第11章 维生素与辅酶课件.ppt

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1、第11章 维生素与辅酶,Vitamin and Coenzyme,内容提要,Vitamin outline Fat soluble vitamin Vitamin A、E、D、KWater soluble vitamin Vitamin B family Vitamin CVitamins name,structure,function and avitaminosis(维生素缺乏症),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

2、的疾病称维生素缺乏症（avitaminosis）。,11.1.2 维生素的发现The Discovering of Vitamin 来源于医药实践和科学试验：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。,19世纪，印度大面积暴发脚气病,症状为全身无力等，1890年代荷兰医生艾克曼,小鸡实验。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

3、存在一种必需的“辅助因子”。1929 共获诺贝尔奖,The Discovering of Vitamin,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”。,The Discovering of Vitamin,70年代，诺贝尔奖获得者Pauling，V

4、C叶酸，我国北方农村，神经管畸形。中美就此课题进行合作，47万妇女，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The classification of Vitamin and the relationship with CoenzymeB族维生素,11.2 脂溶性维生素溶于脂肪及脂溶剂（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 Vitamin A维生素A,视黄醇（retinol）A1和A2两种。-胡萝卜素（维生素A原）小肠黏膜的-胡萝卜素-15，15-二加氧酶 2 视黄醇。视紫红质（rhodopin）,Vitamin

5、 A,-carotene（维生素A原）（、胡萝卜素活性为型的一半）,Vitamin As Functions,Vitamin A and Nyctalopia夜盲症,11.2.2 Vitamin DVitamin D is Anti-rachitis佝偻病 VitaminVitamin D Family：,Vitamin D,Vitamin 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。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膜细胞对钙和磷的吸收。,Vitamin D,Vitam

6、in D Avitaminosis,当缺乏维生素D时，儿童可发生佝偻病，成人引起软骨病。,Vitamin D,11.2.3 Vitamin E维生素E，生育酚（tocopherol天然生育酚有8种，俱为苯骈二氢吡喃的衍生物,Tocopherol,维生素E中以-生育酚生理活性最高。-生育酚抗氧化作用作用最强。维生素E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。临床上用维生素E治疗先兆流产和习惯性流产。,Tocopherol,11.2.4 Vitamin 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。,Vitamin

7、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、及的合成。,Vitamin K,脂溶性维生素,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 Vitamin B1 and Thiamine pyrophosphate(TPP)维生素B1硫胺素抗神经炎维生素抗脚气病维生素,Vitamin B1 and TPP,硫胺素焦磷酸（TPP）：糖代谢中

8、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,Vitamin B1 and TPP,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,Vitamin B1 and TPP,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烟酸，烟酰胺Nicotinic acid,nicotinamide 广泛存在于自然界，以酵母、花生、谷类、肉类、豆类和动物

9、肝脏中含量丰富，在体内色氨酸能转变为维生素PP。,组成辅酶:烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NAD,Co)烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamide adenine dinuleitide phosphate,NADP,Co),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,P,NAD+-NADH+H+NADP+-NADPH+H+,NAD+在氧化途径（分解代谢）中是电子受体，而DADH在

10、还原途径（生物合成）是电子供体。NAD+的作用：NAD+是呼吸链中传递氢过程中的一环。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。,维生素PP和烟酰胺辅酶,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。黄素蛋

11、白黄素酶,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。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。,维生素B2和黄素辅酶,11.3.4 泛酸和辅酶A辅酶A是泛酸的主要活性形式CoASH表示,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。辅酶A在糖代谢、脂质分解代谢、氨基酸代谢及体内一些重要物质如乙酰胆碱、胆固醇、卟啉和肝糖原等的合成中均起重要作用。,CoA-CO-CH3,11.3.5维生素B6和磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺维生素B6包括:吡哆醇（pyridoxi

12、ne）、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转氨作用和脱羧作用和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cyanocobalamin1961,Hodgkin,Nobel Prize X-ray crystallography of 5-deoxyadenosylocbalamin,维生素B12辅酶参与三种类型的反应：1）分子内重排

13、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维生素H,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。卵蛋白avidin,HOOC,卵蛋白avidin卵白素=抗生物素=亲合素,11.3.8 叶酸和四氢叶酸 Folic acid and tetrahydrofolate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（

14、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,11.3.9 硫辛酸Lipoic acid同酶分子中赖氨酸残基的NH2以酰胺键共价结合。,硫辛酸,辅酶在丙酮酸脱氢酶复合体催化中的作用,硫辛酸Lipoic acid硫辛酸是一种酰基载体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。,11.3.10 维生素C维生素C,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。,ascorbic acid,ascorbic acid,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。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 acid,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,ascorbic acid,HOME WORK,Please remember TABLE 11-1,THE END！,