第三章微生物与微量元素

﹡维生素B1又名硫 胺素(thiamine)
﹡体内活性形式 硫胺素焦磷酸 (TPP)
涉及羰基碳（醛和酮）合成与裂解反应的辅酶
21
TPP在丙酮酸脱羧中的作用
22
OH
CH3
O C
O C
O- CH3
CH TPP
S S
FAD
CO2
E1 E2 E3
丙酮酸脱 氢酶系作 用示意图
S TPP S
FAD
O HS CH3 C S
共同特点 ﹡均为非极性疏水的异戊二烯衍生物 ﹡不溶于水，溶于脂类及脂肪溶剂 ﹡在食物中与脂类共存，并随脂类一同 吸收 ﹡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 VitA, VitD, VitE, VitK
5
一、维生素A（抗干眼病维生素）
（一）化学本质与性质（异戊二烯衍生物）
28
三、维生素PP（B5)和辅酶I、辅酶II
（一）化学本质及性质 ﹡维生素PP包括
COOH
CONH2
N
N
尼克酸(nicotinic acid) 尼克酰胺(nicotinamide)
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体内活性形式：
CONH2
N+
尼克酰胺
NH2 N
N
N
N
HO OH
OH OH OH
O H2C O P O P O P
胆固醇
阳光
维生素D源
11
﹡在体内的转变
维生素D3 （胆钙化醇）
肝25-羟化酶
25-羟维生素D3 （25-羟胆钙化醇）
肾,骨,胎盘中的 1α-羟化酶
肾,骨,胎盘、软骨 中的24-羟化酶
1, 25-二羟维生素D3
24, 25-二羟维生素D3
（1, 25-二羟胆钙化醇） （24, 25-二羟胆钙化醇）
促进钙、磷吸收
氰钴胺素
氰钴胺素VB12
5‘-脱氧腺苷钴胺素 甲基钴胺素 羟基氰钴胺素4V7B12b
主要功能： 1.催化分子重排，基团变位。
甲基丙二酸单酰CoA
变位酶
琥珀酰CoA
48
2.甲基转移
49
巨幼红细胞贫血症
VB12缺乏造成巨幼红细胞贫血症
50
B族维生素小结
51
九、硫辛酸
硫辛酸（氧化型）和二氢硫辛酸（还 原型）。
41
七、维生素B11（叶酸）和辅酶FH4
（一）化学本质及性质 ﹡叶酸(folic acid)又称蝶酰谷氨酸 ﹡体内活性形式为四氢叶酸(FH4)
（二）生化作用及缺乏症
﹡生化作用：FH4是一碳单位转移酶的辅酶，参与 一碳单位的转移。
﹡缺乏症：巨幼红细胞贫血
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N H2N 2
H NH
H
COOH
CH2
O
酰基载体蛋白(ACP)
（二）生化作用及缺乏症
﹡CoA及ACP是酰基转移酶的辅酶，参与 酰基的转移作用。
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磷
酸
辅酶A由磷酸泛酰巯基
泛
乙胺和ADP连接而成
酰
巯
基
乙
泛酸
胺
酰胺键
CH3OH O
O
CH2 C CH C NH CH2 CH2 C OCHOOH
ห้องสมุดไป่ตู้
OH CH3
丁酸衍生物
－丙氨酸
巯基乙胺 泛酸
磷酸
（二）生化作用及缺乏症
﹡磷酸吡哆醛是氨基酸代谢中多种酶的辅酶。转 氨酶及脱羧酶的辅酶，也是-氨基-酮戊酸合 酶（ALA合酶）的辅酶。食物富含Vit B6 ，肠 道细菌可以合成Vit B6 ，人体很少缺乏。
33
34
35
五、维生素B3（泛酸）和辅酶A
（一）化学本质及性质
﹡泛酸(pantothenic acid)又名遍多酸 ﹡体内活性形式为辅酶A(CoA)
O
1 2 CH3
（是异戊二烯衍生物）
O
维生素K是2-甲基萘醌的衍生物
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（二）生化作用及缺乏症
1. 生化作用
维持体内凝血因子Ⅱ、Ⅶ 、 Ⅸ和Ⅹ的正常水平，参与凝血 作用
2. 缺乏表现: 易出血
维生素K的来源： 食物（绿色植物）来源和肠
道微生物合成。人体一般不会缺乏。
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第 三 节 水溶性维生素
共同特点
（一）化学本质及性质
是唯一含金属元素的维生素。由咕啉环、核苷酸和氨 基丙酸三部分组成。
有多种辅酶形式：主要是5‘-脱氧腺苷钴胺素和少量 的甲基钴胺素。
（二）生化作用及缺乏症
﹡生化作用：参与基团变位，体内甲基转移作 用
﹡缺乏症：巨幼红细胞贫血、神经疾患
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咕啉环、核苷 酸和氨基丙酸 三部分组成
二甲基苯并咪唑
维生素B2 （核黄素） 维生素B2 （核黄素） 维生素B1（硫胺素） 泛酸 硫辛酸 维生素B12 生物素 吡哆醛（维生素B6之一） 叶酸
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（三）来 源
动物：海水鱼、动物肝，乳制品，蛋黄等。 植物： (含有维生素A的前体物质—β 胡萝卜素)
视黄醛
15 15‘
β-胡萝卜素分子
视黄醇
一个β-胡萝卜分子
两分子VA
5 10 3
7
R2
8
O1
R3
α-生育酚
﹡易自身氧化，故能保护其他物质。
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（二）生化作用及缺乏症
抗氧化作用 维持生殖机能 促进血红素代谢 缺乏症 •雌性不育
•贫血
来源：肝、蛋、玉米油、大豆油、 小麦、甜瓜等。
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四、维生素K（凝血维生素）
（一）化学本质及性质
天然形式：K1、K2 人工合成：K3、K4
17 16
维
生
16
素
11
15
12
A1
5 18
视黄醇 视黄醛
活性形式是：11－顺视黄醛
维
生
素
A2
3 4
3-脱氢视黄醇
A2活性更高
6
视紫红质的合成、分解与视黄醛的 关系
（维持暗视觉所必须的） 视紫红质
暗处
光
视蛋白
11-顺视黄醛
(视网膜) 异构酶
全反视黄醛
视黄醛还原酶
异构酶
11-顺视黄醇
(肝)
全反视黄醇 7
N
N
ⅡⅠ
N
C
O
O PO OH
CO NH
Vit B2 FMN
FAD
O
P
O
OH
NH2 N
N
N
CH 3 O
N
OH OH
AMP
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FMN和FAD的转移质子的作用方式
单、双电子传递体
功能: 携带1对氢原子。 27
（二）生化作用及缺乏症
1.生化作用： FMN及FAD是体内氧化还原酶的辅基，
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。 2.缺乏症：口角炎，唇炎，阴囊炎等。
2. 缺乏症 ﹡癞皮病。一般不发生缺乏症。长期食 用玉米，出现癞皮病。
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六、生物素
生物素(biotin)由脲素、噻吩和戊酸侧链三 部分组成。作为活性羧基载体。
与赖氨酸残基ε -氨基结合 成生物胞素
尿素
戊酸
噻吩
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是多种羧化酶的辅酶，参与CO2的羧化过程 （如丙酮酸羧化酶）
大量食用生鸡蛋清可引起生物素缺乏
苷酸，辅酶I）
NADP+（尼克酰胺腺嘌呤二核
苷酸磷酸，辅酶II）
FMN （黄素单核苷酸）
FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）
醛基
TPP（焦磷酸硫胺素）
酰基
辅酶A（CoA）
硫辛酸
烷基
钴胺素辅酶类
二氧化碳
生物素
氨基
磷酸吡哆醛
甲基、甲烯基、 四氢叶酸
甲炔基、甲酰基
等一碳单位
尼克酰胺（维生素PP之一）
尼克酰胺（维生素PP之一）
水溶性维生素 (water-soluble vitamin) B族维生素、硫辛酸、Vc
3
水溶性维生素
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。
种类 B族维生素、维生素C和硫辛酸。 B族维生素包括：B1，B2，B6，B12，PP， 泛酸，叶酸，生物素。
4
第二节 脂溶性维生素
H
5
O C NH CH(CH 2)2 COOH
HOOC
5, 6, 7, 8-四氢叶酸
某些氨基酸在分解代谢过程中产生的含有一个 碳原子的基团，称为一碳单位。
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。 44
45
八、维生素B ：(氰钴胺素)及其辅酶 l2
（二）生化作用及缺乏症
1.生化作用 ＊构成视觉细胞内 感光物质 ＊参与糖蛋白的合 成，维持上皮组织 的分化与健全 ＊其他作用，如影 响细胞的分化
2.缺乏症： 夜盲症，干眼病； 皮肤干燥等
8
小分子有机化合物在催化中的作用
转移的基团
小分子有机化合物(辅 酶 或 辅 基)
名称
所含的维生素
氢原子（质子） NAD+（尼克酰胺腺嘌呤二核
转化是在(在动物的肠粘膜及肝脏中) 。 10
二、维生素D（抗佝偻病维生素）
（一）化学本质和性质
12 H 13 17
11 C
1
H 10
H
D 16
2 A
9 8 14 15
H
H
3
B 5
7
4
6
是环戊烷多氢 菲的衍生物
﹡种类：
严格说不是一种维生素
VitD2（麦角钙化醇） 阳光 麦角固醇（植物甾醇）
VitD3（胆钙化醇） 7-脱氢胆固醇
生化作用
硫辛酸(lipoic acid)是硫辛酸 乙酰转移酶的辅酶，起转酰基作用。
52
53
54
辅酶在酶促催化反应中的特 点
1.辅酶直接参与了反应
2.每一种辅酶都具有特殊功能，可以特定催化 某一类型的反应 3.同一种辅酶往往可以与多种不同的脱辅酶 （酶蛋白）结合而显示出多种不同的催化作用。
4.脱辅酶（酶蛋白）决定反应的底物类型（底物专一 性）；辅酶决定反应的种类（反应专一性）
O CH2 O
O
O
O
OH
NADP+：R为 P O
OH
尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸
OH OR
NAD+：R为 H
尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸
30
.. 双电子传递体
31
功能： 转运 一对 H原 子 （氢 负离 子， 两个 电 子）。
..
32
四、维生素B6和磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺
（一）化学本质及性质
﹡维生素B6包括吡哆醇，吡哆醛及吡哆胺 ﹡体内活性形式为磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺
12
（二）生化作用及缺乏症
1. 生化作用
作用于小肠粘膜、肾及肾小管，促进钙 磷吸收，有利于新骨的形成、钙化。
2. 缺乏症
儿童——佝偻病 成人——骨质疏松、软骨症、肌肉无力等。
3.来源
鱼肝油含有丰富的VD，肝、奶及蛋黄中。
13
14
三、维生素E
（一）化学本质与性质
R1 ﹡种类：生育酚，生育三烯酚
HO
黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)
OHOHOH
核O糖醇基
CH3
10CH2CHCHCHCH2OPHOH
N
N
OH
1C O
CH3
N
5
二甲基异咯嗪基
NH C
O 黄素蛋白:结合FMN 或FAD的酶蛋白 25
FAD(黄素-腺嘌呤二核苷酸) FMN(黄素单核苷酸)
H3C
Ⅲ
H3C
H2C
O
HCOH
HCOH HCOH CH 3
﹡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
﹡脚气病（下肢水肿，麻木，肌肉萎缩）， 末梢神经炎，消化不良症。
3.来源：存在于许多植物种子、谷物种子外皮
（未研磨大米、全麦粒中丰富），酵母中含量最多。
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二、维生素B2
（一）化学本质及性质
﹡维生素B2又名核黄素(riboflavin) ﹡体内活性形式为黄素单核苷酸(FMN)
B族维生素是溶于水的，很容易被代谢， 在体内几乎无法长时间蓄积，必须每日补充。 B族维生素主要通过汗液和尿液排泄。
几乎只有四种食物含有全部的B族维生素： 即肝脏、酵母、米糠、麦芽，其中以酵母含 量最为丰富、比例最为合理。
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一、维生素B1和硫胺素焦磷酸
（一）化学本质及性质
结构式为：由一个嘧啶环和噻唑环组成。
﹡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。
种类 B族维生素和维生素C和硫辛酸. B族维生素包括：B1，B2，B6，B12， PP，泛酸，叶酸，生物素。
19
B族维生素
最初在米糠中发现了抗脚气病因子，并 称之为维生素B，后来随着研究的进展，发 现以前命名的维生素B其实是一族物质，因 此将它们称为“B族维生素”，并沿用至今。
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CoA的生理功能：
所含的—SH可以与酰基形成硫酯：
乙酰CoA
O
R —NH—CH2CH2 —S—C—
通过-SH的作用携带酰基，起酰基传递体的作 用。
缺乏症：一般不发生，因为食物中含量丰富， 人体肠道细菌也能合成。
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（二）生化作用及缺乏症
1. 生化作用 ﹡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。
TPP
FAD
E1 E2 E3
E1 E2 E3
NADH+H+ NAD+
S
E1：丙酮酸脱氢酶 E2:二氢硫辛酰转乙酰酶 E3:二氢硫辛酸脱氢酶
CoASH CH3CO-SCoA HS
TPP S
FADH2
TPP H S
FAD
E1 E2 E3
E1 E2 E3 23
（二）生化作用及缺乏症 1. 生化作用
﹡TPP是α -酮酸氧化脱羧酶的辅酶，也 是转酮醇酶的辅酶。
CH2
N4
6
N
CH2 NH H
C NH CH COOH
OH H 2-氨基-4羟基-6甲基蝶啶
对氨基苯甲酸
谷氨酸
蝶呤衍生物
蝶酸
叶酸（蝶酰谷氨酸）
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二氢叶酸还原酶
叶酸
二氢叶酸 二氢叶酸还原酶
四氢叶酸
NADPH+H+
NADP+
NADPH+H+
NADP+
N
H2N
1
N
3
HO
H
N
8
7
N
CH
6
C9 H2
NH
10
第三章
维生素与微量元素
1
第一节 维生素概述
一、维生素的定义 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。
2
二、维生素的命名与分类
分类:
脂溶性维生素 (lipid-soluble vitamin) VA,VD,VE,VK