第18章

維生素與無機物VitaminsandMinerals生物化學維生素和無機物專家講座第1頁定義：

維生素(vitamin)是機體維持正常功效所必需，但在體內不能合成或合成量極少，必須由食物供給一組低分子量有機物質。脂溶性維生素

(lipid-solublevitamin)水溶性維生素

(water-solublevitamin)分類:一、維生素生物化學維生素和無機物專家講座第2頁微量元素(traceelement)：指人體每日需要量在100mg以下化學元素，主要包含鐵、碘、銅、鋅、錳、硒、氟、鉬、鈷、鉻等。二、無機元素無機元素(minerals)是維持人體正常生理功效也必不可少元素。分類常量元素(macroelement)：鈉、鉀、氯、鈣、磷、鎂等生物化學維生素和無機物專家講座第3頁第一節

脂溶性維生素Lipid-solubleVitamin生物化學維生素和無機物專家講座第4頁共同特點：（1）均為非極性疏水異戊二烯衍生物（2）不溶于水，溶于脂類及脂肪溶劑（3）在食物中與脂類共存，并隨脂類一同吸收（4）吸收脂溶性維生素在血液與脂蛋白及某些特殊結合蛋白特異結合而運輸

種類：

VitA,VitD,VitE,VitK生物化學維生素和無機物專家講座第5頁天然形式：起源：（一）視黃醇與其特異結合蛋白相結合而在血液中運輸A1（視黃醇）A2（3-脫氫視黃醇）生物化學維生素和無機物專家講座第6頁運輸形式：血液運甲腺蛋白(TTR)視黃醇酯肝細胞視黃醇視黃醇結合蛋白(RBP)肝內星形細胞(stellatecell)儲存在細胞內細胞視黃醇結合蛋白(CRBP)靶組織特異受體生物化學維生素和無機物專家講座第7頁（二）視黃醇、視黃醛和視黃酸是維生素A活性形式視黃醇、視黃醛和視黃酸是維生素A活性形式生物化學維生素和無機物專家講座第8頁1．視黃醛與視蛋白結合發揮其視覺功效

視循環夜盲癥生物化學維生素和無機物專家講座第9頁2．視黃酸對基因表示和組織分化含有調整作用

全反式視黃酸和9-順視黃酸是執行這一主要功效關鍵物質。與細胞內核受體結合，與DNA反應元件結合，調整一些基因表示。缺乏：干眼病(xerophthalmia)

3．維生素A和胡蘿卜素是有效抗氧化劑

4.維生素A過量可引發中毒

能直接毀滅自由基，有利于控制細胞膜和富含脂質組織脂質過氧化。生物化學維生素和無機物專家講座第10頁二、維生素D可在體內合成（一）維生素D活化形式是1,25-二羥維生素D

種類：VitD2（麥角鈣化醇）VitD3（膽鈣化醇）

VitD2原：麥角固醇

VitD3原：7-脫氫膽固醇

麥角固醇→VitD2膽固醇→7-脫氫膽固醇→VitD3（紫外照射）

VitD3在血液中運輸：與維生素D結合蛋白(vitaminDbindingprotein,DBP)相結合而運輸。

生物化學維生素和無機物專家講座第11頁肝25-羥化酶

維生素D3（膽鈣化醇）25-羥維生素D3（25-羥膽鈣化醇）腎，骨，胎盤中1α-羥化酶1,25-二羥維生素D3（1,25-二羥膽鈣化醇）

VitD3活性形式：

1,25-(OH)2-VitD324,25-二羥維生素D3（24,25-二羥膽鈣化醇）腎，骨，胎盤、軟骨中24-羥化酶生物化學維生素和無機物專家講座第12頁（二）1,25-(OH)2D3含有調整血鈣和組織細胞分化功效1．調整血鈣水平是1,25-(OH)2D3主要作用

1,25-(OH)2D3可經過信號轉導系統使鈣通道開放，促進小腸對鈣、磷吸收，影響骨組織鈣代謝，從而維持血鈣和血磷正常水平，促進骨和牙鈣化。維生素D缺乏:兒童——佝僂病(rickets)

成人——軟骨病(osteomalacia)。生物化學維生素和無機物專家講座第13頁2.1,25-(OH)2D3還含有影響細胞分化功效

調整各種組織細胞分化促進胰島

細胞合成與分泌胰島素抑制一些腫瘤細胞增殖和促進分化3.維生素D過量可引發中毒

生物化學維生素和無機物專家講座第14頁生育酚(tocopherol):

、

、

和

四種

生育三烯酚(tocotrienol):

、

、

和

四種

（一）維生素E是生育酚類化合物,苯駢二氫吡喃衍生物生物化學維生素和無機物專家講座第15頁（二）維生素E含有抗氧化等多方面功效1．維生素E是體內最主要脂溶性抗氧化劑機制:捕捉過氧化脂質自由基,保護生物膜結構與功效。

缺乏:輕度溶血性貧血。

維生素E過氧化脂質自由基生育酚自由基或谷胱甘肽生育醌+維生素C生物化學維生素和無機物專家講座第16頁2．維生素E含有調整基因表示作用

上調或下調生育酚攝取和降解相關基因

延緩衰老

脂類攝取與動脈硬化相關基因:

預防和治療冠狀動脈粥樣硬化性心臟病

細胞外基質蛋白基因、細胞黏附與炎癥相關基因

抗炎、維持正常免疫功效

細胞信號系統和細胞周期調整相關基因

抑制細胞增殖，抗腫瘤生物化學維生素和無機物專家講座第17頁3．維生素E能提升血紅素合成關鍵酶活性血紅素合成關鍵酶：δ氨基γ酮戊酸(ALA)合酶ALA脫水酶缺乏：新生兒貧血4．維生素E缺乏并不多見

臨床上：治療先兆流產及習慣性流產。

生物化學維生素和無機物專家講座第18頁天然形式：（一）維生素K是2-甲基1,4-萘醌衍生物K2-----腸道細菌產物

K1-----植物甲萘醌或葉綠醌生物化學維生素和無機物專家講座第19頁（二）維生素K是各種

-谷氨酰羧化酶輔酶1．維生素K含有促進凝血作用

2．維生素K對骨代謝含有主要作用

3．維生素K缺乏可引發出血

生物化學維生素和無機物專家講座第20頁第二節

水溶性維生素Water-solubleVitamin生物化學維生素和無機物專家講座第21頁易溶于水，故易隨尿液排出體內不易儲存，必須經常從食物中攝取作用比較單一，主要組成酶輔助因子直接影響一些酶催化作用。概述種類：B族維生素，維生素C

共同特點生物化學維生素和無機物專家講座第22頁一、維生素B1形成輔酶焦磷酸硫胺素（一）焦磷酸硫胺素是維生素B1活性形式焦磷酸硫胺素(thiaminepyrophosphate,TPP)硫胺素(thiamine)生物化學維生素和無機物專家講座第23頁TPP是α-酮酸氧化脫羧酶輔酶，也是轉酮酶輔酶在神經傳導中起一定作用，抑制膽堿酯酶活性1.生化作用腳氣病，末梢神經炎（二）維生素B1在糖代謝中含有主要作用，缺乏可引發腳氣病2.缺乏癥生物化學維生素和無機物專家講座第24頁二、維生素B2是FAD和FMN組成成份維生素B2又名核黃素(riboflavin)體內活性形式為黃素單核苷酸(FMN)黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)（一）FAD和FMN是維生素B2是活性形式生物化學維生素和無機物專家講座第25頁VitB2FMNAMPFADⅠⅡⅢ生物化學維生素和無機物專家講座第26頁生化作用：FMN及FAD是體內氧化還原酶(如脂酰CoA脫氫酶、琥珀酸脫氫酶、黃嘌呤氧化酶等）輔基，主要起氫傳遞體作用.

缺乏癥：口角炎，唇炎，陰囊炎等（二）FMN和FAD是體內氧化還原酶輔基生物化學維生素和無機物專家講座第27頁三、維生素PP又稱抗癩皮病維生素維生素PP包含：尼克酸(nicotinicacid)尼克酰胺(nicotinamide)體內活性形式：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）維生素PP是NAD+和NADP+組成成份生物化學維生素和無機物專家講座第28頁NAD+：R為HNADP+：R為尼克酰胺生物化學維生素和無機物專家講座第29頁1.生化作用

（二）維生素PP缺乏可引發癩皮病2.缺乏癥:癩皮病3.大量長久服用會中毒,肝損傷

NAD+及NADP+是體內各種不需氧脫氫酶（如蘋果酸脫氫酶、乳酸脫氫酶）輔酶，起傳遞氫作用。生物化學維生素和無機物專家講座第30頁CoA及ACP是酰基轉移酶輔酶，參加酰基轉移作用。

泛酸(pantothenicacid)又名遍多酸體內活性形式為輔酶A(CoA)、酰基載體蛋白(ACP)（一）泛酸在輔酶A和酰基載體蛋白分子中發揮作用（二）泛酸參加酰基轉移反應生物化學維生素和無機物專家講座第31頁泛酸4-磷酸泛酰巰基乙胺CoA結構式生物化學維生素和無機物專家講座第32頁五、生物素參加CO2固定反應（一）生物素(biotin)起源廣泛（二）生物素是各種羧化酶輔基生物素是體內各種羧化酶(如丙酮酸羧化酶、乙酰CoA羧化酶)輔基，與羧化酶蛋白中賴氨酸殘基

-氨基以酰胺鍵共價結合，形成生物胞素殘基，參加CO2固定過程。生物化學維生素和無機物專家講座第33頁（三）生物素參加細胞信號轉導和基因表示生物素還可使組蛋白生物素化，從而影響細胞周期、轉錄和DNA損傷修復。與羧基結合生成羧基生物素與賴氨酸殘基ε-氨基結合成生物胞素生物化學維生素和無機物專家講座第34頁六、維生素B6包含吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺（一）維生素B6磷酸酯是其活性形式維生素B6包含吡哆醇(pyridoxine)、吡哆醛(pyridoxal)和吡哆胺(pyridoxamine)。活化形式：磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺生物化學維生素和無機物專家講座第35頁生物化學維生素和無機物專家講座第36頁磷酸吡哆醛是氨基酸轉氨酶及脫羧酶輔酶，用于治療小兒驚厥、妊娠嘔吐和精神焦慮。磷酸吡哆醛也是-氨基-酮戊酸合酶（ALA合酶）輔酶。缺乏造成低血色素小細胞性貧血和血清鐵增高。磷酸吡哆醛是同型半胱氨酸分解代謝酶輔酶，缺乏引發高同型半胱氨酸血癥。（二）磷酸吡哆醛輔酶作用各種多樣1．磷酸吡哆醛是各種酶輔酶生物化學維生素和無機物專家講座第37頁2．磷酸吡哆醛可終止類固醇激素作用

作用機制：將類固醇激素-受體復合物從DNA中移去，終止這些激素作用。維生素B6缺乏：可增加人體對雌激素、雄激素、皮質激素和維生素D作用敏感性。

3．維生素B6缺乏不多見，而過量可引發中毒

日攝入量超出200mg可引發神經損傷，表現為周圍感覺神經病。

生物化學維生素和無機物專家講座第38頁葉酸(folicacid)又稱蝶酰谷氨酸體內活性形式為四氫葉酸(FH4)七、葉酸以四氫葉酸形式參加一碳單位代謝（一）四氫葉酸是葉酸活性形式（二）四氫葉酸是一碳單位載體FH4是一碳單位轉移酶輔酶，參加一碳單位轉移。N5、N10是一碳單位結合位點。

生物化學維生素和無機物專家講座第39頁缺乏癥：巨幼紅細胞貧血高同型半胱氨酸血癥和DNA低甲基化葉酸二氫葉酸還原酶NADPH+H+NADP+二氫葉酸二氫葉酸還原酶NADPH+H+NADP+四氫葉酸5,6,7,8-四氫葉酸生物化學維生素和無機物專家講座第40頁維生素B12又稱鈷胺素(coholamine)體內活性形式為甲基鈷胺素

5-脫氧腺苷鈷胺素八、維生素B12是含鈷維生素（一）維生素B12吸收需要內因子胃酸胃蛋白酶B12B12蛋白質親鈷蛋白親鈷蛋白B12胰蛋白酶B12內因子IF-B12

回腸吸收生物化學維生素和無機物專家講座第41頁R：-CH3甲基鈷胺素

R：5`-脫氧腺苷5`-脫氧腺苷鈷胺素生物化學維生素和無機物專家講座第42頁VitB12是N5-CH3-FH4轉甲基酶（甲硫氨酸合成酶）輔酶，催化同型半胱氨酸甲基化生成甲硫氨酸。VitB12缺乏：

對應缺乏癥：巨幼紅細胞貧血高同型半胱氨酸血癥（二）維生素B12影響一碳單位代謝和脂肪酸合成一是引發甲硫氨酸合成降低；二是影響四氫葉酸再生。生物化學維生素和無機物專家講座第43頁5’-脫氧腺苷鈷胺素是L-甲基丙二酰CoA變位酶輔酶，催化琥珀酰CoA生成。

B12缺乏時，L-甲基丙二酰CoA大量堆積，影響脂肪酸正常合成。對應缺乏癥：神經疾患

生物化學維生素和無機物專家講座第44頁九、維生素C又稱抗壞血病維生素（一）維生素C是對熱不穩定酸性物質維生素C又稱L-抗壞血酸(ascorbicacid)，呈酸性，廣泛存在于新鮮蔬菜和水果中。動物體內不能合成維生素C，必需由食物供給。抗壞血酸分子中C2和C3羥基能夠氧化脫氫生成脫氫抗壞血酸，后者也能夠加氫還原。生物化學維生素和無機物專家講座第45頁維生素C脫氫維生素C生物化學維生素和無機物專家講座第46頁

（二）維生素C既是一些羥化酶輔酶又是強抗氧化劑1．維生素C是一些羥化酶輔酶抗壞血酸是維持體內含銅羥化酶和

-酮戊二酸-鐵羥化酶活性必不可少輔因子。2．維生素C作為抗氧化劑可直接參加體內氧化還原反應3．維生素C含有增強機體免疫力作用缺乏癥：壞血病（scurvy）

生物化學維生素和無機物專家講座第47頁第三節

鈣、磷代謝MetabolismofCalciumandPhosphorus生物化學維生素和無機物專家講座第48頁一、鈣、磷在體內分布廣泛、功效主要（一）鈣既是骨主要成份又含有主要調整作用骨鈣占體內總鈣99%，以羥基磷灰石(hydroxyapatite)形式存在

血清鈣(911mg/dl)，占總鈣0.1%

游離鈣蛋白結合鈣pH↓pH↑其它鈣占總鈣1%

生物化學維生素和無機物專家講座第49頁胞液鈣作為第二信使在信號轉導中發揮許多主要生理作用。肌肉中鈣可開啟骨骼肌和心肌細胞收縮。

血鈣正常水平對于維持骨骼內骨鹽含量、血液凝固過程和神經肌肉興奮性含有主要作用。生物化學維生素和無機物專家講座第50頁（二）磷是體內許多主要生物分子組成成份成人血漿中無機磷含量約為1.1

1.3mmol/L（3.5

4.0mg/dl）。體內總磷19.4mol（600g）骨（約占85.7%）各組織細胞（約14%）體液（約0.03%）血液[Ca]

[P]=35

40

生物化學維生素和無機物專家講座第51頁二、鈣和磷代謝與骨代謝親密相關（一）鈣和磷吸收與排泄影響原因頗多主要起源:牛奶、豆類和葉類蔬菜主要吸收部位:十二指腸和空腸上段小腸對鈣重吸收生物化學維生素和無機物專家講座第52頁影響鈣吸收原因:酸性食物都有利于鈣吸收。堿性磷酸鹽、草酸鹽和植酸鹽不利于鈣吸收。鈣吸收隨年紀增加而下降。維生素D能促進鈣和磷吸收。生物化學維生素和無機物專家講座第53頁正常成人腎小球每日濾過約9g游離鈣。（1）腎小管對鈣重吸收量與血鈣濃度相關。血鈣濃度降低可增加腎小管對鈣重吸收率，而血鈣高時吸收率下降。（2）腎對鈣重吸收受甲狀旁腺激素嚴格調控。腎對鈣重吸收生物化學維生素和無機物專家講座第54頁生物化學維生素和無機物專家講座第55頁（二）骨內鈣和磷代謝是體內鈣磷代謝主要組成內鈣、磷代謝與動態平衡圖示于圖18-11。生物化學維生素和無機物專家講座第56頁三、鈣和磷代謝受三種激素調整主要調整激素：維生素D、甲狀旁腺激素和降鈣素主要調整靶器官：小腸、腎和骨

生物化學維生素和無機物專家講座第57頁（一）維生素D促進小腸鈣吸收和骨鹽沉積（1）1,25-(OH)2D3與小腸黏膜細胞特異胞漿受體結合，進入細胞核，刺激鈣結合蛋白生成，促進小腸對鈣吸收，磷吸收也隨之增加。（2）1,25-(OH)2D3可促進骨鹽沉積，刺激成骨細胞分泌膠原，促進骨基質成熟，有利于成骨。生物化學維生素和無機物專家講座第58頁（二）甲狀旁腺激素含有升高血鈣和降低血磷作用（1）PTH刺激破骨細胞活化，促進骨鹽溶解，使血鈣與血磷增高。（2）PTH促進腎小管對鈣重吸收，抑制對磷重吸收。（3）PTH還可刺激腎合成1,25-(OH)2D3，間接地促進小腸對鈣、磷吸收。PTH總體作用是使血鈣升高。生物化學維生素和無機物專家講座第59頁（三）降鈣素是唯一降低血鈣濃度激素降鈣素(calcitonin，CT)是甲狀腺C細胞合成由32個氨基酸殘基組成多肽，其作用靶器官為骨和腎。（1）CT抑制破骨細胞、激活成骨細胞，促進骨鹽沉積，降低血鈣與血磷。（2）CT抑制腎小管對鈣、磷重吸收。CT總體作用是降低血鈣與血磷。生物化學維生素和無機物專家講座第60頁鈣、磷代謝調整激素腸鈣吸收溶骨成骨腎排鈣腎排磷血鈣血磷PTH

CT

1,25-(OH)2-D3

生物化學維生素和無機物專家講座第61頁維生素D缺乏：兒童佝僂病(rickets)成人骨軟化癥(osteomalacia)中、老年人骨質疏松(osteoporosis)甲旁亢與維生素D中毒：高血鈣癥(hypercalcemia)尿路結石生物化學維生素和無機物專家講座第62頁第四節微量元素TraceElement生物化學維生素和無機物專家講座第63頁種類

主要包含有鐵、碘、銅、鋅、錳、硒、氟、鉬、鈷、鉻等10種。概念：

微量元素是指人體中每人天天需要量在100㎎以下元素。

生物化學維生素和無機物專家講座第64頁一、鐵是體內含量最多微量元素鐵卟啉化合物：75%非鐵卟啉類含鐵化合物：25%（如含鐵黃素蛋白、鐵硫蛋白、運鐵蛋白等）。（一）體內鐵主要存在于含鐵卟啉和非鐵卟啉蛋白質中生物化學維生素和無機物專家講座第65頁（二）運鐵蛋白和鐵蛋白分別是鐵運輸和儲存形式鐵(Fe3+)在血液中與運鐵蛋白(transferrin)結合而運輸。多出鐵以鐵蛋白形式主要儲存于肝、脾、骨髓、小腸黏膜、胰等器官。體內鐵唯一排泄路徑：細胞內有鐵蛋白鐵伴隨小腸黏膜上皮細胞脫落而排泄于腸腔。生物化學維生素和無機物專家講座第66頁（三）鐵缺乏與中毒均可引發嚴重疾病鐵缺乏：小細胞低血色性貧血鐵攝入過剩：血色素從容癥(hemochromatosis)生物化學維生素和無機物專家講座第67頁二、鋅是含鋅金屬酶和鋅指蛋白組成成份血鋅水平：0.1～0.15mmol/L運輸形式：清蛋白或運鐵蛋白結合而運輸儲存形式：與金屬硫蛋白(metallothionein)結合排泄方式：主要經糞排泄，其次為尿、汗、乳汁鋅(zinc)在人體內含量僅次于鐵，約為1.5～2.5g。成人每日需鋅15～20mg。生物化學維生素和無機物專家講座第68頁功效：含鋅金屬酶組成成份、鋅指蛋白中鋅指模體成份。缺乏癥：

皮膚炎、傷口愈合遲緩、脫發、神經精神障礙，兒童發育不良、睪凡萎縮等。生物化學維生素和無機物專家講座第69頁三、銅是體內各種含銅酶輔基運輸形式：60%銅與銅藍蛋白(ceruloplasmin)緊密結合，其余與清蛋白疏松結合或與組氨酸形成復合物。排泄方式：主要隨膽汁排泄成人體內銅(copper)含量約為80~110mg，肌肉中約占50%，10%存在于肝。生物化學維生素和無機物專家講座第70頁缺乏癥：小細胞低色素性貧血、白細胞降低、出血性血管改變、骨脫鹽、高膽固醇血癥和神經疾患。中毒：藍綠糞便、唾液，以及行動障礙。1）體內各種酶輔基，含銅酶多以氧分子或氧衍生物為底物。2）增強血管生成素(angiogenin)對內皮細胞親和力、增加血管內皮生長因子(VEGF)和相關細胞因子表示與分泌，促進血管生成。功效：生物化學維生素和無機物專家講座第71頁四、錳是各種酶組成成份和激活劑運輸形式：大部分與血漿中

-球蛋白和清蛋白結合而運輸，少許與運鐵蛋白結合。

儲存部位：骨、肝、胰和腎

排泄方式：主要經膽汁，少許隨胰液排出，尿中排泄極少。人體內含錳(manganese)約12～20mg。成人每日需2～5mg。生物化學維生素和無機物專家講座第72頁缺乏癥：生長發育受到影響

。中毒：抑制呼吸鏈中復合物Ⅰ和ATP酶活性，造成氧自由基過量產生；干擾多巴胺代謝，造成精神病和帕金森神經功效障礙（錳瘋狂）。1）各種酶組成成份和激活劑2）體內正常免疫功效、血糖與細胞能量調整、生殖、消化、骨骼生長、抗自由基等均需要錳。功效：生物化學維生素和無機物專家講座第73頁五、硒以硒半胱氨酸形式參加各種主要硒蛋白組成運輸形式：與

和

球蛋白結合，小部分與VLDL結合而運輸。排泄方式：主要隨尿及汗液排泄。

人體含硒(selenium)約為14mg