生物化學(xué)-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(zhǎng)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(jìn)生長(zhǎng)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(xué)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(jī)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(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育 維持生理功能等發(fā)揮著重要作用,概 述,,3、如果長(zhǎng)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(dāng)、貯存不當(dāng)\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(xué)結(jié)構(gòu),視黃醇,生理功能,抗干眼病維生素,化學(xué)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(dòng)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(dòng)物）,維生素Ｄ可調(diào)節(jié)人體鈣代謝,最新研究證實(shí)，在甲狀旁腺、胰腺、垂體、胎盤及全身多個(gè)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(qiáng)度，調(diào)節(jié)膠原生成，促進(jìn)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(dá)到增強(qiáng)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(jìn)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(qiáng)，但抗氧化能力卻最弱。,,維生素E的效用,1).延緩細(xì)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(hù)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(fù)；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(jī)會(huì)。,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(jìn)凝血功能（凝血維生素），天然的有K1和K2二種。K1（綠色植物、動(dòng)物肝臟）K2（人體腸道細(xì)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(jìn)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(huì)缺乏VK，因?yàn)樗诰G色植物中分布很廣，且人體腸道細(xì)菌能合成。但過量使用抗生素可能會(huì)導(dǎo)致人體缺乏VK，引起血液凝固時(shí)間延長(zhǎng)，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(gè)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(jiān)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(dòng)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(yīng)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(gè)電子的轉(zhuǎn)移反應(yīng),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(yīng)有 轉(zhuǎn)氨反應(yīng)：,,?-脫羧反應(yīng)：,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(yīng)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(jī)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?；d體蛋白（ACP），它是4-磷酸泛酰巰基乙胺以共價(jià)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?，是各種酰化反應(yīng)的輔酶。,,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(yīng)中作為活動(dòng)羧基載體。生物素作為輔基通過蛋白質(zhì)的Lys的?- NH2共價(jià)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(yīng)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(yīng)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(xì)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(huì)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(duì)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(tuán),,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(dāng)缺乏時(shí)DNA合成受抑制，骨髓巨紅細(xì)胞中DNA合成減少，細(xì)胞分裂速率下降，細(xì)胞體積較大，未成熟前便破裂造成貧血，稱巨紅細(xì)胞性貧血。氨甲蝶呤及其類似物是二氫葉酸還原酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制

19、劑，可以阻斷腫瘤細(xì)胞中四氫葉酸的合成，從而阻止腫瘤細(xì)胞核酸的合成，即腫瘤細(xì)胞不能生長(zhǎng)。但這類藥物對(duì)正常細(xì)胞也有毒性，故只用于短期治療。人體腸道細(xì)菌也可合成葉酸，一般不會(huì)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(yīng)：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(duì)紅細(xì)胞的成熟很重要，當(dāng)缺少VB12時(shí)，巨紅細(xì)胞中DNA合成受阻，影響了細(xì)胞分裂分化成紅細(xì)胞，引起惡性貧血。VB12廣泛存在于動(dòng)物性食物中，人和動(dòng)物的腸道細(xì)菌能合成，故一般不會(huì)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(gè)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(yīng)：如保持SH基酶的活性、恢復(fù)Hb的輸送氧功能、促進(jìn)腸道內(nèi)Fe的吸收、保護(hù)VE、VA、VB免遭氧化等； ?參與體內(nèi)多種羥化反應(yīng)：如促進(jìn)膠原蛋白的合成、維護(hù)膽固醇正常代謝、維護(hù)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(jī)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(qiáng)的還原性,,水溶性維生素,維生素C—生物功能（具有較強(qiáng)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(yīng),,,維生素C缺乏癥： * 壞血病 毛細(xì)

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(guó)芝加哥大學(xué)的研究人員通過實(shí)驗(yàn)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(duì)人體并無毒害作用，但是，在服用“維生素c”之后，由于化學(xué)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(gè)含有二個(gè)SH基（還原態(tài)

25、）或一個(gè)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(dāng)造成維生素被過量破壞；不良的飲食習(xí)慣如偏食等造成維生素的攝入不足；某些疾病導(dǎo)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(dāng)

26、需要量增加而攝入量沒有相應(yīng)增加不同的藥物和治療手段對(duì)維生素的額外需求,,當(dāng)攝入量達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，人們將沒有發(fā)生該維生素缺乏癥的危險(xiǎn)，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(jìn)而導(dǎo)致中毒癥。,維生素的缺乏與過量中毒,,,孕婦長(zhǎng)時(shí)間大量服用維生素C ，將誘導(dǎo)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?jí)难〉目赡堋＿^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(shí)的協(xié)同如維生素E可以保護(hù)維生素C、B1、A；β-胡蘿卜素可以保護(hù)維生素C；維生素C對(duì)維生素A、E及部分B族維生素維生素D能促進(jìn)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(shí)，被認(rèn)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(shí)，其功能有較大的增強(qiáng)；維生素C對(duì)維生素E的功效加強(qiáng)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(jī)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(bǔ)充維生素時(shí)，宜使用合理搭配的組

29、合維生素。尤其是B族維生素被復(fù)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