一 维生素 定义 : 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 分类 : 脂溶性维生素 (lipid-soluble vitamin) 水溶性维生素 (water-soluble vitamin)

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1 第 18 章 维生素与无机物 Vitamins and Minerals

2 一 维生素 定义 : 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 分类 : 脂溶性维生素 (lipid-soluble vitamin) 水溶性维生素 (water-soluble vitamin)

3 二 无机元素 无机元素 (minerals) 是维持人体正常生理功能 也必不可少的元素 分类 常量元素 (macroelement): : 钠 钾 氯 钙 磷 镁等 微量元素 (trace element): : 指人体每日需要 量在 100mg 以下的化学元素, 主要包括铁 碘 铜 锌 锰 硒 氟 钼 钴 铬等

4 第一节 脂溶性维生素 Lipid-soluble Vitamin

5 共同特点 : (1) 均为非极性疏水的异戊二烯衍生物 (2) 不溶于水, 溶于脂类及脂肪溶剂 (3) 在食物中与脂类共存, 并随脂类一同吸收 (4) 吸收的脂溶性维生素在血液与脂蛋白及某些特殊结合蛋白特异结合而运输 种类 : Vit A, Vit D, Vit E, Vit K

6 一 维生素 A 又称抗干眼病维生素 ( 一 ) 视黄醇与其特异的结合蛋白相结合而在 天然形式 : 来源 : 血液中运输 A1( ( 视黄醇 ) A2(3- 脱氢视黄醇 ) 动物内脏 ( 视黄醇酯 ) 植物 : 维生素 A 原 ( 如 β- 胡萝卜素 )

7 运输形式 : 肝内星形细胞 (stellate cell) 储存 视黄醇酯 视黄醇 肝细胞 视黄醇结合蛋白 (RBP) 血液 靶组织特异受体 运甲腺蛋白 (TTR) 在细胞内 细胞视黄醇结合蛋白 (CRBP)

8 ( 二 ) 视黄醇 视黄醛和视黄酸是维生素 A 的活性 形式 视黄醇 视黄醛和视黄酸是维生素 A 的活性形式 H 3 C CH 3 CH 3 CH 3 H 3 C CH 3 CH 3 CH 3 CH 2 H CH CH 3 视黄醇 CH 3 视黄醛 H 3 C CH 3 CH 3 CH 3 CH H 3 C CH 3 CH 顺 - 视黄酸 CH 3 全反 - 视黄酸 CH 3 H 3 C CH H 3 C H 3 C CH 3 CH 3 CH 3 * CH 3 H 3 C H 3 C CH 3 CH 3

9 1.. 视黄醛与视蛋白结合发挥其视觉功能 全反视黄醇 异构酶 11- 顺视黄醇 还原酶 还原酶 全反视黄醛 11- 顺视黄醛 视蛋白 变视紫红质 II 视紫红质 (11- 顺视黄醛 ) 视觉神经冲动 光视紫红质 ( 全反视黄醛 ) 光

10 2.. 视黄酸对基因表达和组织分化具有调节作用 全反式视黄酸和 9- 顺视黄酸是执行这一重要功能 的关键物质 与细胞内核受体结合, 与 DNA 反应元件 结合, 调节某些基因的表达 缺乏 : 干眼病 (xerophthalmia) 3.. 维生素 A 和胡萝卜素是有效的抗氧化剂 能直接消灭自由基, 有助于控制细胞膜和富含 脂质组织的脂质过氧化 4. 维生素 A 过量可引起中毒

11 二 维生素 D 可在体内合成 ( 一 ) 维生素 D 的活化形式是 1,25- 二羟维生素 D 种 类 :VitD 2 ( 麦角钙化醇 ) VitD 3 ( 胆钙化醇 ) VitD 2 原 : 麦角固醇 VitD 3 原 :7- 脱氢胆固醇 麦角固醇 VitD 2 胆固醇 7- 脱氢胆固醇 VitD 3 ( 紫外照射 ) VitD 3 在血液中运输 : 与维生素 D 结合蛋白 (vitamin D binding protein, DBP) 相结合而运输

12 VitD 3 的活性形式 : 1, 25- (H)2-VitD 3 维生素 D 3 ( 胆钙化醇 ) 肝 25- 羟化酶 25- 羟维生素 D 3 (25- 羟胆钙化醇 ) 肾, 骨, 胎盘中的 1α - 羟化酶 1, 25- 二羟维生素 D 3 (1, 25- 二羟胆钙化醇 ) 肾, 骨, 胎盘 软骨中的 24- 羟化酶 24, 25- 二羟维生素 D 3 (24, 25- 二羟胆钙化醇 )

13 ( 二 )1,25) 1,25-(H) 2 D 3 具有调节血钙和组织细胞 分化的功能 1.. 调节血钙水平是 1,25-(H) 2 D 3 的重要作用 1,25-(H) 2 D 3 可通过信号转导系统使钙通道开 放, 促进小肠对钙 磷的吸收, 影响骨组织的钙代 谢, 从而维持血钙和血磷的正常水平, 促进骨和牙 的钙化 维生素 D 缺乏 : 儿童 佝偻病 (rickets) 成人 软骨病 (osteomalacia)

14 2. 1,25-(H) 2 D 3 还具有影响细胞分化的功能 调节多种组织细胞分化 促进胰岛 细胞合成与分泌胰岛素 抑制某些肿瘤细胞增殖和促进分化 3. 维生素 D 过量可引起中毒

15 三 维生素 E 是体内最重要的脂溶性抗氧化物质 ( 一 ) 维生素 E 是生育酚类化合物, 苯骈二氢吡喃的衍生物 R 1 H 生育酚 (tocopherol): 和 四种 R 2 R3 CH 3 生育酚 生育三烯酚 (tocotrienol): H R 1 和 四种 R 2 CH 3 R3 生育三烯酚

16 ( 二 ) 维生素 E 具有抗氧化等多方面的功能 1.. 维生素 E 是体内最重要的脂溶性抗氧化剂 机制 : 捕捉过氧化脂质自由基, 保护生物膜 的结构与功能 维生素 E + 过氧化脂质自由基 生育酚自由基 维生素 C 或谷胱甘肽 生育醌 缺乏 : 轻度溶血性贫血

17 2.. 维生素 E 具有调节基因表达的作用 上调或下调生育酚的摄取和降解相关的基因 延缓衰老 脂类摄取与动脉硬化的相关基因 : 预防和治疗冠状动脉粥样硬化性心脏病 细胞外基质蛋白的基因 细胞黏附与炎症的相关基因 抗炎 维持正常免疫功能 细胞信号系统和细胞周期调节的相关基因 抑制细胞增殖, 抗肿瘤

18 3.. 维生素 E 能提高血红素合成的关键酶活性 血红素合成关键酶 :δ: 氨基 γ 酮戊酸 (ALA) 合酶 缺乏 : 新生儿贫血 ALA 脱水酶 4.. 维生素 E 缺乏并不多见 临床上 : 治疗先兆流产及习惯性流产

19 四 维生素 K 又称凝血维生素 ( 一 ) 维生素 K 是 2- 甲基 1,4- 萘醌的衍生物 天然形式 : K 植物甲萘醌或叶绿醌 K 肠道细菌的产物 人工合成 :K 3 CH 3 CH 3 H CH 3 维生素 K 1 ( 植物甲萘醌 ) ( 叶绿醌 ) H H 3 n 维生素 K 2 H 维生素 K 3

20 ( 二 ) 维生素 K 是多种 - 谷氨酰羧化酶的辅酶 1.. 维生素 K 具有促进凝血作用 2.. 维生素 K 对骨代谢具有重要作用 3.. 维生素 K 缺乏可引起出血

21 第二节 水溶性维生素 Water-soluble Vitamin

22 概述 共同特点 易溶于水, 故易随尿液排出 体内不易储存, 必须经常从食物中摄取 作用比较单一, 主要构成酶的辅助因子直接 影响某些酶的催化作用 种类 :B 族维生素, 维生素 C

23 一 维生素 B1 形成辅酶焦磷酸硫胺素 ( 一 ) 焦磷酸硫胺素是维生素 B1 的活性形式 N CH 2 N + CH 3 H 3 C N NH 2 HC S CH 2 CH 2 P H P H H 硫胺素 (thiamine) 焦磷酸硫胺素 (thiamine pyrophosphate, TPP)

24 ( 二 ) 维生素 B1 在糖代谢中具有重要作用, 1. 生化作用 TPP 是 α- 酮酸氧化脱羧酶的辅酶, 也是转 酮酶的辅酶 在神经传导中起一定的作用, 抑制胆碱酯 酶的活性 2. 缺乏症 缺乏可引起脚气病 脚气病, 末梢神经炎

25 二 维生素 B2 是 FAD 和 FMN 的组成成分 ( 一 )FAD) 和 FMN 是维生素 B 2 的是活性形式 维生素 B 2 又名核黄素 (riboflavin) 体内活性形式为黄素单核苷酸 (FMN) 黄素腺嘌呤二核苷酸 (FAD)

26 N NH 2 N H 2 C HCH P H P H N CH 3 N HCH HCH CH 3 H H H 3 C H 3 C Ⅲ N Ⅱ N Ⅰ N C C NH Vit B 2 FMN FAD AMP

27 ( 二 )FMN) 和 FAD 是体内氧化还原酶的辅基 生化作用 :FMN: 及 FAD 是体内氧化还原酶 ( 如脂 酰 CoA 脱氢酶 琥珀酸脱氢酶 黄嘌呤氧化酶 等 ) 的辅基, 主要起氢传递体氢传递体的作用. 缺乏症 : 口角炎, 唇炎, 阴囊炎等

28 三 维生素 PP 又称抗癞皮病维生素 ( 一 ) 维生素 PP 是 NAD + 和 NADP + 的组成成分 维生素 PP 包括 : 尼克酸 (nicotinic acid) 尼克酰胺 (nicotinamide) 体内活性形式 : 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD + ) 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 (NADP + )

29 尼克酰胺 CNH 2 NH 2 N + N N H H H H H N N H 2 C P P P CH 2 NAD + :R 为 H H H R NADP + :R 为 P H

30 ( 二 ) 维生素 PP 缺乏可引起癞皮病 1. 生化作用 NAD + 及 NADP + 是体内多种不需氧脱氢酶 ( 如苹果酸脱氢酶 乳酸脱氢酶 ) 的辅酶, 起 传递氢的作用 2. 缺乏症 : 癞皮病 3. 大量长期服用会中毒, 肝损伤

31 四 泛酸主要参与酰基转移反应 ( 一 ) 泛酸在辅酶 A 和酰基载体蛋白分子中发挥 泛酸 (pantothenic acid) 又名遍多酸 体内活性形式为辅酶 A(CoA) 酰基载体 蛋白 (ACP) 作用 ( 二 ) 泛酸参与酰基转移反应 CoA 及 ACP 是酰基转移酶的辅酶, 参与 酰基的转移作用

32 H 2 N N N H P N CH 2 N CoA 的结构式 P 3 H 2 H P CH 2 H C H 3 H C CH 3 C C H 泛酸 4- 磷酸泛酰巯基乙胺 NH H 2 C CH 2 C NHCH 2 CH 2 SH

33 五 生物素参与 C 2 固定反应 ( 一 ) 生物素 (biotin) 的来源广泛 ( 二 ) 生物素是多种羧化酶的辅基 生物素是体内多种羧化酶 ( 如丙酮酸羧化酶 乙酰 CoA 羧化酶 ) 的辅基, 与羧化酶蛋白中赖氨酸 残基的 - 氨基以酰胺键共价结合, 形成生物胞素 残基, 参与 C 2 固定过程

34 ( 三 ) 生物素参与细胞信号转导和基因表达 生物素还可使组蛋白生物素化, 从而影响细胞周期 转录和 DNA 损伤的修复

35 六 维生素 B 6 包括吡哆醇 吡哆醛和 吡哆胺 ( 一 ) 维生素 B 6 的磷酸酯是其活性形式 维生素 B 6 包括吡哆醇 (pyridoxine) 吡哆醛 (pyridoxal) 和吡哆胺 (pyridoxamine) 活化形式 : 磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺磷酸吡哆胺

36

37 ( 二 ) 磷酸吡哆醛的辅酶作用多种多样 1.. 磷酸吡哆醛是多种酶的辅酶 磷酸吡哆醛是氨基酸是氨基酸转氨酶转氨酶及脱羧酶脱羧酶的辅酶, 用于治疗小儿惊厥 妊娠呕吐和精神焦虑 磷酸吡哆醛也是 - 氨基 - 酮戊酸合酶 (ALA 合酶 ) 的辅酶 缺乏导致低血色素小细胞性贫血和血清铁增高 磷酸吡哆醛是同型半胱氨酸同型半胱氨酸分解代谢酶的辅酶, 缺乏引起高同型半胱氨酸血症

38 2.. 磷酸吡哆醛可终止类固醇激素的作用 作用机制 : 将类固醇激素 - 受体复合物从 DNA 中移去, 终止这些激素的作用 维生素 B 6 缺乏 : 可增加人体对雌激素 雄激素 皮质激素和维生素 D 作用的敏感性 3.. 维生素 B 6 缺乏不多见, 而过量可引起中毒 日摄入量超过 200mg 可引起神经损伤, 表现 为周围感觉神经病

39 七 叶酸以四氢叶酸形式参与 一碳单位代谢 ( 一 ) 四氢叶酸是叶酸的活性形式 叶酸 (folic acid) 又称蝶酰谷氨酸 体内活性形式为四氢叶酸 (FH 4 ) ( 二 ) 四氢叶酸是一碳单位的载体 FH 4 是一碳单位一碳单位转移酶的辅酶, 参与一碳单 位的转移 N 5 N 10 是一碳单位的结合位点

40 八 维生素 B 12 是含钴维生素 ( 一 ) 维生素 B 12 的吸收需要内因子 维生素 B 12 又称钴胺素 (coholamine) 体内活性形式为甲基钴胺素 5 - 脱氧腺苷钴胺素 B 12 蛋白质 回肠吸收 胃酸 胃蛋白酶 B 12 IF-B 12 亲钴蛋白 内因子 亲钴蛋白 B 12 胰蛋白酶 B 12

41 ( 二 ) 维生素 B 12 影响一碳单位的代谢和脂肪酸的合成 Vit B 12 是 N 5 -CH 3 -FH 4 转甲基酶 ( 甲硫氨酸合成酶 ) 的辅酶, 催化同型半胱氨酸甲基化生成甲硫氨酸 Vit 一是引起甲硫氨酸合成减少 B12 缺乏 : ; 二是影响四氢叶酸的再生 相应缺乏症 : 巨幼红细胞贫血 高同型半胱氨酸血症

42 5 - 脱氧腺苷钴胺素是 L- 甲基丙二酰 CoA 变位酶的辅酶, 催化琥珀酰 CoA 的生成 B 12 缺乏时,L- 甲基丙二酰 CoA 大量堆积, 影响脂 肪酸的正常合成 相应缺乏症 : 神经疾患

43 九 维生素 C 又称抗坏血病维生素 ( 一 ) 维生素 C 是对热不稳定的酸性物质 维生素 C 又称 L- 抗坏血酸 (ascorbic acid),, 呈 酸性, 广泛存在于新鲜蔬菜和水果中 动物体内不能合成维生素 C,, 必需由食物供给 抗坏血酸分子中 C2 和 C3 羟基可以可以氧化脱氢氧化脱氢生成 脱氢抗坏血酸, 后者也可以加氢还原加氢还原

44 C 14 C 14 H H H C C C -2H +2H H C C C H CH H CH C H 2 H C H 2 H 维生素 C 脱氢维生素 C

45 ( 二 ) 维生素 C 既是一些羟化酶的辅酶又是强 抗氧化剂 1.. 维生素 C 是一些羟化酶的辅酶 抗坏血酸是维持体内含铜羟化酶和 - 酮戊 二酸 - 铁羟化酶活性必不可少的辅因子 2.. 维生素 C 作为抗氧化剂可直接参与体内氧化还原反应 3.. 维生素 C 具有增强机体免疫力的作用 缺乏症 : 坏血病 (scurvy( scurvy)

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