第11章维生素与辅酶课件.ppt

1、Vitamin and Coenzyme内容提要内容提要w Vitamin outline w Fat soluble vitaminw Vitamin A、E、D、Kw Water soluble vitaminw Vitamin B familyw Vitamin Cw Vitamins name,structure,function and avitaminosis(维生素缺乏症维生素缺乏症)w11.1 11.1 维生素概论维生素概论w11.1.1 11.1.1 维生素的维生素的概念概念w 维生素维生素是参与生物生长发育和代谢所必需的一是参与生物生长发育和代谢所必需的一类微量有机物质。类

2、微量有机物质。w 维生素不用来供能或构成生物体的组成部分。维生素不用来供能或构成生物体的组成部分。w 已知绝大多数维生素作为酶的辅酶或辅基的组已知绝大多数维生素作为酶的辅酶或辅基的组成部分。成部分。w 由于缺乏维生素而引起的疾病称由于缺乏维生素而引起的疾病称维生素缺乏症维生素缺乏症（avitaminosisavitaminosis）。）。w11.1.2 11.1.2 维生素的发现维生素的发现wThe Discovering of Vitamin The Discovering of Vitamin w 来源于医药实践和科学试验：来源于医药实践和科学试验：w 唐代孙思邈：动物肝脏可防止夜盲症，谷

3、皮汤熬粥可防止脚气病。w 1878-1882 日本海军：脚气病w 维生素是通过实验动物的科学饲养试验而发维生素是通过实验动物的科学饲养试验而发现。现。w 高等动物不能合成维生素不是绝对的，如人体能合成VD；大小白鼠能合成Vc。w 1919世纪，印度大面积暴发世纪，印度大面积暴发脚气病脚气病,症状为全身无力等，症状为全身无力等，18901890年代荷兰医生年代荷兰医生艾克曼艾克曼,小鸡实验。小鸡实验。w 19061906年，英国生物化学家年，英国生物化学家霍普金斯（霍普金斯（Frederick Frederick HopkinsHopkins）用老鼠做实验，证明食物中除了蛋白、糖用老鼠做实验，证

4、明食物中除了蛋白、糖类、脂类、微量元素和水等营养物质外还存在一种必类、脂类、微量元素和水等营养物质外还存在一种必需的需的“辅助因子辅助因子”。w 1929 1929 共获诺贝尔奖共获诺贝尔奖The Discovering of VitaminThe Discovering of Vitaminw 19121912年，波兰科学家年，波兰科学家丰克（丰克（CasimirCasimir Funk Funk），经过千百次的试验，终于从米糠中提取出一经过千百次的试验，终于从米糠中提取出一种能够治疗脚气病的白色物质。种能够治疗脚气病的白色物质。w FunkFunk提议将这种化合物叫做提议将这种化合物叫做V

5、itamineVitamine，意为，意为“Vital amine”Vital amine”，中文意思就是，中文意思就是“致命的致命的胺胺”。w 随后发现，许多其它的维生素并不含有随后发现，许多其它的维生素并不含有“胺胺”结构，但是由于结构，但是由于FunkFunk的叫法已经广泛采用，的叫法已经广泛采用，所以这种叫法并没有废弃，仅仅将所以这种叫法并没有废弃，仅仅将amineamine的最的最后一个后一个“e”e”去掉，成为了去掉，成为了“vitaminvitamin”。The Discovering of VitaminThe Discovering of Vitaminw 7070年代，诺贝

6、尔奖获得者年代，诺贝尔奖获得者PaulingPauling，VCVCw 叶酸，叶酸，我国北方农村，神经管畸形。中美就此课题进我国北方农村，神经管畸形。中美就此课题进行合作，行合作，4747万妇女，万妇女，2525万人的结果，发病率下降了万人的结果，发病率下降了85%85%。w 11.1.3 11.1.3 维生素的分类和辅酶的关系维生素的分类和辅酶的关系w The classification of Vitamin and the relationship with The classification of Vitamin and the relationship with CoenzymeC

7、oenzymew B族维生素族维生素维生素维生素 酶、辅基及其它活性形式酶、辅基及其它活性形式 主要功能主要功能维生素维生素B B1 1（硫胺素）（硫胺素）焦磷酸硫胺素（焦磷酸硫胺素（TPPTPP）酰基转移和酮酸的脱羧作用酰基转移和酮酸的脱羧作用维生素维生素B B2 2（核黄素）（核黄素）黄素单核苷酸（黄素单核苷酸（FMNFMN）氧化还原反应氧化还原反应 黄素腺嘌呤二核苷酸（黄素腺嘌呤二核苷酸（FADFAD）氧化还原反应氧化还原反应维生素维生素PP PP 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADNAD）氢原子（电子）转移氢原子（电子）转移 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（烟酰胺腺嘌呤二核苷

8、酸磷酸（NADPNADP）氢原子（电子）转移氢原子（电子）转移泛酸泛酸 辅酶辅酶A A 酰基转移作用酰基转移作用叶酸叶酸 四氢叶酸四氢叶酸 传递一碳单位传递一碳单位w11.2 11.2 脂溶性维生素脂溶性维生素w 溶于脂肪及脂溶剂（如苯、乙醚及氯仿中）。溶于脂肪及脂溶剂（如苯、乙醚及氯仿中）。w 吸收后可以在体内，尤其是在吸收后可以在体内，尤其是在肝内肝内储存。储存。w 11.2.1 11.2.1 维生素维生素A A Vitamin A Vitamin Aw 维生素维生素A,A,视黄醇（视黄醇（retinolretinol）w A A1 1和和A A2 2两种。两种。w -胡萝卜素（维生素胡萝

9、卜素（维生素A A原）原）小肠黏膜的小肠黏膜的-胡萝卜素胡萝卜素-15-15，15-15-二加氧酶二加氧酶 2 2 视黄视黄醇。醇。w 视紫红质（视紫红质（rhodopinrhodopin）w H3CCH3CH2OHCH3CH3CH3维生素A1H3CCH3CH2OHCH3CH3CH3维生素A2Vitamin AVitamin A151517111171-carotene（维生素A原）（、胡萝卜素活性为型的一半）Vitamin As Functions Vitamin As Functions 图112 杆细胞的视循环视紫红质视蛋白11顺视黄醛全反型视黄醛同分异构酶视黄醇脱氢酶11顺视黄醇全反型

10、视黄醇血浆维生素A肝维生素ANADHNAD+光Vitamin A and Vitamin A and NyctalopiaNyctalopia夜盲症夜盲症w 11.2.2 Vitamin D11.2.2 Vitamin Dw Vitamin D is Anti-rachitis佝偻病佝偻病 Vitaminw Vitamin D Family：Vitamin DCH3H3CCH3CH3CH21，25二羟维生素D3OHOHHOVitamin DVitamin Dw 25-羟维生素D3是维生素D在身体内的主要循环形式。w 25-羟维生素D3的最终活性形式是1 1，25-25-二羟二羟维生素维生素D

11、D3 3。w 1，25-二羟维生素D3的主要靶细胞是小肠黏膜、骨骼和肾小管，主要生理作用是促进小肠粘主要生理作用是促进小肠粘膜细胞对钙和磷的吸收膜细胞对钙和磷的吸收。Vitamin DVitamin DVitamin D AvitaminosisVitamin D Avitaminosis当缺乏维当缺乏维生素生素D D时，时，儿童可发儿童可发生佝偻病，生佝偻病，成人引起成人引起软骨病。软骨病。Vitamin DVitamin Dw11.2.3 11.2.3 Vitamin EVitamin Ew 维生素维生素E E，生育酚（生育酚（tocopheroltocopherolw 天然生育酚有天然生

12、育酚有8 8种，俱为苯骈二氢吡喃种，俱为苯骈二氢吡喃的衍生物的衍生物OCH3CH2(CH2R1HOR2CH3CH2CHCH3CH2)3H生育酚OCH3CH2(CH2CHR1HOR2CH3生育三烯酚CCH3CH2)3HTocopherolTocopherolw 维生素维生素E E中以中以-生育酚生理活性最高。生育酚生理活性最高。w -生育酚抗氧化作用作用最强。生育酚抗氧化作用作用最强。w 维生素维生素E E极易氧化而保护其他物质不被氧化，极易氧化而保护其他物质不被氧化，是动物和人体中最有效的抗氧化剂。是动物和人体中最有效的抗氧化剂。w 临床上用维生素临床上用维生素E E治疗先兆流产和习惯性流产。

13、治疗先兆流产和习惯性流产。TocopherolTocopherolw 11.2.4 Vitamin K11.2.4 Vitamin Kw 维生素维生素K K具有促凝血的功能具有促凝血的功能,凝血维生素凝血维生素w 天然的维生素天然的维生素K K：维生素：维生素K K1 1和和K K2 2。w 是是2-2-甲基甲基-1-1，4-4-萘醌的衍生物。萘醌的衍生物。(CH2OOCH3CHCCH3CH2)5CH2CHCCH3CH3维生素K2Vitamin KVitamin Kw 维生素维生素K K的主要生理功能：的主要生理功能：w 促进肝脏合成促进肝脏合成凝血酶原凝血酶原；w 调节另外调节另外三种凝血因

14、子三种凝血因子、及及的合成。的合成。Vitamin KVitamin K脂溶性维生素脂溶性维生素种类种类主要活性形式主要活性形式化学结构化学结构主要功能主要功能维生素维生素A11顺视黄醛顺视黄醛具有脂环的不具有脂环的不饱和一元醇饱和一元醇暗视觉和弱暗视觉和弱光感光光感光维生素维生素D1,25二羟胆钙二羟胆钙甾醇甾醇类甾醇衍生物类甾醇衍生物调节钙、磷调节钙、磷代谢代谢维生素维生素E8种种苯骈二氢吡喃苯骈二氢吡喃的衍生物的衍生物抗氧化剂抗氧化剂生殖功能生殖功能维生素维生素K4种种多是萘醌的衍多是萘醌的衍生物或类似物生物或类似物参与凝血作参与凝血作用用水溶性维生素水溶性维生素w 水溶性维生素包括维生

15、素水溶性维生素包括维生素B族、硫辛酸和维族、硫辛酸和维生素生素C。w 维生素维生素B族主要包括维生素族主要包括维生素B1,B2,PP,B6,泛酸、生物素、叶酸及泛酸、生物素、叶酸及B12等。等。w 维生素维生素B族在生物体内通过构成族在生物体内通过构成辅酶辅酶发挥对发挥对物质代谢的影响。物质代谢的影响。w 体内不能多储存水溶性维生素。体内不能多储存水溶性维生素。w 11.3 11.3 水溶性维生素水溶性维生素w 11.3.111.3.1维生素维生素B B1 1和硫胺素焦磷酸和硫胺素焦磷酸 Vitamin BVitamin B1 1 and and ThiamineThiamine pyroph

16、osphate(TPP)pyrophosphate(TPP)维生素B1硫胺素抗神经炎维生素抗脚气病维生素NNN+SH2CNH2H3CH3CH2CCH2OHH+ATPTPP合成酶AMPNNN+SH2CNH2H3CH3CH2CCH2OH+PO-OOPO-OO-硫胺素（维生素B1）硫胺素焦磷酸(TPP)Vitamin BVitamin B1 1 and TPP and TPPw 硫胺素焦磷酸（TPP）：糖代谢中羰基碳醛和酮合成与裂解反应的辅酶。酮酸的脱羧反应酮酸的脱羧反应 羟酮的形成与裂解反应羟酮的形成与裂解反应 酮转移反应酮转移反应Vitamin BVitamin B1 1 and TPP and

17、 TPPw 维生素维生素B B1 1缺乏时，缺乏时，糖代谢糖代谢受阻，受阻，丙酮酸丙酮酸积累，积累，使病人的血、尿和脑组织中丙酮酸含量增多，使病人的血、尿和脑组织中丙酮酸含量增多，出现多发性神经炎，皮肤麻木、心力衰竭、出现多发性神经炎，皮肤麻木、心力衰竭、四肢无力、肌肉萎缩及下肢浮肿等症状，临四肢无力、肌肉萎缩及下肢浮肿等症状，临床上称床上称脚气病脚气病。w 维生素维生素B B1 1主要存在于主要存在于种子外皮及胚芽种子外皮及胚芽中，米糠、中，米糠、麦麸、黄豆、酵母、瘦肉等食物中含量最丰麦麸、黄豆、酵母、瘦肉等食物中含量最丰富富Vitamin BVitamin B1 1 and TPP and

18、 TPPw11.3.211.3.2维生素维生素PPPP和烟酰胺辅酶和烟酰胺辅酶w维生素维生素PPPP又称又称抗赖皮病维生素抗赖皮病维生素w烟酸，烟酰胺烟酸，烟酰胺wNicotinic acid,nicotinamideNicotinic acid,nicotinamide w w广泛存在于自然界，以酵母、花生、谷类、广泛存在于自然界，以酵母、花生、谷类、肉类、豆类和动物肝脏中含量丰富，在体内肉类、豆类和动物肝脏中含量丰富，在体内色氨酸能转变为维生素色氨酸能转变为维生素PPPP。w 组成辅酶组成辅酶:w 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸w(n nicotinamideicotinamid

19、e a adenine denine d dinucleotideinucleotide,NADNAD,CoCo)w 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 w(n nicotinamideicotinamide a adenine denine d dinuleitideinuleitide p phosphate,hosphate,NADPNADP,Co,Co)维生素维生素PPPP和烟酰胺辅酶和烟酰胺辅酶w 人类维生素人类维生素PPPP缺缺乏症称为癞皮症乏症称为癞皮症（pellagrapellagra），），主要表现是皮炎、主要表现是皮炎、腹泻及痴呆。皮腹泻及痴呆。皮炎常呈对称性

20、，炎常呈对称性，并出现于暴露部并出现于暴露部位；痴呆是因神位；痴呆是因神经组织变性的结经组织变性的结果。果。NNCOOHCONH2烟酸烟酰胺维生素维生素PPPP和烟酰胺辅酶和烟酰胺辅酶CH2HHOHOHHHOCH2HHOHOHHHOOPO-OOPO-OON+HCONH2NNNNNH2NADP+在2羟基含一个P氢负离子 H：_NCONH2HH 烟酰胺（氧化型）烟酰胺（还原型）PNAD+-NADH+H+NADP+-NADPH+H+w NADNAD+在在氧化氧化途径（分解代谢）中是电子受体，途径（分解代谢）中是电子受体，而而DADHDADH在在还原还原途径（生物合成）是电子供体。途径（生物合成）是电

21、子供体。w NADNAD+的作用：的作用：w NADNAD+是是呼吸链呼吸链中传递氢过程中的一环。中传递氢过程中的一环。w 代谢物上的氢先交给代谢物上的氢先交给NADNAD+或或NADPNADP+，生成还，生成还原型的原型的NADHNADH或或NADPHNADPH，后者在将氢去还原另一，后者在将氢去还原另一个代谢物。个代谢物。w NADNAD+也是也是DNADNA连接酶的辅酶连接酶的辅酶，对，对DNADNA的复制的复制有重要作用，为形成有重要作用，为形成33，55磷酸二脂键磷酸二脂键提供所需要的能量。提供所需要的能量。维生素维生素PPPP和烟酰胺辅酶和烟酰胺辅酶w11.3.311.3.3维生素

22、维生素B B2 2和黄素辅酶和黄素辅酶w 维生素维生素B B2 2又名核黄素核黄素（riboflavinriboflavin），是核醇与7，8二甲基异咯嗪的缩合物。维生素维生素B B2 2和黄素辅酶和黄素辅酶w 在体内核黄素是以在体内核黄素是以黄素单核苷酸（黄素单核苷酸（FMNFMN）和和黄黄素腺嘌呤二核苷酸（素腺嘌呤二核苷酸（FADFAD）形式存在，是生物形式存在，是生物体内一些氧化还原酶（黄素蛋白）的辅基，体内一些氧化还原酶（黄素蛋白）的辅基，与蛋白部分结合很牢与蛋白部分结合很牢。w 黄素蛋白黄素蛋白w 黄素酶黄素酶维生素维生素B B2 2和黄素辅酶和黄素辅酶w维生素维生素B B2 2和黄

23、素辅酶和黄素辅酶w 当维生素B B2 2缺乏时引起口角炎、舌炎、唇炎、阴囊皮炎、眼睑炎、角膜血管增生等。w 维生素B2广泛存在于动、植物中，在酵母、肝、肾、蛋黄、奶及大豆中含量丰富。w维生素维生素B B2 2和黄素辅酶和黄素辅酶w11.3.4 11.3.4 泛酸和辅酶泛酸和辅酶A Aw 辅酶辅酶A A是是泛酸泛酸的主要活性形式的主要活性形式w CoASHCoASH表示表示功能功能w 传递酰基传递酰基，是形成代谢中间产物的重要辅酶。是形成代谢中间产物的重要辅酶。w 当辅酶当辅酶A A携带乙酰时，称为携带乙酰时，称为乙酰辅酶乙酰辅酶A A。w 辅酶辅酶A A在在糖代谢糖代谢、脂质分解代谢脂质分解代

24、谢、氨基酸代谢氨基酸代谢及体内一些重要物质如乙酰胆碱、胆固醇、及体内一些重要物质如乙酰胆碱、胆固醇、卟啉和肝糖原等的卟啉和肝糖原等的合成合成中均起重要作用。中均起重要作用。CoA-CO-CH3w11.3.511.3.5维生素维生素B B6 6和磷酸吡哆醛、磷酸和磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺吡哆胺w 维生素维生素B B6 6包括包括:w 吡哆醇（吡哆醇（pyridoxinepyridoxine）、）、w 吡哆醛（吡哆醛（pyridoxalpyridoxal）、）、w 吡哆胺（吡哆胺（pyridoxaminepyridoxamine）。w 维生素维生素B B6 6活性形式：活性形式：w 磷酸吡哆醛（磷酸

25、吡哆醛（PLPPLP）和磷酸吡哆胺。）和磷酸吡哆胺。NHNHCH2OHCH2OH吡哆醛吡哆醇CHOHOH3CCH2OHHOH3C+NHCH2OH吡哆胺CH2NH2HOH3C+维生素维生素B B6 6磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺NHCH2O磷酸吡哆醛CHOHOH3C+POO-OHNHCH2O磷酸吡哆胺CH2NH2HOH3C+POO-OH维生素维生素B B6 6磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺w 磷酸吡哆醛（磷酸吡哆醛（PLPPLP）参加催化涉及氨基酸的各）参加催化涉及氨基酸的各种反应种反应w 转氨作用转氨作用w 和和脱羧作用脱羧作用w 和和消除作用消除作用w 消旋作用

26、和羟醛反应消旋作用和羟醛反应维生素维生素B B6 6磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺w11.3.6 11.3.6 维生素维生素B B1212及其辅酶及其辅酶 w w 氰钴胺素氰钴胺素w cyanocobalamincyanocobalaminw 1961,Hodgkin,Nobel Prizew X-ray crystallography of 5-deoxyadenosylocbalaminw 维生素B B1212辅酶参与三种类型的反应：w 1）分子内重排w 2）核苷酸还原成脱氧核苷酸（在某些细菌中）w 3）甲基转移w 缺乏症：恶性贫血w 动物食品中（肉类和肝脏中）含量丰富，人和

27、动物肠道中也能合成。w11.3.711.3.7生物素生物素w VBVB7 7w 维生素维生素H HNHHNSO(CH2)4HHCOOH生物素12345123w 生物素在多种酶促催化反应中作为活动生物素在多种酶促催化反应中作为活动羧基羧基载体载体。w 生物素生物素赖氨酸赖氨酸:生物细胞素生物细胞素基（基（biocytinbiocytin residueresidue）。）。w 来源广泛，肠道细菌也能合成。来源广泛，肠道细菌也能合成。w 卵蛋白卵蛋白avidinavidinNHHNSO12345123NCHHONHCO生物素-赖氨酸（生物胞素）复合物HOOCw卵蛋白avidinw卵白素=抗生物素抗

28、生物素=亲合素亲合素 w11.3.8 11.3.8 叶酸和四氢叶酸叶酸和四氢叶酸 wFolic acid and Folic acid and t tetraetrah hydroydrof folateolatew 叶酸最初由肝脏中分离出，后来发现绿叶中叶酸最初由肝脏中分离出，后来发现绿叶中含量丰富，故名叶酸。含量丰富，故名叶酸。w 叶酸除了叶酸除了COCO2 2之外是所有氧化水平碳原子一碳之外是所有氧化水平碳原子一碳单位的重要受体和供体。单位的重要受体和供体。w 四氢叶酸（四氢叶酸（THFTHF）是叶酸的活性辅酶形式，称是叶酸的活性辅酶形式，称为辅酶为辅酶F F（CoFCoF）。叶酸和四氢

29、叶酸叶酸和四氢叶酸一碳形式一碳形式四氢叶酸形式四氢叶酸形式-CH-CH3 3-CH-CH2 2-CH=O-CH=O-CH=O-CH=O-CH=NH-CH=NH-CH=-CH=N N5 5甲基甲基-THF-THFN N5 5N N1010-亚甲基亚甲基-THF-THFN N5-5-甲酰基甲酰基-THF-THFN N1010-甲酰基甲酰基-THF-THFN N5 5-亚胺甲基亚胺甲基-THF-THFN N5 5N N1010-次甲基次甲基-THF-THF叶酸和四氢叶酸叶酸和四氢叶酸w11.3.9 11.3.9 硫辛酸硫辛酸wLipoicLipoic acid acidw 同酶分子中赖氨酸残基的NH

30、2以酰胺键共价结合。w硫辛酸硫辛酸辅酶在丙酮酸脱氢酶复合体催化中的作用辅酶在丙酮酸脱氢酶复合体催化中的作用w硫辛酸硫辛酸LipoicLipoic acid acidw 硫辛酸是一种酰基载体w 硫辛酸在酮酸氧化作用和脱羧作用时行使偶联酰基转移和电子转移的功能。w11.3.10 11.3.10 维生素维生素C Cw维生素维生素C,C,称抗坏血酸（称抗坏血酸（ascorbic acidascorbic acid）w 抗坏血酸和脱氢抗坏血酸形式是一种有效的氧化还原系统。wascorbic acidascorbic acidOHHOOHOHOH2CHOHOHOOOHOH2CHOH-2H+2HL抗坏血酸脱

31、氢抗坏血酸ascorbic acidascorbic acidw 维生素维生素C C参与体内的氧化还原反应参与体内的氧化还原反应w 1）保持巯基酶的活性和谷胱甘肽的还原状态，起解毒作用。w 2）维生素C与红细胞内的氧化还原过程有密切关系，还原高铁血红蛋白为血红蛋白。ascorbic acidascorbic acidw 维生素维生素C C参与体内多种羟化反应参与体内多种羟化反应w 维生素C是羟化酶维持活性所必须的辅因子之一。w 促进胶原蛋白的合成w 维生素维生素C C的其他功能的其他功能ascorbic acidascorbic acidHOME WORKw Please remember TABLE 11-1