环境生物化学基础 第5章 维生素与辅酶

（二）分类 1、脂溶性维生素 脂溶性维生素包括维生素 A、D、 E、K等， 它们不溶于水，而溶于脂肪及脂溶剂 ( 如苯、 乙醚及氯仿等)中，故称为脂溶性维生素。 2、水溶性维生素 水溶性维生素包括维生素 B 族、硫辛酸和 维生素 C 。属于 B 族的主要维生素有维生素 B1、 B2 、 PP 、 B6 、泛酸、生物素、叶酸及 B12 等。维 生素 B 族在生物体内通过构成辅酶而发挥对物 质代谢的影响。
H C
图5-7 烟酸和烟酰胺的结构 a. 烟酸；b.烟酰胺
（二）功能 在生物体内烟酰胺与核糖、磷酸、腺嘌呤 组成脱氢酶的辅酶，主要以烟酰胺腺嘌呤二核 苷酸 ( 辅酶Ι)和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 ( 辅酶Ⅱ)的形式存在，其还原形式为 NADH 和 NADPH。 烟酰胺辅酶是电子载体，在各种酶促氧化 还原反应中起着重要的递氢作用。 NAD+ 在氧化 途径(分解代谢 )中是电子受体，而NADH在还原 途径(生物合成)中是电子供体。
八、维生素B12 （一）结构 维生素B12或称作氰钴胺素，是体内唯一含 有金属元素的维生素。 维生素B12的结构比较复杂，分子中除含有 钴原子外，还有 5,6-二甲基苯咪唑、3-磷酸核 糖、氨基异丙醇和类似卟啉环的咕啉环成分。
CONH2 CH2 O C CH2 CH2
3 4
CH3H C 3
5 6 7
N
O
-
-
H
N
N 辅酶A （CoASH）
9
H
O —
P O P OH2C 5′ O ‖ — ‖ 4′ 1′ O O 3′ 2′ O
-
OH
O
P ‖
O-
（二）功能 辅酶 A 的主要功能是传递酰基，是形成中 间代谢产物的重要辅酶。例如，乙酸与辅酶 A 的-SH基结合形成乙酰辅酶A，是糖代谢的重要 中间产物。
8 7 9
N N
5
10 6
N
1 2 4 3NH
O
O
图5-5 FMN的结构
H3C H3C
H OHOHOHH OH 2 H C C C C C O P O NH 2 H H H O N N N N O HO P O N N NH O CH2 O N H HH H O OH OH
图5-6
FAD的结构
（二）功能 由于 FMN 、 FAD 广泛参与体内各种氧化还原 反应，因此维生素 B2 能促进糖、脂肪和蛋白质 的代谢，对维持皮肤、粘膜和视觉的正常机能 均有一定的作用。当维生素 B2 缺乏时，引起口 角炎、舌炎、唇炎、阴囊皮炎、眼睑炎、角膜 血管增生等症状。 维生素 B2 广泛存在于动、植物中。在酵母、 肝、肾、蛋黄、奶及大豆中含量丰富。所有植 物和很多微生物都能合成核黄素。
五、泛酸与辅酶A （一）结构 泛酸（pantothenic acid）又称遍多酸、 维生素B3，由α,γ-二羟基-β-二甲基丁酸和 一分子β- 丙氨酸缩合而成。泛酸在体内转化 为辅酶A（CoA）。
α,γ-二羟-β,β-二甲基丁酸
β-丙氨酸
巯基乙胺
H3C OH H CH2-C—C—C-N-CH2-CH2-COOH NH-CH2-CH2-SH NH2 H3 C H O N OH
四、维生素B6与磷酸吡哆醛 （一）结构 维生素B6又称吡哆素（pyridoxine），包 括吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺 3 种物质，它们在 生物体内可相互转化。维生素B6在体内经磷酸 化作用转变为相应的磷酸酯，即磷酸吡哆醛 （PLP）和磷酸吡哆胺（PMP），又统称为磷酸 吡哆素，是氨基酸代谢中多种酶的辅酶。
三、维生素B5与NAD、NADP （一）结构 维生素 B5 ，即维生素 PP ，包括烟酸和烟酰 胺，又称抗癞皮病维生素，二者均属于吡啶衍 生物。烟酸为吡啶 -3- 羧酸，烟酰胺为烟酸的 酰胺，在生物体内主要以烟酰胺形式存在。
a
HC 5 4 3C COOH HC 6 1 2 CH N
H C
b
HC 5 4 3 C CONH2 HC 6 1 2 CH N
由于叶酸与核酸的合成有关，当叶酸缺乏 时，DNA合成受到抑制，骨髓红细胞中 DNA合成 减少，细胞分裂速度降低，细胞体积较大，细 胞核内染色质疏松，称为巨红细胞，这种红细 胞大部分在骨髓内成熟前就被破坏造成贫血， 称作巨红细胞性贫血。因此叶酸在临床上可用 于治疗巨红细胞性贫血。 叶酸广泛存在于肝、酵母及蔬菜中，人类 肠道细菌也能合成叶酸，故一般不易发生缺乏 症。
七、叶酸与四氢叶酸 （一）结构 叶酸即维生素B11，最初是由肝脏中分离出 的，后来发现绿叶中含量十分丰富，因此命名 为叶酸。
H2N
2 1 3
N
4
N
8
7 6
N
N
5
H2 H C N
9 10
COOH CH2 O CH2 H C N C COOH H
OH
图5-14
叶酸的结构
四氢叶酸（ THF) 是叶酸的活性辅酶形式， 称为辅酶 F(CoF) ，是通过二氢叶酸还原酶连续 的还原叶酸而成。
由于维生素 B1 和糖代谢关系密切，当维生 素 B1 缺乏时，糖代谢受阻，丙酮酸积累，使病 人的血、尿和脑组织中丙酮酸含量增多，出现 多发性神经炎、皮肤麻木、心力衰竭、四肢无 力、肌肉萎缩及下肢浮肿等症状，临床上称为 脚气病。 维生素 B1 主要存在于种子外皮及胚芽中， 米糠、麦麸、黄豆、酵母、瘦肉等食物中含量 最丰富。
CONH2 + H + H+ +2e N+ R
NAD+ 或 NADP+
H H
CONH2 + H+
N R
NADH 或 NADPH
图5-9 NAD+和NADP+氧化还原反应式 R代表NAD+和NADP+分子的其余部分
依赖于 NAD 和 NADP 的脱氢酶至少催化 6 种 不同类型的反应：简单的氢转移，氨基酸脱氨 生成α- 酮酸，β- 烃酸氧化随后β- 酮酸中间 物脱羧，醛的氧化，双键的还原，碳 -氮键的 氧化。 维生素B5广泛存在于自然界，以酵母、花 生、谷类、豆类、肉类和动物肝中含量丰富， 在体内色氨酸能转变为维生素B5。
二、维生素B2与FAD、FMN （一）结构 维生素 B2又名核黄素 (riboflavin) ，是核 醇与7,8-二甲基异咯嗪的缩合物。维生素B2有 氧化型和还原型两种形式，在生物体内氧化还 原过程中起传递氢的作用。 在体内核黄素是以黄素单核苷酸 (FMN) 和 黄素腺嘌呤二核苷酸 (FAD) 形式存在，是生物 体内一些氧化还原酶(黄素蛋白)的辅基，与蛋 白部分结合很牢。
OHOHOHOH 2′ 3′ 4′ H2C C C C CH 5′ （核糖醇基） H H 1H H H 9 8 C N N H3C C C 10 C 2C O （异咯嗪基） 7 6 H3C C C 5 C 4 3 NH C N C 12 H O
1′
图5-4 维生素B2（核黄素）的结构
H OHOHOHH OH 1′ 2 ′ 3 ′ 4′ 2 H C C C C C O P O 5′ H H H OH H 3C H 3C
二、命名与分类 （一）命名 维生素是由 vitamin 一词翻译而来，其 名称 一般 是 按发 现 的先 后 ，在 “ 维生素” (简式用V表示)之后加A、B、C、D等拉丁字母 来命名。初发现时以为是一种，后来证明是 多种维生素混合存在，便又在拉丁字母右下 方注以1、2、3等数字加以区别，例如B1、B2、 B6及B12等。
第5章 维生素与辅酶
第5章 维生素与辅酶
第1节 维生素的概念与分类 一. 概念 二. 命名与分类 第2节 水溶性维生素与辅因子 一. 维生素B1与焦磷酸硫胺素 二. 维生素B2与FAD、FMN 三. 维生素B5与NAD、NADP 四. 生物素 五. 维生素B6与磷酸吡哆醛 六. 泛酸与辅酶A
七. 叶酸与四氢叶酸 八. 维生素B12 九. 硫辛酸 十. 维生素C 第3节 脂溶性维生素 一. 维生素A 二. 维生素D 三. 维生素E 四. 维生素K
2NADPH+2H+ 2NADP+ 叶酸 叶酸还原酶 H N 1
4
5,6,7,8-四氢叶酸
H2N
H N
HN
2 3
OH
H H H2 H C N N H H
O H H H2 H2 C N C C C COOCOO-
5，6，7，8-四氢叶酸
图5-15
四氢叶酸的形成及结构
（二）功能 叶酸是除了CO2之外的所有一碳基团转移酶 的辅酶。如甲基、亚甲基、甲酰基、次甲酰基 等一碳基团可结合在它的 N5位或N10位，继而参 与体内多种物质，如嘌呤、嘧啶、丝氨酸、甲 硫氨酸、胆碱等的合成，同时也影响到核酸和 蛋白质的合成。
第1节 维生素的概念与分类 一、概念 维生素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，所以虽然需要量很少，每日仅以 mg 或 µg计算，但必须由食物供给。
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，物质代谢会发生障 碍。因为各种维生素的生理功能不同，缺乏 不同的维生素产生不同的疾病，这种由于缺 乏维生素而引起的疾病称为维生素缺乏症。
吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺的结构。
CH2OH HO CHO HO CH2NH2
CH2OH
CH2OH
HO
CH2OH
H3 C
N
H3C
N
H3C
N
吡哆醇 (pyridoxol)
吡哆醛 (pyridoxal)
吡哆胺 (pyridoxamine)
（二）功能 磷酸吡哆素作为转氨酶和氨基酸脱羧酶的 辅酶，在氨基酸和蛋白质代谢中起重要作用， 主要参与氨基酸的转氨、脱羧、消旋化等反 应。例如，在转氨反应中，磷酸吡哆醛作为转 氨酶的辅酶，先接受氨基酸的氨基生成醛亚 胺，再转变为磷酸吡哆胺，然后将所携带的氨 基转给另一个酮酸生成相应的氨基酸。 维 生 素 B6 在 酵 母 菌 、 肝 脏 、 谷 粒 、 肉 、 鱼、蛋、豆类及花生中含量较多。