第六章 维生素和辅酶
二 维生素 B1与羧化辅酶
三 维生素 B2与黄素辅酶
四 泛酸和辅酶 A
五 维生素 PP和辅酶 Ⅰ,辅酶 Ⅱ
六 维生素 B6和磷酸吡哆 醛
七 生物素
八 叶酸和叶酸辅酶
九 维生素 B12和 B12辅酶
一 维生素概述
十 维生素 C
十一 维生素 A
十二 维生素 D
十三 维生素 E
十四 维生素 K
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,
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。长期缺乏某种维生素,
会导致维生素缺乏症。
一 维生素概述
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)
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。
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。
18 25 50 d
g
80
60
40
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。
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:
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 水溶性维生素
( water-soluble vitamins)和 脂溶性维生
素 ( lipid-soluble vitamins)两大类。
维生素
水溶性维生素
脂溶性维生素
,维生素 B族( B1,B2、泛
酸、维生素 PP,B6、生物素、
叶酸,B12)和维生素 C等。
:维生素 A,D,E,K等
1,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。
( 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。
2,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。
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;
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。
维生素缺乏
1.维生素的摄入量不足
2.维生素的吸收障碍
3.需要量增加
4.食物以外的维生素供给不足
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。
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。
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。
N— C— CH3
HC C— CH2CH2OH
S
Cl
维生素 B1由一含 S的噻唑环和一含 NH2的嘧啶
环组成,又称硫胺(素)( Thiamine)。
1
2
4
5
NH2·HCl
3HC
CH2
1
2
4
PP
焦磷酸硫胺素( TTP)
硫胺素 + ATP Mg
2+
硫胺素激酶
TPP + AMP
二 维生素 B1与羧化辅酶
主要功能:
1,以辅酶方式参加糖的分解代谢。 TPP是脱羧酶、脱氢酶
的辅酶。功能部位在噻唑环的 C2上。
2,促进年幼动物的发育。维生素 B1促进肠胃蠕动,增加
消化液的分泌,因而能促进食欲。
3,保护神经系统。促进糖代谢,为神经活动提供能量。
缺乏症:
1,脚气病
2,中枢神经和肠胃患糖代谢失常
—— 因维生素 B1严重缺乏而引起的多发性神
经炎。患者的周围神经末梢及臂神经丛均有发
炎和退化现象,伴心肌受累、四肢麻木、肌肉
瘦弱、烦躁易怒和食欲不振等症状。同时因丙
酮酸脱羧作用受阻,组织和血液中乳酸量大增,
湿性脚气病还伴有下肢水肿。
脚气病
缺乏维生素 B1不仅周围神经的结
构和功能受损,中枢神经系统也同样
受害。因为神经系统(特别的大脑)
所需的能量,基本由血糖氧化供给,
当糖代谢受阻时,神经组织也就发生
反常现象。
性质和来源
酵母中含维生素 B1最多,其他食物中含量多
不高。五谷类多集中在胚芽及皮层中。瘦肉、
核果和蛋类的含量也较多。酵母、细菌和高
等植物能合成维生素 B1。
三 维生素 B2和黄素辅酶
维生素 B2又称核黄素( riboflavin),是一种
核糖醇与 6,7— 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。
H2C— C— C— C— CH
OHOH OH OH
HH H H
1′ 2′ 3′ 4′ 5′
N
N
N
C
C
O
NH
O
CH3CH3
1 2
345
7
8
9
10
核糖醇基
异咯嗪基
维生素 B2为橘黄色的针状晶体,味苦,微溶于水,
极易溶于碱性溶液
H2C— C— C— C— CH2OH
OH OH OH
H H H
N
N
N
C
C
O
NH
O
CH3CH3
-O— P=O
O
O-
FMN,flavin mononucleotide OH2C
OH OH
1′2′3′4′
5′
N
N N
N
H
H
H
9
-O— P=O
O
FAD,flavin adenine dinucleotide
VB2 + ATP → FMN + ADP FMN + ATP → FAD +PPi
N
N
N
C
C
O
NH
O
CH3CH3
R
10
1
N
N
N
C
C
O
NH
O
CH3CH3
H
H
R
+2HH2-
维生素 B2的生理功
能是作为递氢辅酶,
参与生物氧化作用。
功能部位在异咯嗪
环上的 N1, N10
维生素 B2每人每天需要量:儿童 0.6mg,
成人 1.6mg。动物体内不能合成维生素
B2,过量则排出。
膳食中长期缺乏维生素 B2,眼角膜和口角血
管增生,引起白内障、眼角膜炎、舌炎和阴
囊炎等。
四 泛酸(维生素 B3)和辅酶 A
CH2-C— C— C-N-CH2-CH2-COOH
H3C
H3C
OH
H O
H
OH
α,γ-二羟 -β,β-二甲基丁酸 β-丙氨酸
NH-CH2-CH2-SH
巯基乙胺
OOH2C
O OH
1′2′3′4′
5′
N
N N
N
H
H
9
P-O
— O‖
P
O-
O

O

P-O
— O‖
O-
NH2
辅酶 A
( CoASH)
泛酸为淡黄色粘性油状物,溶于水和醋酸,不溶于
氯仿和苯,在中性溶液中对湿热、氧化和还原都稳
定。
泛酸的生物功能是以 CoA形式参加代谢,是
酰基的载体,是体内酰化酶的辅酶,对糖、
脂、蛋白质代谢过程中的乙酰基转移有重要
作用。功能部位 -SH
成人每天需要量为 5~10mg,一般膳食的泛酸
含量丰富。大白鼠缺乏泛酸,毛发边灰白,并
自行脱落,毛与皮的色素形成可能与泛酸有关。
五 维生素 PP和辅酶 Ⅰ,辅酶 Ⅱ
维生素 PP过去称抗赖皮病维生素或维生素 B5,包
括尼克酸(烟酸)和尼克酰胺。尼克酰胺的副
作用较小(如引起面部、颈部发赤发痒和烧灼
感),医疗及营养上多用尼克酰胺。
N
COOH
尼克酸
( nicotinic acid)
N
CONH2
尼克酰胺
( nicotinamide)
N
CONH2
OOH2C
OH OH
N
N N
N
H
H
9
P-O
— O‖
NH2
OH2C
OH OH
O
P = O-O
— O
+
尼克酰胺腺
嘌呤二核苷

( nicotinam
ide adenine
dinucleotid
e,NAD+) 辅
酶 Ⅰ
P
尼克酰胺腺
嘌呤二核苷
酸磷酸
( nicotina
mideadenin
edinucleot
idephospha
te,NADP+)
辅酶 Ⅱ
Nicotinic acid + PRPP + ATP→NAD +
NAD+ + ATP → NADP + +PPi
尼克酸及尼克酰胺为无色晶体
功能:
1.以 NAD+或 NADP+形式作为脱氢酶的辅酶而
起到递氢体的作用。功能部位在 C4
N
CONH2
R
+2H
N
CONH2
R
H H
1
4
-2H
NAD(P)+
+2H
-2H
NAD(P)H + H+
2,维持神经组织的健康。尼克酰胺对中枢及
交感神经系统有维护作用,缺乏,则常产生神
经损害和精神紊乱。
3,促进微生物生长。
4.尼克酸可使血管扩张,使皮肤发赤发痒,
尼克酰胺无此作用。大剂量尼克酸有降低血
浆胆固醇和脂肪的作用。
缺乏症
膳食中长期缺乏维生素 PP所引起的疾病为对称
性皮炎,又叫赖皮病 (pellagra)。在狗生黑舌病。
赖皮病患者的中枢及交感神经系统、皮肤、胃、
肠等皆受不良影响。主要症状为对称性皮炎,
消化道炎和神经损害与精神紊乱,两手及其裸
露部位呈现对称性皮炎。中枢神经方面的症状
为头痛、头昏、易刺激、抑郁等。 Trp(色氨酸)
可转变为尼克酰胺,以玉米为主食易患缺乏症
(玉米中 Trp贫乏)。
六 维生素 B6和磷酸吡哆醛
维生素 B6又称吡哆素,包括吡哆醇、吡哆醛、
吡哆胺。
N
CH2OH
CH2OH
HO
H3C
吡哆醇
(pyridoxol)
N
CH2OH
CHO
HO
H3C
吡哆醛
(pyridoxal)
N
CH2OH
CH2NH2
HO
H3C
吡哆胺
(pyridoxamine)
N
CH2O—
CHO
HO
H3C
P (磷酸吡哆醛,
PLP)
吡哆醇
吡哆醇氧化酶
吡哆醛 吡哆胺
吡哆胺转氨酶
ATP
ADP
磷酸吡哆醇
磷酸吡哆醇
氧化酶 磷酸吡哆醛
磷酸吡哆胺
转氨酶
磷酸吡哆胺
ATP
ADP
激酶 ATP
ADP
功能:
作为辅酶参加多种代谢反应,包括脱羧、转
氨、氨基酸内消旋,Trp代谢(包括 Trp→
nicotinamide)、含硫氨基酸的脱硫、羟基氨
基酸的代谢和氨基酸的脱水等。
缺乏症:
导致皮肤、中枢神经系统和造血机构的损害。
酵母、肝、蛋黄、肉、鱼、谷物,同时肠道
细菌可合成。
七 生物素
生物素(维生素 B7)为含硫维生素,其结构可视
为由尿素与硫戊烷环结合而成,并有一个 C5酸枝
链。
HN NH
C
O
尿素部分
HC CH
H2C CH
S
硫戊烷环部分 (CH2)4COOH
C5酸根部分
生物素( bioton)
尿素环上的
一个 N可与
CO2结合
生物素是细长针状的晶体,熔点 232℃,耐热
和耐酸、碱,微溶于水。
功能,生物素是多种羧化酶的辅酶,在 CO2固
定反应中起重要作用。
缺乏症,人体一般不会发生生物素缺乏。大白
鼠严重缺乏时,后脚瘫痪,广泛的皮肤病、脱
毛和神经过敏。人类缺少生物素可能导致皮炎、
肌肉疼痛、感觉过敏、怠倦、厌食、轻度贫血
等。
八 叶酸和叶酸辅酶
叶酸( folic acid)即维生素 B11,由蝶呤啶、
对氨基苯甲酸与 L-谷氨酸连接而成。
叶酸为鲜黄色物质,微溶于水,在水溶液
中易被光破坏。
叶酸的 5,6,7,8位置,在 NADPH2存在下,
可被还原成四氢叶酸( FH4或 THFA)。四氢
叶酸的 N5 和 N10位可与多种一碳单位结合作为
它们的载体。
功能:
THFA是转 一碳基团 酶系的辅酶。功能部位
N5 和 N10。
主要的生理功能:
1,参与嘌呤环的合成
2,Gly → Ser
缺乏症:
叶酸缺乏时,红细胞的发育受到影响,造成
巨红细胞性贫血症。
九 维生素 B12和 B12辅酶
维生素 B12是含钴的化合物,又称钴胺素
(cyanocobalamine)。维生素 B12的发现是多年研
究恶性贫血症(即巨初红细胞症)的结果。在
1948年从肝脏中分离出一种具有控制恶性贫血
效果的 红色晶体 物质,定名为维生素 B12。
在自然界中只有微生物能合成维生素 B12。
维生素 B12是含三价钴的多环系化合物,其经验
式为 C63H88O14N14RCo。其结构式经多次修正,
至 1963年确定。 1973年完成人工合成。
功能:
1,促进某些化合物的异构作用。
2,促进甲基转移作用。
3,维持 SH的还原型状态。
4,促进核酸和蛋白质的生物合成。
5,维持造血机构的正常运转。
6,促进上皮组织细胞的新生。
维生素 B12的吸收需要一种胃壁细胞分泌的糖
蛋白(称为内因子),两者结合后才能被小肠
吸收。恶性贫血患者的胃液中常缺乏内因子,
须注射维生素 B12治疗。
缺乏症:
1,儿童及幼龄动物发育不良。
2,消化道上皮组织细胞失常。
3,造血器官功能失常,不能正常产生红血细胞,
导致恶性贫血。
十 维生素 C
维生素 C能防治坏血病,又称抗坏血 (ascorbic acid)
O=C
C— OH
C— OH
HC
HO— C— H
CH2OH
O
O=C
C=O
C=O
HC
HO— C— H
CH2OH
O-2H
+2H
[还原型 ] [氧化型 ]
抗坏血酸为无色晶体,熔点 192℃,味酸,
溶于水及乙醇。不耐热,易被光及空气氧化。
抗坏血酸可还原 2,6-二氯靛酚使之褪色,
亦可与 2,4-二硝基苯肼结合成有色的腙,
定性或定量测定 。
1,促进各种支持组织及细胞间粘合物的形成。
是脯氨酸羟化酶的辅酶。
2,对生物氧化有重要作用。
功能:
缺乏症:
坏血病 毛细血管易出血和齿、骨发育不全
或退化。
十一 维生素 A
维生素 A只存在于动物性食物中,包括 A1 和 A2两种。 A1
即视黄醇,主要存在于咸水鱼的肝脏; A2即 3-脱氢视黄
醇,主要存在于淡水鱼肝脏。在高等植物和动物中普遍
存在的 β -胡萝卜素可转变为维生素 A。
CH2OH
视黄醇
3-脱氢视黄醇
CH2OH
CHO
视黄醇
视黄醛
缺乏症:
1,上皮组织结构改变,呈角质化。皮肤干燥,
成磷状。呼吸道表皮组织改变,易受病菌侵
袭。在儿童还偶有因缺乏维生素 A引起眼角膜
和结膜变质,牙釉和骨质发育不全。成人、
小孩长期缺乏维生素 A都会导致泪腺分泌障碍
产生干眼病(眼结膜炎)。动物缺乏维生素 A,
生殖和泌乳也不正常,易发生流产和缺奶。
2,视紫红质不足,对暗光适应能力减弱,发
生夜盲症。
3,引起代谢失调,如某些器官的 DNA含量减
少,粘多糖(硫酸软骨素)的生物合成也受阻
碍。
维生素 A较易被正常肠道吸收,但不直接随
尿排泄,因而摄取过量是有害的。
十二 维生素 D
维生素 D具有抗佝偻病作用,又称抗佝偻病
维生素。已确知有 4种,即维生素 D2,D3、
D4,D5,均为类固醇衍生物,其中 D2和 D3
较为重要。
只在动物体内含有维生素 D,鱼肝油中含量
最丰富。动、植物组织中含有能转化为维生
素 D的固醇类物质,经紫外光照射可转变为
维生素 D。目前尚不能用人工方法合成,只
能用紫外光照射维生素 D元的方法来制造。
维生素 D为无色晶体,不溶于水而溶于油脂
及脂溶剂,相当稳定,不易被酸、碱或氧化
破坏。
功能:
调节钙、磷代谢,维持血液正常的钙、磷
浓度,从而促进钙化,使牙齿、骨骼发育
正常。
缺乏症:
维生素 D摄食不足,不能维持钙的平衡,儿童
骨骼发育不良,产生 佝偻病 。患者骨质软弱,
膝关节发育不全,两腿形成内曲或外曲畸形。
成人则产生骨骼脱钙作用;孕妇和授乳妇人
的脱钙作用严重时导致 骨质疏松症,患者骨
骼易折,牙齿易脱落。
机体只能从胆汁排出过多的维生素 D,维生素
D如摄食过量则会 中毒 。早期症状为:乏力、
疲倦、恶心、头痛、腹泻等。较严重时引起
软组织(包括血管、心肌、肺、肾、皮肤等)
的钙化,导致重大病患。
十三 维生素 E
维生素 E又称生育酚或抗不育维生素,已知有
8种,其中 4种( α,β,γ,δ-生育酚)较为重
要,α-生育酚的效价最高。
动物组织的维生素 E都是从食物中取得的。
维生素 E为淡黄色无嗅无味油状物,不溶于
水而溶于油脂。不易被酸、碱和热破坏,无
氧条件下热至 200℃ 也稳定。极易被氧化。
易被紫外光破坏。在 259nm有吸收峰。
缺乏症:
1,生殖系统的上皮细胞毁坏,雄性睾丸退化,
不产生精子,雌性流产或胎儿被溶化吸收。
2,肌肉(包括心肌)萎缩,形态改变,代
谢反常。
3,血胆固醇水平增高,红细胞破坏,发生
贫血。
十四 维生素 K
维生素 K是一类能促进血液凝固的萘醌衍生
物。 1929年,H,Dam发现。有 K1,K2,K3三
种,K1,K2为天然产物,K3为人工合成品。
维生素 K1为黄色油状物。维生素 K2为黄色晶
体。溶于油脂及有机溶剂,如乙醚、丙酮等,
耐热,但易被光破坏。
维生素 K的主要作用是促进血液凝固,因维
生素 K是促进肝脏合成凝血酶原的重要因素。
缺乏症:
动物缺乏维生素 K,血凝时间延长。成人一
般不易缺乏维生素 K。有维生素 K缺乏病状
的人,必伴有其他生理功能不正常的情况,
如胆管阻塞,或因肠道疾病妨碍维生素 K的
吸收。
新生婴儿肠内无菌,不能合成维生素 K,身
体本身又无贮存,故易因维生素 K的缺乏而
出血,应当在出生前增加母体的维生素 K含
量。
大剂量维生素 K可引起动物贫血、脾肿大和
肝肾伤害。对皮肤和呼吸道有强烈刺激,
有时还引起溶血。