第四章 维生素和辅酶
第一节 维生素的概念和类别
一,概念
主要由食物供给的一类 小分子有机物质,在体内含量少,不是构成机体的物质
,也不是能量物质,而在新陈代谢中起作用,缺乏可导致疾病。
二、发现与研究
19c末荷兰人 Eijkman在米糠中发现了治疗, 脚气病, 的, 保护因素, ;后来
,Grijins证明米糠中含有一种, 营养因素,, 并提出, 营养缺乏症, 的概念;
20c初, 英国 F.G.Hopkins通过小鼠实验得出结论, 维生素是正常膳食中的必需
辅助因子 。 美国科学家于 1913年首先发现维生素 A和维生素 B。
三,分类及命名
一般按其溶解性分为水溶维生素和脂溶性维生素。
习惯命名:按发现先后,如维生素 B1,B2等;
按结构特点,如硫胺素、核黄素等。
第二节 水溶性维生素及辅酶
包括,维生素 C及 B族维生素
一、维生素 C:
又称抗坏血酸。烯醇式己糖酸内酯,有 D型和 L型之分,L型有生物活性。 L型
的氧化型和还原性都有生物活性。
分子第 2,3位碳上烯醇羟基上的氢容易成 H+而释出,故维 C不含自由羟基,仍
具有机酸的性质。
( C6H8O6 M=176.12 )
1, 来源及性质
新鲜水果及蔬菜,尤桔、橙、番茄、辣椒、鲜枣及松针含量
丰富。
无色片状结晶,有酸味;易溶于水,不溶于有机溶剂;是一种
还原剂;在酸性溶液中比中性及碱性溶液中稳定,易被热光及某
些金属离子( Fe2+,Cu2+) 破坏。
3, 生理功能
一些氧化还原酶的辅酶,能保护酶中的 — SH基,使之不受氧
化。可作供氢体。可作为羟化酶的辅酶,参与一些羟化反应。如
胶原合成中,脯氨酸羟化成羟脯氨酸。
在体内可增加血管的致密性,降低其通透性及脆性,增加机体
抵抗力。缺乏维 C,易患坏血病( scurvy)。
除人体、灵长类动物及豚鼠不能自行合成外(因缺乏 古洛内
酯氧化酶 ),其他生物体都能合成。
二,B族维生素
(一) 硫胺素和脱羧辅酶
1, 化学结构:
嘧啶环,噻唑环(分子中含有硫和氨基)。
脱羧辅酶是硫胺素的衍生物,称为焦磷酸硫胺素:
2, 来源及性质:
植物中分布广泛(谷物,豆类的种皮,米糠及酵母)。动物及
酵母中,硫胺素主要以 TPP形式存在,高等植物中,游离硫胺素形
式。
稳定性( 在 溶液中),酸性较稳定,中性及碱性易氧化,酸
性及中性,耐热
紫外吸收, 233 nm,267nm。
呈色, 氰化高铁碱性溶液,硫色素(深蓝色荧光)。
3,生理功能
在细胞内以 TPP形式作为脱羧酶的辅酶而参与糖代
谢。缺乏时,丙酮酸、乳酸在组织积累,血液和脑组织中
丙酮酸含量升高。糖代谢障碍,故又称抗脚气病维生素。
硫胺素能抑制胆碱脂酶的活性,减少乙酰胆碱的水
解。临床上用来辅助治疗神经炎、心肌炎、食欲不振、消
化不良等。
(二)核黄素和黄素辅酶
1、化学结构:有核糖醇,6,7-二甲基异咯嗪两部分
在机体内,核黄素以 FMN,FAD 两种形式存在( FMN, 黄素
单核苷酸; FAD,黄素腺嘌呤二核苷酸)。
2,来源及性质
绿色植物、鸡蛋、乳类、肝脏、谷物等。
橙黄色晶体。耐热,易溶于碱性溶液,微溶于水及乙
醇。
水溶液呈黄绿色荧光,根据其强弱可以定量。
3, 生理功能
脱氢酶黄素酶的辅酶,促进底物脱氢或递氢促进糖 `脂
肪和蛋白质代谢,维持眼的正常视觉功能。
缺乏:口腔、舌、眼皮、角膜、皮肤等发炎。
临床上用于治疗口角炎、角膜炎、夜盲症等。
(三) 维生素 PP和辅酶 I, 辅酶 II
1,化学结构:
吡啶的衍生物(烟酸或尼克酸,烟酰胺或尼克酰胺)。
辅酶( Co) I, NAD,烟酰胺腺嘌呤二核苷酸。
辅酶( Co) II,NADP,烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸。
2, 来源及性质
肉类、花生、蔬菜等。
少数动物,植物和某些细菌可以通过 Trp代谢 合成。
无色晶体,性质稳定。 260nm有吸收光谱。与 CNBr产生
黄绿色化合物,可用于定量测定 。
3,生理功能
维生素 PP作为原料合成 NAD 及 NADP。 NAD 及 NADP
是脱氢酶的辅酶,在生物氧化过程中起重要作用。
MH2 + NAD+ M + NADH+H+
维生素 PP能维持神经系统的健康,对中枢及交感神经系统有维护
作用。
缺乏时,患赖皮病。长期单食玉米可引起缺乏症。尼克酸可作
血管扩张药,及降低血浆胆固醇和脂肪的作用。
(四)吡哆素(维生素 B6)
1, 化学结构:
包括吡哆醇,吡哆醛和吡哆胺三种化合物,它们都是吡啶的
衍生物。
维生素 B6的磷酸脂 —— 磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺是转胺酶和氨
基酸脱羧酶的辅酶。
2,来源及性质
分布于肝、肾、肌肉、米糠、种子胚及酵母中。在植
物组织中多以吡哆醛的形式存在,而动物组织中以吡哆醛
及吡哆胺两种形式存在。
无色晶体,对酸较稳定,在碱液中易被破坏,尤对光
敏感;与 FeCl3作用呈红色,与重氮化对氨基笨磺酸作用
生成桔红色产物,这些反应可用来定性和定量。
3,生理功能
以辅酶形式参与代谢,主要是参与氨基酸的转氨、脱羧、内消
旋等反应。不饱和脂肪酸的代谢也需维生素 B6。
人体少缺乏,食物中含有,某些肠道细菌可合成。
(五)泛酸和辅酶 A
1, 化学结构:
又名遍多酸。由一个有取代基的丁酸 ( α,γ— 二羟
— β— 二甲基丁酸)和一分子 β— 丙氨酸以酰胺键连接而成
。
2,来源及性质
分布于动植物组织中,尤以肝脏、酵母等丰富。
淡黄色油状物,具酸性;易溶于水及乙醇,在酸性溶
液中易分解,在中性溶液较稳定。
3,生理功能
在体内主要以 CoA的形式参与代谢。
CoA是一个很重要的辅酶,与糖、脂、蛋白代谢密切
相关。在代谢中也起转移酰基的作用。( HSCoA 或
CoASH)
(六)叶酸和叶酸辅酶
1, 化学结构
又称蝶酰谷氨酸( PGA,abb),其结构由蝶啶、对氨基苯甲酸
及 L— 谷氨酸三部分组成。
叶酸在体内主要以 THFA或 FH4 形式作为辅酶存在。 FH4又称
CoF,是叶酸分子蝶啶的 5,6,7,8位各加一个氢形成的。
2,来源及性质
分布:植物叶,酵母及动物肝、肾中。
浅黄色晶体,微溶于水,在溶液中易被光破坏。
3, 生理功能
一碳基团转移酶系的辅酶,是一碳基团的传递体。一
碳基团主要联接于 THFA的 N5,N10位。
叶酸辅酶作为一碳基团载体参与核苷酸,某些氨基酸
等的合成代谢。缺乏时可影响核苷酸等代谢,还可出现贫
血症状。
(七) 生物素
1,化学结构:
含硫化合物,可看作是由噻吩环和尿素结合而成,侧链
上有一个戊酸。
2,来源及性质
在动植物界分布很广,如酵母、肝、肾、蛋黄、蔬
菜、谷物等。许多生物能自身合成,动物如牛、羊能合成
,人体不能,但其肠道细菌能合成部分。
无色的长针状晶体,溶于热水,不溶于有机溶剂,对热
和酸碱稳定,易被氧化剂破坏。
3,生理功能
生物素是羧化酶辅酶,在 CO2的固定中起重要作用。
缺乏时毛发脱落、皮肤发炎。
鸡蛋清中含抗生素蛋白,若与生物素结合,生物素不
能发挥作用; 因而过多吃生鸡蛋,会造成缺乏症 。
(八) 维生素 B12和辅酶 B12
1,化学结构:
含 Co的化合物,又称钴胺素。主体结构是一个咕啉核和一个拟核
苷酸两部分组成。 Co上可连接不同的基团。若连接的是 CN基,称
为氰钴素。辅酶 B12是钴与酰苷的 5’位连接。
2,来源及性质
存在 肝脏、酵母;肉、蛋、鱼、肾等也含有。维生素及肠道细菌
可合成。
红色晶体,无嗅无味;可溶于水,丙酮及乙醇,不溶于 CHCl3;
结晶的性质稳定,在中性溶液中耐热,日光和氧化剂可将其破坏,
强酸和强碱下易分解。
3,生理功能
B12及其类似物对维持动物正常的生长和营养,上皮组织细胞的
正常新生以及红细胞的新生和成熟有很重要的作用。 以辅酶的形式
参与体内一碳基团代谢,是生物合成核酸和蛋白质所必需的因素。
甲基钴素( CH3 - B12 )。 N5 - CH3 — THFA甲基移换酶的辅
酶。此酶催化 N5 - CH3 — THFA和同型半胱胺酸之间的甲基转换,
产生 THFA和 Met。
5`- 脱氧酰苷钴素( 5`- dA- B12 ),甲基丙二酰辅酶A的
变位酶,此酶催化甲基丙二酰辅酶A转变为琥珀酰辅酶A。这个反
应是联系脂代谢的反应之一。
其与叶酸作用有时是关联的。乏,核酸和蛋白质合成障碍,表现
为巨幼红细胞贫血症。
三,硫辛酸
1,化学结构:
2,生理功能:
硫辛酸是酵母和微生物生长必需的维生素;在动物和人体内可作
为辅酶传递氢和乙酰基。
四,泛醌
(辅酶 Q为生物氧化呼吸链的组成之一)
第四节 水溶性维生素与辅酶
见下表:
第一节 维生素的概念和类别
一,概念
主要由食物供给的一类 小分子有机物质,在体内含量少,不是构成机体的物质
,也不是能量物质,而在新陈代谢中起作用,缺乏可导致疾病。
二、发现与研究
19c末荷兰人 Eijkman在米糠中发现了治疗, 脚气病, 的, 保护因素, ;后来
,Grijins证明米糠中含有一种, 营养因素,, 并提出, 营养缺乏症, 的概念;
20c初, 英国 F.G.Hopkins通过小鼠实验得出结论, 维生素是正常膳食中的必需
辅助因子 。 美国科学家于 1913年首先发现维生素 A和维生素 B。
三,分类及命名
一般按其溶解性分为水溶维生素和脂溶性维生素。
习惯命名:按发现先后,如维生素 B1,B2等;
按结构特点,如硫胺素、核黄素等。
第二节 水溶性维生素及辅酶
包括,维生素 C及 B族维生素
一、维生素 C:
又称抗坏血酸。烯醇式己糖酸内酯,有 D型和 L型之分,L型有生物活性。 L型
的氧化型和还原性都有生物活性。
分子第 2,3位碳上烯醇羟基上的氢容易成 H+而释出,故维 C不含自由羟基,仍
具有机酸的性质。
( C6H8O6 M=176.12 )
1, 来源及性质
新鲜水果及蔬菜,尤桔、橙、番茄、辣椒、鲜枣及松针含量
丰富。
无色片状结晶,有酸味;易溶于水,不溶于有机溶剂;是一种
还原剂;在酸性溶液中比中性及碱性溶液中稳定,易被热光及某
些金属离子( Fe2+,Cu2+) 破坏。
3, 生理功能
一些氧化还原酶的辅酶,能保护酶中的 — SH基,使之不受氧
化。可作供氢体。可作为羟化酶的辅酶,参与一些羟化反应。如
胶原合成中,脯氨酸羟化成羟脯氨酸。
在体内可增加血管的致密性,降低其通透性及脆性,增加机体
抵抗力。缺乏维 C,易患坏血病( scurvy)。
除人体、灵长类动物及豚鼠不能自行合成外(因缺乏 古洛内
酯氧化酶 ),其他生物体都能合成。
二,B族维生素
(一) 硫胺素和脱羧辅酶
1, 化学结构:
嘧啶环,噻唑环(分子中含有硫和氨基)。
脱羧辅酶是硫胺素的衍生物,称为焦磷酸硫胺素:
2, 来源及性质:
植物中分布广泛(谷物,豆类的种皮,米糠及酵母)。动物及
酵母中,硫胺素主要以 TPP形式存在,高等植物中,游离硫胺素形
式。
稳定性( 在 溶液中),酸性较稳定,中性及碱性易氧化,酸
性及中性,耐热
紫外吸收, 233 nm,267nm。
呈色, 氰化高铁碱性溶液,硫色素(深蓝色荧光)。
3,生理功能
在细胞内以 TPP形式作为脱羧酶的辅酶而参与糖代
谢。缺乏时,丙酮酸、乳酸在组织积累,血液和脑组织中
丙酮酸含量升高。糖代谢障碍,故又称抗脚气病维生素。
硫胺素能抑制胆碱脂酶的活性,减少乙酰胆碱的水
解。临床上用来辅助治疗神经炎、心肌炎、食欲不振、消
化不良等。
(二)核黄素和黄素辅酶
1、化学结构:有核糖醇,6,7-二甲基异咯嗪两部分
在机体内,核黄素以 FMN,FAD 两种形式存在( FMN, 黄素
单核苷酸; FAD,黄素腺嘌呤二核苷酸)。
2,来源及性质
绿色植物、鸡蛋、乳类、肝脏、谷物等。
橙黄色晶体。耐热,易溶于碱性溶液,微溶于水及乙
醇。
水溶液呈黄绿色荧光,根据其强弱可以定量。
3, 生理功能
脱氢酶黄素酶的辅酶,促进底物脱氢或递氢促进糖 `脂
肪和蛋白质代谢,维持眼的正常视觉功能。
缺乏:口腔、舌、眼皮、角膜、皮肤等发炎。
临床上用于治疗口角炎、角膜炎、夜盲症等。
(三) 维生素 PP和辅酶 I, 辅酶 II
1,化学结构:
吡啶的衍生物(烟酸或尼克酸,烟酰胺或尼克酰胺)。
辅酶( Co) I, NAD,烟酰胺腺嘌呤二核苷酸。
辅酶( Co) II,NADP,烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸。
2, 来源及性质
肉类、花生、蔬菜等。
少数动物,植物和某些细菌可以通过 Trp代谢 合成。
无色晶体,性质稳定。 260nm有吸收光谱。与 CNBr产生
黄绿色化合物,可用于定量测定 。
3,生理功能
维生素 PP作为原料合成 NAD 及 NADP。 NAD 及 NADP
是脱氢酶的辅酶,在生物氧化过程中起重要作用。
MH2 + NAD+ M + NADH+H+
维生素 PP能维持神经系统的健康,对中枢及交感神经系统有维护
作用。
缺乏时,患赖皮病。长期单食玉米可引起缺乏症。尼克酸可作
血管扩张药,及降低血浆胆固醇和脂肪的作用。
(四)吡哆素(维生素 B6)
1, 化学结构:
包括吡哆醇,吡哆醛和吡哆胺三种化合物,它们都是吡啶的
衍生物。
维生素 B6的磷酸脂 —— 磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺是转胺酶和氨
基酸脱羧酶的辅酶。
2,来源及性质
分布于肝、肾、肌肉、米糠、种子胚及酵母中。在植
物组织中多以吡哆醛的形式存在,而动物组织中以吡哆醛
及吡哆胺两种形式存在。
无色晶体,对酸较稳定,在碱液中易被破坏,尤对光
敏感;与 FeCl3作用呈红色,与重氮化对氨基笨磺酸作用
生成桔红色产物,这些反应可用来定性和定量。
3,生理功能
以辅酶形式参与代谢,主要是参与氨基酸的转氨、脱羧、内消
旋等反应。不饱和脂肪酸的代谢也需维生素 B6。
人体少缺乏,食物中含有,某些肠道细菌可合成。
(五)泛酸和辅酶 A
1, 化学结构:
又名遍多酸。由一个有取代基的丁酸 ( α,γ— 二羟
— β— 二甲基丁酸)和一分子 β— 丙氨酸以酰胺键连接而成
。
2,来源及性质
分布于动植物组织中,尤以肝脏、酵母等丰富。
淡黄色油状物,具酸性;易溶于水及乙醇,在酸性溶
液中易分解,在中性溶液较稳定。
3,生理功能
在体内主要以 CoA的形式参与代谢。
CoA是一个很重要的辅酶,与糖、脂、蛋白代谢密切
相关。在代谢中也起转移酰基的作用。( HSCoA 或
CoASH)
(六)叶酸和叶酸辅酶
1, 化学结构
又称蝶酰谷氨酸( PGA,abb),其结构由蝶啶、对氨基苯甲酸
及 L— 谷氨酸三部分组成。
叶酸在体内主要以 THFA或 FH4 形式作为辅酶存在。 FH4又称
CoF,是叶酸分子蝶啶的 5,6,7,8位各加一个氢形成的。
2,来源及性质
分布:植物叶,酵母及动物肝、肾中。
浅黄色晶体,微溶于水,在溶液中易被光破坏。
3, 生理功能
一碳基团转移酶系的辅酶,是一碳基团的传递体。一
碳基团主要联接于 THFA的 N5,N10位。
叶酸辅酶作为一碳基团载体参与核苷酸,某些氨基酸
等的合成代谢。缺乏时可影响核苷酸等代谢,还可出现贫
血症状。
(七) 生物素
1,化学结构:
含硫化合物,可看作是由噻吩环和尿素结合而成,侧链
上有一个戊酸。
2,来源及性质
在动植物界分布很广,如酵母、肝、肾、蛋黄、蔬
菜、谷物等。许多生物能自身合成,动物如牛、羊能合成
,人体不能,但其肠道细菌能合成部分。
无色的长针状晶体,溶于热水,不溶于有机溶剂,对热
和酸碱稳定,易被氧化剂破坏。
3,生理功能
生物素是羧化酶辅酶,在 CO2的固定中起重要作用。
缺乏时毛发脱落、皮肤发炎。
鸡蛋清中含抗生素蛋白,若与生物素结合,生物素不
能发挥作用; 因而过多吃生鸡蛋,会造成缺乏症 。
(八) 维生素 B12和辅酶 B12
1,化学结构:
含 Co的化合物,又称钴胺素。主体结构是一个咕啉核和一个拟核
苷酸两部分组成。 Co上可连接不同的基团。若连接的是 CN基,称
为氰钴素。辅酶 B12是钴与酰苷的 5’位连接。
2,来源及性质
存在 肝脏、酵母;肉、蛋、鱼、肾等也含有。维生素及肠道细菌
可合成。
红色晶体,无嗅无味;可溶于水,丙酮及乙醇,不溶于 CHCl3;
结晶的性质稳定,在中性溶液中耐热,日光和氧化剂可将其破坏,
强酸和强碱下易分解。
3,生理功能
B12及其类似物对维持动物正常的生长和营养,上皮组织细胞的
正常新生以及红细胞的新生和成熟有很重要的作用。 以辅酶的形式
参与体内一碳基团代谢,是生物合成核酸和蛋白质所必需的因素。
甲基钴素( CH3 - B12 )。 N5 - CH3 — THFA甲基移换酶的辅
酶。此酶催化 N5 - CH3 — THFA和同型半胱胺酸之间的甲基转换,
产生 THFA和 Met。
5`- 脱氧酰苷钴素( 5`- dA- B12 ),甲基丙二酰辅酶A的
变位酶,此酶催化甲基丙二酰辅酶A转变为琥珀酰辅酶A。这个反
应是联系脂代谢的反应之一。
其与叶酸作用有时是关联的。乏,核酸和蛋白质合成障碍,表现
为巨幼红细胞贫血症。
三,硫辛酸
1,化学结构:
2,生理功能:
硫辛酸是酵母和微生物生长必需的维生素;在动物和人体内可作
为辅酶传递氢和乙酰基。
四,泛醌
(辅酶 Q为生物氧化呼吸链的组成之一)
第四节 水溶性维生素与辅酶
见下表: