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第六章 维生素与辅酶. 生物化学. 第六章 维生素与辅酶. 【 目的与要求 】. 了解维生素的概念及其重要性；维生素命名原则及分类方法。. 掌握脂溶性维生素的生物学功能及其缺乏症. 掌握 B 族维生素、维生素 C 的生物学功能及其缺乏症，重点掌握 B 族维生素与辅酶的关系及辅酶与整个物质代谢的关系. 第六章 维生素与辅酶. §6.1 维生素总论. §6.2 脂溶性维生素. §6.3 水溶性维生素. §6.1 维生素总论. 一、概述. 维生素（ vitamin ）是机体维持正常功能所必需，但在体内不能合成或合成量很少，必须由食物供给的一组低分子量有机物质。.
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第六章 维生素与辅酶 生物化学
第六章 维生素与辅酶 【目的与要求】 了解维生素的概念及其重要性；维生素命名原则及分类方法。 掌握脂溶性维生素的生物学功能及其缺乏症 掌握B族维生素、维生素C的生物学功能及其缺乏症，重点掌握B族维生素与辅酶的关系及辅酶与整个物质代谢的关系
第六章 维生素与辅酶 §6.1维生素总论 §6.2 脂溶性维生素 §6.3水溶性维生素
§6.1 维生素总论 一、概述 维生素（vitamin）是机体维持正常功能所必需，但在体内不能合成或合成量很少，必须由食物供给的一组低分子量有机物质。 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。 维生素的功能通常是作为酶的辅助因子（辅酶与辅基）。因此，它对动物体正常生长与健康是必需的。
§6.1 维生素总论 二、维生素的发现与认识：来自医学实践 在古代曾有过维生素缺乏症的详细记载。唐代名医孙思邈用猪肝治疗雀目（维生素A缺乏症）。他还曾用麦麸熬粥来防治脚气病（维生素B1缺乏症）。并用大豆、防风、车钱子等药物治疗此病。 19世纪初，欧洲一些研究者认为，人体只需要蛋白质、糖类、脂类、矿物质、水五种营养素，但在航海和探险的传记中早已记载了许多坏血病的病例；这些病人并不能用当时已知的五种营养素来治疗。 1897年，荷兰医生C.Eijkman证明米糠可治脚气病。
§6.1 维生素总论 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。 1911年，波兰学者Funk首先从米糠中提取出抗脚气病物质，并证明该物质属于胺类，是维持生命所必需的，因此称之为生命胺(vita-amino)。此后，学者们陆续在天然食物中发现了20多种为动物或微生物所必需的维生素，并证明它们在化学结构上大多数与胺不同，故改名vitamin。 现在，人们已能合成许多种维生素，这对防治疾病、增进健康具有重大意义。各种维生素在物质代谢中的作用逐渐清楚。
§6.1 维生素总论 三. 命名与分类 (一) 命名：采用习惯法 用拉丁字母A、B、C、D……来命名，但这些字母不表示发现该种维生素的历史次序(维生素A除外)，也不说明相邻维生素之间存在什么关系。 根据化学结构和生理功能命名，如： 从上可知，V命名混乱，1967、1970年国际理论与应用化学学会、国际营养科学学会先后提出V命名原则的建议，但一直没被广泛应用。
§6.1 维生素总论 (二) 分类 维生素的种类繁多，化学结构差异很大，通常接溶解性质将其分为脂溶性维生素（lipid-soluble vitamins）和水溶性维生素（water-soluble vitamins）两大类。根据分布情况，水溶性维生素又可分为B族维生素与维生素C两类。 l、脂溶性维生素 （1）维生素A：又名抗干眼病维生素，或视黄醇。（2）维生素D：又名抗佝偻病维生素，或钙化醇。（3）维生素E：又名抗不育维生素或生育酚。（4）维生素K：又名凝血维生素。
§6.1 维生素总论 2、水溶性维生素 （1）维生素B1：又名抗脚气病维生素或硫胺素。（2）维生素B2：又名核黄素。（3）维生素PP：又名抗癞皮病维生素，即尼克酸和 尼克酚胺(烟酸和烟酰胺)。（4）维生素B6：又名抗皮炎维生素，即吡哆醇、吡 哆醛和吡哆胺。
§6.1 维生素总论 （5）泛酸：又名遍多酸。（6）生物素。（7）叶酸。（8）维生素B12：又名抗恶性贫血维生素或钴胺素。（9）维生素C：又名抗坏血酸。 以上所列是较为重要的维生素，其中以维生素A、D、B1、B2、PP和维生素C对机体的代谢调节最为重要，从膳食中的供应也常不足或缺乏。
§6.1 维生素总论 四、缺乏病发生的原因 引起维生素缺乏病发生的原因很多，但随着社会的进步，科学的发展，以前那种典型的维生素缺乏症如夜盲症、坏血症、脚气病等已不多见。除了疾病的影响外，就目前的社会情况而言，维生素缺乏的原因不是因为生活的贫困，而多是由于科学的营养卫生知识不足，简述如下：
§6.1 维生素总论 （一）维生素的摄入量不足 食物构成及膳食调配不合理或严重偏食使某些维生素供给不足；或者对食物的储存、加工及烹调方法不当造成维生素的大量破坏和丢失。淘米过度、煮稀饭加碱、面粉加工过细，可使维生素BI大量丢失破坏；油炸面食中的维生素也多被破坏；新鲜食物储存过久，维生素C可被破坏；蔬菜先切、后洗、再炒或加碱，其中的维生素C几乎全部丢失。
§6.1 维生素总论 （二）维生素的吸收障碍 多见于消化道疾病患者。如脂类消化吸收的障碍可严重降低脂溶性维生素的吸收。 （三）需要量增加 机体在某些生理或病理情况下对维生素的需要量特别的增多，若不及时补充则引起维生素相对不足。如生长发育期的儿童、孕妇、乳母、重体力劳动者或传染病患者。
§6.2 脂溶性维生素 （四）食物以外的维生素供给不足 如长期服用抗生素可使肠道正常菌丛生长受到抑制，从而影响其合成某些维生素，如维生素K、B6、叶酸、PP等；日光照射不足，则常可使皮肤内维生素D的生成不足，从而引起小儿佝偻病或成人软骨病。 脂溶性维生素包括维生素A、D、E、K，它们不溶于水，而溶于脂类及脂肪溶剂。脂溶性维生素在食物中与脂类共同存在，并随脂类一同吸收。吸收后的脂溶性维生素在血液中与脂蛋白及某些特殊的结合蛋白特异地结合而运输。
§6.2 脂溶性维生素 一、维生素A （一）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。
§6.2 脂溶性维生素 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β-胡萝卜素最为重要。它在小肠粘膜处由β-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β-胡萝卜素称为维生素A原。
§6.2 脂溶性维生素 在维生素A缺乏时，必然引起11-顺视黄醛的补充不足，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"。 图4-2 视紫红质的合成、分解与视黄醛的关系
§6.2 脂溶性维生素 （二）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 在视觉细胞内由 11-顺视黄醛（retinal）与不同的视蛋白（opsin）组成视色素。在感受强光的锥状细胞内有视红质、视青质及视蓝质，杆状细胞内有感受弱光或暗光的视紫红质。 当视紫红质感光时，视色素中的11一顺视黄醛在发生的光异构作用下转变成全反视黄醛，并与视蛋白分离而失色。全反式视黄醛可经异构酶作用缓慢地重新异化成为11一顺视黄醛，但大部分被还原成全反视黄醇，经血流至肝变成11一顺视黄醇，而后再随血流返回视网膜氧化成11-顺视黄醛，合成视色素。在这个视循环中会造成部分全反视黄醛分解成无用的物质，所以要经常补充维生素A。其他视色素的感光过程与视紫红质相同。
§6.2 脂溶性维生素 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。
§6.2 脂溶性维生素 二、维生素D （一）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D2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。
§6.2 脂溶性维生素 （二）生理功能及缺乏症 具有生物活性的 1,25-(OH)2-D3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。
§6.2 脂溶性维生素 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C-25加氧成为25-(OH)2-D3。25-(OH)-D3经肾小管上皮细胞线粒体内1-α-羟化酶的作用生成D3的活性形式1,25-(OH)2-D3 、
§6.2 脂溶性维生素 三、维生素E （一）结构与性质 维生素E又称生育酚（tocopherol），有六种，其中四种α、β、γ和δ种有生物活性。自然界以α-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。
§6.2 脂溶性维生素 （二）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。 机体内的自由基具有强氧化性，如超氧阴离子自由基（O2-）、过氧化物自由基（ROO·）及羟基自由基（OH·）等。维生素E的作用在于捕捉自由基形成生育酚自由基，生育酚自由基又可进一步与另一自由基反应生成非自由基产物——生育醌。 硒作为谷脱甘肽过氧化酶的必需因子，通常认为是对抗过氧化作用的第二道防线。维生素E与硒在此抗氧化过程中协同发挥作用。
§6.2 脂溶性维生素 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。所以孕妇、哺乳期的妇女及新生儿应注意补充维生素E。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。
§6.2 脂溶性维生素 四、维生素K （一）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β-脂蛋白转运至肝储存。
§6.2 脂溶性维生素 （二）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γ-羧基谷氨酸（Gla）。Gla具有很强的螫合Ca2+能力,因而使其转变为活性型。催化这一反应的为γ-羧化酶，维生素K为该酶的辅助因子。
§6.2 脂溶性维生素 成人每日对维生素K的需要量为60～80μg，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抗菌药也可引起维生素K缺乏。
§6.3 水溶性维生素 水溶性维生素包括B族维生素和维生素C。水溶性维生素体内过剩的部分均可由尿排出体外，因而在体内很少蓄积，也不会因此而发生中毒。又因为在体内的储存很少，所以必须经常从食物中摄取。
§6.3 水溶性维生素 一、维生素Bl （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）。
§6.3 水溶性维生素 （二）生理功能及缺乏症 以TPP形式参与糖代谢，为丙酮酸、α-酮戊二酸氧化脱羧酶系的辅酶。缺VB1，TPP不能合成，糖类物质代谢中间产物α-酮酸不能氧化脱羧而堆积，造成“脚气病”。 VB1可抑制胆碱酯酶的活性，减少乙酰胆碱水解。乙酰胆碱有增加肠道蠕动及腺体分泌的作用，有助于消化。缺VB1，消化液分泌减少，肠胃蠕动减少，出现食欲不振，消化不良。
§6.3 水溶性维生素 二、维生素B2 （一）结构及性质 维生素B2又名核黄素(riboflavin)，因其溶液呈黄色而得名。它的异咯嗪环上的第 1及第10位氮原子与活泼的双键连接，此这两个氮原子可反复接受或释放氢，因而具有可逆的氧化还原性。
§6.3 水溶性维生素 • 维生素B2分布很广,从食物中被吸收后在小肠粘膜的黄素激酶的作用下可转变成黄素单核苷酸（FMN），在体细胞内还可进一步在焦磷酸化酶的催化下生成黄素腺膘吟二核苷酸（FAD），FMN及FAD为其活性型。
§6.3 水溶性维生素 （二）生理功能及缺乏症 核黄素以辅酶FMN及FAD的形式参与体内各类氧化还原反应，与糖、脂和氨基酸代谢密切相关，在代谢中主要起氢传递体的作用。
§6.3 水溶性维生素 +2H FAD FADH2 -2H +2H FMN FMNH2 -2H 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1.2～1.5mg，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 水溶性维生素 三、泛酸 （一）结构 泛酸（pantothenic acid）又称遍多酸、维生素B3。由 α、γ－二羟基－β、β－二甲基丁酸和β－丙氨 酸脱水缩合而成。
§6.3 水溶性维生素 泛酸在肠内被吸收进人人体后，经磷酸化并获得巯基乙胺而生成个磷酸泛酰巯基乙胺。4-磷酸泛酰巯基乙胺是辅酶A（COA）及酰基载体蛋白（acyl caarier protein，ACP）的组成部分，所以CoA及ACP为泛酸在体内的活性型。
§6.3 水溶性维生素 （二）生理功能及缺乏症 在体内C0A及ACP构成酰基转移酶的辅酶，广泛参与糖、脂类、蛋白质代谢，约有70多种酶需C0A及ACP。因泛酸广泛存在于生物界，所以很少见泛酸缺乏症，但在二战时的远东战俘中曾有"脚灼热综合征"，为泛酸缺乏所致。
§6.3 水溶性维生素 四、维生素PP （一）结构及性质 维生素PP又名抗癞（糙）皮病维生素，包括尼克酸（nicotinic acid）及尼克酰胺（nicotinamide），在体内可相互转化。
§6.3 水溶性维生素 维生素PP广泛存在于自然界，肝内能将色氨酸转变成维生素PP，但转变率较低,为1/60，即60mg色氨酸仅能转变成 lmg尼克酸（转化过程见P162）。因色氨酸为必需氨基酸，所以人体的维生素PP主要从食物中摄取。 在体内尼克酸可经几步连续的酶促反应与核糖、磷酸、腺嘌呤组成脱氢酶的辅酶，主要包括尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+），它们也是维生素PP在体内的活性型。
