05 维生素与辅酶
维生素和辅酶
维生素缺乏病:是由缺乏维生 素引起的疾病。
维生素是维持机体正常生命活动的 不可缺少的一类小分子有机化合物。 维生素不是机体的主要构成物质， 也不是体内能源物质。 它的作用是调控新陈代谢。
维生素的分类
按其溶解度不同分为两大类。 一. 水溶性维生素 包括B族维生素(维生素B1、B2、 PP、B6、B12、泛酸、叶酸和生物素 共8种)和维生素C。 二. 脂溶性维生素 包括维生素A、D、E、K 4种。
维生素B6组成的辅酶及其功能
维生素B6主要在脑肝肾等组 织中磷酸化生成三种磷酸酯，其 中磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺在转 氨酶反应中可以互变， 可作为转氨酶、氨基酸脱羧 酶的辅酶而参与代谢。
5 . 泛酸的结构（ B3 ）
酸借酰胺键与,-二羟-,二甲基丁酸缩合而成的一 种酸性物质，因自然界中 普遍存在，故又名遍多酸。
GSSG 谷胱甘肽还原酶 维生素C + NADPH+H+ 2GSH + NADP+
维生素C的功能
2．作为 羟化酶的辅助因子参与 胶原等物质的合成和肝脏的生 物转化作用。
胶原蛋白的合成——胶原蛋白分子羟 赖氨酸、羟脯氨酸残基的合成需要它。 缺乏时，血管基底膜通透性增加，引 起皮下出血，骨骼牙齿容易折断，即坏血 病。
维生素PP组成的辅酶
维生素PP在体内是组成 脱氢酶的辅酶。 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD+),又叫CoI, 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸 +),又叫CoII。 磷酸(NADP
NAD+的组成
NADP+的组成
+或 NAD
+的功能 NADP
NAD+或 NADP+是许多不需氧 脱氢酶的辅酶,其结构中所含的尼 克酰胺的吡啶环可逆地加氢和脱 氢反应,进行递氢作用,是氧化还 原作用中的递氢体和递电子体,参 与物质代谢和生物氧化过程。
维生素与辅酶
活性形式: 磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺
是AA代谢中多种酶的辅酶
CHO HO H3C N CH2 OH HO H3C N CH2NH2 CH2 OH
PLP参与反应有多种（7种）反应,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。
VitB6在动植物中分布广,同时肠道细菌可以合成VitB6, 很少有缺乏病。
VitB2广泛存在于动植物，如酵母、肝、肾、蛋黄、奶中，所 有植物和很多微生物都能合成核黄素。
OH OHOHOH N N N C O FMN FAD O N N N N NH2 OH OH
CH2CHCHCHCH2OPOCH2 O CH3 CH3 C O NH
四．泛酸和辅酶A
泛酸VB3又名遍多酸（pantothenic acid） 泛酸是由，-二羟基- ,-二甲基丁酸 和一分子-丙氨酸缩合而成。
维生素D的结构
R
HO
在生物体内，D2和 D3本身不具有生物 活性。它们在肝脏 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。
食物形式的VitD
UV
前VitD3
VitD3(胆钙化醇) 肝
1，25－二羟VitD3
肾
25－羟VitD3
如同激素调节钙、磷代谢
二．维生素的发现
我国唐代就有用动物肝（VA）防治夜盲症，用谷皮 汤（VB1）熬粥防治脚气病
1890年 荷兰医生Eijkman的实验鸡群中爆发了多样 性神经炎—类似脚气病 1897年 才明白可能是喂白米而引起的，缺乏“保 护因素” 1913年 美国的生物化学家Mendal和Osborni，等发 现VA,VB. 一般说植物体内能够合成Vit，但也不是绝对的，有 一些微生物合成某些Vit，E.coli能合成VitK，生物 素等，人体能合成VitD，大小白鼠能合成Vc
维生素与辅酶
-
N N
N
CH2OPOPOCH2 N O O O OH
OH
OH(OPO3H2)
传递电子和质子
一,水溶性维生素与辅酶
泛酸和辅酶A(CoA) (4) 泛酸和辅酶A(CoA)
维生素(B3)-泛酸是由α 维生素(B3)-泛酸是由α,γ-二羟基-β-二甲基丁 (B3) 二羟基酸和一分子β 丙氨酸缩合而成. 酸和一分子β- 丙氨酸缩合而成.
维生素与辅酶
维生素的定义
维生素是机体维持正常生命活动所必不 可少的一类小分子有机化合物. 可少的一类小分子有机化合物. 维生素一般习惯分为脂溶性和水溶性两 大类. 大类.其中脂溶性维生素在体内可直接 参与代谢的调节作用, 参与代谢的调节作用,而水溶性维生素 是通过转变成辅酶对代谢起调节作用. 是通过转变成辅酶对代谢起调节作用.
功 FAD(黄素-腺嘌呤二核苷酸) FMN(黄素单核苷 FAD(黄素-腺嘌呤二核苷酸)和FMN(黄素单核苷 黄素 是核黄素(维生素B 的衍生物, 酸)是核黄素(维生素B2)的衍生物,
OH OH
传递氢和电子
一,水溶性维生素与辅酶
(3) 维生素PP 维生素PP
烟酸和烟酰胺,在体内转变为辅酶I 烟酸和烟酰胺,在体内转变为辅酶I和 辅酶II II. 辅酶II. 能维持神经组织的健康. 能维持神经组织的健康.缺乏时表现出 神经营养障碍,出现皮炎. 神经营养障碍,出现皮炎.
一,水溶性维生素与辅酶
(7) 生物素 (8) 维生素B12辅酶 维生素B
(9)硫辛酸
维生素C 维生素C
O
在体内参 与氧化还 HO 原反应, 原反应, HO 羟化反应. 羟化反应. H 人体不能 HO 合成. 合成
生物化学第四章 维生素与辅酶
辅酶A（CoA-SH）
VB3
OH
C H2
H3C
C
C H3
CH OH
CO
NH
C H2 C H2 CO OH
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巯基乙胺
酰胺键
泛酸
磷酸二酯键 5`
3`.5`-ADP
3`
功能 以CoA-SH的形式参加代谢。
(1)它是酰基的载体，可充当多种酶的辅酶参加酰化反 应和氧化脱羧反应。 (2)作为酰基载体蛋白(ACP)的辅基，参加脂肪酸的合 成代谢。
维生素B12作为辅酶的主要分子形式是∶ 5-脱氧腺苷钴胺素 甲基钴胺素
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功能
(1)在体内维生素B12辅酶作为变位酶的辅酶参加一些 异构化反应
(2)甲基钴胺素参与生物合成中的甲基转移 (3)维生素B12对红细胞成熟起重要作用，可能与它参
与DNA的合成有关。
来源 肝脏是最好的来源，其次是奶类、肉、蛋、鱼等。
功能 生物素是多种羧化酶的辅基或辅酶，参与细胞
内固定CO2的反应。如丙酮酸羧化酶。
来源 在动、植物界广泛存在。
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七、维生素B11 (叶酸，folic acid )与辅酶F (CoF)
叶酸又称蝶酰谷氨酸(PGA)，它是2-氨基-4-羟基6-甲基蝶呤啶与氨基苯甲酸(PABA)和谷氨酸三部 分组成。 广泛存在于绿叶中
(3)保护神经系统的作用。
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缺乏病∶
脚气病：表现为食欲不振、皮肤麻木、四肢乏力和神经系 统损伤等症状。
性质∶
易溶于水，水溶液呈酸性， 在酸溶液中稳定，在中性和碱性易破坏。
来源 它广泛分布于植物中 谷类、豆类的种皮中含量丰富，酵母中含量也很多。
维生素与辅酶
黄豆、酵母、瘦肉等食物中含量最丰富。
2、VitB2（核黄素）和黄素辅酶（重点）
脱氢酶黄素酶的辅基
核黄素（维生素B2），是由5碳的核糖 醇（核糖的还原形式）和 7，8-二甲 基异咯嗪（这是黄素的特征）构成。
维生素B6
自由地进行转移。多数 都不能在组织中大量贮
生物素 存，反之过量的部分会
泛酸
通过尿液排出。
有些酶表现活性除了需要蛋白部分以外还需要辅 助因子，两者合起来才称为全酶。
辅助因子分为两种类型，一类是称为必需离子的 无机离子（例如，镁、铁等一些金属离子），另一类 是称为辅酶或辅基的有机化合物。
有些辅酶或辅基可转移氢或电子，有些辅酶或辅 基可以转移大的、共价连接的化学基团。
黄素单核苷酸（FMN)和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）
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
FAD + 2H = FADH2 FMN + 2H = FMNH2
核黄素参与体内多种氧化还原反应
VB2缺乏症
生理功能：广泛参与体内多种氧化还原反应，促进糖、 脂肪和蛋白质代谢。 缺乏症症状：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。 主要存在于绿色植物、谷物、鸡蛋、乳类及肝脏中
在动物细胞内，许多辅酶或辅基是由称为B族维 生素的前体合成的。
二、水溶性维生素与辅酶
1、VitB1和焦磷酸硫胺素（TPP）:别名，硫胺素
硫胺素(VB1)结构式 嘧啶环 噻唑环
NH2 N
ClCH2 N+
H3C N
五维生素与辅酶
素D3是生物活性最
强的。
23页 共29 第 / 页 第二十三页，共29页。
3，维生素E
? 又叫做生育酚，目前(mùqián)发6现种的，有其中(qí ? ，?，?，?四种(sì zhǒnɡ)有生理活性。
R1 HO
R2
O
R3
第24页 /共 29页 第二十四页，共29页。
4，维生素 K
? 维生素 K有3种，K1,K2,K3 。 其中(Kq3í是zh人ōn工g合) 成(rén ɡōnɡ hé ch
一、水溶性维生素与辅酶(fǔ méi)
(3) 泛酸(fàn suAā(nC)o和A辅) 酶
中 功 ? 辅酶A(f是ǔ 生m物éi体) 内代谢反应中乙酰化酶的辅酶，
间 能 它的前体是维生素 (B3)泛酸。
产?
物是
CH3OH O
O
的传
CH2 C CH C NH CH 2 CH 2 C NH CH 2 CH 2SH
素 K是 2- 甲基萘醌的衍生物。
O
O
O
CH 2 [CHC(CH 3)CH2CH2]5CHC(CH3)2 O
第 25页 共 29 页 / 第二十五页，共29页。
辅酶在酶促反应中的作用(zuòyòng
? 辅酶(fǔ méi)在催化反应过程中，直接参加了反应。
? 每一种(yī zhǒnɡ)辅酶都具有特殊的功能，可以特定地
金属( jīnshǔ)酶和金属( jīnshǔ)激酶。
? 在金属酶中 ,酶蛋白与金属离子结合紧密。如 Fe2+/ Fe3+ 、Cu+/Cu3+、Zn2+ 、 Mn 2+、 Co2+ 等。
? 金属酶中的金属离子作为酶的辅助因子，在酶
维生素与辅酶
五、 维生素B6与磷酸吡哆醛辅酶
五、 维生素B6与磷酸吡哆醛辅酶
2、磷酸吡哆醛/磷酸吡哆胺参加的反应 磷酸吡哆醛/磷酸吡哆胺作为辅酶，广泛参不涉及氨基
酸癿各种反应： 转氨基作用 脱羧作用 脱氨基作用 消旋作用 3、来源广泛： 五谷杂粮 肠道细菌合成
六、 维生素B7 生物素与羧化辅酶
1、结构： 生物素的结构 尿素-噻吩-戊酸衍生物 活性位点：N-1
辅酶？
• 不酶蛋白结合疏松，用透析法容易不蛋白部分分开癿有机 小分子。 • 由于辅酶在酶催化反应中其化学组分发生了变化，因此可 以认为辅酶是一种特殊癿底物或者称为“第二底物”。这 种所谓癿第二底物可以被许多酶所利用。例如，目前已知 有约七百种酶可以利用辅酶NADH迚行催化。 • 在细胞内，反应后癿辅酶可以被再生，以维持其胞内浓度 在一个稳定癿水平上。例如，NADPH可以通过磷酸戊糖 途径和甲硫氨酸腺苷基转移酶作用下癿S-腺苷基蛋氨酸来 再生。由于辅酶癿再生对于维持酶反应体系癿稳定是必要 癿，因此，辅酶再生系统获得了大量癿实验室以及 • 工业应用。
2、NAD+、NADP+是许多脱氢酶的辅酶。 NAD+：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，辅酶I
NADP+：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，辅酶II 3、B5来源广泛
肝脏、酵母、花生、谷类、豆类、肉类
五、 维生素B6与磷酸吡哆醛辅酶
维生素B6包括：吡哆醛、吡哆胺、吡哆醇
1、结构
吡啶衍生物
活性形式：磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺
三、 维生素B3—泛酸与辅酶A（CoA）
三、 维生素B3—泛酸与辅酶A（CoA）
2、 功能：
（1）组成CoA-SH：
CoA-SH是主要癿脂酰基载体，乙酰辅酶A是糖代谢、脂肪代谢、氨基酸代 谢癿枢纽。
维生素与辅酶的关系
维生素与辅酶的关系
水溶性维生素可以形成辅酶。
1.维生素B1又名硫胺素，体内活性形式为焦磷酸硫胺素（TPP）。
TPP是α-酮酸氧化脱羧酶的辅酶，也是转酮醇酶的辅酶。
2.维生素B2又名核黄素，体内活性形式为黄素单核苷酸（FMN）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）。
FMN及FAD是体内氧化还原酶的辅基，主要起氢传递体的作用。
3.维生素PP：包括尼克酸和尼克酰胺，体内活性形式是：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+）。
NAD+及NADP+是体内多种脱氢酶（如苹果酸脱氢酶、乳酸脱氢酶）的辅酶，起传递氢的作用。
4.维生素B6：包括吡哆醇，吡哆醛及吡哆胺。
医学教`育网搜集整理体内活性形式为磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。
磷酸吡哆醛是氨基酸转氨酶及脱羧酶的辅酶，也是δ-氨基γ-酮戊酸合酶（ALA合酶）的辅酶。
5.泛酸：又名遍多酸，体内活性形式为辅酶A（CoA）、酰基载体蛋白（ACP）。
CoA及ACP是酰基转移酶的辅酶，参与酰基的转移作用。
6.生物素：是多种羧化酶（如丙酮酸羧化酶）的辅酶，参与C02的羧化过程。
7.叶酸：又称蝶酰谷氨酸，体内活性形式为四氢叶酸
（FH4）。
医学教`育网搜集整理FH4是一碳单位转移酶的辅酶，参与一碳单位的转移。
8.维生素B12：又称钴胺素，体内活性形式为甲基钴胺素、5‘-脱氧腺苷钴胺素。
生化作用：参与体内甲基转移作用。
9.维生素C：又称L-抗坏血酸。
参与氧化还原反应，参与体内羟化反应，促进胶原蛋白的合成，促进铁的吸收。
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生物化学：第五章 维生素和辅酶 华中师范大学生命科学学院 第 1 页 共 8 页 第五章 维生素和辅酶 (Vitamin and co-enzyme) 主要内容 介绍维生素的概念、种类、脂溶性和水溶性维生素的生理功能。 掌握B族维生素作为辅酶的生理功能。 重点：B族维生素与辅酶、代号、作用机制 难点：维生素的结构 维生素（vitamin）是参与生物生长发育和代谢所必需的 一类微量有机物质。这类物质由于体内不能合成或者合成量不足，所以必需由食物供给。已知绝大多数维生素作为酶的辅酶或辅基的组成成分，在物质代谢中起重要作用。机体缺乏维生素时，引起维生素缺乏症。
本章讲授内容 第一节 维生素的发现和分类 第二节 脂溶性维生素 第三节 水溶性维生素 第四节 作为辅酶的金属离子
第一节 维生素的概念和分类 一、 维生素的概念 1.定义：维生素（vitamin）是参与生物生长发育和代谢所必需的一类微量有机物质。 2.特点：微量、必需 3.发现 4.功能——调节代谢、构成辅酶成分
二、维生素的分类 1.脂溶性维生素——在体内可直接参与代谢的调节作用。 2.水溶性维生素——通过转变成辅酶对代谢起调节作用。
第二节 重要的脂溶性维生素 1. 维生素A： 视黄醇（retinol） 2. 维生素D：麦角钙化(甾)醇（ergocalciferol，即维生素D2） 胆钙化(甾)醇（cholecalciferol，即维生素D3） 3. 维生素E：生育粉（tecopherol） 4. 维生素K：凝血维生素 主要脂溶性维生素的辅酶形式及主要功能 维生素 辅酶 功能 1. 维生素A 1１－顺视黄醛 视循环 2. 维生素D １，２－二羟胆钙甾醇 调节钙、磷代谢 3. 维生素E 保护膜脂质，抗氧化剂
4. 维生素K 参与氧化还原反应 羧化反应的辅助因子
1生物化学：第五章 维生素和辅酶 华中师范大学生命科学学院 第 2 页 共 8 页 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。 CH2OH
CH2OHA1
A2
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。 麦角固醇7-脱氢胆固醇22-双氢麦角固醇7-脱氢谷固醇
维生素D2维生素D3维生素D4维生素D5
维生素D的功能：促进钙磷吸收、调节钙磷代谢、有助于骨骼钙化和牙齿形成 在生物体内，D2和D3本身不具有生物活性。它们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。 VD3的生成
7—脱氢胆固醇 前维生素D3 维生素D3 25—羟维生素D3（胆钙化醇）
1，25—维生素D3
VD2的生成 麦角甾醇 维生素D2 （麦角钙化醇）
3、维生素E —— 功能： 抗氧化剂、抗动物不育 又叫做生育酚，目前发现的有6种，其中α、β、γ、 δ四种有生理活性。
OHOR2
R1
R3
4、维生素K—— 功能：促进凝血 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。
第三节 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。
2生物化学：第五章 维生素和辅酶 华中师范大学生命科学学院 第 3 页 共 8 页 (1) 硫胺素 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。
Cl-N+
SCH3CH2CH2OHN
N
NH2
功能：催化酮酸的脱羧反应。焦磷酸硫胺素是脱羧酶的辅酶，它的前体是硫胺素(维生素B1)。
维生素B1和焦磷酸硫胺素 (2) 核黄素（VitB2） 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。 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。
核黄素和 FAD和FMN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。FAD(黄素-腺嘌呤二核苷酸)和FMN(黄素单核苷酸)是核黄素(维生素B2)的衍生物。
维生素B2 FMN FAD
H3CCH2
NN
NH2
H3CCH2N
+
SCH3CH2CH2OPOOPOHOHO
OH
Cl-
NC
CNHN
N
OO
CH2CHCHCHCH2OPOH
OHOHOHO
OHCH3
CH3
3生物化学：第五章 维生素和辅酶 华中师范大学生命科学学院 第 4 页 共 8 页 (3) 维生素PP 菸酸和菸酰胺，在体内转变为辅酶I和辅酶II。 能维持神经组织的健康。缺乏时表现出神经营养障碍，出现皮炎。
NCOOH
NCONH2
维生素PP和NAD+ 和NADP+ 功能：是多种重要脱氢酶的辅酶。 NAD+ (烟酰胺-腺嘌呤二核苷酸，又称为辅酶I) 和NADP+(烟酰胺-腺嘌呤磷酸二核苷酸,又称为辅酶II )是维生素烟酰胺的衍生物，
OCH2OPOPOCH2
OHOHOO
O-O-N+
CONH2
O
OHOH(OPO3H2)
NN
NH2
NN
维生素pp和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（磷酸） NAD(P)+
（4）吡哆素吡多素 (维生素B6，包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺)。
NH3C
HO
CH2NH2
CH2OH
NH3C
HOCHOCH2OH
4生物化学：第五章 维生素和辅酶 华中师范大学生命科学学院 第 5 页 共 8 页 磷酸吡哆素主要包括磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。
NH3C
HOCHOCH2OPOH
O
OHNH
3C
HO
CH2NH2
CH2OPOHO
OH磷酸吡哆醛 磷酸吡哆胺 磷酸吡哆素是转氨酶的辅酶。 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。 维生素B6和磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺
（5）泛酸和辅酶A (CoA) 维生素(B3)-泛酸是由α、γ二羟基-β-二甲基丁酸和一分子β- 丙氨酸缩合而成。
CH2CCH3CH3CHOHCONHCH2CH2COHCOOH
O
功能：是传递酰基、形成代谢中间产物的重要辅酶。 辅酶A是生物体内代谢反应中乙酰化酶的辅酶，它的前体是维生素(B3)泛酸。
CH2CCH3CH3CHOHCONHCH2CH2CNHCH2CH2SHO
OOOHPOOHHO
NN
NH2
NN
OPO OOH
POHCH2 辅酶 A（coenzyme A） 泛酸(pantorthenic acid) OOCH2CCH3CH3CHOHCONHCH2CH2COHCOOH
O
5生物化学：第五章 维生素和辅酶 华中师范大学生命科学学院 第 6 页 共 8 页 (6) 叶酸和四氢叶酸 (FH4或THFA) 四氢叶酸是合成酶的辅酶，其前体是叶酸(又称为蝶酰谷氨酸，维生素B11)。
CONHCHCOOHCH2
CH2
COOH
NNH
HCH2
H
HH
NH
四氢叶酸的主要作用是作为一碳基团，如-CH3, -CH2
-, -CHO 等的载体，参与多种生物合成
过程。
叶酸(folic acid)和 四氢叶酸（FH4）
四氢叶酸H
H105
(7) 生物素 生物素是羧化酶的辅酶， 它本身就是一种B族维生素
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。
NNH2N
OH
生物素(biotin)和羧化反应HNNHCOCHH2CS(CH2)4COOH+
-R—CH—CO—SCoA
酶蛋白酶蛋白
ATP+CO2ADP
6