生物化学维生素

生物化学维生素部分思维导图，包括维生素的定义、维生素的分类、脂溶性维生素、水溶性维生素、其他辅酶。

维生素和辅酶

• 维生素的定义
  • 人体不能合成或者合成量不足，从食物中供给、参与生物生长发育和代谢所必需的一类微量有机物质
• 维生素的分类
• 脂溶性维生素（可直接参与代谢调节作用）（A/D/K/E）
  • 维生素A(不饱和一元醇)和胡萝卜素（合成视黄醇的前体）
    • 分类
      • 维生素A1
        • 视黄醇，存在于哺乳动物及咸水鱼的肝脏中
      • 维生素A2
        • 脱氢视黄醇，储存在淡水鱼的肝脏中
    • 功能
      • 维持上皮组织正常的生理结构和功能
      • 维持正常视觉（明视觉和暗视觉），促进幼年动物的生长
    • 缺乏症
      • 夜盲症（原因维生素A的缺乏会导致光敏感蛋白——视紫红质匮乏）
    • 食物来源
      • 主要存在与动物肝脏、乳制品以及蛋黄中
  • 维生素D族（类固醇衍生物）
    • 代表性物质
      • 麦角钙化醇和胆钙化醇
    • 功能
      • 1,25-二羟维生素D3和降钙素和甲状旁腺素可以共同调节体内钙磷平衡，促进钙盐更新和新骨形成
      • 维生素D可预防佝偻病，软骨病（此二与钙磷代谢有关）和手足抽搐（血钙浓度低神经细胞兴奋，甲状旁腺素分泌过多）
  • 维生素E族 （苯骈二氢吡喃衍生物，与动物生育有关，又称生育酚
    • 来源只存在于植物油、豆类、蔬菜中
    • 功能
      • 抗不育。维生素E缺乏导致生殖器官受损而不育 提高血红素合成过程中的关键酶，从而促进血红素合成，而维持红细胞的正常形态和功能 缺乏维生素E，会导致动脉粥样硬化、血浓性贫血、癌症、白内障等其他老年退行性病变疾病，形成疤痕、会使牙齿发黄，引发近视、残障、弱智，引起男性性功能低下、前列腺肥大等。 可作为食品添加剂使用。维生素E在人体内作用最为广泛，甚于任何营养素，有“护卫使”之称。抗氧化
  • 维生素K
    • 分类：K1,K2,K3,K4,其中K1和K2（人体的肠道代谢）是天然存在的，K3和K4是人工合成的
    • 来源：绿色植物和动物肝脏
    • 功能
      • 促进血液凝固，促进肝脏合成凝血原酶（是激活凝血原酶的重要物质）以及调节其余几个凝血因子，作为电子传递体系的部分参与氧化磷酸化
• 水溶性维生素（转变为辅酶（注意不是它本身）对代谢起着调节作用）
  • 维生素B族
    • 维生素B1(硫胺素)和辅酶（焦磷酸硫胺素TPP）
      • 带正电荷起到稳定的作用
      • 功能：是糖代谢过程中α-酮酸氧化脱羧酶及转酮酶的辅酶，参与糖代谢中羰基碳(醛或酮)合成与裂解反应的辅酶
        • • α-酮酸脱羧（即生成二氧化碳时）羰基碳负电荷聚集不稳定，硫胺素焦磷酸起到了稳定的作用
      • 来源与缺乏症
        • 来源：瘦猪肉、动物心脏、肝脏、脑
        • 缺乏症：抗维生素脚气病（富人病）
          • 维生素D1中的键极易断裂，收获、加工、烹调和贮藏都易造成破坏，当缺乏维生素B1时人体内TPP含量下降，糖代谢受阻，神经组织的能量供应不足，发生多发性周围神经炎
    • 维生素B2（称为核黄素）和黄素辅酶（FMN黄素腺嘌呤二核苷酸和FAD黄素单核苷酸）
      • 传递氢原子
      • 黄素辅酶中的异咯嗪的1、5位上的氮能接受和释放氢原子，在氧化还原反应中起到传递质子和电子的作用
      • 功能：维生素B2能够促进糖、脂肪、蛋白质的代谢，对维持皮肤、粘膜、视觉的正常机能有一定作用。当维生素B2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、阴囊皮炎、脂溢性皮炎等
      • 性质与应用
        • 存在：广泛存在于乳类、蛋类、肉类、谷类等，VB2是啤酒中唯一一种含量多的维生素
        • 注意：在精制中易流失，在碱性加热条件下易分解，见光易分解故牛奶需要避光保存
    • 维生素B3（维生素PP）和辅酶1辅酶2
      • 缺乏症
        • 维生素PP能维持神经组织的健康,缺乏时表现出神经营养障碍，易引起癞皮病，其典型症状是皮炎、腹泻和痴呆
      • 来源
        • 动物肝脏、瘦肉、豆类及花生
      • 辅酶12都是人体内重要的脱氢辅酶
        • 辅酶I常和产生能量的分解反应有关：NAD+从代谢物上得到H+后，使之成为NADH和H+，再传递给FMN或FAD，然后逐步传递给氧，并在此过程中产生氧化磷酸化（ATP）；或者NAD+/NADP+从代谢物上得到H+后，再去还原另一个代谢物
    • 维生素B5和辅酶A
      • coa
        • CoA主要起传递酰基的作用，是各种酰化反应的辅酶
        • 由于携带酰基的部位在-SH基上，以巯基亲核攻击转移活化的酰基，由此形成硫酯键，故通常以CoASH表示,携带乙酰基形成CH3CO-SCoA，称乙酰辅酶A
        • 辅酶A的两个主要功能：通过亲核攻击转移活化的酰基；吸取一个质子活化酰基的α-氢 硫酯的水解比氧酯的水解更有利，可能因为C-S键比相应的C-O键缺少双键性质，因此由乙酰-CoA转移乙酰基比从氧酯转移乙酰基更自发。
    • 维生素B6和磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺
      • 磷酸吡哆醛(PLP)
        • 转氨作用：在氨基酸的转氨反应中，通过重排方式进行转氨。 脱羧作用：促使氨基酸释放CO2，转变成相应的胺。
        • 机制：PLP与氨基酸的α-氨基形成稳定的Schiff 碱加合物，并起一种有效电子减弱稳定反应中间物的作用。
    • 维生素B7(生物素)
      • 参与脱羧反应的一种酶辅因子，为多种羧化酶的辅酶，可做为羧基载体
      • 生蛋清中含有一种抗生物素蛋白（avidin），可与生物素紧密结合，使之失去活性，并抑制它在小肠的吸收。加热可使这种抗生物素蛋白失活
    • 叶酸（B11）和叶酸辅酶
      • 四氢叶酸就是辅酶F，它是转移一碳单位（如甲酰基、羟甲基等）的辅酶
      • 来源：在菠菜中发现，广泛存在于各种绿叶蔬菜中，1941年Mitchell将之称为叶酸
      • 缺乏症：人体缺乏叶酸会引起巨红细胞贫血。 不同食物中叶酸的利用率不同，香蕉最高达82%，高温、长时间烹饪会照成叶酸的大量损失
    • 维生素B12
      • 含有金属离子Co
      • 维生素B12又称为氰钴胺素（cyanocobalamin ），主要的辅酶形式是5‘-脱氧腺苷钴胺素
      • 辅酶的作用：主要功能是作为变位酶的辅酶，催化底物分子内基团(主要为甲基)的变位反应。 ①分子内重排 ②核苷酸还原成脱氧核苷酸（在某些细菌中）
      • 缺乏症
        • B12还可促使红血球的生成和成熟，缺乏B12得恶性贫血
  • 维生素C(抗坏血酸)
    • 作用：促进胶原蛋白和粘多糖的合成，维持细胞间质的完整，促进伤口愈合。 缺乏维生素C引起毛细血管出血，造成坏血病。 在某些代谢中起作用，如解毒作用 增强机体抗病力
• 其他辅酶
  • 硫辛酸硫：辛酰胺转乙酰酶和二氢硫酰胺脱氢酶的辅酶，起转运酰基和H的作用，与糖代谢有关，功能基团是-SH
  • 辅酶Q
    • 来源：氧化还原作用，广泛存在于动物和细菌的线粒体中。
    • 功能：主要功能是作为线粒体呼吸链氧化-还原酶的辅酶，与辅酶I、黄素蛋白、细胞色素一起构成呼吸链 其主要功能是在酶与底物分子之间传递电子或传递氢
  • 类似于维生素的需要量，作为酶的辅因子或辅基起作用。 根据金属与酶的结合强度，分为金属酶类和金属激活酶类。 金属酶一般含有化学计量单位的金属辅因子，与酶的结合牢固；外源游离金属离子的加入不会增加酶活； 金属激活酶中金属处于酶表面的结合基团平衡中，因此在纯化过程中容易失去，必须再加入金属离子才能恢复酶活性；在酶的位点、受结合的金属和底物之间通常是1：1：1的化学计量关系。