第六章 维生素化学

维生素的发现 1906 年，英生化学家 F.G.Hopkins 1911 年，波兰化学家 Funk 发现 Vitamine －致命的胺 对维生素的认识 唐代孙思邈：动物肝防治夜盲症；谷皮熬粥防治脚气病； 1886 年，荷兰军医艾克曼开始研究脚气病； 纯化饲料 纯化饲料 + 极微量牛奶 牛奶中存在需要量极少，但生存 必须的食物辅助因子 —— 维生素 正常膳食中除蛋白质、脂 肪、糖类和矿物质外还必 需有维生素。

6.1 维生素的概念和类别 维生素 （ Vitamine ） 是维持机体正常生命活动不可缺少的一类小分子有机化 合物。 按溶解度的不同，维生素可分为： 脂溶性维生素： V A 、 V D 、 V E 、 V K 等 —— 调控某些生物机能 水溶性维生素： V B1 、 V B2 、 V PP 、 V B6 、泛酸、生物素、 叶酸、 V B12 、 V C 等 —— 辅酶，参与酶催化反应中底物基团的转移

6.2 脂溶性维生素 1. 维生素 A 维生素 A 分 A 1, A 2 两种，是含 β －白芷酮环的 不饱和一元醇类。 维生素 A 1 （视黄醇） 维生素 A 2 （ 3- 脱氢视黄醇）

视网膜杆状 细胞细胞膜 上视紫红质

视黄醛异构酶 全反式视黄醛 11- 顺型视黄醛 视紫红质 视蛋白 暗处暗处 弱光 维生素 A 的生理功能： a. 是构成视觉细胞内感光物质的成分, 不足时导致夜盲症； b. 是维持上皮组织健全所必需的物质（抗干眼病维生素）； c. 促进生长、发育； d. 抗氧化、增强免疫力、抗癌作用 全反维生素 A 11 －顺维 A

Vitamin-A Deficiency Early Stage Vitamin-A Deficiency Late Stage

犊牛维生素 A 缺乏，瞎眼

缺乏维生素 A 患干眼病的小鼠与健康小鼠 鸡的干眼病

2. 维生素 D 维生素 D 是固醇类化合物，其中 D2,D3 活性 最高。

7- 脱氢胆固醇 维生素 D3 （胆钙化醇） 紫外线 230~300nm 肝脏 25- 羟胆钙化醇 肾脏 1 ， 25- 二羟胆钙化醇 肠 促进 Ca 2+ 运输 促进钙的吸收和沉淀 骨

各种 VD 可从有关 VD 原经紫外光照射形成： 麦角固醇 毒固醇 过感光固醇 过度照射会产生有毒物质

维生素 D 的生理功能 调节钙、磷代谢，促进骨骼正常发育 缺乏维生素 D 时，儿童 — 佝偻病；成人 — 软骨病 维生素 D 过多会中毒 来源 肝、肾、蛋黄、牛奶等 中含量较高；鱼肝油中含 量最丰富

3. 维生素 E 化学结构 6- 羟基苯并二氢吡喃的衍生物，属于酚类化合物。

维生素 E 的生理功能 与动物生殖机能相关 —— 生育酚； 抗氧化、抗衰老 促进血红素代谢 —— 治疗巨红细胞贫血； 缺乏 导致动物不育 导致肌肉萎缩，代谢失常 贫血

2- 甲基 -1 ， 4 萘醌（ VK 3 ） 维生素 K 1 维生素 K 2 4. 维生素 K 维生素 K 是一种能促进血液凝固的萘醌类衍生物。 有 3 种， K1,K2,K3 ，其中 K3 是人工合成的。

生理功能： 参与凝血 —— 凝血维生素； 某些微生物呼吸链的组成成分； 增加肠道蠕动及分泌； 缺乏：延长凝血时间，血流不止，一般不会缺乏。 过多： K1 、 K2 无毒， K3 可引起动物贫血、脾肿大、肝 肾伤害，对皮肤和呼吸道有强烈刺激，有时引起溶血。

6.3 水溶性维生素 水溶性维生素包括： B 族维生素 : V B1 、 V B2 、 V PP 、 V B6 、泛酸、 生物素、叶酸、 V B12 等 大多是辅酶或辅基的组成成分 维生素 C

水溶性维生素与辅酶 某些小分子有机化合物与酶蛋白结合在一起并协 同实施催化作用，这类分子被称为辅酶（或辅 基）。 辅酶是一类具有特殊化学结构和功能的化合物。 参与的酶促反应主要为氧化 - 还原反应或基团转移 反应。 大多数辅酶的前体主要是水溶性 B 族维生素。许 多维生素的生理功能与辅酶的作用密切相关。

6.3.1 B 族维生素 1. 维生素 B 1 和焦磷酸硫胺素 结构 噻唑环嘧啶环 硫胺素

ATP AMP 硫胺素激酶 TPP （焦磷酸硫胺素）是脱羧酶的辅酶 丙酮酸脱羧酶

生理功能 a. 维生素 B 1 在体内以 TPP 形式存在，作为脱羧酶的辅酶 参与糖代谢。 b. 维生素 B 1 可抑制胆碱酯酶的活性，减少乙酰胆碱的水 解，保持神经的正常传导功能。 c. 可促进年幼动物的发育。 临床上常用作辅助药物治疗食欲不振、消化不良、神经炎等。 缺乏时，易患神经炎（抗神经炎维生素）、脚气病（抗脚气病 维生素）、中枢神经和胃肠病患糖代谢失常。

2. 维生素 B 2 和黄素辅酶 结构 维生素 B 2 （核黄素） 黄素单核苷酸黄素单核苷酸 黄素腺嘌呤二核苷酸黄素腺嘌呤二核苷酸 H 核糖醇核糖醇 二甲基 异咯嗪

生理功能 FMN 和 FAD 是各种脱氢酶的 辅酶，有递氢作用，可促进生 物氧化，对糖、脂和氨基酸代 谢都很重要。 缺乏时，细胞呼吸减弱，代 谢强度降低，引起各种炎症。

3. 维生素 B 3 和辅酶 A 结构 β丙氨酸β丙氨酸 3 ， 3- 二甲基 - 2 、 4- 二羟基 丁酸 维生素 B 3 （泛酸） 3`.5`-ADP 泛酸 巯基乙胺 辅酶 A （ CoA ）

生理功能 辅酶 A 是酰基转移酶的辅酶，在糖类和脂 类代谢中起转移酰基的作用。 缺乏泛酸，可引起皮炎； 临床上常用作各种疾病治疗的辅助药物。 H2OH2O

4. 维生素 PP 和辅酶 I 、辅酶 II 结构：吡啶衍生物 尼克酸 （烟酸） 尼克酰胺 （烟酰胺）

AMP 烟酰胺 O 磷酸 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 NAD + CoI 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 NADP + CoII 辅酶 I ：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD + ) 辅酶 II ：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（ NADP + ）

生理功能 a.NAD 、 NADP 是脱氢 酶的辅酶，参与机体内的 生物氧化过程； b. 维生素 PP 能维持神经 组织的健康；缺乏时，出 现对称性皮炎：癞皮病。 c. 尼克酸能扩张血管，并 具有降低血浆胆固醇和脂 肪的作用。

5. 维生素 B 6 （吡哆素）及其辅酶 作为氨基酸转氨酶、脱羧酶和消旋酶的辅酶， 参与氨基酸的代谢。

6. 维生素 B 7 （生物素） 尿素 硫戊烷环 酸支链 是羧化酶的辅 酶，在代谢中起 CO 2 载体的作用。 生物素＋酶 → 生物素－酶＋ ATP+HCO 3 - → CO 2 ～生物素－ 酶 ＋丙酮酸 草酰乙酸＋生物素－酶

2- 氨基 -4- 羟基 -6- 亚甲基蝶呤 对氨基苯甲酸 L- 谷氨酸 蝶酰谷氨酸 — 叶酸 蝶酸 7. 维生素 B 11 （叶酸）和四氢叶酸（ FH 4 ） 结构

谷氨酸 叶酸 谷氨酸 四氢叶酸（ FH 4 ） FH 4 是体内一碳单位转移酶系的辅酶，是一碳单位的传递体 缺乏病为巨幼红细胞贫血

传递亚甲基 谷氨酸 传递甲基 谷氨酸 传递甲川基

四氢叶酸衍生物的载体作用 FH 4 ＋ HCOOH N 10 －甲酰－ FH 4 － N －甲酰 Met-tRNA N 5,10 - 亚甲基 FH 4 N 5 - 甲基 FH 4 甲硫氨酸＋ FH 4 高半胱氨酸 胸腺嘧啶 丝氨酸 嘌呤核的 C － 2 ， C-8 Met-tRNA 甘氨酸

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近几年来，国内外学者陆续发现了叶酸有不少新用途： 1 抗肿瘤作用 国外研究人员发现，叶酸可引起发癌细胞凋亡，对癌细胞的基因表达有 一定影响，故属于一种天然抗癌维生素。 2 对婴幼儿的神经细胞与脑细胞发育有促进作用 国外研究表明，在 3 岁以下的婴儿食品中添加叶酸，有助于促进其脑细 胞生长，并有提高智力的作用。美国食品与药物管理局（ FDA ）已批准 叶酸可添加于婴儿奶粉中作为一种健康食品添加剂。 3 其他作用 国内外研究人员发现：叶酸可作为精神分裂症病人的辅助治疗剂，它对 此病有显著的缓解作用。此外，叶酸还可用于治疗慢性萎缩性胃炎、抑 制支气管鳞状转化以及防治因高同型半胱氨酸血症引起的冠状动脉硬化 症、心肌损伤与心肌梗塞等。 叶酸成为继维生素 C 、维生素 E 之后国际市场上新崛起的一 种保健维生素产品，其市场前景十分广阔。

8 维生素 B 12 ：钴胺素 又称为氰钴胺素。 维生素 B 12 分子中 与 Co + 相连的 CN 基被 5’- 脱氧腺苷 所取代，形成维生 素 B 12 辅酶。

结 构结 构 5 ， 6 －二甲苯 并咪唑 核糖磷酸 功能： a. 促进某些化合物的异构作用； b. 促进甲基转移； c. 维持 SH 基的还原态； d. 促进蛋白质和核酸的合成； e. 维持造血机构的正常运转 缺乏： 发育不良； 恶性贫血； 神经系统损害

6.3.2 其它 1 维生素 C 结构： 维生素 C 是一种具有六个 碳原子的酸性多羟基化 合物，是烯醇式己糖酸 内酯。 C C C C C CH 2 OH O HO HO H HOH O L- 型有活性

D- 葡萄糖醛酸 还原 L- 古洛糖酸 ， 4 内脂 L- 古洛内酯 3- 氧 -L- 古洛内酯 维生素 C L- 古洛内 酯氧化酶 人、猴、豚 鼠体内缺乏 维生素 C 的生物合成

生理功能 a. 是羟化酶的辅酶； —— 抗坏血酸 b. 抗氧化作用 c. 还具有：促进叶酸转变为 FH 4 ； 降低血清胆固醇； 增加机体抵抗力； 防止致癌物质亚硝胺的形成等。

2 硫辛酸 硫辛酸是丙酮酸脱氢酶系和 α －酮戊二酸脱氢酶系的辅酶， 有转酰基的作用。人体能合成。

3 辅酶 Q(CoQ) 辅酶 Q 又称为泛醌，广泛存在于动物和细菌的线粒 体中，其结构为： 辅酶 Q 的活性部分是它的醌环结构，可被还原成氢醌。 主要功能是作为线粒体呼吸链氧化 - 还原酶的辅酶，在 酶与底物分子之间传递电子。 H H 微生物： n=6 动物 : n=10 类异戊间二烯

提 要 维生素是维持正常的生命过程所必须的一 类小分子有机化合物。 根据溶解性质的不同，可分为 脂溶性维生素主要有： V A 、 V D 、 V E 和 V K 水溶性维生素包括： Vc 和 V B 族。

练 习 题练 习 题 1. 生物素的主要功能是促进成骨作用。 2. 脱羧辅酶就是硫胺素，即维生素 B 1 ，在糙米 和肝中含量都较多。 3. 维生素 E 是 类化合物；维生素 C 是 ___ 类化 合物；维生素 D 是 类化合物。 4. 维生素 B6 有 、 和 三种。

5. 泛酸是 的组分之一，其结构中含有的氨 基酸是 。 6. 是多种羧化酶的辅酶； L- 谷氨酸是维 生素 ____ 的组分之一，其辅酶是 ___, 是 ___ 的载体。 7. 缺乏维生素 易患脚气病；缺乏维生素 ___ 易患坏血病；缺乏维生素 易患不育症。

8. 维生素 A 在视色素中的活性形式是（ ） A 、反视色素 B 、 11- 顺视黄醛 C 、胡萝卜素 D 、视黄酸 9. 维生素 D 在体内活性最高的形式是（ ） A 、 25- 羟基 D3 B 、 D3 C 、 7- 脱氢胆固醇 D 、 1 ， 25- 二羟基 D3 10. 在凝血过程中发挥作用的许多凝血因子的 生物合成依赖于（ ） A 、维生素 K B 、维生素 E C 、维生素 C D 、维生素 A