第五章 维生素与辅酶.ppt

　　第五章 维生素与辅酶

　　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。 维生素一般习惯分为脂溶性和水溶性两大类。 脂溶性维生素在体内可直接参与代谢的调节作用 水溶性维生素是通过转变成辅酶对代谢起调节作用。

　　唐代孙思邈(miao)用肝治夜盲症，用谷皮治脚气病。 1897年荷兰医生C. Eijkman证明米糠可治脚气病。 1906年英国的F. G. Hopkins发现大鼠喂饲纯化饲料(包括蛋白质、脂肪、糖类、和矿质)和水，不能存活;添加微量牛奶就能正常生长。牛奶中存在的营养辅助因素也就是维生素。 他们两人因发现维生素(Vitamin)而获诺贝尔奖。

　　1 水溶性维生素与辅酶

　　某些小分子有机化合物与酶蛋白结合在一起并协同实施催化作用，这类分子被称为辅酶(或辅基)。 辅酶是一类具有特殊化学结构和功能的化合物。参与的酶促反应主要为氧化-还原反应或基团转移反应。 大多数辅酶的前体主要是水溶性 B 族维生素。许多维生素的生理功能与辅酶的作用密切相关。

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　　表 水溶性维生素及其辅酶的作用

　　(1) 硫胺素(VB1)

　　硫胺素广泛分布于植物中，特别是种子外皮和胚芽，白菜、芹菜含量丰富，而酵母、瘦肉中也相当丰富。 硫胺素(维生素B1)在体内以焦磷酸硫胺素(TPP)形式存在。 缺乏时表现出多发性神经炎、皮肤麻木、心力衰竭、四肢无力、下肢水肿,脚气病。

　　焦磷酸硫胺素(TPP)是脱羧酶的辅酶，它的前体是硫胺素(维生素B1)。 功能：是催化酮酸的脱羧反应

　　(2)核黄素(VB2)和黄素辅基

　　核黄素(维生素B2)由核糖醇和6，7-二甲基异咯嗪两部分组成。 核黄素即维生素B2，在自然界分布很广，如小麦、青菜、黄豆及动物的肝和心脏都含有丰富的维生素B2。 缺乏时组织呼吸减弱，代谢强度降低。主要症状为口腔发炎，舌炎、角膜炎、皮炎等。

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　　核黄素组成的辅基：黄素单核苷酸(FMN)、 黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD). 核黄素酶 核黄素+ATP FMN+ADP

　　黄素核苷酸焦磷酸化酶 FMN+ATP FAD+PPi Mg2+

　　作为多种氧化还原酶(脱氢酶)的辅基，起传递氢原子作用。 氧化型: FMN 黄素单核苷酸 FAD 黄素腺嘌呤二核苷酸 还原型： FMNH2 还原黄素单核苷酸 FADH2 还原黄素腺嘌呤二核苷酸

　　功能：在脱氢酶催化的氧化-还原反应中，起着电子和 质子的传递体作用。

　　(3) 泛酸和辅酶A(CoA)

　　泛酸 (遍多酸、维生素B3)是自然界中分布十分广泛的维生素 ?-?-二羟-?-?二甲基丁酸与?-丙氨酸通过肽键缩合而成的酸性物质。

　　泛酸是辅酶A(CoA)的主要成分。 泛酸与巯基乙胺、3’-磷酸AMP缩和形成辅酶A(CoA) CoA分子的巯基可与酰基形成硫酯键 重要的生理功能：在代谢过程中作为酰基的载体。

　　CoA的 结构

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　　泛酸也是肽酰基载体蛋白(acyl carrier protein, ACP)的组成成分。 功能：是传递酰基，是形成代谢中间产物的重要辅酶。

　　(4)烟酸和烟酰胺(维生素PP)

　　维生素PP(维生素B5 )在自然界中分布很广少，肉类,谷物及花生中含量丰富，其缺乏症状常见的是癩皮病。烟酸和烟酰胺，在体内转变为辅酶I(NAD)和辅酶II(NADP)。

　　NAD+的组成 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸

　　NADP+的组成 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸

　　功能：是多种重要脱氢酶的辅酶。在代谢反应中起氢原子(电子)转移作用 。 氧化型 NAD+ (烟酰胺腺嘌呤二核苷酸) NADP+ (烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸) 还原型 NADH+H+ (还原烟酰胺腺嘌呤二核苷酸) NADPH+H+ (还原烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 磷酸)

　　(5)维生素B6及其辅酶

　　吡多素(维生素B6，包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺)。 维生素B6在动植物中分布很广，酵母、肝、蛋黄、肉、鱼、大豆、米糠、麦胚、蜂王浆中含量都很丰富，同时，肠道细菌也可以合成。

　　磷酸吡多素是转氨酶的辅酶 转氨酶通过磷酸吡多醛和磷酸吡多胺的相互转换，起转移氨基的作用。 在氨基酸脱羧反应中为脱羧酶的辅酶

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　　(6) 生物素

　　维生素B7 生物素是羧化酶的辅酶 催化CO2的固定及羧化反应。

　　生物素侧链羧基通过蛋白质中Lys的ξ-NH2与蛋白质结合形成生物胞素(biocytin)。 生物素与专一性的酶蛋白结合而参与羧化反应。

　　羧化酶包括两个反应： 首先是生物素羧基载体蛋白的羧化作用， 然后通过一个转羧基酶将其转移到一个受体上. 生物素的功能是作为CO2的递体，在生物合成中起传递和固定CO2的作用。

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　　生物素

　　(7) 叶酸和四氢叶酸(FH4或THFA)

　　叶酸分子由蝶啶、对氨基苯甲酸与L-谷氨酸连接而成。 四氢叶酸是合成酶的辅酶，其前体是叶酸

　　蝶啶 对氨基苯甲酸 L-谷氨酸

　　在体内叶酸加氢还原成二氢叶酸(DHF/FH2)和四氢叶酸(THFA/FH4)，反应过程需要NADPH和维生素C。 THFA是转移一碳基团(C1)酶系的辅酶，是甲基、亚甲基、甲酰基、甲川基的载体，因而可形成各种四氢叶酸的衍生物。 四氢叶酸的主要作用： 作为一碳基团，如-CH3, -CH2-, -CHO 等的载体，参与多种生物合成过程。 叶酸缺乏导致贫血

　　叶酸的辅酶形式：四氢叶酸的形成

　　二氢叶酸还原酶 叶酸+NADPH+ 二氢叶酸+ 维生素C 四氢叶酸还原酶 FH2+NADPH+ FH4 +

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　　维生素C

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　　(8) 维生素B12辅酶

　　维生素B12又称为钴胺素。 维生素B12分子中与Co+相连的CN基被5′-脱氧腺苷所取代，形成维生素B12辅酶( 5′-脱氧腺苷钴胺素)。 功能：变位酶的辅酶，催化底物分子内基团(主要为甲基)的变位反应。

　　结构

　　甲基钴胺素

　　5′-脱氧腺苷钴胺素

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　　钴胺素,含有金属元素钴,有多种形式,如: 5′-脱氧腺苷钴胺素(辅酶) 甲基钴胺素 羟钴胺素(药用形式)

　　已知B12是几种变位酶的辅酶 甲基天冬氨酸变位酶：催化Glu转变为甲基Asp 甲基丙二酰CoA变位酶：催化甲基丙二酰CoA转为琥珀酰CoA B12辅酶也参与甲基及其它一碳单位的转移反应。 B12不存在于植物中，在鱼、蛋、肉肝中含量丰富，肠道细菌可以合成，故一般情况下不缺乏。 缺乏病：恶性贫血。

　　(9)硫辛酸

　　硫辛酸是6,8-二硫辛酸 有两种形式：硫辛酸(氧化型) 二氢硫辛酸(还原型) 功能：硫辛酸起着转酰基作用

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　　(10) 辅酶Q(CoQ)

　　辅酶Q又称为泛醌，广泛存在与动物和细菌的线粒体中，其结构为：

　　辅酶Q的活性部分是它的醌环结构 主要功能：作为线粒体呼吸链氧化-还原酶的辅酶，在酶与底物分子之间传递电子。

　　(11)维生素C

　　在体内参与氧化还原反应，羟化反应。 人体不能合成。

　　抗坏血酸是一种强还原剂 氧化形式(脱氢抗坏血酸)可被多种还原剂如谷胱甘肽(GSH)还原。 缺乏维生素C时，易患坏血病，症状为创口溃疡不愈合，骨骼和牙齿易于折断或脱落，毛细血管通透性增大，皮下、黏膜、肌肉出血等。 维生素C广泛存在于新鲜水果和蔬菜中，人体不能自身合成，必须从食物中摄取。

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　　表 水溶性维生素及其辅酶的作用

　　3 脂溶性维生素

　　维生素A、D、E、K均溶于脂类溶剂 不溶于水 在食物中通常与脂肪一起存在，吸收它们，需要脂肪和胆汁酸。

　　(1) 维生素A

　　维生素A分A1, A2两种，是不饱和一元醇类。维生素A1又称为视黄醇，A2称为脱氢视黄醇。

　　视黄醇

　　脱氢视黄醇

　　维生素A的化学名称为视黄醇( retinol )，跟视觉有关。视网膜中有棒状细胞，含有视紫红质(rhodopsi m或visual purple)，这是一种糖蛋白，可以分解为视蛋白(opsi n )和视黄醛( reti nal )。棒状细胞能分辨明暗光。 视黄醛和视黄醇之间可相互转化，涉及的酶类有脱氢酶、同分异构酶。 顺视黄醛 —— 反视黄醛 ——反视黄醇 —— 顺视黄醇——反视黄醛(书p172 图5-2) 光明亮时视紫红质分解为视蛋白和视黄醛， 光暗时两者联合为视紫红质。 视循环正常进行：反视黄醛可分解为无用的物质，要补充维生素A。

　　胡萝卜素可以转化为维生素A。 α、β、γ-胡萝卜素及玉米黄素： 植物合成，动物不能合成，因而维生素A的最好来源是绿色蔬菜。 维生素A在鱼肝油、肝、牛奶中含量最高。 其缺乏症状主要是夜盲症。

　　(2) 维生素D

　　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D的结构

　　在生物体内，D2和D3本身不具有生物活性。 在肝脏和肾脏中进行羟化后，形成1，25-二羟基维生素D。 其中1，25-二羟基维生素D3是生物活性最强的。

　　维生素D对防止佝偻病有效。 植物不含维生素D，但植物的固醇、麦角醇经紫外线照射可转变为D2 动物皮肤表层中的7-脱氢胆固醇经紫外线照射可转变为D3 D3在鱼肝油中亦存在。

　　(3)维生素K

　　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。

　　最初维生素K1是从植物中分离出来的，所以植物性食物是维生素K1的丰富来源。 K2系列的维生素可由细菌尤其是肠道内的细菌形成，因此健康动物不易缺乏维生素K。 人类在某些情况下，即上述细菌被破坏或其生长受到抑制时可能会发生症状。

　　服用抗菌素，尤其是长时间的服用，维生素K会降低到水平，致使血液凝集的时间延长而发生危险。 胆汁闭塞或或脂类在肠道内的吸收降低时会发生维生素K缺乏症。

　　至今还没有发现维生素K在任何酶系统中有明显的作用 维生素K的主要作用： 促进血液凝固，因为维生素K促进肝脏合成凝血酶原(prothrombin)，缺乏维生素K会引起血液中凝血酶原水平降低。 在一些细菌中维生素K也起着电子传递的作用。

　　(4)维生素E

　　又叫做生育酚，目前发现的有6种，其中?，?，?，?四种有生理活性。

　　缺少维生素E能影响老鼠生育能力，故而抗不育症。 维生素E又是一种强抗氧化剂，可使膜不饱和脂肪酸、酶活性中心-SH免于氧化破坏，有人把它作为防衰老剂。 其分布广泛，多存在于植物组织中，尤以麦胚油、玉米油、花生油中含量较高，此外豆类、蔬菜中含量也较丰富。

　　4 辅酶在酶促反应中的作用特点

　　辅酶在催化反应过程中，直接参加了反应。 每一种辅酶都具有特殊的功能，可以特定地催化某一类型的反应。 同一种辅酶可以和多种不同的酶蛋白结合形成不同的全酶。 一般来说，全酶中的辅酶决定了酶所催化的类型(反应专一性)，而酶蛋白则决定了所催化的底物类型(底物专一性)。

　　(Gp:) 类型

　　(Gp:) 辅酶或其它功能

　　(Gp:) 生化作用

　　(Gp:) 硫胺素B1 核黄素(B2) ? 泛酸(B2) 尼克酸(烟酸B5) ? 吡哆醛(B6) 生物素(B7) ? 叶酸(B11) 钴胺素(B12) 硫辛酸 维生素C 维生素A 维生素D 维生素E 维生素K

　　(Gp:) 焦磷酸硫胺素(TPP) 黄素单核苷酸(FMN) 黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD) 辅酶A(CoA) 酰基载体蛋白(ACPSH) 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD) 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP磷酸吡哆醛(胺) 胞生物素 生物素羧基载体蛋白(BCCP) 四氢叶酸(THF) 辅酶B12 硫辛酰赖氨酸 ? 11-视黄醛 1,25-羟胆钙化甾醇 ?

　　(Gp:) 酮酸氧化脱羧等 氢原子(电子)转移 氢原子(电子)转移 酰基基团转移 酰基基团转移 氢原子(电子)转移 氢原子(电子)转移 氨基基团转移 氨基基团转移 羧基基团转移 一碳基团转移 氢原子1,2转移 氢及酰基基团转移 强抗氧剂 视觉循环 钙磷酸代谢 抗氧化剂 凝血酶原生物合成

　　谢谢大家的合作!

　　再见!

　　Thank You !