第18章维生素.ppt

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1、第十八章 维生素与无机物,Vitamins and Minerals,概 述,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。,维生素缺乏的原因,1、摄入量不足 2、机体的吸收和利用率降低 3、食物以外的维生素供给不足 4、长期服用广普抗生素,第 一 节 脂溶性维生素,Lipid-soluble Vitamins,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, V

2、itE, VitK,一、维生素A（抗干眼病维生素）,天然形式：A1（视黄醇） A2（3-脱氢视黄醇） 来源 ：动物性食品，如肝、肉类、蛋黄、乳制品、鱼肝油 维生素A原：-胡萝卜素,（一）化学本质与性质,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3脱氢视黄醇。,（二）维生素A的活性形式,视黄醇、视黄醛和视黄酸是维生素A的活性形式,（三）生化作用及缺乏症 1.生化作用 1）视黄醛与视蛋白结合发挥其视觉功能（见后图） 视杆细胞-视紫红质 视锥细胞-视红质、视青质、视蓝质 2. 缺乏症 夜盲症，干眼病，皮肤干燥等,视紫红质,视蛋白,11-顺视黄醛,全反视黄

3、醛,暗处,光,视紫红质的合成、分解与视黄醛的关系,2）视黄酸对基因表达和组织分化具有调节作用,全反式视黄酸和9-顺视黄酸是调控细胞生长与分化 的关键物质。与细胞内核受体结合，与DNA反应元件结合，调节某些基因的表达。 视黄酸对于维持上皮组织的正常形态与生长具有重要的作用。 缺乏：干眼病(xerophthalmia) 视黄酸对于免疫系统细胞的分化具有重要作用，维生素A缺乏增加机体对感染性疾病的敏感性。,3）维生素A和胡萝卜素是有效的抗氧化剂,能直接消灭自由基，有助于控制细胞膜和富含脂质组织的脂质过氧化。,4）. 维生素A过量可引起中毒,二 、维生素D（抗佝偻病维生素）,种类：VitD2（麦角钙化

4、醇） VitD3（胆钙化醇） VitD2原：麦角固醇 VitD3原： 7-脱氢胆固醇 麦角固醇VitD2 胆固醇7-脱氢胆固醇VitD3 VitD3的活性形式： 1, 25- (OH)2-VitD3,（一）化学本质和性质,肝25-羟化酶,维生素D3 （胆钙化醇）,肾,骨,胎盘中的 1-羟化酶,1, 25-二羟维生素D3 （1, 25-二羟胆钙化醇）,在体内的转变,24, 25-二羟维生素D3 （24, 25-二羟胆钙化醇）,肾,骨,胎盘、软骨 中的24-羟化酶,（二）生化作用与缺乏病：,1调节血钙水平是1,25-(OH)2D3的重要作用,1,25-(OH)2D3可通过信号转导系统使钙通道开放，

5、促进小肠对钙、磷的吸收，影响骨组织的钙代谢，从而维持血钙和血磷的正常水平，促进骨和牙的钙化。 维生素D缺乏: 儿童佝偻病(rickets) 成人软骨病(osteomalacia)。,1,25-(OH)2D3具有调节血钙和组织细胞分化的功能,2. 1,25-(OH)2D3还具有影响细胞分化的功能,调节多种组织细胞分化 促进胰岛细胞合成与分泌胰岛素 抑制某些肿瘤细胞增殖和促进分化,3. 维生素D过量可引起中毒,三、维生素E,（一）化学本质与性质 种类：生育酚，生育三烯酚 易自身氧化，故能保护其他物质。 来源：植物油、莴笋、麦芽等 结构：见图 （二）生化作用及缺乏症,结构,维生素E具有抗氧化等多方面

6、的功能,1维生素E是体内最重要的脂溶性抗氧化剂,机制: 捕捉过氧化脂质自由基,保护生物膜的结构与功能。,缺乏: 轻度溶血性贫血。,2维生素E具有调节基因表达的作用,上调或下调生育酚的摄取和降解相关的基因 延缓衰老 脂类摄取与动脉硬化的相关基因: 预防和治疗冠状动脉粥样硬化性心脏病 细胞外基质蛋白的基因、细胞黏附与炎症的相关基因 抗炎、维持正常免疫功能 细胞信号系统和细胞周期调节的相关基因 抑制细胞增殖，抗肿瘤,3维生素E能提高血红素合成的关键酶活性,血红素合成关键酶：氨基酮戊酸(ALA)合酶 ALA脱水酶 缺乏：新生儿贫血,4维生素E缺乏并不多见,临床上：治疗先兆流产及习惯性流产。,四、维生素

7、K又称凝血维生素,（一）维生素K是2-甲基1,4-萘醌的衍生物,人工合成：K3,天然形式：,K1-植物甲萘醌或叶绿醌,K2-肠道细菌的产物,（二）维生素K是多种-谷氨酰羧化酶的辅酶,1维生素K具有促进凝血作用,2维生素K对骨代谢具有重要作用,3维生素K缺乏可引起出血,第 二 节 水溶性维生素,Water-soluble Vitamins,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。 作用比较单一，主要构成酶的辅助因子 直接影响某些酶的催化作用。,概 述,种类 B族维生素和维生素C,一、维生素B1,维生素B1又名硫胺素(thiamine) 体内活性形式为焦磷酸硫胺素

8、(TPP),（一）化学本质及性质,焦磷酸硫胺素(TPP),目 录,TPP是-酮酸氧化脱羧酶的辅酶，也是转酮酶的辅酶。 在神经传导中起一定的作用，抑制胆碱酯酶的活性。,（二）生化作用及缺乏症,1. 生化作用,2. 缺乏症 脚气病，末梢神经炎,脚气病,干性脚气病：以神经系统症状表现为主：临床表现末梢神经炎，足部灼痛、腿部疼痛、脚趾感觉异常、腓肠肌痉挛。 湿性脚气病：以心功能不全表现为主，如：心动过速、心前区痉挛、心功能不全、浮肿等。,二、维生素B2,（二）生化作用及缺乏症 生化作用：FMN及FAD是体内氧化还原酶的辅基，主要起氢传递体的作用。 缺乏症：口角炎，唇炎，阴囊炎等。,（一）化学本质及性质

9、 维生素B2又名核黄素(riboflavin) 体内活性形式为黄素单核苷酸(FMN) 黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD),Vit B2,FMN,AMP,FAD,三、维生素PP,维生素PP包括 尼克酸(nicotinic acid) 尼克酰胺(nicotinamide),体内活性形式 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+) 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+),（一）化学本质及性质,NAD+：R为 H,NADP+：R为,尼克酰胺,目 录,1. 生化作用 NAD+及NADP+是体内多种不需氧脱氢酶（如苹果酸脱氢酶、乳酸脱氢酶）的辅酶，起传递氢的作用。,（二）生化作用及缺乏症,2. 缺乏症 癞皮病,四、泛

10、酸,（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) 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。,水溶性维生素,泛酸的结构,泛酸,4-磷酸泛酰 巯基乙胺,CoA的结构式,目 录,五、生物素参与CO2固定反应,（一）生物素(biotin)的来源广泛,（二）生物素是多种羧化酶的辅基,生物素是体内多种羧化酶(如丙酮酸羧化酶、乙酰CoA羧化酶)的辅基，与羧化酶蛋白中赖氨酸残基的-氨基以酰胺键共价结合，形成生物胞素残基，参与CO2固定过程。,（三）生物素参与细胞信号转导和基因表达,生物素还

11、可使组蛋白生物素化，从而影响细胞周期、转录和DNA损伤的修复。,生物素主要存在于蛋黄中；生物素主要存在于肝中 缺乏症：生物素来源广泛，人体肠道细菌也能合成，很少出现缺乏症。生物素缺乏时可出现疲乏、食欲不振、恶心呕吐、皮炎及脱屑性红皮病。,水溶性维生素,六、维生素B6,（一）化学本质及来源 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,（二）生化作用及缺乏症,来源：广泛分布于动植物食品中，肝、鱼、肉类、全麦、坚果、豆类、蛋黄和酵母等。,目 录,磷酸吡哆醛是氨基酸转氨酶及脱羧酶的辅酶，用于治疗小儿惊厥、妊娠呕吐和精神焦虑。 磷酸吡哆醛也是-氨基-酮戊酸合酶（ALA合酶

12、）的辅酶。缺乏导致低血色素小细胞性贫血和血清铁增高。 磷酸吡哆醛是同型半胱氨酸分解代谢酶的辅酶，缺乏引起高同型半胱氨酸血症。,（二）磷酸吡哆醛的辅酶作用多种多样,1磷酸吡哆醛是多种酶的辅酶,2. 反应式,大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外。,（一）-氨基丁酸 (-aminobutyric acid, GABA),GABA是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。,2磷酸吡哆醛可终止类固醇激素的作用,作用机制：将类固醇激素-受体复合物从DNA中移去，终止这些激素的作用。 维生素B6缺乏：可增加人体对雌激素、雄激素、皮质激素和维生素D作用的敏感性。,3维生素B6缺乏不多见，

13、而过量可引起中毒,日摄入量超过200mg可引起神经损伤，表现为周围感觉神经病。,七、叶酸,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,（一）化学本质及性质,（二）生化作用及缺乏症,叶酸(folic acid)又称蝶酰谷氨酸 体内活性形式为四氢叶酸(FH4),水溶性维生素,叶酸的结构,（二）四氢叶酸是体内一碳单位转移酶的辅酶,FH4的生成,叶酸广泛存在于肉类、鲜果及蔬菜中，人类肠道细菌也能合成叶酸 缺乏症：叶酸缺乏时，DNA合成受到抑制，可造成巨幼红细胞性贫血。,叶酸的应用可以降低胎儿脊柱裂和神经管缺乏的危险性,叶酸缺乏可引起高同型半胱氨酸血症，增加动脉

14、粥样硬化、血栓生成和高血压的危险性。,维生素B12又称钴胺素(coholamine) 体内活性形式为甲基钴胺素 5 -脱氧腺苷钴胺素,八、维生素B12是含钴维生素,（一）维生素B12的吸收需要内因子,R：5-脱氧腺苷 5-脱氧腺苷钴胺素,目 录,Vit B12是N5-CH3-FH4转甲基酶（甲硫氨酸合成酶）的辅酶，催化同型半胱氨酸甲基化生成甲硫氨酸。,Vit B12 缺乏：,相应缺乏症：巨幼红细胞贫血 高同型半胱氨酸血症,（二）维生素B12影响一碳单位的代谢和脂肪酸的合成,一是引起甲硫氨酸合成减少； 二是影响四氢叶酸的再生。,2. 甲硫氨酸循环(methionine cycle),甲硫氨酸,S

15、-腺苷同型 半胱氨酸,S-腺苷甲硫氨酸,同型半胱氨酸,FH4,N5CH3FH4,N5CH3FH4 转甲基酶,(VitB12),H2O,腺苷,RH,ATP,PPi+Pi,5-脱氧腺苷钴胺素是L-甲基丙二酰CoA变位酶的辅酶，催化琥珀酰CoA的生成。,B12缺乏时，L-甲基丙二酰CoA大量堆积，影响脂肪酸的正常合成。 B12缺乏所导致的神经疾患便是由于脂肪酸的合成异常而影响髓鞘质的转换，造成髓鞘变性退化，引发进行性脱髓鞘，所以B12具有营养神经的作用。 相应缺乏症：神经疾患,九、维生素C又称抗坏血病维生素,（一）维生素C是对热不稳定的酸性物质,维生素C又称L-抗坏血酸(ascorbic acid)

16、，呈酸性，广泛存在于新鲜蔬菜和水果中。,动物体内不能合成维生素C，必需由食物供给。,抗坏血酸分子中C2和C3羟基可以氧化脱氢生成脱氢抗坏血酸，后者也可以加氢还原。,维生素C,脱氢维生素C,目 录,（二）维生素C既是一些羟化酶的辅酶又是强抗氧化剂,1维生素C是一些羟化酶的辅酶,抗坏血酸是维持体内含铜羟化酶和-酮戊二酸-铁羟化酶活性必不可少的辅因子。,2维生素C作为抗氧化剂可直接参与体内氧化还原反应,3维生素C具有增强机体免疫力的作用,缺乏症：坏血病（scurvy）,1. 儿茶酚胺(catecholamine)与黑色素(melanin)的合成,复习题,1、何谓维生素 2、各种维生素的活性形式、生化

17、作用、缺乏病 3、为何叶酸和B12缺乏会导致巨幼红细胞性贫血,第三节 钙、磷代谢,Metabolism of Calcium and Phosphorus,一、钙、磷在体内分布广泛、功能重要,（一）钙既是骨的主要成分又具有重要的调节作用,骨钙占体内总钙99%，以羟基磷灰石 (hydroxyapatite)的形式存在,血清钙(911mg/dl)，占总钙0.1%,其他钙占总钙1%,胞液钙作为第二信使在信号转导中发挥许多重要的生理作用。肌肉中的钙可启动骨骼肌和心肌细胞的收缩。,血钙的正常水平对于维持骨骼内骨盐的含量、血液凝固过程和神经肌肉的兴奋性具有重要的作用。,（二）磷是体内许多重要生物分子的组成

18、成分,成人血浆中无机磷的含量约为1.11.3mmol/L （3.54.0mg/dl）。,血液Ca P = 35 40,二、钙和磷的代谢与骨的代谢密切相关,（一）钙和磷的吸收与排泄的影响因素颇多,主要来源: 牛奶、豆类和叶类蔬菜 主要吸收部位:十二指肠和空肠上段,小肠对钙的重吸收,影响钙吸收因素:,酸性食物均有利于钙的吸收。 碱性磷酸盐、草酸盐和植酸盐不利于钙的吸收。 钙的吸收随年龄的增长而下降。 维生素D能促进钙和磷的吸收。,正常成人肾小球每日滤过约9g游离钙。 （1）肾小管对钙的重吸收量与血钙浓度相关。 血钙浓度降低可增加肾小管对钙的重吸收率，而血钙高时吸收率下降。 （2）肾对钙的重吸收受甲

19、状旁腺激素的严格调控。,肾对钙的重吸收,（二）骨内钙和磷的代谢是体内钙磷代谢主要组成,内钙、磷代谢与动态平衡图示于图18-11。,三、钙和磷代谢受三种激素的调节,主要调节激素：维生素D、甲状旁腺激素和降钙素 主要调节靶器官：小肠、肾和骨,（一）维生素D促进小肠钙的吸收和骨盐沉积,（1）1,25-(OH)2D3与小肠黏膜细胞特异的胞浆受体结合，进入细胞核，刺激钙结合蛋白的生成，促进小肠对钙的吸收，磷的吸收也随之增加。 （2）1,25-(OH)2D3可促进骨盐沉积，刺激成骨细胞分泌胶原，促进骨基质的成熟，有利于成骨。,（二）甲状旁腺激素具有升高血钙和降低血磷的作用,（1）PTH刺激破骨细胞的活化，

20、促进骨盐溶解，使血钙与血磷增高。 （2）PTH促进肾小管对钙的重吸收，抑制对磷的重吸收。 （3）PTH还可刺激肾合成1,25-(OH)2D3，间接地促进小肠对钙、磷的吸收。,PTH的总体作用是使血钙升高。,（三）降钙素是唯一降低血钙浓度的激素,降钙素(calcitonin，CT)是甲状腺C细胞合成的由32个氨基酸残基组成的多肽，其作用靶器官为骨和肾。 （1）CT抑制破骨细胞、激活成骨细胞，促进骨盐沉积，降低血钙与血磷。 （2）CT抑制肾小管对钙、磷的重吸收。,CT的总体作用是降低血钙与血磷。,钙、磷代谢的调节,维生素D缺乏：儿童佝偻病(rickets) 成人骨软化症(osteomalacia) 中、老年人骨质疏松(osteoporosis) 甲旁亢与维生素D中毒：高血钙症(hypercalcemia) 尿路结石,