酶和维生素2.ppt

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1、6/16/2019,第七节 同工酶（ioenzyme）,概念：能催化相同化学反应，但分子结构、理化性质和免疫性能等存在明显差异的一组酶。 本质：同一种属中由不同基因或等位基因编码的多肽链所组成的单体、纯聚体或杂合体。长期进化的产物。 存在：同一个体的不同或相同组织的同一细胞的不同亚细胞结构中, 对代谢调节有重要意义。,6/16/2019,一.共价调节： 1.不可逆共价调节 酶原激活 酶原（zymogen）:酶在细胞内合成或初分泌时无活性的酶前体。 酶原激活:酶原转变成有活性酶的过程。,第八节酶活性的调控,6/16/2019,-S-S-,X,缬,天,天,天,天,赖,异,甘,缬,组 46,丝 18

2、3,静电吸引 力或氢键,胰蛋白酶原,胰蛋白酶,S S,活性中心,游离的六肽,胰蛋白酶原的激活过程,6/16/2019,（1）概念: 特定条件下，酶原被水解一个或几个特定肽段，使酶分子构象发生重塑，从而形成或暴露酶的活性中心，表现出酶活性的过程。 实质:酶活性部位形成和暴露。 （2）酶原与酶原激活的生理意义 1）保护分泌此酶组织器官本身免受酶水解破坏； 2）保证酶在特定时空发挥催化作用； 3）酶的储存形式。,6/16/2019,6/16/2019,胰蛋白酶原,胰蛋白酶,六肽,弹性蛋白酶原,弹性蛋白酶 + 碎片,胰凝乳蛋白酶原,-胰凝乳蛋白酶 +二肽,羧基肽酶原A,羧基肽酶A + 碎片,肠激酶,自

3、身催化,肠激酶启动的酶原激活,6/16/2019,2.可逆共价调节 酶的可逆共价修饰,肌肉中磷酸化酶的磷酸化和去磷酸化,6/16/2019,ATP,ADP,H2O,磷酸化酶-b,磷酸化酶-a （有活性）,6/16/2019,概念： 酶催化下，一些酶分子肽链上特定基团与某种化 学基团发生可逆性共价结合，酶活性改变。 特点： 共价修饰的互变由不同酶催化； 修饰过程中，酶活性在无或有，低或高状态互变； 酶活性快速调节； 激素信号启动的共价修饰会引起级联放大效应。 共价修饰基团类型： 磷酸化和去磷酸化、乙酰化和去乙酰化、甲基化和去甲基化、腺苷化和去腺苷化等。,6/16/2019,ATP,R2C2,（别

4、构激活 ）,ATP ADP,由激素启动磷酸化的级联机制,ATP ADP,cAMP,6/16/2019,酶促化学修饰对酶活性的调节,6/16/2019,二.非共价调节： 酶的变构调节,变构酶通过变构效应调节酶活性。一些代谢物小分子可与某些酶活性中心以外某些部位可逆性非共价结合，使酶分子结构发生改变，从而影响酶的活性。 变构剂与酶变构部位结合，酶活性部位构象改变，酶活性改变。,6/16/2019,1）别构激活,6/16/2019,反馈抑制：代谢过程中局部反应产物对催化该反应酶起抑制作用。,抑制,2）别构抑制：变构剂与酶的别构部位结合而引起的酶活性下降称为别构抑制。,反馈抑制可认为是可逆抑制。,6/

5、16/2019,6-磷酸果糖激酶-1的变构调节,6/16/2019,6/16/2019,多酶体系中控制着整个代谢通路进行速度的限速酶是催化反应速度最慢的酶, 可通过化学修饰和别构效应调节此酶活性。,6/16/2019,酶活性：酶催化某一化学反应的能力，以酶促反应速度来衡量。 酶活性单位：酶促反应在单位时间（s,min,h）内生成一定量（mg, g, mol）的产物或消耗一定量的底物所需的酶量。 一个国际单位（IU ,1976年）：特定条件下(最适的反应条件:25), 1 min内催化1mol底物转化为产物 所需的酶量定为一个酶活力单位，1IU=1mol/min,第九节 酶活力测定,6/16/2

6、019,一个催量（kat）：特定条件(最适条件)下,1 Sec内使1mol底物转化为产物所需的酶量即 1kat=1mol/s 1 IU=16.6710 -9 kat=16.67 10 -3 Kat； 1 Kat =610 7 IU 转换数（turnover number）：每秒钟每个酶分子能催化的发生变化的底物微摩尔数，用kcat表示（ mol/S ）。K为酶的转换数。 酶比活：每毫克蛋白所含有的活力单位数。,6/16/2019,例题：,某无细胞的粗提液，每ml含20 mg 蛋白质。在0.5ml的标准总反应体积中，含有10 l 这种提取液。在最适宜条件下，1分钟内生成30ng的产物。求： 1、

7、若10 l该提取液，在1 ml总反应体积中进行实验，其反应速度是多少？ 2、反应混合液和提取液中酶活性浓度各是多少？ 3、酶制剂的比活力是多少？ （ v:nmol/ml /min, nmol/L/min, mol/L/min, mol/L/min）,6/16/2019,解：,V=30/0.5=60 nmol/ml/min =60 10 3 nmol/L/min =60 mol/L/min =6 10-5 mol/L/min V=30/1 =30 nmol/ml/min =3 10-5 mol/L/min 反应液酶活性浓度= 60 nmol/ml/min =0.06mol/ml/min =0.0

8、6单位/ml 0.5 ml的反应液内含0.03单位酶，即10 l (0.01 ml) 提取液含0.03单位酶，所以： 提取液酶活性浓度=0.03/0.01=3单位/ml 酶比活=3/20=0.05单位/mg蛋白,6/16/2019,第十节 酶的分离纯化-制备,优点：不受气候、地理条件的限制，动、植物体内的酶大多可从微生物体内找到，微生物繁殖快，产酶量丰富。还可以通过选育菌种来提高酶的产量和用廉价原料大量生产。,工业上： 多采用微生物发酵方法来获得大量酶制剂。,6/16/2019,酶分离纯化的三个基本步骤： 1.抽提 2.纯化 3.结晶或制剂。 酶的纯度 比活力 = 活力单位数/ 毫克蛋白（氮）

9、 纯化倍数 =每次比活力 第一次比活力 产率%（回收率）= (每次总活力第一次总活力)100,6/16/2019,第十二节 辅酶与维生素 ( Vitamins )P89,了解4种脂溶性维生素的生理作用； 了解和掌握一些主要水溶性维生素名称、结构、生理作用和它们的辅酶（基）形式 重点：B族维生素与辅酶（基）,6/16/2019,一 .概 述 1.维生素定义：维持正常生命活动所必需的一类小分子有机化合物。 2.维生素特点： (1)体内不能合成或合成甚微，必须由食物供给。 (2)需要量很少，但不可缺少 （gmg/d)。 长期缺乏任何一种维生素都会导致相应的疾病 维生素缺乏症。 (3)维生素的功能：

10、既不供给能量，也不构成组织成分。参与体内物质代谢与调节（Vit B族参与辅酶组成，调节物质代谢）,6/16/2019,结合酶,酶蛋白,金属离子,辅助因子 (cofactor),辅酶(基),6/16/2019,3.维生素命名 （1）按发现先后：A、B、C、D、 （2）根据化学结构或生理功能命名：硫胺素 （3）初发现时以为是一种，以后证实是几种维生素的混合物，则在字母右下方注以1、2、3 4.维生素分类,6/16/2019,维生素,水溶性维生素,脂溶性维生素,：维生素B族（B1、B2、泛酸、维生素PP、B6、生物素、叶酸，B12）和维生素C等。 (分子中均含N元素),：维生素A、D、E、K等,6/

11、16/2019,二.脂溶性维生素,特点： 1、与脂类共存 2、储存在肝中（A、D、K）或脂肪组织中（E） 3、胆道排泄 4、过多导致中毒,6/16/2019,（1）化学结构:-白芷酮环的不饱和一元醇。,全反型视黄醇,A1,A2,1.维生素A,3-脱氢视黄醇,6/16/2019,A1 ： 视黄醇 11-顺视黄醛 A2：3-脱氢视黄醇 9-顺视黄醛,2H,6/16/2019,（2）生物化学功能及缺乏病,1) 构成视觉细胞内感光物质,视紫红质 = 视蛋白 + 11-顺视黄醛,缺乏：夜盲症,2)维持上皮组织结构完整和健全，促进上皮 细胞糖蛋白合成 缺乏：粘膜干燥，干眼病,泪腺分泌障碍,6/16/201

12、9,2.维生素D （1）化学结构：类固醇衍生物,6/16/2019,D3（胆钙化醇）活性形式：1,25-(OH)2-D3,胆固醇,动物性食物,7-脱氢胆固醇,Vit D3,1,25-(OH)2-D3,25-(OH)-D3,靶细胞（肠、骨骼、肾）,uv,肾,肝,6/16/2019,6/16/2019,（2）生物化学功能及缺乏病,调节钙、磷代谢。促进Ca、P吸收：使血Ca、血P ，维持血液正常的钙、磷浓度，促进钙化，使牙齿、骨骼发育正常。,缺乏：佝偻病（小儿) ， 软骨病或骨质疏松（成人),佝偻病：骨质软弱，膝关节发育不全，两腿形成内曲或外曲畸形。,6/16/2019,6/16/2019,生育酚或

13、抗不育维生素，8种，4种（、-生育酚）较重要，-生育酚效价最高。,3.维生素E,（1）化学结构：苯骈二氢吡喃衍生物,6/16/2019,（2）生物化学功能及缺乏病,1)与生殖功能有关,缺乏：生殖系统上皮细胞毁坏，雄性睾丸退化，不产生精子，雌性流产或胎儿被溶化吸收。,2)保护生物膜：去除自由基，防止脂质过氧化,3)抗衰老、防癌及增强免疫作用,缺乏：肌肉（包括心肌）萎缩，形态改变，代谢反常。血胆固醇水平增高，红细胞破坏，发生贫血。,6/16/2019,4. 维生素K （1）化学结构：2-甲基-1,4萘醌衍生物,6/16/2019,（2）生物化学功能及缺乏病,主要作用促进血液凝固 缺乏：凝血时间延长

14、，皮下、肌肉、胃肠出血。 成人：不易，来源广泛，肠道能合成 新生婴儿：肠内无菌，不能合成，身体本身又无贮存，易因维生素K缺乏而出血，出生前增加母体维生素K含量。 有维生素K缺乏病状的人，必伴有其他生理功能不正常的情况，如胆管阻塞，或因肠道疾病妨碍维生素K吸收。,6/16/2019,Vit 别名 生理功能 缺乏症 A 视黄醇 合成视紫红质 夜盲症、干眼病 D 钙化醇 促进钙磷吸收 佝偻病、软骨病 E 生育酚 抗氧化 治疗习惯性流产 K 凝血Vit 合成凝血因子 凝血时间延长,脂溶性维生素小结,6/16/2019,特点： 1、组织内浓度恒定 2、肝内最丰富 3、体内不易储存 4、无中毒症：过多即随

15、尿排出,三 .水溶性维生素,6/16/2019,维生素B族包括：B1、B2、B6、B12、PP、泛酸、叶酸、生物素等。 构成辅酶成分，参与物质代谢， 1.维生素B1：又称硫胺素（Thiamine） （1）化学结构：由一含S的噻唑环和一含NH2的嘧啶环组成。,6/16/2019,1,2,1,2,6/16/2019,（2）生物化学功能及缺乏病 功能：肝中与焦磷酸（PP）结合形成Thiamine pyrophosphate （TPP）,6/16/2019,焦磷酸硫胺素,6/16/2019,. TPP是-酮酸脱氢酶系辅酶，参与-酮酸的氧化脱羧 ，以辅酶方式参加糖的分解代谢。（功能部位在噻唑环的C2上。

16、) 促进年幼动物的发育。维生素B1促进肠胃蠕动，增加消化液的分泌，因而能促进食欲。 保护神经系统。促进糖代谢，为神经活动提供能量，又能抑制胆碱酯酶的活性。,6/16/2019,缺乏症： 丙酮酸、乳酸堆积，神经肌肉兴奋性异常，脚气病（多发性神经炎）及中枢神经糖代谢失常。,抑制胆碱酯酶，胃肠蠕动缓慢，消化不良。(肠胃糖代谢失常),6/16/2019,（1）化学结构:,2.维生素B2 核黄素（riboflavin），在自然界多与蛋白质结合成黄素蛋白,核糖醇与6，7二甲基异咯嗪缩合物,6/16/2019,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,7,8,9,10,核糖醇基,异咯嗪基,6/16/2019,

17、VB2 + ATP FMN + ADP FMN + ATP FAD +PPi,（2）生物化学功能及缺乏病 1)功能：,2)缺乏症：膳食中长期缺乏，眼角膜和口角血管增生，引起白内障、眼角膜炎、舌炎和阴囊炎等。,6/16/2019,AMP,FMN，flavin mononucleotide ：黄素单核苷酸,FAD，flavin adenine dinucleotide ：黄素腺嘌呤二核苷酸,6/16/2019,H3C,H3C,N,N,N,NH,O,O,H3C,H3C,N H,N,H N,NH,O,O,R,R,+2H -2H,递氢过程：功能部位：N1，N,1,以FMN或FAD型式作为黄素酶的辅酶参与

18、递氢 递氢辅酶，参与生物氧化作用。,FMN(FAD) （醌型或氧化型）,FMNH2(FADH2) （氢醌型或还原型）,6/16/2019,3.维生素PP 维生素B5，抗赖皮病维生素，包括尼克酸（烟酸）和尼克酰胺。 尼克酰胺的副作用较小（如引起面部、颈部发赤发痒和烧灼感），医疗及营养上多用尼克酰胺。维生素B5（尼克酰胺）。,（1）化学结构：吡啶衍生物,6/16/2019,COOH,N,烟酸 (尼克酸nicotinic acid),CONH2,N,烟酰胺 (尼克酰胺nicotinamide),1,4,6/16/2019,nicotinamide adenine dinucleotide，NAD+：

19、 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸 nicotinamide adenine dinucleotide phosphate， NADP+ ：尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸,（2）生物化学功能及缺乏病 1)功能： 不需氧脱氢酶辅酶，参与递氢,以NAD+或NADP+形式作为脱氢酶的辅酶而起到递氢体的作用,6/16/2019,Nicotinic acid + PRPP + ATPNAD+ +PPi,NAD+,6/16/2019,N+,CONH2 H,H R,H H,N,CONH2 H,R,H H,H H,+ H+,+2H - 2H,递氢过程：,1,4,6/16/2019,COOH,N+,N,N,NH2,N,N,O

20、,OH O,O O CH2OPOPOCH2 OH OH,O,OH HO,R,NAD+: R 为 H; NADP+: R 为 PO3H2,6/16/2019,NAD+ + ATP NADP+,6/16/2019, 维持神经组织的健康。尼克酰胺对中枢及交感神经系统有维护作用，缺乏，则常产生神经损害和精神紊乱。 促进微生物生长。 尼克酸可使血管扩张，使皮肤发赤发痒，尼克酰胺无此作用。大剂量尼克酸有降低血浆胆固醇和脂肪的作用。,6/16/2019,2)缺乏症： 膳食中长期缺乏引起对称性皮炎（癞皮病：pellagra)。在狗生黑舌病。癞皮病患者的中枢及交感神经系统、皮肤、胃、肠等皆受不良影响。主要症状为

21、对称性皮炎，消化道炎和神经损害与精神紊乱，两手及其裸露部位呈现对称性皮炎。中枢神经方面的症状为头痛、头昏、易刺激、抑郁等。 异烟肼（抗结核药）：结构与PP相似，二者有拮抗作用,6/16/2019,4.维生素B6,吡哆素，包括吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺。 （1）化学结构: 吡啶衍生物,6/16/2019,N,-CH2OH,HO H3C,CH2OH,N,-CH2OH,HO H3C,CHO,N,-CH2OH,HO H3C,CH2NH2,吡哆醇 吡哆醛 吡哆胺,pyridoxol,pyridoxal,pyridoxamine,6/16/2019,（2）生物化学功能及缺乏病 1)功能： 作为辅酶参加多种代谢

22、反应，包括脱羧、转氨、氨基酸内消旋、Trp代谢（包括Trp nicotinamide）、含硫氨基酸的脱硫、羟基氨基酸的代谢和氨基酸的脱水等。,例如: 脱羧酶的辅酶：谷氨酸 -氨基丁酸,6/16/2019,N,-CH2OPO3H2,HO H3C,CHO,N,-CH2OPO3H2,HO H3C,CH2NH2,磷酸吡哆醛 磷酸吡哆胺,(PLP),体内活性形式：磷酸吡哆醛(pyridoxal phosphate)和磷酸吡哆胺，氨基酸转氨酶、氨基酸脱羧酶和丝氨酸羟甲基转移酶的辅酶, 在氨基酸代谢中起重要作用。,6/16/2019,（磷酸吡哆醛，PLP）,吡哆醇,吡哆醇氧化酶,吡哆醛,吡哆胺,吡哆胺转氨酶

23、,磷酸吡哆醇,磷酸吡哆醇 氧化酶,磷酸吡哆醛,磷酸吡哆胺转氨酶,磷酸吡哆胺,激酶,6/16/2019,2)缺乏症： 导致皮肤、中枢神经系统和造血机构的损害。 异烟肼：补充B6,6/16/2019,OHCH3 HO-C-CH2-CH2-N-C-C- C-CH2-O-H O H O H CH3,-二羟-,-二甲基丁酸,-丙氨酸,5.泛酸（维生素B3）,（1）化学结构:,6/16/2019,（2）生物化学功能及缺乏病 1)功能：参与形成辅酶 A (HSCoA 或 CoA)，作为酰基转移酶的辅酶(酰基载体)。,对糖、脂、蛋白质代谢过程中乙酰基转移有重要作用。,CoA-SH：泛酸、巯基乙胺和3-磷酸酰腺

24、苷5-焦磷酸组成,6/16/2019,SH OHCH3 OH OH CH2-CH2-N-C-CH2-CH2-N-C-C- C-CH2-O-P-O-P-O-CH2 H O H O H CH3 O O,N,N,N,N,O,O OH,NH2,O=P-OH OH,泛酸,巯基乙胺,辅酶A（SH-CoA),3-磷酸酰腺苷5-焦磷酸,6/16/2019,O,N,N,N,N,NH2,-H,H-,OH,H,H,O O -P-O-P-O-H2C - O - O,CH3 CO-CH-C-CH2O OH CH3,CH2-NH- CH2 CO NH CH2 CH2 S,乙酰辅酶A（SH-CoA),O - O-P-O-

25、- O,泛酸,-巯基乙胺,CH3 C=O,6/16/2019,2)缺乏症： 大白鼠缺乏泛酸，毛发边灰白，并自行脱落，毛与皮的色素形成可能与泛酸有关。 成人每天需要量为510mg,6/16/2019,H2C CH-(CH2)4-COOH,HC CH,HN NH,O C S,=,戊酸侧链羧基与酶蛋白赖氨酸残基侧链上的氨基共价结合,6.生物素（bioton）（维生素B7） （1）化学结构：含硫维生素，其结构可视为由尿素与硫戊烷环结合而成，并有一个C5酸枝链。,尿素部分,硫戊烷环部分,C5酸根部分,尿素环上的一个N可与CO2结合,6/16/2019,（2）生物化学功能及缺乏病 1)功能：多种羧化酶的辅

26、酶，是羧基（-COO-）的传递体，在CO2固定反应中起重要作用。,6/16/2019,2)缺乏症：来源广泛，肠道菌可合成，缺乏病甚少 人体一般不会发生生物素缺乏。大白鼠严重缺乏时，后脚瘫痪，广泛的皮肤病、脱毛和神经过敏。人类缺少生物素可能导致皮炎、肌肉疼痛、感觉过敏、怠倦、厌食、轻度贫血等。 生蛋清：抗生物素蛋白,6/16/2019,CH2 C=O COOH,丙酮酸,COO- C=O CH2 COO-,草酰乙酸,ATP,ADP+Pi,CO2,三羧酸循环中草酰乙酸的主要来源,丙酮酸羧化酶,6/16/2019,N,N,OH,H2N,N,N,-CH2-N- -C-N-CH-CH2-CH2-COOH,

27、5 6,8 7,10,7.叶酸（folic acid）即维生素B11 （1）化学结构：,叶酸由蝶呤啶、对氨基苯甲酸与L-谷氨酸连接而成。,6/16/2019,（2）生物化学功能及缺乏病 1)功能：叶酸的活性形式为5,6,7,8-四氢叶酸(FH4)，为一碳单位转移酶辅酶。,N,N,OH,H2N,N,N,-CH2-N- -C-N-CH-CH2-CH2-COOH,5 6,8 7,10,叶酸的5、6、7、8位置，在NADPH2存在下，可被还原成四氢叶酸（FH4或THFA）。四氢叶酸的N5 和N10位可与多种一碳单位结合作为它们的载体。,6/16/2019,6/16/2019,THFA是转一碳基团酶系的

28、辅酶。 主要的生理功能： Gly Ser 参与嘌呤环的合成 dUMP TMP 高半光氨酸 Cys,6/16/2019,2)缺乏症：叶酸缺乏时，红细胞的发育受到影响，造成巨红细胞性贫血症。 嘌呤、嘧啶的生物合成受阻 红细胞成熟受阻 巨幼红细胞贫血,6/16/2019,8.维生素B12,（1）化学结构：含三价钴的多环系化合物，其经验式为C63H88O14N14RCo。其结构式经多次修正，至1963年确定。1973年完成人工合成。唯一含金属（钴）的维生素，又称：钴胺素(cyanocobalamine),6/16/2019,6/16/2019,体内多种形式： CoB12 辅酶(5-脱氧腺苷钴胺素) C

29、H3-B12 转甲基(甲基钴胺素) HO-B12 药用(羟钴胺素) CN-B12 氰钴胺素,6/16/2019,（2）生物化学功能及缺乏病 1)功能： 促进甲基转移作用。 促进某些化合物的异构作用。 维持SH的还原型状态。 促进核酸和蛋白质的生物合成。 维持造血机构的正常运转。 促进上皮组织细胞的新生。,6/16/2019,2)缺乏症： .儿童及幼龄动物发育不良。 . 消化道上皮组织细胞失常。 . 造血器官功能失常，不能正常产生红血细胞，导致恶性贫血。 . 髓磷脂的生物合成减少，引起神经系统的损害，表现症状为手足麻木、刺痛、体位不易维持平衡、肌肉动作不协调、忧郁易怒、思想迟缓和健忘等。神经髓鞘

30、变性退化,6/16/2019,维生素B12的吸收需要一种胃壁细胞分泌的糖蛋白（称为内因子），两者结合后才能被小肠吸收。恶性贫血患者的胃液中常缺乏内因子，须注射维生素B12治疗。注射用药可避开先天性内源因子（糖蛋白）缺乏,6/16/2019,9.维生素C，抗坏血酸(ascorbic acid),（1）化学结构： 6C，多羟（-OH），酸性化合物,6/16/2019,（2）生物化学功能及缺乏病 功能： 1）参与羟化反应(脯氨酸羟化酶的辅酶。) 促进胶原形成 促进类固醇羟化 促进生物转化 2）参与体内氧化还原反应(对生物氧化有重要作用) 保护巯基 使难以吸收的Fe3+还原成易吸收的Fe2+,6/16

31、/2019,3）其它生化功能 降低血浆胆固醇 防癌：理论上推测 缺乏症：坏血病 ,毛细血管易出血和齿、骨发育不全或退化。,6/16/2019,小结 水溶性维生素与辅酶 维生素 辅酶形式 辅酶的主要作用 缺乏症 B1 TPP 酮酸脱氢 脚气病 B2 FMN、FAD 参与递氢 口角炎 PP NAD+、NADP 参与递氢 癞皮病 B6 磷酸吡哆醛 转氨基等 H 与酶蛋白结合 参与羧化反应,6/16/2019,维生素 辅酶形式 辅酶的主要反应 缺乏症 泛酸 HSCoA 转移酰基 叶酸 FH4 一碳基团转移 巨幼红细 B12 脱氧腺苷B12 变位 胞性贫血 甲基转移 C 参与烃化反应 坏血病,6/16/2019,六种维生素日需要量（1981年修订）,6/16/2019,习题,一.名词解释 酶 诱导契合学说 全酶 辅酶 辅基 活性部位 酶的专一性 酶原激活 同功酶 可逆共价修饰 比活力 Km 二.简答题 .影响酶促反应速度的因素有哪些？如何影响？ .酶的催化机制是怎样? .举例说明酶活性调节的方式。 4.举例说明B族维生素与辅酶辅基的关系。,