强体力劳动、高温操作,维生素妊娠、哺乳、强体力劳动、高温操作,维生素B B1 1和和B B2 2的需要量相应增加。的需要量相应增加。生物对维生素的需要情况取决于:生物对
6、维生素的需要情况取决于:1.1.在代谢过在代谢过程中是否需要;程中是否需要;2.2.自身能否合成。自身能否合成。长期大量使用维生素长期大量使用维生素A A和和维生素维生素D D会引起中毒;维会引起中毒;维生素生素B B1 1用量过多会引起周围神经痛觉缺失;长期用量过多会引起周围神经痛觉缺失;长期大量使用维生素大量使用维生素B B1212会引起红细胞过多;口服维生会引起红细胞过多;口服维生素素C C过多可破坏膳食中维生素过多可破坏膳食中维生素B B1212而引起贫血。而引起贫血。医疗上用维生素防治维生素不足而引起的疾病。医疗上用维生素防治维生素不足而引起的疾病。一、一、维生素维生素B B1 1N
7、CCH3HCCCH2CH2OHSCl维生素维生素B B1 1由一含由一含S S的噻唑环和一含的噻唑环和一含NHNH2 2的嘧啶环组的嘧啶环组成,又称硫胺(素)(成,又称硫胺(素)(ThiamineThiamine)。)。1245NH2HCl3HCCH2124PP焦磷酸硫胺素焦磷酸硫胺素 (TTP)硫胺素硫胺素 +ATP+ATP Mg2+硫胺素激酶硫胺素激酶TPP+AMP主要功能:主要功能:1.TPP1.TPP是是-酮酸氧化脱羧酶的辅酶酮酸氧化脱羧酶的辅酶(又称羧化辅又称羧化辅酶酶)。以辅酶方式参加糖的分解代谢,促进糖代以辅酶方式参加糖的分解代谢,促进糖代谢,为神经活动提供能量,功能部位在噻唑环
8、的谢,为神经活动提供能量,功能部位在噻唑环的C2上。上。2.V2.VB1B1抑制胆碱酯酶的活性抑制胆碱酯酶的活性,保持神经正常传导保持神经正常传导功能;促进肠胃蠕动,增加消化液的分泌,因而功能;促进肠胃蠕动,增加消化液的分泌,因而能促进食欲。能促进食欲。缺乏症:缺乏症:1.脚气病脚气病2.中枢神经和肠胃糖代谢失常中枢神经和肠胃糖代谢失常性质和来源性质和来源Shiff碱碱,“电子坑电子坑”因维生素因维生素B B1 1严重缺乏而引起的多发性神经严重缺乏而引起的多发性神经炎。患者的周围神经末梢及臂神经丛均有发炎炎。患者的周围神经末梢及臂神经丛均有发炎和退化现象,伴有心界扩大、心肌受累、四肢和退化现象
9、,伴有心界扩大、心肌受累、四肢麻木、肌肉瘦弱、烦躁易怒和食欲不振等症状。麻木、肌肉瘦弱、烦躁易怒和食欲不振等症状。同时因丙酮酸脱羧作用受阻,组织和血液中乳同时因丙酮酸脱羧作用受阻,组织和血液中乳酸量大增,湿性脚气病还伴有下肢水肿。酸量大增,湿性脚气病还伴有下肢水肿。脚气病脚气病 缺乏维生素缺乏维生素B B1 1不仅周围神经的结构和功能受不仅周围神经的结构和功能受损,中枢神经系统也同样受害。因为神经系统损,中枢神经系统也同样受害。因为神经系统(特别的大脑)所需的能量,基本由血糖氧化供(特别的大脑)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给,当糖代谢受阻时,神经组织也
10、就发生反常现象。象。维生素维生素B B1 1盐酸盐为无色结晶,溶于水,在酸性溶盐酸盐为无色结晶,溶于水,在酸性溶液中稳定,在中性和碱性溶液中易被氧化。在普液中稳定,在中性和碱性溶液中易被氧化。在普通烹调条件下损失并不大。有特殊香气,微苦。通烹调条件下损失并不大。有特殊香气,微苦。酵母中含维生素酵母中含维生素B B1 1最多最多,其他食物中含量多不高。,其他食物中含量多不高。五谷类多集中在胚芽及种皮中。五谷类多集中在胚芽及种皮中。瘦肉、核果和蛋瘦肉、核果和蛋类的含量也较多。酵母、细菌和高等植物能合成类的含量也较多。酵母、细菌和高等植物能合成维生素维生素B B1 1。二、二、维生素维生素B B2
11、2和黄素辅酶和黄素辅酶维生素维生素B B2 2又称核黄素(又称核黄素(riboflavinriboflavin),),是一种是一种核糖醇与核糖醇与6 6,7-7-二甲基异咯嗪的缩合物,在自然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。界多与蛋白质结合成黄素蛋白。H2CCCCCHOHOH OH OHHHHH12345NNNCCONHOCH3CH31234578910核糖醇基核糖醇基异异咯嗪基咯嗪基维生素维生素B B2 2为橘黄色的针状晶体,味苦,微溶于水,极易为橘黄色的针状晶体,味苦,微溶于水,极易溶于碱性溶液,对光和碱不稳定溶于碱性溶液,对光和碱不稳定H2CCCCCH2OHOH O
12、H OHHHHNNNCCONHOCH3CH3-OP=OOO-FMN,flavin mononucleotide 黄素单核苷酸黄素单核苷酸5NN3OOHOH124NNHNH2H9-OP=O O H2CFAD,flavin adenine dinucleotide 黄素腺嘌呤二核苷酸黄素腺嘌呤二核苷酸VB2+ATP FMN+ADP FMN+ATP FAD+PPi在体内,在体内,FMNFMN、FADFAD是是V VB2B2的活性形式。的活性形式。NNNCCONHOCH3CH3R101NNNCCONHOCH3CH3HHR+2H-2H生理功能生理功能:FMNFMN、FADFAD是氧化是氧化还原酶的辅基还
13、原酶的辅基,作为递氢体,作为递氢体,参与生物氧化作用。参与生物氧化作用。食物来源:食物来源:绿叶蔬菜、酵母、黄豆、动物的肝和绿叶蔬菜、酵母、黄豆、动物的肝和心、蛋黄等含量丰富。心、蛋黄等含量丰富。动物体内不能合成,须由动物体内不能合成,须由食物供给。食物供给。维生素维生素B B2 2每人每天需要量:儿童每人每天需要量:儿童0.6mg0.6mg,成人成人1.6mg1.6mg。动物体内不能合成维生素动物体内不能合成维生素B B2 2。过量则排过量则排出。出。缺乏症:缺乏症:膳食中长期缺乏维生素膳食中长期缺乏维生素B B2 2,眼角膜和口眼角膜和口角血管增生,引起舌炎、口角炎、阴囊炎、眼角角血管增生
14、,引起舌炎、口角炎、阴囊炎、眼角膜炎、角膜血管增生等。膜炎、角膜血管增生等。三、三、泛酸(维生素泛酸(维生素B B3 3)和辅酶和辅酶A ACH2-CCC-N-CH2-CH2-COOHH3CH3COHHOHOH,-二羟二羟-,-,-二甲基丁酸二甲基丁酸-丙氨酸丙氨酸NH-CH2-CH2-SHSH巯基乙胺巯基乙胺O OH2COOH12345NNNNHH9P-OOP O-O-OP-OOO-NH2 辅酶辅酶A A(CoACoASHSH)泛酸为淡黄色粘性油状物,溶于水和醋酸,不溶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、氧化和还原于氯仿和苯,在中性溶液中对湿热、氧化和还
15、原都稳定。都稳定。辅酶辅酶A A是泛酸的活性形式。是泛酸的活性形式。生理功能:生理功能:CoA是酰基转移酶的辅酶,是酰基转移酶的辅酶,对糖、脂、对糖、脂、蛋白质代谢过程中的酰基转移有重要作用。蛋白质代谢过程中的酰基转移有重要作用。缺乏症:缺乏症:成人每天需要量为成人每天需要量为5-10mg5-10mg,一般膳食的一般膳食的泛酸含量丰富。泛酸含量丰富。缺乏泛酸可引起皮炎缺乏泛酸可引起皮炎。大白鼠缺大白鼠缺乏泛酸,毛发变灰白,并自行脱落,毛与皮的色乏泛酸,毛发变灰白,并自行脱落,毛与皮的色素形成可能与泛酸有关。素形成可能与泛酸有关。食物来源:食物来源:食物中含量相当充分,酵母、蜂王浆、食物中含量相
16、当充分,酵母、蜂王浆、肝、瘦肉、花生等含量较多,加之肠道细菌也能肝、瘦肉、花生等含量较多,加之肠道细菌也能合成,供给人体需要,故极少发生缺乏症。合成,供给人体需要,故极少发生缺乏症。四四 、维生素维生素PPPP和辅酶和辅酶、辅酶、辅酶维生素维生素PPPP过去称抗癞皮病维生素或维生素过去称抗癞皮病维生素或维生素B B5 5,包包括尼克酸(烟酸)和尼克酰胺。尼克酰胺的副作括尼克酸(烟酸)和尼克酰胺。尼克酰胺的副作用较小(如引起面部、颈部发赤发痒和烧灼感),用较小(如引起面部、颈部发赤发痒和烧灼感),医疗及营养上多用尼克酰胺。尼克酰胺为维生素医疗及营养上多用尼克酰胺。尼克酰胺为维生素B B5 5的化
17、学名。的化学名。NCOOH 尼克酸尼克酸(nicotinic acidnicotinic acid)NCONH2 尼克酰胺尼克酰胺(nicotinamidenicotinamide)NCONH2O OH2COHOHNNNNHH9P-OONH2O H2COHOHOP=O-OO +尼克酰胺腺嘌呤二尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NAD+)P尼克酰胺腺嘌呤二尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸核苷酸磷酸(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate,NADP+)Nicotinic acid+PRPP+A
18、TPNAD+NAD+ATP NADP+ADP尼克酸及尼克酰胺为无色晶体,前者熔点为尼克酸及尼克酰胺为无色晶体,前者熔点为236,236,后者熔点为后者熔点为129-131129-131,是维生素中较稳定的,不,是维生素中较稳定的,不被光、空气及热破坏。溶于水及酒精。与溴化氰作被光、空气及热破坏。溶于水及酒精。与溴化氰作用产生黄绿色化合物,可作为定量基础。用产生黄绿色化合物,可作为定量基础。功能:功能:1.1.以以NADNAD+或或NADPNADP+形式作为脱氢酶的辅酶而起到递形式作为脱氢酶的辅酶而起到递氢体的作用。氢体的作用。NCONH2R+2H1+4-2HNAD(P)+2H-2HNAD(P)
19、H+H+NCONH2RHH H+2.2.维持神经组织的健康。尼克酰胺对中枢及交维持神经组织的健康。尼克酰胺对中枢及交感神经系统有维护作用,缺乏,则常产生神经损感神经系统有维护作用,缺乏,则常产生神经损害和精神紊乱。害和精神紊乱。3.3.尼克酸可使血管扩张,使皮肤发赤发痒,尼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。醇和脂肪的作用。缺乏症缺乏症 膳食中长期缺乏维生素膳食中长期缺乏维生素PPPP所引起的疾病为所引起的疾病为对对称性皮炎,又叫癞皮病称性皮炎,又叫癞皮病(pellagra)(pellagra
20、)。在狗生黑舌。在狗生黑舌病。赖皮病患者的中枢及交感神经系统、皮肤、病。赖皮病患者的中枢及交感神经系统、皮肤、胃、肠等皆受不良影响。主要症状为对称性皮炎胃、肠等皆受不良影响。主要症状为对称性皮炎,消化道炎和神经损害与精神紊乱,两手及其裸露消化道炎和神经损害与精神紊乱,两手及其裸露部位呈现对称性皮炎。中枢神经方面的症状为头部位呈现对称性皮炎。中枢神经方面的症状为头痛、头昏、易刺激、抑郁等。痛、头昏、易刺激、抑郁等。TrpTrp可转变为尼克可转变为尼克酰胺,酰胺,玉米中缺乏玉米中缺乏TrpTrp与尼克酸,故长期只食与尼克酸,故长期只食玉玉米易患缺乏症。米易患缺乏症。食物来源:食物来源:VppVpp
21、在自然界分布广泛,肉类、谷物在自然界分布广泛,肉类、谷物及花生含量丰富。在体内色氨酸可转变成尼克及花生含量丰富。在体内色氨酸可转变成尼克酰胺成人男子酰胺成人男子 60mg 60mg TrpTrp 合成合成 1mg 1mg 尼克酰尼克酰胺。胺。五、五、维生素维生素B B6 6和磷酸吡哆醛和磷酸吡哆醛维生素维生素B B6 6又称吡哆素,包括吡哆醇、吡哆醛、吡又称吡哆素,包括吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺。哆胺。NCH2OHCH2OHHOH3C 吡哆醇吡哆醇(pyridoxol)NCH2OHCHOHOH3C 吡哆醛吡哆醛(pyridoxal)NCH2OHCH2NH2HOH3C 吡哆胺吡哆胺(pyridoxa
22、mine)NCH2OCHOHOH3CP(磷酸吡哆醛,(磷酸吡哆醛,PLP)吡哆醇吡哆醇吡哆醇氧化酶吡哆醇氧化酶吡哆醛吡哆醛吡哆胺吡哆胺吡哆胺转氨酶吡哆胺转氨酶ATPADP磷酸吡哆醇磷酸吡哆醇磷酸吡哆磷酸吡哆醇氧化酶醇氧化酶磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛磷酸吡哆磷酸吡哆胺转氨酶胺转氨酶磷酸吡哆胺磷酸吡哆胺ATPADP激激酶酶ATPADP吡哆素的吡哆素的相互转变相互转变吡哆素为无色晶体,易溶于水及乙醇,在酸液中吡哆素为无色晶体,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。耐热,吡哆醛和吡哆胺不耐高温。功能:功能:磷
23、酸吡哆醛是氨基酸转氨酶、脱羧酶和消旋磷酸吡哆醛是氨基酸转氨酶、脱羧酶和消旋酶的辅酶,酶的辅酶,在氨基酸代谢中非常重要。在氨基酸代谢中非常重要。转氨酶转氨酶-酮酮 酸酸R-CH2NH2R-C-COO-NH3H+转氨转氨脱羧脱羧消旋消旋缺乏症:缺乏症:导致皮肤、中枢神经系统和造血机构导致皮肤、中枢神经系统和造血机构的损害。的损害。食物来源食物来源:在动植物中分布很广,酵母、米糠、:在动植物中分布很广,酵母、米糠、大豆、肝、蛋黄大豆、肝、蛋黄 、肉中含量丰富,肠道细菌也、肉中含量丰富,肠道细菌也可合成,人类很少发生缺乏症可合成,人类很少发生缺乏症六六 、生物素、生物素生物素(维生素生物素(维生素B
24、B7 7)为含硫维生素,其结构可视为含硫维生素,其结构可视为由为由尿素尿素与硫戊烷环(与硫戊烷环(噻吩噻吩)结合而成,并有一)结合而成,并有一个个C C5 5酸支链。酸支链。HNNHCO尿素部分尿素部分HCCHH2CCHS硫戊烷环部分硫戊烷环部分(CH2)4COOHC C5 5酸根部分酸根部分生物素(生物素(biotinbiotin)尿素环上尿素环上的一个的一个N N可可与与COCO2 2结合结合生物素是细长针状的晶体,熔点生物素是细长针状的晶体,熔点232,耐热和,耐热和耐酸、碱,微溶于水。耐酸、碱,微溶于水。功能:功能:生物素是多种羧化酶的辅酶生物素是多种羧化酶的辅酶,在,在COCO2 2
25、固定固定及羧化反应中起重要作用。及羧化反应中起重要作用。缺乏症:缺乏症:人体一般不会发生生物素缺乏。大白鼠人体一般不会发生生物素缺乏。大白鼠严重缺乏时,后脚瘫痪,广泛的皮肤病、脱毛和严重缺乏时,后脚瘫痪,广泛的皮肤病、脱毛和神经过敏。人类缺少生物素可能导致皮炎、肌肉神经过敏。人类缺少生物素可能导致皮炎、肌肉疼痛、感觉过敏、怠倦、厌食、轻度贫血等。疼痛、感觉过敏、怠倦、厌食、轻度贫血等。食物来源:食物来源:动植物中广泛分布,韭菜、酵母、蛋动植物中广泛分布,韭菜、酵母、蛋黄、肝、肾等含有丰富的生物素,肠道细菌也能黄、肝、肾等含有丰富的生物素,肠道细菌也能合成生物素供人体需要,一般不易发生缺乏症。合
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