第11章 维生素与辅酶 Vitamin and Coenzyme

内容提要 维生素概论 脂溶性维生素 维生素A、E、 D、K 水溶性维生素 B族维生素 维生素C 维生素的名称、结构、功能及缺乏症

11.1 维生素概论 11.1.1 维生素的概念 维生素是参与生物生长发育和代谢所必需的一类微量有机物质。 维生素不用来供能或构成生物体的组成部分。 已知绝大多数维生素作为酶的辅酶或辅基的组成部分。 由于缺乏维生素而引起的疾病称维生素缺乏症（avitaminosis）。

11.1.2 维生素的发现 来源于医药实践和科学试验： 维生素是通过实验动物的科学饲养试验而发现。 唐代孙思邈：动物肝脏可防止夜盲症，谷皮汤熬粥 可防止脚气病。 1878-1882 日本海军：脚气病 维生素是通过实验动物的科学饲养试验而发现。 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。

维生素的发现 维生素的故事（2003年11月12日星期三，中央10台走近科学）： 烟酸：癞皮病，欧洲大面积暴发，严重者抽搐，死亡率达63%。在人群中引起极大恐慌。 当时病原说占上风，但未找到病因。 哥德堡，未发现病原菌，当以蛋、奶等作为补充食物进食时可使症状消失。 烟酸是辅酶I的结构成分，大脑以葡萄糖作为养料。葡萄糖的降解需大量的辅酶I.

维生素的发现 19世纪，印度大面积暴发脚气病, 症状为全身无力等，1890年？荷兰医生艾克曼来到东印度进行实验研究。以白米喂小鸡，3个月后小鸡得脚气病。他的实验被厨师发现，禁止再用精制的白米喂小鸡。他只好自掏腰包买便宜的糙米喂小鸡，结果小鸡痊愈。（经过一系列的试验证明糙米中含有维生素B1.？）因此获1929年诺贝尔奖。 1906年，英国生物化学家霍普金斯（Frederick Hopkins）用老鼠做实验，证明食物中除了蛋白、糖 类、脂类、微量元素和水等营养物质外还存在一种必 需的“辅助因子”。 1929 共获诺贝尔奖

维生素的发现 1912年，波兰科学家丰克（Casimir Funk）， 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。 Funk提议将这种化合物叫做Vitamine，意为 “Vital amine”，中文意思就是“致命的 胺”。 随后发现，许多其它的维生素并不含有“胺” 结构，但是由于Funk的叫法已经广泛采用， 所以这种叫法并没有废弃，仅仅将amine的最 后一个“e”去掉，成为了“vitamin”。

维生素的故事 靠维生素赢得战争： 18世纪中叶，世界海上争霸十分激烈，英国和西班牙争夺海上霸权。1753年英国船医林德发现柑桔类水果可治疗海军中流行的坏血病，于是海军决定给每人每天一只柠檬，这样海军就可连续作战，而不需30天一换休。靠此举措，（1797年？）英军击败了西班牙的无敌舰队，随后建立了日不落帝国。 70年代，诺贝尔奖获得者Pauling 建议大剂量摄入维生素C治疗感冒。但Vc在体内主要的代谢产物是草酸，一般随尿排出，但有引起结石的危险。Pauling认为这只是动物体内的过程，人体中与此不同。结果？  

维生素的故事 叶酸：我国北方农村如河北省一带，神经管畸形----新生儿无脑或脊柱开裂，发病率极高6例‰，克林顿执政期间，中美就此课题进行合作，北京大学生殖科学研究所（？）进行了深入研究，发现胎儿母体中缺乏叶酸： DNA合成受阻→ 神经组织细胞不能正常发育→ 神经管畸形。 找到原因后，在叶酸缺乏高发区进行了预防实践，募集了47万妇女，动员进行叶酸的补充，统计了25万人的结果，发病率下降了85%。

11.1.3 维生素的分类和辅酶的关系 B族维生素 维生素 酶、辅基及其它活性形式 主要功能 维生素 酶、辅基及其它活性形式 主要功能 维生素B1（硫胺素） 焦磷酸硫胺素（TPP） 酰基转移和酮酸的脱羧作用 维生素B2（核黄素） 黄素单核苷酸（FMN） 氧化还原反应 黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD） 氧化还原反应 维生素PP 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD） 氢原子（电子）转移 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP）氢原子（电子）转移 泛酸 辅酶A 酰基转移作用 叶酸 四氢叶酸 传递一碳单位

11.2 脂溶性维生素 不溶于水，溶于脂肪及脂溶剂（如苯、乙醚及氯仿中） 吸收后可以在体内，尤其是在肝内储存

11.2.1 维生素A 维生素A又名视黄醇（retinol） 维生素A：A1和A2两种。 维生素A是构成视觉细胞内感光物质—视紫红质（rhodopin）的成分。

维生素A

维生素A β -胡萝卜素（维生素A原） （α、γ胡萝卜素活性为β型的一半）

维生素A

维生素A 眼睛对弱光的感光与维生素A关系密切，维生素A缺乏可导致夜盲症。

11.2.2 维生素D 维生素D即抗佝偻病维生素 维生素D家族：

维生素D

维生素D

维生素D 25-羟维生素D3是维生素D在身体内的主要循环形式。 25-羟维生素D3的最终活性形式是1，25-二羟维生素D3 。

维生素D 维生素D的缺乏症 当缺乏维生素D时，儿童可发生佝偻病，成人引起软骨病。

维生素D 维生素D主要含于肝、奶及蛋黄中，而以鱼肝油含量最丰

11.2.3 维生素E 维生素E与动物生育有关，故称生育酚（tocopherol），主要存在于植物油中。 天然生育酚有8种，俱为苯骈二氢吡喃的衍生物。

维生素E

维生素E 维生素E中以α-生育酚生理活性最高。 δ-生育酚抗氧化作用作用最强。

11.2.4 维生素K 维生素K具有促凝血的功能， 凝血维生素 天然的维生素K：维生素K1和K2。 是2-甲基-1，4-萘醌的衍生物。

维生素K

维生素K 维生素K的主要生理功能： 促进肝脏合成凝血酶原； 调节另外三种凝血因子Ⅷ、Ⅸ及Ⅹ的合成。

脂溶性维生素 种类 主要活性形式 化学结构 主要功能 维生素A 11－顺视黄醛 具有脂环的不饱和一元醇 暗视觉和弱光感光 维生素D 1,25－二羟胆钙甾醇 类甾醇衍生物 调节钙、磷代谢 维生素E 8种 苯骈二氢吡喃的衍生物 抗氧化剂 生殖功能 维生素K 4种 多是萘醌的衍生物或类似物 参与凝血作用

水溶性维生素 水溶性维生素包括维生素B族、硫辛酸和维生素C。 维生素B族主要包括维生素B1, B2, PP, B6, 泛酸、生物素、叶酸及B12等。 维生素B族在生物体内通过构成辅酶发挥对物质代谢的影响。 体内不能多储存水溶性维生素。

11.3 水溶性维生素 11.3.1维生素B1和硫胺素焦磷酸 维生素B1（硫胺素），抗神经炎维生素（又名抗脚气病维生素）。

维生素B1和硫胺素焦磷酸

维生素B1和硫胺素焦磷酸 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 －羟酮的形成与裂解反应 －酮转移反应

维生素B1和硫胺素焦磷酸 维生素B1缺乏时，糖代谢受阻，丙酮酸积累，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、四肢无力、肌肉萎缩及下肢浮肿等症状，临床上称脚气病。 维生素B1主要存在于种子外皮及胚芽中，米糠、麦麸、黄豆、酵母、瘦肉等食物中含量最丰富

11.3.2维生素PP和烟酰胺辅酶 维生素PP又称抗赖皮病维生素。 组成辅酶: NAD (烟酰胺腺嘌呤二核苷酸) Col NADP(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸)Coll

维生素PP和烟酰胺辅酶 人类维生素PP缺乏症称为癞皮症（pellagra），主要表现是皮炎、腹泻及痴呆。皮炎常呈对称性，并出现于暴露部位；痴呆是因神经组织变性的结果。

维生素PP和烟酰胺辅酶

NAD(P)H P

维生素PP和烟酰胺辅酶 NAD+在氧化途径（分解代谢）中是电子受体，而DADH在还原途径（生物合成）是电子供体。 NAD+的作用： 代谢物上的氢先交给NAD+或NADP+ ，生成还原型的NADH或NADPH，后者在将氢去还原另一个代谢物。  NAD+也是DNA连接酶的辅酶，对DNA的复制有重要作用，为形成3′，5″—磷酸二脂键提供所需要的能量。

11.3.3维生素B2和黄素辅酶 维生素B2又名核黄素（riboflavin），是核醇与7，8—二甲基异咯嗪的缩合物。

维生素B2和黄素辅酶 在体内核黄素是以黄素单核苷酸（FMN）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）形式存在，是生物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。

维生素B2和黄素辅酶

维生素B2和黄素辅酶

维生素B2和黄素辅酶 当维生素B2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。

11.3.4 泛酸和辅酶A 辅酶A是泛酸的主要活性形式，以CoASH表示。

CoA-CO-CH3 功能 传递酰基，是形成代谢中间产物的重要辅酶。 当辅酶A携带乙酰时，称为乙酰辅酶A。

11.3.5维生素B6和 磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺 维生素B6包括: 吡哆醇（pyridoxine）、 吡哆醛（pyridoxal）、 吡哆胺（pyridoxamine）。 维生素B6活性形式： 磷酸吡哆醛（PLP）和磷酸吡哆胺。

维生素B6 磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺

维生素B6 磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺

磷酸吡哆醛（PLP）参加催化涉及氨基酸的各种反应。包括 转氨作用， α—和β—脱羧作用， β—和γ—消除作用、 消旋作用和羟醛反应。 维生素B6 磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺

11.3.6 维生素B12及其辅酶 氰钴胺素

维生素B12辅酶参与三种类型的反应： 1）分子内重排 2）核苷酸还原成脱氧核苷酸（在某些细菌中） 3）甲基转移 缺乏症：恶性贫血 动物食品中（肉类和肝脏中）含量丰富，人和动物肠道中也能合成。

11.3.7 生物素 VB7

生物素 生物素在多种酶促催化反应中作为活动羧基载体。 生物素—赖氨酸:生物细胞素基（biocytin residue）。 来源广泛，肠道细菌也能合成。 HOOC

生物素 卵蛋白avidin 卵白素=抗生物素=亲合素

11.3.8 叶酸和四氢叶酸 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。 叶酸除了CO2之外是所有氧化水平碳原子一碳单位的重要受体和供体。 四氢叶酸（THF）是叶酸的活性辅酶形式，称为辅酶F（CoF）。

叶酸和四氢叶酸

叶酸和四氢叶酸 一碳形式 四氢叶酸形式 -CH3 -CH2- -CH=O -CH=NH -CH= N5甲基-THF N5N10-亚甲基-THF N5-甲酰基-THF N10-甲酰基-THF N5-亚胺甲基-THF N5N10-次甲基-THF

11.3.9 硫辛酸 同酶分子中赖氨酸残基的ε—NH2以酰胺键共价结合。

硫辛酸

硫辛酸是一种酰基载体 硫辛酸在α—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。

11.3.10 维生素C 维生素C又称抗坏血酸（ascorbic acid）。 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。

维生素C

维生素C

维生素C 维生素C参与体内的氧化还原反应 1）保持巯基酶的活性和谷胱甘肽的还原状态，起解毒作用。

维生素C 维生素C参与体内多种羟化反应 维生素C是羟化酶维持活性所必须的辅因子之一。 促进胶原蛋白的合成 维生素C的其他功能

THE END！