6 辅酶与维生素维生素概述：维生素（vitamin）是机体为维持正常生理功能必须由食物摄取的一类微量有机物。它与糖、脂、蛋白质和核酸等生命物质不同，在体内含量极少，每日的需要量也甚少。在生命活动中，它们既不是构成机体组织的成分，也不是体内供能物质，然而在调节物质代谢和维持生理功能等方面却发挥着重要作用。长期缺乏某种维生素，会导致维生素缺乏症。对人体、动物体，多数维生素是体内不能合成或合成量不能满足机体的需要，必须从食物中摄取，属外源性物质。维生素命名： 维生素习惯上用拉丁字母A、B、C、D来命名，但这种命名方法并不代表维生素被发现的先后次序； 也有根据它们的化学结构特点和生理功能命名的，如硫胺素、抗糙皮病维生素等； 还有在发现时以为是一种，后来证明是多种维生素混合存在，便又在拉丁字母下方注 l、2、 3等数字加以区别，如 B1、B2、B3、B6等。维生素分类：脂脂溶溶性性维维生生素素：维生素、维生素、维生素、维生素； 水水溶溶性性维维生生素素：B B族族维维生生素素 (维生素1、维生素2、维生素、维生素6、泛酸、生物素、叶酸、维生素12、硫辛酸等)和维生素维生素； 水水溶溶性性维维生生素素常在酶促反应中起着辅辅助助因因子子的作用。 水水溶溶性性维维生生素素不能在体内贮存或贮存量很少，并很容易消耗，故每天需要补充。酶的分子组成酶的分子组成单纯酶单纯酶单纯酶单纯酶 （simple enzymesimple enzyme）结合酶结合酶 （conjugated enzymeconjugated enzyme）蛋白质部分：酶蛋白蛋白质部分：酶蛋白 ( (apoenzyme)辅助因子辅助因子(cofactor) 金属离子金属离子小分子有机化合物小分子有机化合物全酶全酶(holoenzyme)辅酶在酶促反应中的作用机制：作为酶的辅酶，担当某种原子或化学基团的载体。例如：、叶酸、磷酸吡哆醛、硫辛酸等。多数B族维生素作为辅辅酶酶或或辅辅基基的组成成分，参与体内的代谢过程。6.1 尼克酸和尼克酸和NAD+、 NADP+维生素维生素PP过去称抗赖皮病维生素或维生素过去称抗赖皮病维生素或维生素B5，包括包括尼克酸（烟酸）和尼克酰胺。尼克酸（烟酸）和尼克酰胺。NCOOH 尼克酸（nicotinic acid）NCONH2 尼克酰胺（nicotinamide）RAMPNAD+: 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+、NADP+NAD(P)H+H+NAD(P)+2H生理功能及缺乏症：生理功能及缺乏症：NAD+和NADP+在体内是多种不需氧脱氢酶的辅酶，分子中的尼克酰胺部分具有可逆的加氢及脱氢的特性。 乳酸 + NAD+ 丙酮酸 + NADH + H+ NAD+在340nm处处无吸收，而NADH有吸收。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。最近尼克酸临床用来作为降胆固醇的药物，尼克酸能抑制脂肪组织的脂肪分解，从而抑制脂肪的动员，可使肝中VLDL的合成下降，而起到降胆固醇的作用。6.2 维生素维生素B2和和 FMN 、FAD维生素维生素B2 ：核黄素核黄素在机体内的活性形式：在机体内的活性形式：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）常作为黄素酶或黄素蛋白等许多酶的辅基参常作为黄素酶或黄素蛋白等许多酶的辅基参与氧化还原反应，故常称为黄素辅酶。与氧化还原反应，故常称为黄素辅酶。维生素维生素B B2 2又称又称核黄素核黄素（riboflavinriboflavin），），是一种核是一种核糖醇与糖醇与6 6，7 7二甲基异咯嗪的缩合物，在自然界二甲基异咯嗪的缩合物，在自然界多与蛋白质结合成黄素蛋白。多与蛋白质结合成黄素蛋白。H2CCCCCHOHOH OH OHHHHH12345NNNCCONHOCH3CH31234689105核糖醇基核糖醇基异异咯嗪基咯嗪基FMNAMPFAD核核黄黄素素FMN +2H 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）生理功能及缺乏症生理功能及缺乏症：FMN及FAD是体内氧化还原酶的辅基，如：琥珀酸脱氢酶、黄嘌呤氧化酶及NADH脱氢酶等，主要起氢传递体的作用。人类维生素B2缺乏时，可引起口角炎、唇炎、阴囊炎、眼睑炎、羞明等症。成人每日需要量为1.21.5mg，常用红细胞中的谷胱甘肽还原酶活性来检查体内维生素B2的含量。6.3、泛酸和辅酶结构：结构：泛酸又称遍多酸，维生素B3。参与组成辅酶。辅酶分子中所含的巯基可与酰基形成硫酯，其重要的生理功能是在代谢过程中作为酰基的载体。泛酸功能：功能：（1）组成CoA-SH： CoA-SH是主要的脂酰基载体，乙酰辅酶A是糖代谢、脂肪代谢、氨基酸代谢的枢纽。（2）组成酰基载体蛋白（acylcarrier protein,ACP)：6.4 维生素1和羧化辅酶（一）结构；（一）结构；维生素B1又名硫胺素（thiamine），是由一个嘧啶环和一个噻唑环构成，又称噻嘧胺。体内的活性型为焦磷酸硫胺素（thiamine pyrophosphate，TPP）。生理功能及缺乏症：生理功能及缺乏症： 维生素B1易被小肠吸收，入血后主要在肝及脑组织中经硫胺素焦磷酸激酶作用生成TPP。TPP是催化丙酮酸或-酮戊二酸氧化脱羧的辅酶，所以又称为羧化辅酶。 由于维生素1与糖代谢有密切关系，另外在正常情况下，神经组织的能量来源主要靠糖氧化供给，当维生素1缺乏时，神经组织能量供应不足，继而发生烦躁易怒、四肢麻木，肌肉萎缩、心力衰竭、下肢水肿等症状，临床称为脚气病。 缺乏维生素1时，可产生胃肠蠕动缓慢、消化液分泌减少，食欲不振、消化不良等症状。 维生素 B1主要存在于种子外皮及胚芽中，加工过于精细的谷物可造成其大量丢失，维生素B1的需要量正常成人每日为1.01.5mg。测定红细胞中的转酮醇酶的活性，尿中硫胺素与血中硫胺素的浓度可判定B1是否缺乏。6.5 维生素6（一）结构：（一）结构：维生素B6包括吡哆醇（pyridoxine）、吡哆醛（pyridoxal）及吡哆胺（pyridoxamine），在体内以磷酸酯的形式存在。磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺可相互转变，均为活性型。( PLP )( PMP )生理功能及缺乏症：生理功能及缺乏症： 磷酸吡哆醛是氨基酸代谢中的转氨酶及脱羧酶的辅酶，临床上常用维生素B6对小儿惊厥及妊娠呕吐进行治疗。人类未发现维生素B6缺乏的典型病例。异烟肼能与磷酸吡哆醛结合，使其失去辅酶的作用，所以在服用异烟肼时，应补充维生素B6。 6.6 生物素结构：结构：生物素（biotin）为无色针状结晶体，耐酸而不耐碱，氧化剂及高温可使其失活，其结构为带有戊酸侧链的噻吩与尿素所结合的骈环。生物素生物素(biotin)和羧化反应和羧化反应+酶蛋白酶蛋白酶蛋白酶蛋白ATP+CO2ADP-RCHCOSCoA生理功能及缺乏症生理功能及缺乏症 生物素是体内多种羧化酶的辅酶，如丙酮酸羧化酶等，参与CO2的固定过程。 生物素来源极广泛，人体肠道细菌也能合成，很少出现缺乏症。新鲜鸡蛋中有一种抗生物素蛋白，它能与生物素结合使其失去活性并不被吸收，蛋清加热后这种蛋白便被破坏，也就不再妨碍生物素的吸收。长期使用抗生素可抑制肠道细菌生长，也可能造成生物素的缺乏，主要症状是疲乏、恶心、呕吐、食欲不振、皮炎及脱屑性红皮病。6.7 叶酸和叶酸辅酶结构：结构：叶酸是一个在自然界广泛存在的维生素，因为在绿叶中含量丰富，故称叶酸。叶酸分子是由蝶呤啶、对氨基苯甲酸与谷氨酸连接而成。作为辅酶是叶酸加氢的还原产物5，6，7，8四氢叶酸（或4）。叶酸还原反应是由肠壁、肝、骨髓等组织中的叶酸还原酶所促进。生理功能及缺乏症：生理功能及缺乏症： FH4是体内一碳单位转移酶的辅酶，一碳单位在体内参加多种物质的合成，如嘌呤、胸腺嘧啶核苷酸等。 当叶酸缺乏时，DNA合成必然受到抑制，骨髓幼红细胞DNA合成减少，细胞分裂速度降低，细胞体积变大，造成巨幼红细胞贫血。 叶酸在肉及水果、蔬菜中含量较多，肠道的细菌也能合成，所以一般不发生缺乏症。6.8 维生素12和12辅酶（一）结构：（一）结构：维生素B12又称钴胺素（coholamine），是唯一含金属元素的维生素。维生素B12在体内因结合的基团不同，可有多种形式存在，如氰钴胺素、羟钴胺素、甲钴胺素和5-脱氧腺苷钴胺素，其中5-脱氧腺苷钴胺素是维生素B12在体内的主要存在形式，又称为B12辅酶。生理功能及缺乏症生理功能及缺乏症体内的B12参与同型半脱氨酸甲基化生成蛋氨酸的反应，催化这一反应的蛋氨酸合成酶（又称甲基转移酶）的辅基是B12，它参与甲基的转移。 B12缺乏时，不能转运一碳单位，影响嘌呤、嘧啶的合成，最终导致核酸合成障碍，影响细胞分裂，结果产生巨幼红细胞性贫血（megalohlastic anemia），也即恶性贫血。当B12缺乏时所以影响脂肪酸的正常合成。B12缺乏所致的神经疾患也是由于脂肪酸的合成异常而影响了髓鞘的转换，结果髓鞘质变性退化，造成进行性脱髓鞘。B12广泛存在于动物食品中，食用正常膳食者，很难发生缺乏症，但偶见于有严重吸收障碍疾患的病人及长期素食者。6.9 硫辛酸硫辛酸结构结构 硫辛酸硫辛酸( (lipoiclipoic acid ) acid )的氢载体作用和酰基载体作用的氢载体作用和酰基载体作用氧化型硫辛酸氧化型硫辛酸SSCCC(CH2)4COO-+2H-2H二氢硫辛酸二氢硫辛酸HSHSCCC(CH2)4COO-SHSCCC(CH2)4COO-乙酰二氢硫辛酸乙酰二氢硫辛酸CH3-C- SOCH3-C- SCoAOCoASHCH3-C- HOH功能功能: 转移酰基：是丙酮酸脱氢酶复合物、转移酰基：是丙酮酸脱氢酶复合物、-酮酮 戊二酸脱氢酶复合物的辅酶戊二酸脱氢酶复合物的辅酶6.10 维生素（抗坏血酸）结构：结构：维生素 C又称L-抗坏血酸（ascorbic acid）。维生素C为片状晶体，具有强还原性。 人体不能合成维生素C，维生素C广泛存在于新鲜蔬菜及水果中，植物中含有的抗坏血酸氧化酶能将维生素C氧化为无活性的二酮古洛糖酸，所以储存久的水果、蔬菜中的维生素C的含量会大量减少。干种子中虽然不含有维生素C，但一发芽便可合成，所以豆芽等是维生素C的重要来源。维生素维生素C（抗坏血酸，抗坏血酸，ascorbic acid）生理功能生理功能1促进胶原蛋白的合成。2体内的胆固醇正常时有 40要转变成胆汁酸。维生素 C是催化胆固醇转变成 7-羟胆固醇反应的 7羟化酶的辅酶。3清除自由基、预防肿瘤。4维生素 C参与芳香族氨基酸的代谢。5有维生素C存在下，铁的吸收增加明显。 6维生素C参与体内氧化还原反应、保护巯基酶。7解毒。与重金属结合并排出体外.主要可溶性维生素和相应辅酶主要可溶性维生素和相应辅酶 维生素维生素 辅酶辅酶 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.PP 尼克酸（酰胺）尼克酸（酰胺） NAD+、NADP+ 氢载体氢载体3.B2(核黄素核黄素 ) FMN、FAD 氢载体氢载体4. 泛酸（遍多酸）泛酸（遍多酸） CoASH 酰基载体酰基载体5. B6 吡哆醇（醛、胺）吡哆醇（醛、胺） 磷酸吡哆醛（胺）磷酸吡哆醛（胺） 转氨、脱羧、消旋转氨、脱羧、消旋6. B12（氰钴氨素）氰钴氨素） 变位酶辅酶、甲基转移变位酶辅酶、甲基转移7.生物素生物素 羧化酶辅酶羧化酶辅酶8.叶酸叶酸 FH4(THF) 一碳基团载体一碳基团载体9.硫辛酸硫辛酸 酰基载体、氢载体酰基载体、氢载体10.C（抗坏血酸）抗坏血酸） 强还原剂，氧化还原作用强还原剂，氧化还原作用6.11 6.11 脂溶性维生素脂溶性维生素( (Fat Soluble Vitamins)维生素维生素A, D, E , K是脂溶性维生素是脂溶性维生素, 都含有环结都含有环结构和长链脂肪烃链。构和长链脂肪烃链。 调节生物体的代谢和一些重要的生理生化活动。调节生物体的代谢和一些重要的生理生化活动。 脂溶性维生素可被人体贮存，长期过量摄入可导脂溶性维生素可被人体贮存，长期过量摄入可导致中毒。致中毒。6.11.1 维生素结构：结构：维生素 A又称抗干眼病维生素。天然的维生素 A有两种形式: A1及 A2。Al又称视黄醇（retinol），A2又称3-脱氢视黄醇。维生素A在体内的活性形式包括视黄醇、视黄醛。A1主要存在于海水鱼的肝脏，A2主要存在于淡水鱼的肝脏。植物中不存在维生素A，但有多种胡萝卜素，其中以-胡萝卜素最为重要。它在小肠粘膜处由-胡萝卜素加氧酶的作用，加氧断裂，生成2分子视黄醇，所以通常将-胡萝卜素称为维生素A原。 -胡胡萝萝卜卜素素、Vitamine A生理功能及缺乏症生理功能及缺乏症1维生素A是视觉细胞内感受弱光的物质-视紫红质的组成成分。在维生素A缺乏时，视紫红质合成减少，对弱光敏感性降低，日光适应能力减弱，严重时会发生夜盲症。2维生素A也是维持上皮组织的结构与功能所必需的物质。当维生素A缺乏时，可引起上皮组织干燥、增生和角质化，产生干眼病、皮肤干燥、毛发脱落等。3其它作用 维生素A能促进粘多糖、糖蛋白及核酸的合成，因而能促进机体的生长。6.11.2 维生素结构：结构： 维生素D又称为抗佝偻病维生素，是类固醇衍生物。主要包括 D2（麦角钙化醇ergocalcilferol）及 D3（胆钙化醇 cholecalcifeol）。体内可由胆固醇变为7-脱氢胆固醇，储存在皮下，在阳光及紫外线照射下可转变成D3，因而称7-脱氢胆固醇为维生素D3原。在酵母和植物油中有不能被人吸收的麦角固醇，在阳光及紫外线照射下可转变为能被人吸收的D2，所以称麦角固醇为D2原。食物中的维生素D在小肠被吸收后，入乳糜微粒经淋巴入血，在血液中主要与一种特异载体蛋白-维生素D结合蛋白（DBP）结合后被运输至肝，在25-羟化酶催化下C25加氧成为25（OH）2-D3。25-（OH）D3经肾小管上皮细胞线粒体内1-羟化酶的作用生成D3的活性形式1，25（OH）2D3维生素维生素DUV自发转变自发转变维生素维生素D3肝肝肾肾1，25维生素维生素D3前维生素前维生素D37脱氢胆固醇脱氢胆固醇25羟维生素羟维生素D3（胆钙化醇）胆钙化醇）VD3的生成的生成维生素维生素D2 （麦角钙化醇）麦角钙化醇）麦角甾醇麦角甾醇VD2的生成的生成胆胆固固醇醇转转变变为为维维生生素素D生理功能及缺乏症生理功能及缺乏症具有生物活性的 1，25（OH）2D3的靶细胞是小肠粘膜、肾及肾小管。主要的作用是促进钙及磷的吸收，有利于骨的生成、钙化。当缺乏维生素D时，儿童可发生佝偻病，成人引起软骨病。 维生素维生素D的缺陷与治疗的缺陷与治疗6.11.3 维生素结构：结构：维生素E又称生育酚（tocopherols），有8种。自然界以-生育酚（结构如下图）分布最广。维生素E在无氧条件下对热稳定，但对氧十分敏感，易自身氧化，能避免脂质过氧化物的产生，因而能保护生物膜的结构和功能。Vitamine E生理功能及缺乏症生理功能及缺乏症1维生素E是体内最重要的抗氧化剂，能避免脂质过氧化物的产生，保护生物膜的结构与功能。2维生素E俗称生育酚，动物缺乏维生素E时其生殖器官发育受损甚至不育，但人类尚未发现因维生素E缺乏所致的不育症。临床上常用维生素E来治疗先兆流产及习惯性流产。3促进血红素代谢。新生儿缺乏维生素E时可引起贫血，这可能与血红蛋白合成减少及红细胞寿命缩短有关。维生素E一般不易缺乏，在某些脂肪吸收障碍等疾病时可引起缺乏，表现为红细胞数量减少，寿命缩短，体外实验可见红细胞脆性增加等贫血症，偶可引起神经障碍。6.11.4 维生素结构：结构：维生素K又称凝血维生素，有K1、K2、K3、K4，其中K1、K2为天然维生素K，临床上应用的为人工合成的K3、K4，溶于水，可口服及注射。维生素K的吸收主要在小肠，经淋巴吸收人血，在血液中随-脂蛋白转运至肝储存。Vitamine K生理功能及缺乏症生理功能及缺乏症维生素K的主要生化作用是维持体内的第II、IX、X凝血因子在正常水平。这些凝血因子由无活性型向活性型的转变需要前体的10个谷氨酸残基（Glu）经羧化变为-羧基谷氨酸（Gla）。Gla具有很强的螫合Ca2+能力（图12），因而使其转变为活性型。催化这一反应的为-羧化酶，维生素K为该酶的辅助因子。 成人每日对维生素K的需要量为6080g，因维生素K广泛地分布于动、植物且体内肠道中的细菌也能合成，一般不易缺乏。但因维生素K不能通过胎盘，出生后肠道内又无细菌，所以新生儿有可能引起维生素K的缺乏。在正常小儿血液中的维生素K也可能稍低，但进食可使其恢复正常。维生素K缺乏的主要症状是凝血时间延长。长期应用抗生素及肠道灭菌药也可引起维生素K缺乏。