1、第五章第五章 维生素的维生素的结构与功能结构与功能(vitamin)本章提要本章提要 着重介绍各种维生素着重介绍各种维生素的结构、性质、功能和缺的结构、性质、功能和缺乏症，特别注意与辅酶的乏症，特别注意与辅酶的关系关系v 维生素的定义：维生素的定义：生物生长发育及代谢所生物生长发育及代谢所必需必需的一类的一类微量微量有机有机小分子化合物。由于小分子化合物。由于体内不能合成或合成不足体内不能合成或合成不足，所以必须由膳食供给。所以必须由膳食供给。v分类：分类：化学结构上无共性，根据溶解性质分为脂溶性和化学结构上无共性，根据溶解性质分为脂溶性和 水溶性两大类水溶性两大类v维生素的作用：维生素的作用
2、：不是结构成分；不是供能物质；不是结构成分；不是供能物质；大部分作为酶的辅酶或辅基成分参与物质代谢的调节大部分作为酶的辅酶或辅基成分参与物质代谢的调节。v需要量：需要量：毫克或毫克或微克水平微克水平/天天v大部分维生素机体不能储存大部分维生素机体不能储存v维生素缺乏症：由于维生素缺乏而引起的疾病维生素缺乏症：由于维生素缺乏而引起的疾病第一节第一节 脂溶性维生素脂溶性维生素 v维生素维生素 A、D、E、Kv特点：不溶于水；易溶于有机溶剂特点：不溶于水；易溶于有机溶剂v吸收：在食物中，一般与脂类共存吸收：在食物中，一般与脂类共存v储存：脂溶性维生素吸收后一般储存在肝内储存：脂溶性维生素吸收后一般储
3、存在肝内一一 维生素维生素A(vitamin A)维生素维生素A A分分A1,A2A1,A2两种，是不饱和一元醇类。维两种，是不饱和一元醇类。维生素生素A1A1又称为视黄醇，又称为视黄醇，A2A2称为脱氢视黄醇。称为脱氢视黄醇。存在：存在：VA1（咸水鱼、哺乳类）；（咸水鱼、哺乳类）；VA2（淡水鱼）（淡水鱼）氧化形式：视黄醛氧化形式：视黄醛(9-、11-顺视黄醛最重要）顺视黄醛最重要）CH2OHCH2OHA1A2 维生素维生素 A原原(-胡萝卜素）胡萝卜素）v-carotene，相当于，相当于1/6 VA活性。活性。-；-carotenev维生素维生素 A功能：维持上皮组织的健康和正常视觉功
4、能：维持上皮组织的健康和正常视觉v视紫红质（视紫红质（rhodopsin)：视网膜杆细胞内的感光物质，与：视网膜杆细胞内的感光物质，与暗视觉有关，暗视觉有关，9-、11-顺视黄醛顺视黄醛+视蛋白视蛋白v维生素维生素 A缺乏：干眼病和缺乏：干眼病和夜盲症夜盲症;上皮组织结构改变上皮组织结构改变 v（26003300 IU/天天,IU=0.3 g维生素维生素 A1)v过多：食欲不振、皮肤发痒、头痛、肌痛过多：食欲不振、皮肤发痒、头痛、肌痛、口角开裂等、口角开裂等1515二二 维生素维生素 D(vitamin D)又名钙化醇又名钙化醇(calciferol)，抗佝偻病维生素，抗软骨病维生素，抗佝偻病
5、维生素，抗软骨病维生素 化学成分：固醇类衍生物化学成分：固醇类衍生物 核心结构：环戊烷多氢菲核心结构：环戊烷多氢菲 主要种类：主要有主要种类：主要有D2,D3,D4,D5,动物：维生素动物：维生素D3(胆钙化醇胆钙化醇)；植物：维生素植物：维生素D2(麦角钙化醇麦角钙化醇)维生素维生素D原：原：活性形式：活性形式：1,25-二羟胆钙化醇，二羟胆钙化醇，1,25-二羟麦角钙化醇二羟麦角钙化醇 维生素维生素D的转化：的转化：麦角固醇7-脱氢胆固醇22-双氢麦角固醇7-脱氢谷固醇维生素D2维生素D3维生素D4维生素D5鱼肝油、动物肝、蛋为主要来源鱼肝油、动物肝、蛋为主要来源紫外线紫外线无活无活性性维
6、生素维生素D原原活性活性VD结合蛋白（结合蛋白（DBP，转钙化蛋白），转钙化蛋白）VD主要转运形式主要转运形式 活性低活性低 维生素维生素D的功能：的功能：调节钙和磷在体内的平衡调节钙和磷在体内的平衡,作用靶细胞：作用靶细胞：小肠粘膜：促进小肠对钙和磷的吸收小肠粘膜：促进小肠对钙和磷的吸收 骨骼：促进骨盐和骨基质溶解，使血钙和血磷升高，骨骼：促进骨盐和骨基质溶解，使血钙和血磷升高，导致新骨形成促进与钙化导致新骨形成促进与钙化 促进骨骼更新促进骨骼更新 肾小管：促进钙结合蛋白合成，促进钙在细胞内的储存和运输；肾小管：促进钙结合蛋白合成，促进钙在细胞内的储存和运输；促进肾小管对钙和磷的重吸收，减少
7、随尿排出促进肾小管对钙和磷的重吸收，减少随尿排出 缺乏：佝偻病，骨质软化症缺乏：佝偻病，骨质软化症 存在：维生素存在：维生素D主要存在于动物肝脏、奶及蛋黄中，主要存在于动物肝脏、奶及蛋黄中，过多：不易排泄，过多：不易排泄，VD中毒，乏力、恶心、头痛、腹泻等中毒，乏力、恶心、头痛、腹泻等 幼儿幼儿400IU/天；成人天；成人5000IU/天天 (IU=0.025g维生素维生素D2)三三 维生素维生素 E(vitamin E)生育酚生育酚(tocopherol)，主要存在于，主要存在于植物油植物油中中 为为6-羟基苯骈二氢吡喃的衍生物，生育酚和生育三烯酚羟基苯骈二氢吡喃的衍生物，生育酚和生育三烯酚
8、 CH3CH2(CH2-CH2-CH-CH2)3HOR1CH3R2HOCH3 CH3CH2(CH2-CH2=CH-CH2)3HOR1CH3R2HOCH3生育酚生育酚生育三烯酚生育三烯酚每类又因环上甲基的数量和位置不同又分为每类又因环上甲基的数量和位置不同又分为,四类四类 维生素维生素E的功能：的功能：抗氧化剂：消除脂质过氧化产物，保护生物膜的抗氧化剂：消除脂质过氧化产物，保护生物膜的 结构和功能，结构和功能，-生育酚抗氧化活性最高生育酚抗氧化活性最高 抗不育作用：与动物生殖功能有关，抗不育作用：与动物生殖功能有关，-生育酚生育酚 生理活性最高生理活性最高 缺乏：一般不易缺乏，但缺乏时导致不育、
9、流产，缺乏：一般不易缺乏，但缺乏时导致不育、流产，红细胞破裂溶血，贫血或血小板增多红细胞破裂溶血，贫血或血小板增多 v过多：大部分可在肝脏与葡萄糖醛酸结合随尿排出过多：大部分可在肝脏与葡萄糖醛酸结合随尿排出 或随胆汁进入消化管随粪便排出或随胆汁进入消化管随粪便排出 凝血维生素，天然的分为凝血维生素，天然的分为VK1，VK2,另有人工合成的另有人工合成的VK3 VK4。结构：甲基萘醌衍生物结构：甲基萘醌衍生物四四 维生素维生素 K(vitamin K)CH3 CH3 CH3CH2-CH=C-CH2-(CH2-CH2-CH-CH2)2-CH2-CH2-CH-CH3CH3OOVK1：绿叶植物和动物肝
10、脏：绿叶植物和动物肝脏VK2：人体肠道细菌代谢物：人体肠道细菌代谢物 CH3 CH3 (CH2-CH=C-CH2)5-CH2-CH2=CH-CH3CH3OO 功能：功能：促进肝脏合成凝血酶原（凝血因子促进肝脏合成凝血酶原（凝血因子II）并调节多种其他）并调节多种其他凝血因子的合成凝血因子的合成 促进凝血酶原的羧化，是谷氨酰羧化酶的辅助因子促进凝血酶原的羧化，是谷氨酰羧化酶的辅助因子,为为酶原转变为凝血酶提供必要的条件酶原转变为凝血酶提供必要的条件 凝血酶原凝血酶原-Glu 依赖依赖Vk的的谷氨酰羧化酶谷氨酰羧化酶 凝血酶原凝血酶原-羧基谷氨酸羧基谷氨酸 Vk CO2 2,3-环氧化环氧化Vk与
11、与Ca2+螯合螯合与膜中的磷脂结合与膜中的磷脂结合被蛋白酶水解为被蛋白酶水解为凝血酶凝血酶 拮抗物：双羟香豆素拮抗物：双羟香豆素(dicoumarol)（抗凝血因子），通过（抗凝血因子），通过 抑制环氧化物还原酶使氧化后的抑制环氧化物还原酶使氧化后的Vk不能还原，影不能还原，影 响凝血酶原的激活响凝血酶原的激活 缺乏：凝血时间延长，易出现肌肉或肠胃道出血缺乏：凝血时间延长，易出现肌肉或肠胃道出血 一般不缺乏，人和哺乳动物肠道细菌可合成一般不缺乏，人和哺乳动物肠道细菌可合成第二节第二节 水溶性维生素水溶性维生素水溶性维生素包括水溶性维生素包括维生素维生素 C、维生素维生素 B族和硫辛酸族和硫辛酸
12、一一 维生素维生素 C 维生素维生素 C：抗坏血酸：抗坏血酸(ascorbic acid)仅有几种脊椎动物，因肝脏中缺少古洛糖酸仅有几种脊椎动物，因肝脏中缺少古洛糖酸-内酯氧化酶内酯氧化酶而不能合成而不能合成VC 结构：六碳酸性多羟基化合物，结构：六碳酸性多羟基化合物，是无羧基的有机酸是无羧基的有机酸 合成：合成：D-葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸 还原还原 L-古洛糖酸古洛糖酸 脱水脱水 L-古洛糖酸内酯古洛糖酸内酯 L-古洛糖酸古洛糖酸-内酯氧化酶内酯氧化酶 内酯酶内酯酶 O=CHO-CHO-C H-C HO-CHCH2OHOvVC功能：多方面功能：多方面 抗氧化剂：参与体内的抗氧化剂：参与体内的氧
13、化还原反应。氧化还原反应。维持维持巯基酶活性和谷胱苷肽巯基酶活性和谷胱苷肽的还原状态，促进铁的吸收的还原状态，促进铁的吸收,防止其他多种物质的氧化等防止其他多种物质的氧化等 L-抗坏血酸抗坏血酸 L-脱氢抗坏血酸脱氢抗坏血酸 参与体内多种羟化反应参与体内多种羟化反应:羟基化酶的辅酶：羟基化酶的辅酶：能促进胶原蛋白质的生物合成；能促进胶原蛋白质的生物合成；影响胆固醇的羟化，使其不能形成胆酸而排出体外；影响胆固醇的羟化，使其不能形成胆酸而排出体外；参与芳族氨基酸的代谢（参与芳族氨基酸的代谢（Tyr尿黑酸，儿茶酚胺）尿黑酸，儿茶酚胺）其他功能：如防止贫血和增强机体免疫力等其他功能：如防止贫血和增强机
14、体免疫力等 O=CHO-CHO-C H-C HO-CHCH2OHOO=CO=CO=C H-C HO-CHCH2OHO-2H+2H二二 维生素维生素B族族v维生素维生素B族种类较多，主要包括：族种类较多，主要包括：维生素维生素B1、维生素、维生素B2、泛酸、泛酸、维生素、维生素PP、维生素维生素B6、生物素、叶酸、维生素、生物素、叶酸、维生素B12等等（一（一）维生素维生素 B1:硫胺素硫胺素(thiamine or thiamin),抗神经炎抗神经炎/脚气病维生素脚气病维生素 活性形式：硫胺素焦磷酸活性形式：硫胺素焦磷酸(thiamine pyrophosphate,ThPP)功能：羧化酶辅酶
15、（氧化脱羧），与糖代谢有关功能：羧化酶辅酶（氧化脱羧），与糖代谢有关 缺乏：糖代谢受阻，丙酮酸积累，出现脚气病缺乏：糖代谢受阻，丙酮酸积累，出现脚气病(神经炎、皮肤神经炎、皮肤麻木、心力衰竭、四肢无力、下肢水肿等临床症状）麻木、心力衰竭、四肢无力、下肢水肿等临床症状）硫胺素硫胺素HNNCH3CH2CH3SCH2-CH2-OH+NH2+NHNNCH3CH2CH3S O O CH2-CH2-O-P-O-P-O-O-O-+NH2+N焦磷酸硫胺素焦磷酸硫胺素（二）维生素（二）维生素 B2：核黄素：核黄素(riboflavin)核黄素核黄素(riboflavin)结构：核糖醇结构：核糖醇+7,8-二甲基
16、异咯嗪二甲基异咯嗪 活性形式：活性形式：FMN（黄素单核苷酸，（黄素单核苷酸，核黄素核黄素+磷酸）磷酸）FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸，（黄素腺嘌呤二核苷酸，FMN+AMP)功能：是多种氧化还原酶的辅基，为递氢体功能：是多种氧化还原酶的辅基，为递氢体(氢结合部位：氢结合部位：N1和和N5)。与蛋白质牢固结合形成黄素蛋白。与蛋白质牢固结合形成黄素蛋白。缺乏：口角炎、眼睑炎等各种粘膜及皮肤炎症缺乏：口角炎、眼睑炎等各种粘膜及皮肤炎症 分布：广泛存在于动植物中，酵母、肝、蛋黄、奶及大豆分布：广泛存在于动植物中，酵母、肝、蛋黄、奶及大豆 中含量丰富中含量丰富15HHFMNAMPFAD核核黄黄素素FMN+2
17、H FMNH2FAD+2H FADH2黄素单核苷酸（黄素单核苷酸（FMN）.黄素腺嘌呤二核苷酸（黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）（三）维生素（三）维生素 B3：泛酸，遍多酸泛酸，遍多酸(pantothenic acid)结构：结构：丙氨酸丙氨酸，二羟基二羟基，二甲基丁酸二甲基丁酸 OH CH3 HOOC-CH2-CH2-NH-CO-CH-C-CH2-OH CH3 活性形式：活性形式：辅酶辅酶A(CoA)：-巯基乙胺巯基乙胺+泛酸泛酸+3，5-ADP 酰基载体蛋白酰基载体蛋白(ACP)：-巯基乙胺巯基乙胺+泛酸泛酸+磷酸磷酸+蛋白蛋白 功能：酰基的载体，转移、传递酰基功能：酰基的载体，转移、传递酰基
18、 乙酰辅酶乙酰辅酶A的结构的结构（四）维生素（四）维生素 B5：维生素维生素PP，抗糙皮病维生素，抗癞皮病维生素，抗糙皮病维生素，抗癞皮病维生素 是烟酸尼克酸（是烟酸尼克酸（nicotinic acid）和烟酰胺尼克酰胺）和烟酰胺尼克酰胺（nicotinamide)的总称。为吡啶衍生物。的总称。为吡啶衍生物。活性形式：活性形式：NAD（辅酶（辅酶I，烟酰胺，烟酰胺-腺嘌呤二核苷酸）腺嘌呤二核苷酸）NADP（辅酶（辅酶II，烟酰胺，烟酰胺-腺嘌呤二核苷酸磷酸）腺嘌呤二核苷酸磷酸）功能：众多脱氢酶的辅酶（递氢）功能：众多脱氢酶的辅酶（递氢）缺乏：对称性皮炎（癞皮病，缺乏：对称性皮炎（癞皮病，pel
19、agra)NH2Trp VppRAMPNAD+:R=HNADP+:R=PO2H2尼克酰胺尼克酰胺核苷酸核苷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（磷酸）尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（磷酸）NAD(P)NAD(P)+NAD(P)H+H+NAD(P)+2H 吡哆素，包括：吡哆素，包括：活性形式：磷酸吡哆醛活性形式：磷酸吡哆醛(pyridoxal-5-phosphate，PLP)磷酸吡哆胺磷酸吡哆胺(pyridoxamine-5-phosphate）功能：与蛋白质结合（结合在赖氨酸的功能：与蛋白质结合（结合在赖氨酸的-NH2)，参与涉及氨参与涉及氨 基酸的各种反应基酸的各种反应,是转氨酶、脱羧酶、消旋酶的辅酶是转氨酶、
20、脱羧酶、消旋酶的辅酶 缺乏缺乏:广泛存在，且人体肠道细菌可合成，一般不缺乏广泛存在，且人体肠道细菌可合成，一般不缺乏（五）维生素（五）维生素 B6：+NHCHOCH2O HHOCH3吡哆醛吡哆醛(pyridoxal)+NH CH2OHCH2OHHOCH3吡哆醇吡哆醇(pyridoxine)吡哆胺吡哆胺(pyridoxamine)+NH CH2NH2 CH2O HHOCH3PP（六）维生素（六）维生素 B7:生物素生物素(biotin)，VH 活性形式：羧基生物素活性形式：羧基生物素 功能：功能：是羧化酶辅基（转移羧基）是羧化酶辅基（转移羧基）通过赖氨酸的通过赖氨酸的-NH2结合在结合在 酶上。
21、酶上。以碳酸氢盐为羧化剂以碳酸氢盐为羧化剂 反应需要反应需要ATP供能供能 在肝、肾、蛋黄、酵母、蔬菜在肝、肾、蛋黄、酵母、蔬菜 和谷物中都存在，人体肠道和谷物中都存在，人体肠道 细菌可合成，一般不缺乏细菌可合成，一般不缺乏 SNHHNO(CH2)4-COOH1122SNHHNO(CH2)4-COOH1122-OOC-（七）维生素（七）维生素 B11：叶酸叶酸(folic acid)，VB11，结构：亦称蝶酰谷氨酸结构：亦称蝶酰谷氨酸(pteroylglutamic acid,PGA)活性形式：活性形式：四氢叶酸四氢叶酸(THFA,THF,FH4)或辅酶或辅酶F（CoF）77 功能：四氢叶酸的
22、主要作用是作为一碳基团（如功能：四氢叶酸的主要作用是作为一碳基团（如-CH3,-CH2、甲酰基等）的载体，参与多种生物合成过程。甲酰基等）的载体，参与多种生物合成过程。缺乏：缺乏：DNA合成受抑制，骨髓巨红细胞分裂速度降合成受抑制，骨髓巨红细胞分裂速度降 低，细胞形态变化，不能形成正常的红细胞，低，细胞形态变化，不能形成正常的红细胞，导致导致恶性贫血恶性贫血，称巨红细胞性贫血，称巨红细胞性贫血 分布：广泛存在于肝、酵母及蔬菜中，人体肠道细菌分布：广泛存在于肝、酵母及蔬菜中，人体肠道细菌 可合成，所以一般不缺乏。可合成，所以一般不缺乏。氨基蝶呤、氨甲蝶呤、羟甲蝶呤等氨基蝶呤、氨甲蝶呤、羟甲蝶呤等
23、四氢叶酸的结构类似物四氢叶酸的结构类似物可通过抑制可通过抑制DNA合成来抑制细胞生长，合成来抑制细胞生长，抗肿瘤药物抗肿瘤药物（八）维生素（八）维生素 B12：钴维生素或钴维生素或(氰氰)钴胺素钴胺素(cobalamins or cobamide),简称钴维素，是唯一含金属元素的简称钴维素，是唯一含金属元素的V 活性形式：活性形式：5-脱氧腺苷钴胺素脱氧腺苷钴胺素(主要的辅酶形式主要的辅酶形式)甲基钴胺素甲基钴胺素 功能：主要作为变位酶的辅酶，参与分子内重排、功能：主要作为变位酶的辅酶，参与分子内重排、甲基转移、核苷酸还原为脱氧核苷酸等；甲基转移、核苷酸还原为脱氧核苷酸等；缺乏：恶性贫血缺乏：
24、恶性贫血(类似类似VB11),动物肝、肉、蛋、动物肝、肉、蛋、鱼、奶中都含有该维生素鱼、奶中都含有该维生素咕啉环咕啉环三三 硫辛酸硫辛酸(lipoic acid)氧化型硫辛酸氧化型硫辛酸还原型硫辛酸还原型硫辛酸n硫辛酸是不属于维生素的辅酶硫辛酸是不属于维生素的辅酶n有两种形式，即硫辛酸（氧化型）和二氢硫辛酸（还原型）有两种形式，即硫辛酸（氧化型）和二氢硫辛酸（还原型）n硫辛酸在糖代谢中起到重要作用，是丙酮酸和硫辛酸在糖代谢中起到重要作用，是丙酮酸和-酮戊二酸脱氢酮戊二酸脱氢 酶系的辅酶，作为酶系的辅酶，作为酰基载体酰基载体参与参与氧化脱羧过程。氧化脱羧过程。n广泛存在于自然界，肝、酵母广泛存在
25、于自然界，肝、酵母中含量最丰富。中含量最丰富。主要水溶性维生素和相应辅酶主要水溶性维生素和相应辅酶 维生素维生素 辅酶辅酶/辅基辅基 功能功能1.B1(硫胺素硫胺素)TPP -酮酸氧化脱羧酮酸氧化脱羧2.B2(核黄素核黄素)FMN、FAD 氢载体氢载体3.泛酸（泛酸（B3遍多酸）遍多酸）CoA 酰基载体酰基载体4.PP 烟酸（酰胺）烟酸（酰胺）B5 NAD+、NADP+氢载体氢载体5.B6 吡哆醇（醛、酸）吡哆醇（醛、酸）磷酸吡哆磷酸吡哆醛醛（胺）（胺）转氨、脱羧、消旋转氨、脱羧、消旋6.生物素生物素B7 羧基生物素羧基生物素 羧化酶辅酶羧化酶辅酶,传递传递CO27.叶酸叶酸 B11 FH4(
26、THF)一碳基团载体一碳基团载体8.B12（氰钴胺素）（氰钴胺素）5-脱氧腺苷钴胺素脱氧腺苷钴胺素变位酶辅酶变位酶辅酶甲基钴胺素甲基钴胺素一碳基团载体一碳基团载体9.C（抗坏血酸）（抗坏血酸）-氧化还原、羟基化作用氧化还原、羟基化作用10.硫辛酸硫辛酸(非维生素非维生素)本身为辅酶本身为辅酶 酰基载体、氢载体酰基载体、氢载体第三节第三节 作为辅酶的金属离子作为辅酶的金属离子（课外阅读）（课外阅读）v金属酶类金属酶类(metalloenzymes)v金属激酶类金属激酶类(metal-activated enzymes)金属酶中的金属离子与配体金属酶中的金属离子与配体v金属离子金属离子 配体配体
27、酶或蛋白酶或蛋白vMnMn2 2 咪唑咪唑 丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶vFeFe2+2+/Fe/Fe3+3+卟啉环，咪唑，卟啉环，咪唑，血红素，血红素，含硫配体含硫配体 氧化氧化-还原酶，还原酶，过氧化氢酶过氧化氢酶vCuCu+/Cu/Cu2+2+咪唑，酰胺咪唑，酰胺 细胞色素氧化酶细胞色素氧化酶vCoCo2+2+卟啉环卟啉环 变位酶变位酶vZnZn2+2+-NH -NH3,3,咪唑咪唑,(-RS,(-RS）2 2 碳酸酐酶，醇脱氢酶碳酸酐酶，醇脱氢酶vPbPb2 2 -SH d-SH d-氨基氨基-g-g-酮戊二酸脱水酶酮戊二酸脱水酶vNiNi2 2 -SH -SH 尿酶尿酶本章重点本章重点v掌握维生素的化学结构、名称、功能及缺乏症；掌握维生素的化学结构、名称、功能及缺乏症；v了解和掌握一些主要的了解和掌握一些主要的的名称、结构、的名称、结构、生理作用和它们的辅酶形式。主要生理作用和它们的辅酶形式。主要B族维生素的结构族维生素的结构 和它们的辅酶形式（和它们的辅酶形式（NAD、NADP，FAD、FMN，辅酶辅酶A，硫胺素焦磷酸，磷酸吡哆醛，生物素，四氢叶酸，硫胺素焦磷酸，磷酸吡哆醛，生物素，四氢叶酸，维生素维生素B12）v了解了解4种种的生理功能（维生素的生理功能（维生素A、D、E、K）
