维生素与生素与辅酶洛阳师院化学系有机化学教研室第三章第三章维生素的定义维生素的定义n维生素是机体维持正常生命活动所必不维生素是机体维持正常生命活动所必不可少的一类有机物质。可少的一类有机物质。n维生素一般习惯分为脂溶性和水溶性两维生素一般习惯分为脂溶性和水溶性两大类。其中脂溶性维生素在体内可直接大类。其中脂溶性维生素在体内可直接参与代谢的调节作用，而水溶性维生素参与代谢的调节作用，而水溶性维生素是通过转变成辅酶对代谢起调节作用。是通过转变成辅酶对代谢起调节作用。辅酶coenzymecoenzyme和金属离子和金属离子n根据根据酶的的组成情况，可以将成情况，可以将酶分分为两大两大类：n单纯蛋白蛋白酶：它：它们的的组成成为单一蛋白一蛋白质. .n结合合蛋蛋白白酶：某某些些酶，例例如如氧氧化化- -还原原酶等等，其分子中除了蛋白其分子中除了蛋白质外，外，还含有非蛋白含有非蛋白组分分. .n结合合蛋蛋白白酶的的蛋蛋白白质部部分分称称为酶蛋蛋白白，非非蛋蛋白白质 部部 分分 包包 括括 辅 酶 及及 金金 属属 离离 子子 ( (或或 辅 因因 子子cofactor)cofactor)。n酶蛋蛋白白与与辅助助成成分分组成成的的完完整整分分子子称称为全全酶。单纯的的酶蛋白无催化功能蛋白无催化功能. .一、水溶性一、水溶性维生素与生素与辅酶n某某些些小小分分子子有有机机化化合合物物与与酶蛋蛋白白结合合在在一一起起并并协同同实施施催催化化作作用用，这类分分子子被被称称为辅酶（或或辅基基）。n辅酶是是一一类具具有有特特殊殊化化学学结构构和和功功能能的的化化合合物物。参参与与的的酶促促反反应主主要要为氧氧化化- -还原原反反应或或基基团转移移反反应。n大多数大多数辅酶的前体主要是水溶性的前体主要是水溶性 B B 族族维生素。生素。许多多维生素的生理功能与生素的生理功能与辅酶的作用密切相关。的作用密切相关。(1) (1) 维生素维生素PPPPn 菸菸酸酸和和菸菸酰胺胺，在在体体内内转变为辅酶I I和和辅酶IIII。n能能维持持神神经组织的的健健康康。缺缺乏乏时表表现出出神神经营养障碍，出养障碍，出现皮炎。皮炎。一、水溶性一、水溶性维生素与生素与辅酶(1) (1) 维生素维生素PPPP和和NADNAD 和和NADPNADP n NADNAD ( (烟烟酰酰胺胺- -腺腺嘌嘌呤呤二二核核苷苷酸酸，又又称称为为辅辅酶酶I) I) 和和NADPNADP ( (烟烟酰酰胺胺- -腺腺嘌嘌呤呤磷磷酸酸二二核核苷苷酸酸, ,又又称为辅酶称为辅酶II )II )是维生素烟酰胺的衍生物，是维生素烟酰胺的衍生物，一、水溶性一、水溶性维生素与生素与辅酶功功能能：是是多多种种重重要要脱脱氢氢酶酶的的辅辅酶酶。(2)(2)核黄素（核黄素（VB2)VB2)n核核黄黄素素( (维生生素素B2)B2)由由核核糖糖醇醇和和6 6，7-7-二二甲甲基基异异咯咯嗪两两部部分分组成。成。n缺缺乏乏时组织呼呼吸吸减减弱弱，代代谢强度度降降低低。主主要要症症状状为口口腔腔发炎，舌炎、角膜炎、皮炎等。炎，舌炎、角膜炎、皮炎等。一、水溶性一、水溶性维生素与生素与辅酶(2)(2)核黄素和核黄素和 FAD FAD和和FMNFMNnFAD(FAD(黄黄素素- -腺腺嘌呤呤二二核核苷苷酸酸) )和和FMN(FMN(黄黄素素单核核苷苷酸酸) )是核黄素是核黄素( (维生素生素B2)B2)的衍生物，的衍生物，一、水溶性一、水溶性维生素与生素与辅酶功能：在在脱脱氢酶催催化化的的氧氧化化- -还原原反反应中中，起起着着电子子和和质子子的的传递体体作作用用。(3) (3) 泛酸和泛酸和辅酶A(CoA)A(CoA)n维生素生素(B3)-(B3)-泛酸是由泛酸是由 ， - -二二羟基基- - - -二甲基丁酸二甲基丁酸和一分子和一分子 - - 丙氨酸丙氨酸缩合而成合而成。一、水溶性一、水溶性维生素与生素与辅酶(3) (3) 泛酸和泛酸和辅酶A(CoA)A(CoA)n辅酶A A是生物体内代是生物体内代谢反反应中乙中乙酰化化酶的的辅酶，它的前体是它的前体是维生素生素(B3)(B3)泛酸。泛酸。一、水溶性一、水溶性维生素与生素与辅酶功功能能：是是传递酰基基，是是形形成成代代谢中中间产物物的的重重要要辅酶。(4) (4) 叶酸和四氢叶酸叶酸和四氢叶酸(FH(FH4 4或或THFA)THFA)n四四氢叶叶酸酸是是合合成成酶的的辅酶，其其前前体体是是叶叶酸酸( (又又称称为蝶蝶酰谷氨酸，谷氨酸，维生素生素B11)B11)。n四四氢叶叶酸酸的的主主要要作作用用是是作作为一一碳碳基基团，如如-CH-CH3 3, , -CH-CH2 2-, -, -CHO -CHO 等的等的载体，参与多种生物合成体，参与多种生物合成过程。程。一、水溶性一、水溶性维生素与生素与辅酶(5) (5) 硫胺素硫胺素n硫硫胺胺素素( (维维生生素素B1)B1)在在体体内内以以焦焦磷磷酸酸硫硫胺胺素素(TPP)(TPP)形形式式存存在在。缺缺乏乏时时表表现现出出多多发发性性神神经经炎炎、皮皮肤肤麻麻木木、心力衰竭、四肢无力、下肢水肿。心力衰竭、四肢无力、下肢水肿。一水溶性一水溶性维生素与生素与辅酶(5) (5) 硫胺素和焦磷酸硫胺素硫胺素和焦磷酸硫胺素(TPP)(TPP)n焦焦磷磷酸酸硫硫胺胺素素是是脱脱羧羧酶酶的的辅辅酶酶，它它的的前前体体是是硫硫胺胺素素( (维生素维生素B1)B1)。功功能能：是是催催化化酮酮酸酸的的脱脱羧羧反反应应一水溶性一水溶性维生素与生素与辅酶(6)(6)吡哆素吡哆素n吡多素吡多素( (维生素维生素B6B6，包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺) )。一、水溶性一、水溶性维生素与生素与辅酶(6)(6)吡哆素和磷酸吡哆素吡哆素和磷酸吡哆素n磷酸吡哆素主要包括磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。它的磷酸吡哆素主要包括磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。它的一、水溶性一、水溶性维生素与生素与辅酶n磷磷酸酸吡吡多多素素是是转转氨氨酶酶的的辅辅酶酶，转转氨氨酶酶通通过过磷磷酸酸吡吡多多醛醛和磷酸吡多胺的相互转换，起转移氨基的作用。和磷酸吡多胺的相互转换，起转移氨基的作用。(7) (7) 生物素生物素n生物素是羧化酶的辅酶，它本身就是一种生物素是羧化酶的辅酶，它本身就是一种B B族维生素族维生素B7B7。一、水溶性一、水溶性维生素与生素与辅酶生物素的功能是作为生物素的功能是作为COCO2 2的递体，在生物合成中起传递和的递体，在生物合成中起传递和固定固定COCO2 2的作用。的作用。(8) (8) 维生素维生素B B1212辅酶辅酶 n维生素生素B B1212又称又称为钴胺素。胺素。维生素生素B B1212分子分子中与中与Co+Co+相相连的的CNCN基被基被5 5- -脱氧腺苷所取脱氧腺苷所取代，形成代，形成维生素生素B B1212辅酶。n维生素生素B B1212辅酶的主要功能是作的主要功能是作为变位位酶的的辅酶，催化底物分子内基，催化底物分子内基团( (主要主要为甲甲基基) )的的变位反位反应。一、水溶性一、水溶性维生素与生素与辅酶（9 9）硫辛酸）硫辛酸n硫辛酸是少数不属于硫辛酸是少数不属于维生素的生素的辅酶。硫辛酸是。硫辛酸是6,8-6,8-二硫辛酸，有两种形式，即硫辛酸（氧化二硫辛酸，有两种形式，即硫辛酸（氧化型）和二型）和二氢硫辛酸（硫辛酸（还原型）原型）. . (10) (10) 辅酶辅酶Q(CoQ)Q(CoQ)n辅酶辅酶Q Q又称为泛醌，广泛存在与动物和细菌的又称为泛醌，广泛存在与动物和细菌的线粒体中，其结构为：线粒体中，其结构为：n辅酶Q Q的活性部分是它的的活性部分是它的醌环结构，主要功能是构，主要功能是作作为线粒体呼吸粒体呼吸链氧化氧化- -还原原酶的的辅酶，在，在酶与与底物分子之底物分子之间传递电子。子。维生素生素C Cn在体内参在体内参与氧化还与氧化还原反应，原反应，羟化反应。羟化反应。人体不能人体不能合成合成。二、脂溶性维生素二、脂溶性维生素n维生素生素A,D,E,KA,D,E,K均溶于脂均溶于脂类溶溶剂，不溶于，不溶于水，在食物中通常与脂肪一起存在，吸水，在食物中通常与脂肪一起存在，吸收它收它们，需要脂肪和胆汁酸。，需要脂肪和胆汁酸。1 1，维生素生素A An维生素生素A A分分A1, A2A1, A2两种，是不两种，是不饱和一元醇和一元醇类。维生素生素A1A1又称又称为视黄醇，黄醇，A2A2称称为脱脱氢视黄醇。黄醇。2,2,维生素生素D Dn维生素D是固醇类化合物，主要有D2,D3, D4, D5。其中D2,D3活性最高。维生素生素D D的的结构构n在生物体内，在生物体内，D2D2和和D3D3本身不具有生物本身不具有生物活性。它活性。它们在肝在肝脏和和肾脏中中进行行羟化化后，形成后，形成1 1，25-25-二二羟基基维生素生素D D。其中。其中1 1，25-25-二二羟基基维生生素素D3D3是生物活性最是生物活性最强的。的。3 3，维生素生素E En又叫做生育酚，目前发现的有6种，其中，四种有生理活性。4 4，维生素生素K Kn维生素K有3种，K1,K2,K3。其中K3是人工合成的。维生素K是2-甲基萘醌的衍生物。辅酶在酶促反应中的作用特点辅酶在酶促反应中的作用特点n辅酶在催化反在催化反应过程中，直接参加了反程中，直接参加了反应。n每每一一种种辅酶都都具具有有特特殊殊的的功功能能，可可以以特特定定地地催催化某一化某一类型的反型的反应。n同同一一种种辅酶可可以以和和多多种种不不同同的的酶蛋蛋白白结合合形形成成不同的全不同的全酶。n一一般般来来说，全全酶中中的的辅酶决决定定了了酶所所催催化化的的类型型（反反应专一一性性），而而酶蛋蛋白白则决决定定了了所所催催化化的底物的底物类型（底物型（底物专一性）。一性）。二，二， 酶分子中的金属离子酶分子中的金属离子n根据金属离子与根据金属离子与酶蛋白蛋白结合程度，可分合程度，可分为两两类：金属金属酶和金属激和金属激酶。n在金属在金属酶中中, ,酶蛋白与金属离子蛋白与金属离子结合合紧密。如密。如 FeFe2+2+/ Fe/ Fe3+ 3+ 、CuCu+ +/Cu/Cu3 3 、ZnZn2+ 2+ 、MnMn2+2+、CoCo2 2 等。等。n金属金属酶中的金属离子作中的金属离子作为酶的的辅助因子，在助因子，在酶促反促反应中中传递电子，原子或功能子，原子或功能团。金属金属酶中的金属离子与配体中的金属离子与配体n金属离子金属离子 配体配体 酶或蛋白或蛋白nMnMn2 2 咪咪唑 丙丙酮酸脱酸脱氢酶nFeFe2+2+/Fe/Fe3+3+ 卟啉啉环，咪，咪唑， 血血红素，素， 含硫配体含硫配体 氧化氧化- -还原原酶， 过氧化氧化氢酶nCuCu+ +/Cu/Cu2+2+ 咪咪唑，酰胺胺 细胞色素氧化胞色素氧化酶nCoCo2+2+ 卟啉啉环 变位位酶nZnZn2+2+ -NH -NH3 3，咪，咪唑，（，（-RS-RS）2 2 碳酸碳酸酐酶，醇脱，醇脱氢酶nPbPb2 2 -SH d- -SH d-氨基氨基- g- g-酮戊二酸脱水戊二酸脱水酶nNiNi2 2 -SH -SH 尿尿酶金属激金属激酶中的金属离子中的金属离子n激激酶是一种磷酸化是一种磷酸化酶类，在，在ATPATP存在下催化葡存在下催化葡萄糖，甘油等磷酸化。萄糖，甘油等磷酸化。n其中的金属离子与其中的金属离子与酶的的结合一般合一般较松散。在溶松散。在溶液中，液中，酶与与这类离子离子结合而被激活。合而被激活。n如如NaNa+ + 、K K+ +、 Mg Mg2+2+、 Ca Ca2+2+ 等。金属离子等。金属离子对酶有有一定的一定的选择性性, ,某种金属只某种金属只对某一种或几种某一种或几种酶有激活作用。有激活作用。