生物化學(xué) Chapter 5 維生素和輔酶

Chapter5

維生素和輔酶

提綱基本概念脂溶性維生素水溶性維生素其它輔酶一、基本概念1、維生素定義一類人體不能合成、天然食物中含量極微小而對人體生長和健康必需的有機化合物。缺乏維生素A--夜盲癥，缺乏維生素B1--腳氣病，缺乏維生素C--壞血病等。2、維生素分類維生素習(xí)慣分為脂溶性和水溶性兩大類，其中脂溶性維生素在體內(nèi)可直接參與代謝的調(diào)節(jié)作用，而水溶性維生素是通過轉(zhuǎn)變成輔酶對代謝起調(diào)節(jié)作用。3、輔酶

與酶蛋白結(jié)合在一起并協(xié)同實施催化作用的小分子有機化合物，稱為輔酶（或輔基）。輔酶是一類具有特殊化學(xué)結(jié)構(gòu)和功能的化合物；輔酶參與的酶促反應(yīng)主要為氧化-還原反應(yīng)或基團轉(zhuǎn)移反應(yīng)。

4、維生素與輔酶的關(guān)系

許多維生素也是輔酶或作為輔基的組成成分，參與體內(nèi)的物質(zhì)代謝；大多數(shù)輔酶的前體主要是水溶性B族維生素；比如維生素B1，即硫胺素焦磷酸（脫羧輔酶）TPP。許多維生素的生理功能與輔酶的作用密切相關(guān)；比如維生素B2（黃素腺嘌呤單核苷酸，F(xiàn)MN；和黃素腺嘌呤二核苷酸，F(xiàn)AD）二、脂溶性維生素

維生素A、D、E、K均溶于脂類溶劑，不溶于水，在食物中通常與脂肪一起存在，吸收它們，需要脂肪和膽汁酸。1.維生素A和胡蘿卜素（1）組成與名稱維生素A分A1、A2兩種，是不飽和一元醇類。維生素A1又稱為視黃醇，A2稱為脫氫視黃醇。一個β-胡蘿卜素分子可轉(zhuǎn)化為兩個分子的維生素A。（2）功能維持上皮組織（opithelialcell）的正常結(jié)構(gòu)和功能；維持正常視覺（明視覺和暗視覺），促進年幼動物正常生長；（3）維生素A原（β-胡羅卜素）到維生素A

（4）暗視覺的生化基礎(chǔ)

①暗視覺中的感光物質(zhì)——視紫紅質(zhì)桿狀細胞中含有感光物質(zhì)——視紫紅質(zhì)視紫紅質(zhì)

弱光視蛋白+視黃醛

VitA（末端—OH）

醇脫氫酶

視黃醛

（末端—CHO）

視紫紅質(zhì)中的視黃醛是11-順視黃醛：

②11-順視黃醛與視蛋白以schiffbase結(jié)合

Schiff

堿視紫紅質(zhì)視蛋白③視循環(huán)

2、維生素D族（1）結(jié)構(gòu)

維生素D和D原都是類固醇化合物，其母核為環(huán)戊烷多氫菲，主要有D2、D3、D4、D5。維生素D的通式

（2）維生素D的激活在生物體內(nèi)，D2和D3本身不具有生物活性。它們在肝臟和腎臟中進行羥化后，形成1，2.5-二羥基維生素D，其中D3羥化（1，2.5-二羥基維生素D）后生物活性最強。食物2.5-羥膽鈣化醇

1,2.5-二羥膽鈣化醇

膽鈣化醇（維生素D3）肝羥化腎羥化（3）功能主要功能為調(diào)節(jié)鈣、磷代謝，促使小腸吸收鈣、磷，維持血液中鈣、磷濃度正常，從而促使骨骼正常發(fā)育；有助于血液凝固；降低神經(jīng)興奮的作用。

鈣結(jié)合蛋白VitDVitD受體蛋白小腸粘膜細胞Ca2+Ca2+Ca2+細胞核小腸粘膜細胞Ca2+血液3、維生素E族(1)結(jié)構(gòu)

6-羥苯駢二氫吡喃衍生物，又稱生育酚，有6種，其中、、、四種有生理活性。

α-Tocopherol12345678(2)性質(zhì)維生素E對氧十分敏感，極易被氧化而保護其他物質(zhì)不被氧化，是動物和人體中最有效的抗氧化劑。（3）功能

（1）抗不育（2）保護肌肉（3）維持紅細胞的正常形態(tài)和功能缺乏維生素E，會導(dǎo)致動脈粥樣硬化、血濃性貧血、癌癥、白內(nèi)障等其他老年退行性病變疾病，形成疤痕、會使牙齒發(fā)黃，引發(fā)近視、殘障、弱智，引起男性性功能低下、前列腺肥大等。可作為食品添加劑使用。維生素E在人體內(nèi)作用最為廣泛，甚于任何營養(yǎng)素，有“護衛(wèi)使”之稱。

4、維生素K（1）結(jié)構(gòu)維生素K族為α-甲基萘醌衍生物，有K1、K2、K3、K4，其中K1、K2是天然存在的，K3、K4是人工合成的。

2-甲基-1,4萘醌的衍生物

1234（2）功能促進血液凝固，所以維生素K也稱凝血維生素。促進肝臟合成凝血酶原,調(diào)節(jié)凝血因子的合成；作為電子傳遞體系的部分，參與氧化磷酸化作用。VitK尿激酶原血纖維蛋白溶酶原

降解物（血栓溶解）尿激酶血纖維蛋白溶酶血纖維蛋白

其它凝血因子7、9、10的合成也依賴于VitK。

三、水溶性維生素1.維生素B1和羧化輔酶（TPP）(1)結(jié)構(gòu)維生素B1又稱硫胺素，是抗神經(jīng)炎的維生素，由含硫的噻唑環(huán)和含氨基的嘧啶環(huán)組成，故又稱硫胺素；在體內(nèi)以焦磷酸硫胺素(TPP)形式存在。硫胺素塞唑嘧啶焦磷酸硫胺素，或硫胺焦磷酸酯2焦磷酸硫胺素(TPP)是脫羧酶的輔酶，催化丙酮酸或α–酮戊二酸的氧化脫羧反應(yīng)，又稱羧化輔酶。其功能部位在噻唑環(huán)的2位碳原子上，由于3位上N+的正電荷有助于C2失去質(zhì)子而具負(fù)電性，故C2很易和α-酮酸形成加成物而有利于脫羧反應(yīng)。焦磷酸硫胺素，或硫胺焦磷酸酯2（2）功能TPP是丙酮酸脫氫酶、α-酮戊二酸脫氫酶的輔酶，參與丙酮酸和α-酮戊二酸的氧化脫羧作用。也可作為轉(zhuǎn)酮醇酶的輔酶。維生素B1缺乏時表現(xiàn)出多發(fā)性神經(jīng)炎、皮膚麻木、心力衰竭、四肢無力、下肢水腫。（3）存在與VB1食物的加工多數(shù)天然食物中均含有VB1，瘦豬肉、動物心臟、肝臟、腦的含量較為豐富；某些生魚或海產(chǎn)品中含抗VB1因子，如鯉魚、鯡魚、蝦中含有硫胺化酶，能裂解VB1分子；VB1分子中噻唑環(huán)和嘧啶環(huán)間的化學(xué)鍵作用很弱，收獲、加工、烹調(diào)和貯藏都易造成破壞，如精制稻米和谷類粉由于過渡的碾磨而使其中的VB1損失殆盡、高溫干燥也能引起VB1的大量損失。2.維生素B2和黃素輔酶（FMN和FAD）（1）結(jié)構(gòu)維生素B2又稱核黃素（riboflavin），是核糖醇和6,7-二甲基異咯嗪的縮合物，1933年Kuhn從牛奶中分離出。黃素輔酶FAD(黃素-腺嘌呤二核苷酸)和FMN(黃素單核苷酸)是核黃素(維生素B2)的衍生物。NNNHNCH2H3CH3COO(CHOH)3CH2OPOO-POO-OCH2ONNNNH3NOOHOHVB2AMPFMNFAD（2）作用核黃素在1位和10位N間有兩個活潑的雙鍵，易起氧化還原作用；FMN和FAD是脫氫酶的輔酶，它們在脫氫酶催化的氧化-還原反應(yīng)中，起著電子和質(zhì)子的傳遞體作用。維生素B2缺乏時組織呼吸減弱、代謝強度降低，主要癥狀為口腔發(fā)炎，舌炎、角膜炎、皮炎、陰囊炎、脂溢性皮炎等。RHRNNNHNH3CH3COONHNOONNH3CH3C-2H+2HFMNFMNH2FADFADH2

或

或91012345678HR=（3）性質(zhì)與應(yīng)用氧化型的FMN或FAD是黃色的，還原后成無色。FMN或FAD有強烈的黃綠色熒光，還原后熒光消失。紫外吸收：氧化態(tài)吸收峰為260nm，375nm，450nm，還原后260nm還存在，但375nm，450nm的吸收峰消失。VB2廣泛存在于乳類、蛋類、肉類、谷類等，VB2是啤酒中唯一一種含量多的維生素。加工、烹飪和儲藏食物過程中VB2有不同程度的損失，比如精米中大部分丟失；VB2在堿性溶液中加熱極易破壞，因而在加工時應(yīng)避免使用小蘇打等堿性物質(zhì)。VB2對光十分敏感，牛奶中的損失大多是由于光照造成的，因此宜用深色玻璃瓶來盛裝牛奶。3.泛酸和輔酶A（CoA）（1）維生素B3維生素B3又稱泛酸、遍多酸。泛酸1919年發(fā)現(xiàn)，廣泛存在于各種食物中，故命名為“pantothenicacid”意為“無所不在”，所以缺乏癥很少發(fā)生。食物加工、烹飪中損失明顯。泛酸由

,-二羥基---二甲基丁酸和-丙氨酸縮合而成。泛酸是輔酶A（CoA）的組成成份，輔酶A是生物體內(nèi)代謝反應(yīng)中乙?；傅妮o酶。（2）輔酶ACoA主要起傳遞?；淖饔茫歉鞣N?；磻?yīng)的輔酶，是形成代謝中間產(chǎn)物的重要輔酶。由于攜帶?；牟课辉?SH基上，以巰基親核攻擊轉(zhuǎn)移活化的酰基，由此形成硫酯鍵，故通常以CoASH表示。4.維生素PP(B5)和輔酶I、輔酶II

（1）維生素PP(B5)維生素PP，又稱VB5和抗瘌皮病因子，包括尼克酸（又稱煙酸）和尼克酰胺（又稱煙酰胺）兩種物質(zhì)，含有氮雜環(huán)吡啶。在體內(nèi)主要以尼克酰胺形式存在，尼克酸是尼克酰胺的前體。維生素PP能維持神經(jīng)組織的健康,缺乏時表現(xiàn)出神經(jīng)營養(yǎng)障礙，易引起癩皮病，其典型癥狀是皮炎、腹瀉和癡呆，又稱“三D”癥狀。動物肝臟、瘦肉、豆類及花生中含有豐富的煙酸。尼克酸尼克酰胺（2）輔酶I、輔酶II

NAD+(煙酰胺-腺嘌呤二核苷酸，又稱為輔酶I)和NADP+(煙酰胺-腺嘌呤磷酸二核苷酸,又稱為輔酶II)是煙酰胺的衍生物，它們是多種重要脫氫酶的輔酶。OH變?yōu)镺-PO32-,則為NADP+OCH2OPOPOCH2OHOHOOO-O-N+CONH2OOHOH(OPO32+)NNNH2NN尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）

尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+）VppNAD+、NADP+是多種不需氧脫氫酶的輔酶，起遞氫、遞電子作用。H+傳遞機理如下：輔酶I常和產(chǎn)生能量的分解反應(yīng)有關(guān)：NAD+從代謝物上得到H+后，再傳遞給FMN或FAD，然后逐步傳遞給氧，并在此過程中產(chǎn)生氧化磷酸化（ATP）；輔酶II常和還原性合成反應(yīng)有關(guān)：NADP+從代謝物上得到H+后，再去還原另一個代謝物。NR+CONH2NRCONH2HH-2H+--2e+H++2H++2e5.維生素B6和磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺（1）結(jié)構(gòu)維生素B6:包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺。維生素B6在體內(nèi)經(jīng)磷酸化作用轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的磷酸脂，參加代謝的主要的是磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。（2）作用轉(zhuǎn)氨作用：在氨基酸的轉(zhuǎn)氨反應(yīng)中，通過重排方式進行轉(zhuǎn)氨。脫羧作用：促使氨基酸釋放CO2，轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的胺（p.450，圖11-22）。

NH2R+NRCHOHCHONRCH3OHCHNR23H+2OHO_Schiff堿6.生物素生物素是B族維生素B7，又稱為VH，是一個附有噻吩環(huán)的尿素衍生物。參與脫羧反應(yīng)的一種酶輔因子為多種羧化酶的輔酶。生物素的功能是作為CO2的遞體，在生物合成中起傳遞和固定CO2的作用。生蛋清中含有一種抗生物素蛋白，可與生物素緊密結(jié)合，使之失去活性，并抑制它在小腸的吸收。加熱可使這種抗生物素蛋白失活。7.葉酸和葉酸輔酶（1）結(jié)構(gòu)葉酸（Folicacid）又稱維生素B11，其化學(xué)組成是碟酰谷氨酸。（2）作用

在體內(nèi)葉酸加H還原成二氫葉酸和四氫葉酸四氫葉酸就是輔酶F，它是轉(zhuǎn)移一碳單位（如甲?；?、羥甲基等）的輔酶。轉(zhuǎn)移C1的反應(yīng)位置在N5和N10之間.(3)性能與應(yīng)用在菠菜中發(fā)現(xiàn)，廣泛存在于各種綠葉蔬菜中，1941年Mitchell將之稱為葉酸。人體缺乏葉酸會引起巨紅細胞貧血。不同食物中葉酸的利用率不同，香蕉最高達82%，高溫、長時間烹飪會照成葉酸的大量損失。8.維生素B12和B12輔酶（1）結(jié)構(gòu)：維生素B12又稱為氰鈷胺素（cyanocobalamin

）。二甲基苯并咪唑核苷酸氨基異丙醇B12的咕啉核心（2）維生素B12輔酶維生素B12分子中與Co+相連的CN基被5’-脫氧腺苷所取代，形成維生素B12輔酶，5’-脫氧腺苷鈷胺素，另一種輔酶形式是甲基鈷胺素。（3）B12輔酶的功能主要功能是作為變位酶的輔酶，催化底物分子內(nèi)基團(主要為甲基)的變位反應(yīng)。

①分子內(nèi)重排②核苷酸還原成脫氧核苷酸（在某些細菌中）

③甲基轉(zhuǎn)移

④

B12還可促使紅血球的生成和成熟，缺乏B12得惡性貧血。

9.維生素C

（1）結(jié)構(gòu)又稱抗壞血酸（ascorbicacid），是一種不飽和的多羥化合物，以內(nèi)酯形式存在?；?/p>

（2）作用

參與體內(nèi)氧化還原反應(yīng)，來回傳遞H，是植物呼吸系統(tǒng)的基礎(chǔ)；

維生素C是羥化酶的輔酶，參與體內(nèi)的多種羥化作用。（3）生理功能

促進膠原蛋白和粘多糖的合成，維持細胞間質(zhì)的完整，促進傷口愈合。缺乏維生素C引起毛細血管出血，造成壞血病。在某些代謝中起作用，如解毒作用增強機體抗病力四、其它輔酶1.硫辛酸硫辛酸是少數(shù)不屬于維生素的輔酶，為含硫的八碳酸，在6，8位上有二硫鍵相連，以氧化型和還原型兩種形式存在。是硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶和二氫硫酰胺脫氫酶的輔酶，起轉(zhuǎn)運?；虷的作用，與糖代謝有關(guān)，功能基團是-SH。2、輔酶Q（CoQ）輔酶Q又稱為泛醌，在生物體內(nèi)參與氧化還原作用，廣泛存在與動物和細菌的線粒體中。輔酶Q的活性部分是