生物化学-维生素辅酶恢复.ppt

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1、第六章 维生素与辅酶,一.维生素与辅酶：维生素（vitamin）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。维生素在机体内需要量很少，但在人和动物体内不能合成，或合成的量不足机体的需要，需从食物中摄取。维生素不是机体的结构物质和能源物质，但在物质代谢中起着重要作用。机体缺少某种维生素时，代谢过程发生障碍，因而使生物不能正常生长，以至发生维生素缺乏病。植物和微生物一般可合成自身所需的维生素。,维生素的种类很多，化学结构各不性同，因此难按结构分类.现在一般是按溶解性分为脂溶性和水溶性两类,一.维生素的分类和命名,第一节 维生素的概念和类别,维生素没有统一的命名法，通常沿用习惯名称,维生素

2、,脂溶性维生素：维生素A、D、E、K,水溶性维生素,B族维生素,维生素C,二.维生素的命名及分类,分类：,命名：,维生素的命名和分类见下表：,维生素的分类与辅酶的关系,维生素 辅酶 功能1.B1(硫胺素)TPP 醛基转移、-酮酸脱羧2.B2(核黄素)FMN、FAD 氧化还原反应、氢转移3.PP 尼克酸（酰胺）NAD+、NADP+氧化还原反应、氢转移4.泛酸（遍多酸）CoASH 酰基转移5.B6 吡哆醇（醛、酸）磷酸吡哆醇（醛）转氨、脱羧、消旋6.叶酸 FH4(THFA)传递一碳基团7.生物素 羧化辅酶8.C（抗坏血酸）氧化还原作用9.硫辛酸 酰基转移、氧化还原反应10.B12（氰钴氨素）分子重

3、排、甲基化,广泛分布于肉类，蔬菜，酵母，花生中。植物和少数细菌能合成；,维生素PP又叫维生素B5，包括尼克酸和尼克酰胺，在体内主要转变为辅酶和辅酶。辅酶的名称为尼可酰胺腺嘌呤二核苷酸（简称NAD）；辅酶的名称为尼可酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，（简称NADP）,水溶性维生素及辅酶,（一）辅酶形式,（二）来源,三.维生素PP和辅酶、辅酶,尼克酸与辅酶NAD和NADP 尼克酸（也称为烟酸，维生素PP，抗糙皮病维生素），其辅酶形式为：尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（辅酶I，NAD）尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（辅酶II，NADP）尼克酰胺的前体是尼克酸,NAD 和 NADP和还原形式NADH和NADPH的结构,氧化

4、型,还原型,2.维生素PP在生物氧化中起重要作用，还能维持神经组织的健康。缺乏时表现出神经营养障碍，出现皮炎，称为癞皮病；,1.NAD和NADP是脱氢酶的辅酶，在酶催化底物脱氢时参与氢的传递：,水溶性维生素及辅酶,（三）生理功能及缺乏症,缺乏尼克酸：癞皮病（颈部皮肤增厚，呈项链状）,硫胺素即维生素B1，硫胺素的衍生物称为焦磷酸硫胺素(缩写为TPP)，是体内脱羧酶的辅酶.,硫胺素+ATP,焦磷酸硫胺素+AMP,在植物中分布很广，谷类、豆类的种皮含量最高，米糠和酵母含量也很丰富，某些生鱼肌肉中含有的酶能分解硫胺素，所以多吃生鱼肉会导致维生素B1缺乏,二.硫胺素和脱羧辅酶,水溶性维生素及辅酶,（一）

5、辅酶形式,反应如下:,（二）来源,一.硫胺素和脱羧辅酶,结构,1.硫胺素在体内以TPP形式作为脱羧酶的辅酶参与糖代谢2.硫胺素能抑制胆碱酯酶的活性，减少乙酰胆碱的水解.乙酰胆碱能增加肠胃蠕动，有助于消化,硫胺素缺乏时，糖代谢受阻，丙酮酸、乳酸在组织中积累，影响心血管和神经组织的正常功能，表现出神经炎、心力衰竭等症状，称为脚气病,二.硫胺素和脱羧辅酶,水溶性维生素及辅酶,（三）生理功能,（四）缺乏症,湿性脚气病 小腿浮肿 硫胺素缺乏症,干性脚气病 硫胺素缺乏症,核黄素即维生素B2，在机体内，核黄素主要以两种形式存在：黄素单核苷酸(FMN)和黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD),核黄素分布于植物和许多微生

6、物，动物不能合成，但哺乳动物肠道内寄生的微生物能合成而被动物吸收；,核黄素+ATP,FMN+ADP,FMN+ATP,FAD+PPi,三.核黄素和黄素辅酶,水溶性维生素及辅酶,（二）来源,（一）辅酶形式,二.核黄素和黄素辅酶,核黄素，维生素B2，是由5碳的核糖醇（核糖的还原形式）和7,8-二甲基异咯嗪构成。,黄素单核苷酸（FMN）黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）（附带蓝色部分）,核黄素的两种辅基形式,FMN及FAD作为一类脱氢酶黄素酶的辅基，通过氧化态和还原态的互变，起传递氢的作用,核黄素广泛参与体内的氧化还原反应，缺乏时代谢强度降低，表现为口腔炎、舌炎、角膜炎等等,（三）生理功能,(四）缺乏症,三

7、.核黄素和黄素辅酶,水溶性维生素及辅酶,人缺乏核黄素的症状表现为口角炎、舌炎、鼻以及睑部的脂溢性皮炎，如果患者服用核黄素，症状会得到缓解。,核黄素广泛存在于奶、蛋、肉、脏器、谷类、蔬菜和水果中。主要以与蛋白质结合的FMN和FAD形式存在。在谷物中，核黄素分布在谷糠和胚芽，精加工粮食中含核黄素少。,泛酸与辅酶 A（CoA）泛酸曾经被称为抗白发维生素，因为首次合成时，用小鼠做实验时，有防止白发产生的作用。后来研究发现对人没有产生如此有益的功效。维生素泛酸广泛存在于植物性和动物性食物中，泛酸缺乏症很少见。,泛酸（-丙氨酸和泛解酸形成的酰胺）,泛解酸,-丙氨酸,四.泛酸与辅酶 A（CoA）,泛酸和辅酶

8、A(CoA),辅酶A是生物体内代谢反应中乙酰化酶的辅酶，它的前体是维生素(B3)泛酸。,功能：是传递酰基，是形成代谢中间产物的重要辅酶。,水溶性维生素与辅酶,性质：泛酸为淡黄色粘性油状物，溶于水和醋酸，不溶于氯仿和苯，在中性溶液中对湿热、氧化和还原都稳定。,泛酸的生物功能：是以CoA形式参加代谢，是酰基的载体，是体内酰化酶的辅酶，对糖、脂、蛋白质代谢过程中的乙酰基转移有重要作用。,成人每天需要量为510mg，一般膳食的泛酸含量丰富。大白鼠缺乏泛酸，毛发边灰白，并自行脱落，毛与皮的色素形成可能与泛酸有关。,来源：肝脏、肾、蛋、小麦、米糠、花生、豌豆、蜂王浆,在体内主要以辅酶形式参与氨基酸代谢，以

9、及不饱和脂肪酸大的代谢，人体很少发生缺乏症；,广泛存在于肝肾肌肉和植物中，人体的某些肠道细菌也能合成；,吡哆素即维生素B6，包括吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺三种化合物。在体内磷酸化为磷酸吡哆醛磷酸吡哆胺，是转氨酶和氨基酸脱羧酶的辅酶；,五.吡哆素,水溶性维生素及辅酶,（一）辅酶形式,（二）来源,（三）生理功能,四.吡哆素,维生素B6及其辅酶 维生素B6包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺，广泛存在于动植物性食物中，缺乏症很少见。其辅酶形式为磷酸吡哆醛或磷酸吡哆胺。,-酮 酸,R-CH2NH2,R-C-COO-,NH3,H,+,转氨,脱羧,消旋,叶酸在体内主要以四氢叶酸(FH4)形式作为辅酶存在，又称为辅酶F；

10、,叶酸广泛分布于植物叶酵母及动物肝肾中；,水溶性维生素及辅酶,四氢叶酸在体内作为一碳基团转移体系的辅酶，是一碳集团的传递体.一碳集团包括甲基甲酰基甲烯基，叶酸辅酶参与核苷酸某些氨基酸的合成代谢。人体缺乏时，会出现贫血症状；,（一）辅酶形式,（二）来源,（三）生理功能及缺乏症,六.叶酸和叶酸辅酶,维生素叶酸也称为喋酰谷氨酸。叶酸主要含有三种成分：蝶呤（2-氨基-4-氧取代的喋啶）、p-氨基苯酸和谷氨酸残基。叶酸的辅酶形式是四氢叶酸（FH4）。,5,6,7,8-四氢叶酸（FH4）,喋啶,蝶呤,叶酸,四氢叶酸是叶酸在二氢叶酸还原酶催化经连续还原生成的。,四氢叶酸在生物体内主要功能是一碳单位的受体和供

11、体,生物素是唯一以自身形式作为辅酶的维生素；,在动植物界分布很广，许多生物都能合成，人体虽不能合成，但人肠道内的微生物能合成生物素；,水溶性维生素及辅酶,生物素是羧化酶的辅酶，在CO2的固定中起重要作用，动物缺乏时有毛发脱落，皮肤发炎等症状，鸡蛋清中有抗生物素蛋白，故过多吃生鸡蛋，会造成缺乏症；,（一）辅酶形式,（二）来源,（三）生理功能及缺乏症,七.生物素,生物素（维生素B7）为含硫维生素，其结构可视为由尿素与硫戊烷环（噻吩）结合而成，并有一个C5酸支链。,尿素部分,硫戊烷环部分,(CH2)4COOH,C5酸根部分,生物素（biotin）,尿素环上的一个N可与CO2结合,生物素是细长针状的晶

12、体，熔点232，耐热和耐酸、碱，微溶于水。,生物素羧化酶的作用机制,+HCO3-,生物素-酶,CO2-生物素-酶,维生素B12是一种含钴的化合物，又称为钴胺素，是维生素中结构最复杂的化合物，维生素B12在体内可形成甲基钴素，辅酶B12等辅酶形式；,维生素B12主要存在于肝脏酵母中，只有微生物能合成，动物肠道细菌也可合成；,水溶性维生素及辅酶,（一）辅酶形式,（二）来源,八.维生素 B12和辅酶 B12,2023/10/3,30,1.维生素B12及其类似物对维持动物正常生长和营养，上皮组织细胞的新生以及红细胞的新生和成熟都有很重要作用；,（三）生理功能及缺乏症,水溶性维生素及辅酶,2.维生素B1

13、2还参与体内一碳集团代谢，是合成核酸、蛋白质所必须的因素，维生素B12与叶酸的作用是相互关联的，缺乏时表现为巨幼红细胞贫血；,维生素B12结构,R：-CH3甲基钴胺素R：5-脱氧腺苷5-脱氧腺苷钴胺素,甲基丙二酸单酰CoA,琥珀酰CoA,在体内，B12辅酶可以：,1.促进某些化合物的异构作用。,2.促进甲基转移作用。,3.维持SH的还原型状态。,4.促进核酸和蛋白质的生物合成。,5.维持造血机构的正常运转。,6.促进上皮组织细胞的新生。,维生素B12的显微照片,维生素C又称为抗坏血酸，是一种酸性的己糖衍生物，可发生氧化还原互变而具有生物活性,新鲜水果及蔬菜含有丰富的维生素C，尤以橙子、番茄、辣

14、椒以及鲜枣、松针等含量最富。除人体、灵长类及豚鼠不能合成外，其他生物都能合成；,水溶性维生素及辅酶,（一）化学结构,（二）来源,九.维生素 C,蔬菜、水果（维生素来源）,维生素 C,维生素C又称为抗坏血酸，普遍存在于蔬菜和水果中。人、猴和豚鼠由于肝脏中缺少古洛内酯氧化酶，不能合成维生素C，必须要从食物中获得。缺少维生素C会导致坏血病，表现为毛细管脆弱，皮肤出现小血斑，牙龈出血，牙齿松动等。,维生素C（活性形式）,维生素C（氧化型无活性）,1.维生素C在体内参与氧化还原反应，可作为供氢体.羟化反应；2.维生素C能促进胶原蛋白和粘多糖的合成，增加微血管的致密性，减低其通透性和脆性，增加机体抵抗力；

15、3.维生素C缺乏时，引起造血机能障碍，血管易破裂，严重时肌肉内脏出血死亡，统称为坏血病,（三）生理功能及缺乏症,水溶性维生素及辅酶,硫辛酸 硫辛酸在谷物和肝脏等食物中含量丰富，很少出现缺乏症。硫辛酸主要是作为酰基载体，硫辛酸中羧基可以通过酰胺键与一个赖氨酸残基的-氨基结合形成硫辛酰胺。硫辛酰胺可接受例如来自于丙酮酸的乙酰基，形成一个硫酯键，然后将乙酰基转移到辅酶A分子的硫原子上。二氢硫辛酰胺再经二氢硫辛酰胺脱氢酶氧化重新恢复为氧化型。,硫辛酸,硫辛酸通过酰胺键与一个赖氨酸残基的-氨基结合,接受乙酰基,二氢硫辛酰胺,硫辛酸(lipoic acid)的氢载体作用和酰基载体作用,+2H,-2H,功能,