第六章 维生素与辅酶（2013初稿）

第六章 维生素与辅酶类药物

第一节 概述

一、定义

维生素(vitamin)是生物体内一类化学结构各异，具有特殊生理功能的小分子有机化合物，是生物体生长和代谢必不可少的微量有机物。但是由于机体不能合成或合成量不足，所以必须从食物中获得，以维持机体的正常活动。维生素不为机体供给能量，也不作为构成机体组织的物质。

辅助因子(cofactor)是结合酶的非蛋白质部分。生物体内存在很多种这样的酶蛋白，即脱辅基酶蛋白，它们必须与对应的辅助因子结合后才具备酶的活性或更高的活性。其中与脱辅基酶蛋白以非共价键的形式结合的辅助因子称为辅酶(coenzyme)，其结合键不牢固，可以用透析或超滤的方法除去。与脱辅基酶蛋白以共价键的形式结合的辅助因子称为辅基(prosthetic group)，其结合键牢固，不能用透析或超滤的方法除去。

大部分维生素或者其本身就是辅酶、辅基，或者是辅酶、辅基的组成部分。 二、分类

维生素的种类繁多，最重要的有20多种，其结构不同，功能也各异（表6-1）。通常按溶解性质将其分为水溶性维生素和脂溶性维生素两大类。水溶性维生素又可分为B族维生素(硫胺素、核黄素、烟酰胺、吡哆醛、泛酸、生物素、叶酸、钴胺素和硫辛酸等)与维生素C两类。脂溶性维生素包括维生素A、维生素D、维生素E和维生素K等。

其中B族维生素所包括的各种维生素在化学结构和生理功能上彼此无关，但分布及溶解性大致相同，这是一类极为重要的维生素，因为它们的衍生物多为辅酶或辅基。

脂溶性维生素在人体内排泄效率不高，摄入过多可在体内积蓄以致产生有害影响；水溶性维生素排泄率高，一般不在体内积蓄，大量摄入一般不会产生蓄积中毒。

表6-1维生素的种类 名称 维生素A 主要功能 促进黏多糖合成维持上皮组织正常功能，组织视色素，促进骨的形成 促进成骨作用 来源 胡萝卜、肝、鱼肝油等 鱼肝油、蛋黄、肝、奶等 临床用途 用于夜盲症等维生素A缺乏症。也适用于癌症治疗 用于佝偻病、软骨病等 用于进行性肌苷营养不良症、心脏病、抗衰老等 用于维生素K缺乏症所致的出血症和胆道蛔虫、胆绞痛 试用于肝炎、肝昏迷等 用于脚气病、食欲不振等 维生素D 维生素E 抗氧化作用，保护生物膜，麦胚油及其他植维持肌肉正常功能，维持生物油 殖机能 促进凝血酶原和凝血球蛋白等凝血因子的合成，解痉止痛作用 转酰基作用，转氨作用 a-酮酸氧化脱羧作用，转酰基作用 递氢作用 肝、菠菜等 维生素K 硫辛酸 维生素B1 维生素B2 肝、酵母等 酵母各类种子的外皮和胚芽 小麦、青菜、黄用于口角炎 豆、蛋黄、胚等 肉类、谷物、花生、蔬菜、酵母等 用于末梢痉挛、高血脂症、糙皮病等 扩张血管作用，降血脂递氢维生素B5 作用 参与氨基酸的转氨基，脱羧维生素B6 作用，参与转C1反应，参与多烯脂肪酸的代谢

酵母、蛋黄、肝、用于妊娠呕吐，白细胞减谷类等，肠道细少症等 菌可合成 1

生物素 泛酸 维生素B12 维生素C 辅酶A 辅酶I 与CO2固定有关 参与转酰基作用 动植物组织均含有 动植物组织均含有 用于鳞屑状皮炎、倦怠等 用于巨细胞贫血等 用于恶性贫血、神经疾患等 促进红细胞的形成，转移，肝、肉、鱼等 促进血红细胞成熟，维持神经组织正常功能 氧化还原作用，促进细胞间质形成 转乙酰基酶的辅酶，促进细胞代谢 脱氢酶的辅酶 新鲜蔬菜、水果 用于治疗坏血病贫血和感冒等，也用于防治癌症 动植物组织均含有 主要用于治疗白细胞减少，肝脏等疾病 酵母、米糠、豆冠心病，心肌炎、慢性肝类、蔬菜、肝等 炎等 三、制备

维生素及辅酶类药物的化学结构各不相同，决定了它们生产方法的多样性。工业上大多数维生素是通过化学合成法获得的，近年来微生物发酵法生产维生素发展迅速，代表着维生素生产今后的发展方向。而直接从生物材料中提取的不多。

化学合成法 是根据已知维生素的化学结构，采用有机化学合成原理和方法，制造维生素的过程。近代的化学合成，常与酶促合成、酶拆分等结合在一起，以改进工艺条件，提高收率和经济效益。用化学合成法生产的维生素有：烟酸、烟酰胺、叶酸、维生素B1、硫辛酸、维生素B6、维生素D，E，K等。

发酵法 即用人工培养微生物方法生产各种维生素的方法，整个生产过程包括菌种培养、发酵、提取、纯化等流程。目前完全采用微生物发酵法或微生物转化制备中间体的有维生素Bl2、B2、维生素C、生物素以及维生素A原(β-胡萝卜素)等。

生物提取法 主要从生物组织中，采用缓冲液抽提，有机溶剂萃取等方法提取目标维生素。如从猪心中提取辅酶Q10，从槐花米中提取芦丁，从提取链霉素后的废液中制取B12等。

在实际生产中，有的维生素既用合成法又用发酵法。如维生素C、叶酸、维生素B2等，也有既用生物提取法又用发酵法的，如辅酶Q10和维生素B12等。

第二节 脂溶性维生素

一、维生素A

维生素A（Vitamin A）又名抗干眼病维生素，是饱和一元醇类。 （一）维生素A的分布

主要来自动物性食物,肝脏、乳制品和蛋黄中含量较多。维生素A原主要来自植物性食物，胡萝卜、绿叶蔬菜和玉米中较多。胡萝卜素是主要的维生素A原， 胡萝卜素有三种同分异构体α，β和γ胡萝卜素，萝卜、叶子中常见的是β-胡萝卜素， β-胡萝卜素是一种红色的晶体，是主要的维生素A原。

当β-胡萝卜素被吸收进入小肠黏膜上皮细胞时，被黏膜细胞中的β-胡萝卜素-15，15/-二加氧酶催化下，加2个水断裂碳氢链，再转化为维生素A。 （二）维生素A的结构

维生素A(视黄醇)，包括A1 和 A2两种。A1即视黄醇，主要存在于哺乳动物和咸水鱼的肝脏中；A2即3-脱氢视黄醇，主要存在于淡水鱼肝脏中。

2

H3CCH3CH3CH3CH2OH

CH3维生素A1

图6-1 维生素A1和维生素A2的化学结构

维生素A具有多烯结构其结构与活性之间有密切的关系，维生素A2是维生素A1的3-脱氢衍生物，只比维生素A1多了一个双键，但生理活性只有维生素A1的40%。增长或者缩短脂肪酸链、增加环状结构中的双键，也可导致生物活性的降低。维生素A的侧链上有4个双键,理论上可形成16个顺反异构体，但由于位阻的关系，仅可形成8种顺反异构体,在体内,视黄醇可氧化为视黄醛,体内最重要的是9-及11-顺视黄醛。

（三）维生素A的性质

维生素A1一般为黄色粘性油体，纯体可结晶为黄色三棱晶体，熔点63℃。维生素A2尚未制成晶体。维生素A不溶于水，而溶于油脂和乙醇，易氧化，在无氧条件下，相当耐热。易被紫外光所破坏。在氯仿或乙醇溶液中，维生素A1的吸收带在328nm，维生素A2的吸收峰在345nm及350nm。 二、维生素D

维生素D具有抗佝偻病作用，又称抗佝偻病维生素，是类固醇衍生物，即环戊烷多氢菲的衍生物。 （一）维生素D的来源

维生素D只存在于动物性食物中，鱼肝油中含量最丰富。动、植物组织中含有能转化为维生素D的固醇类物质，经紫外光照射可转变为维生素D；动物皮肤中的7-脱H胆甾醇经日光的紫外线照射可转化为维生素D3（胆钙化醇）；植物体内的麦角甾醇在阳光的作用下可转化为麦角钙化醇（维生素D2）。 （二）维生素D的结构

维生素D已确知有4种，即维生素D2、D3、D4、D5，他们的核心结构相同，只是侧链有所不同，分别由相应的原维生素麦角钙化醇、胆钙化醇 、22-双氢麦角固醇、7-脱H谷固醇经紫外线照射转变而来。其中最重要的是维生素D2和D3，D1不存在，因过去认为的维生素D1实际上是维生素D2与感光物质的混合物，并不是单一的物质。因维生素D2和D3已沿用已久，没有再更改次序。

维生素D2和D3的结构式

3

其中维生素D2的工艺生产路线为

（三）维生素D的性质

维生素D为无色晶体，不溶于水而溶于油脂及脂溶剂，相当稳定，不易被酸、碱或氧化破坏。在265nm处有特征吸收。

维生素D2 又名钙化醇、麦角钙化醇，化学名为（5Z，7E，22E）-9，10-开环麦角甾-5，7，10（19），22-四烯-3β-醇，为无色针状结晶获白色结晶粉末，无臭无味，熔点为115～118℃（分解）；维生素D2遇光或空气易变质，被日光长时间照射将无活性的超甾醇和速甾醇；对酸不稳定，遇酸可生成异速甾醇。

维生素D3 又名胆钙化醇，化学名为（5Z，7Z）-9，10-开环胆甾-5，7，10（19）-三烯-3β-醇，为无色针状结晶获白色结晶粉末，无臭无味，熔点为84～85℃；与维生素D2不同，维生素D3侧链上没有双键，因此稳定性比维生素D2强。但其遇光或空气仍会变质，因此宜避光、密封保存。 （四）维生素D的功能

维生素D促进小肠对钙、磷的吸收及肾小管对钙、磷的重吸收，调节钙、磷代谢，维持血液正常的钙、磷浓度，钙与骨骼的形成与发育、肌肉的收缩、神经冲动的传导及血液凝固具有重要的作用；磷对DNA、RNA和质脂代谢具有重要的作用。 （五）维生素D的缺乏症：

维生素D摄食不足，不能维持钙的平衡，儿童骨骼发育不良，产生佝偻病。患者骨质软弱，膝关节发育不全，两腿形成内曲或外曲畸形。成人则产生骨骼脱钙作用；孕妇和授乳妇人的脱钙作用严重时导致骨质疏松症，患者骨骼易折，牙齿易脱落。

同时维生素D如摄食过量则会中毒，因机体只能从胆汁排出过多的维生素D，。早期症状为：乏力、疲倦、恶心、头痛、腹泻等。较严重时引起软组织（包括血管、心肌、肺、肾、皮肤等）的钙化，导致重大病患。 三、维生素E

维生素E又称生育酚或抗不育维生素，是苯并二氢吡喃的衍生物。 （一）维生素E的来源

维生素E分布广泛，以动、植物油，尤其是麦胚油、玉米油、花生油及棉子油中含量丰富，豆类和蔬菜中也较多。

（二）维生素E的结构

维生素E根据化学结构可分为生育酚和生育三烯酚两类，每类又根据甲基数目和位置的不同分为α、β、γ、δ四种，所以天然的生育酚有8种，其中4种生育酚较为重要，其中α-生育酚的生理活性最高，其他的较低，但在抗氧化作用方面，δ-生育酚作用最强， α-生育酚最弱。

图6-2维生素E的化学结构

（三）维生素E的性质

维生素E为淡黄色无嗅无味油状物，不溶于水而溶于油脂。不易被酸、碱和热破坏，无氧条件下热至200℃也稳定。极易被氧化。易被紫外光破坏。在259nm有吸收峰。 （四）维生素E的功能

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