ビタミン（２）

平成２４年７月２３日 生化学２ （病態生化学分野）教授 山縣 和也

本日の学習の目標

ビタミンの作用、代謝経路について理解する

ビタミン欠乏が引き起こす病態を理解する

分 類

ビタミンA ビタミンD ビタミンE ビタミンK

水溶性ビタミン ビタミンB1 ビタミンB2 ビタミンB6 ビタミンB12 ナイアシン パントテン酸 ビオチン 葉酸

ビタ ミンB群

ビタミンC

脂溶性ビタミン

触媒型補酵素 ビタミンB12

CH3R = メチルコバラミン（触媒型補酵素）

CNR = シアノコバラミン （動物の肝臓からビタミンB12を精製する 時にCN-を加えて安定化させる）

酵素反応：転位反応，転移反応

N N

N N

CH3

Co

R

NH3C

H3C N

OHO

CH2OH

OO-

OOP

CH

CH

NH

CO

CH2

CH2

CH3

CH3

CH3

CH3

CH2

CONH2

CH2

CH2

CONH2

CH2

H3C CO NH2CH2CH2

CONH2

CH2

CONH2

CH2

H3C

H3C

H3C

アデノシルコバラミン（触媒型補酵素）

O

N

N

N

N

NH2

OHHO

CH2

R =

B12欠乏症（巨赤芽球性貧血）

葉酸は盛んに分裂して成長する細胞に必要である（骨髄の造血細胞など）。葉酸はDNAやRNAの合

成に用いられる。B12欠乏から二

次的に葉酸が欠乏し、巨赤芽球性貧血がおきる。

核酸合成

ビタミンB12は胃壁細胞から分泌される内因子（IF）と結合することで吸収される。

悪性貧血： 巨赤芽球性貧血の代表。胃粘膜にたいする自己免疫反応のため、内因子が欠如するため、ビタミンB12が吸収されない。 胃全切除手術後： 内因子が不足する。

完全菜食主義者：動物性食物に含まれる

「亜急性連合性脊髄変性症」

後索

皮質脊髄路

②B12欠乏症

触覚・位置覚を伝える

運動系伝導路

メチル基を受容体に転移する

メチル基の転移反応はミエリン（神経髄鞘）形成に必須であるホスファチジルコリンの生合成に利用される。

B12欠損により 神経障害がおきる

触媒型補酵素 ビタミンB12

転位反応 Rearrangement

メチルマロニルCoA

メチルマロニルCoAムターゼ

アデノシルコバラミン

スクシニルCoA

CH2

S CoA

C COO–

H H C O

CH3

S CoA

C COO– H C O

TCA回路

B１２欠損により、メチルマロニルCoAの蓄積がおきる

葉酸 Folic acid プテロイルグルタミン酸 Pteroylglutamate C1単位代謝（転移）反応に関わる基質型補酵素

N

NH

H2N N

NO

CH2NH CONH CHCOO-

CH2

CH2

COO-

プテリジン Pteridine

プテロイン酸 Pteroic acid

プテロイルグルタミン酸 Pteroylglutamate 葉酸 Folikc acid

p-アミノ安息香酸 p-Aminobenzoic acid

葉酸と一炭素置換体

リボース５リン酸

IMP

欠乏により巨赤芽球性貧血

ビタミンA

視覚伝達に重要 欠乏により夜間の視力が低下（夜盲症） 遺伝子発現制御 リンパ球などの細胞分化に関与

肝臓、栄養分を強化したシリアル、卵、乳製品などに多くふくまれる

ビタミンA

H3C CH3

CH3

CH3 CH3

CH2OH

H3C CH3

CH3

CH3 CH3

CO

H

H3C CH3

CH3

CH3 CH3

CO

OH

レチノール Retinol

レチナール Retinal

レチノイン酸 Retinoic acid

脂溶性ビタミン

脂溶性ビタミン ビタミンA

H3C CH3

CH3

CH3 CH3

H3C

CH3CH3 CH3 H3C

H3C CH3

CH3

CH3 CH3

CO

H

H3C

H3C CH3CH3CH3

CH

β-カロテン β-Carotene

β-カロテンジオキシゲナーゼ β-Carotene dioxygenase

O2

レチナール Retinal

レチナール Retinal

O

にんじんなど植物に存在。プロビタミンA

脂溶性ビタミン ビタミンA

H3C CH3

CH3

CH3 CH3

CO

H

H3C CH3

CH3

CH3 CH3

CH2OH

レチナルデヒド レダクターゼ

NAD(P)H

NAD(P)

レチノール Retinol

H3C CH3

CH3

CH3 CH3

CO

OH

NAD, FAD

レチノイン酸 Retinoic acid

レチナール

ビタミンA

レチナール（all trans）

H3C CH3

CH3

CH3

OH

11

121

2

34 5

67

89

10

13 14H3C

15

レチナール（11-cis）

脂溶性ビタミン

H3C CH3

CH3

CH3 CH3

CO

H11

121

2

34 5

67

89

1013

1415

視色素 Visual pigment

ビタミンA

外節 Outer segment

内節 Inner segment

円盤（ロドプシンを含む） Disc

細胞膜 Plasma membrane

線毛 Cilium

ミトコンドリア Mitochondria ゴルジ体 Golgi complex 小胞体 Endoplasmic reticulum リボソーム Ribosome

核 Nucleus

シナップス小胞 Synaptic vesicle

シナップス終末 Synaptic ending

視細胞 Visual cell（杆体細胞 Rod cell） 脂溶性ビタミン

明るさの認識

H3C CH3

CH3

CH3

N+

H

11

12

H3C

11-cis

H3C CH3

CH3

CH3 CH 3C

H11

121

2

34 5

67

89

1013

1415

H

+N

all trans

hν（光）

ビタミンA 脂溶性ビタミン

ロドプシン Rhodopsin タンパク質部分：オプシン Opsin

H

光刺激が11-cisレチナールを全トラ

ンス型レチナールに変換する。その結果、一連の反応がおこり、視神経に信号が送られる。

光

Rh Rh*

Tα Tβ Tγ

トランスデューシン Transducin

cGMP GMP

ナトリウムチャネル Sodium channel

Na+ 開 閉 過分極 Hyperpolarization

細胞膜

円盤内腔

円盤膜

ビタミンA 脂溶性ビタミン

急性骨髄性白血病（M3） t (15;17)の染色体異常

白血病細胞の細胞質に認められる桿状体

トランス型レチノイン酸（ATRA）による白血病の治療

白血病細胞におけるキメラタンパク質 高濃度のATRAで白血病細胞を分化させる！

正常の分化

NCoRがはずれにくく分化がおこらない

脂溶性ビタミン ビタミンD

ビタミンD3の生理作用

腸管のCa、Pの吸収促進 腎臓に作用して、Ca結合タンパク質の合成促進などを 通じてCa吸収を促進

魚肝油や脂肪の多い魚（さば、さけ、いわしなど）に含まれる

脂溶性ビタミン ビタミンD（D3）・ 活性型ビタミンD3 の生合成

コレステロール Cholesterol

7-デヒドロコレステロール 7-Dehydrocholesterol (コレステロール生合成の最終中間体）

ビタミンD3 コレカルシフェロール Cholecalciferol

H3C

HO

H3C H3C

CH3

CH3

H3C

HO

H3C H3C

CH3

CH3

CH2

HO

H3C H3C

CH3

CH3

肝臓

CH2

HO

H3C H3C

CH3

CH3

OH

O2

25-ヒドロキシビタミンD3 25-Hydroxy vitaminD3

皮膚で変換 紫外線

1,25-ジヒドロキシビタミンD3 1,25-ジヒドロキシコレカルシフェロール 1,25-Dihydroxy vitaminD3

活性型ビタミンD3

腎臓

ビタミンD（D3）・ 活性型ビタミンD3 の生合成（つづき）

CH2

HO

H3C H3C

CH3

CH3

OH

25-ヒドロキシビタミンD3 25-Hydroxy vitaminD3

CH2

HO

H3C H3C

CH3

CH3

OH

OH

O2

脂溶性ビタミン

血中カルシウム濃度を上昇させる

骨を構成する成分

細 胞

骨基質 (matrix)

骨 塩 (bone mineral)

骨

組

織

骨芽細胞 (osteoblast)

破骨細胞 (osteoclast)

骨細胞 (osteocyte)

など

ハイドロキシアパタイト

コラーゲン 非コラーゲン性 蛋白質

多糖類

が主

ビタミンD欠乏

くる病（小児）、骨軟化症

骨ミネラルの主成分であるCaやPの減少のために骨の石灰化が障害される。成長障害・低身長、骨の変形（O脚、X脚、胸郭の変形）がおこる

脂溶性ビタミン ビタミンE

抗酸化作用

CH3

CH3 CH3 CH3CH3CH3

H3C

HOCH3

O

OCH3

HOCH3

CH3

CH3

CH3 CH3 CH3

OCH3

CH3 CH3 CH3CH3CH3

H3C

HO

O

HO

CH3 CH3

CH3

CH3 CH3 CH3

α-トコフェロール α-Tochopherol

β-トコフェロール β-Tochopherol

γ-トコフェロール γ-Tochopherol

δ-トコフェロール δ-Tochopherol

脂溶性ビタミン ビタミンK

K: Koagulation（独語：血液凝固） Coagulation（英語）

CH3

O

O H3C 3

CH3

CH3

O

O H3C n

CH3フィロキノン Phylloquinone ビタミンK1 植物由来

メナキノン（n=6〜9） （n=6：メナキノン-7） Menaquinone ビタミンK2 微生物・動物由来

緑葉野菜

納豆やチーズ

脂溶性ビタミン ビタミンK

ビタミンKの生理作用 １）血液凝固 ２）骨形成

血液凝固カスケード

フィブリンが形成されて出血をとめる

組織因子 血管障害部位に発現

凝固因子を活性型に変換する

プロトロンビンがトロンビンに変換される

トロンビンはフィブリンを産生する

ビタミンK依存性凝固因子

脂溶性ビタミン ビタミンK

Glutamate Glu

ビタミンK依存性 カルボキシラーゼ Vitamin K-dependent carboxylase CH3

OH

OHR

CH3

O

OR

O

ビタミンKヒドロキノン Vitamin K hydroquinone

ビタミンK2,3-エポキシド Vitamin K 2,3-epoxide

O2 H2O

…

CH2

–NH–CH–C–

H–C–H –

– –

COO–

O

– –

…

CH2

–NH–CH–C–

H–C–

– –

–

COO–

O

– –

…

ビタミンK依存性 カルボキシラーゼ Vitamin K-dependent carboxylase

γ-Carboxyglutamate Gla

CO2

CH2

–NH–CH–C–

H–C–COO–

– –

–

COO–

O

– –

…

CH3

O

OR

HS SH

S S

ビタミンK Vitamin K

NADPH

NADP+

（生理的還元剤？）

γカルボキシグルタミン酸

VitKはグルタミン酸をGlaに変換する

心房内血栓

ワーファリンの投与を行う

ワーファリンはビタミンKの再生を阻害することで、血液凝固を阻害する

1. ビタミンB12はノルアドレナリンの合成に必須である 「 」 2. ビタミンCの吸収阻害で貧血がおきる 「 」 3. ホモシステインからメチオニンの合成にはビタミンB12が必要である 「 」 4. 葉酸はDNAの合成に重要である 「 」 5. ビタミンAにはレチノール、レチナール、レチノイン酸がある 「 」 6. Rod cellにおけるレチナールの構造変換が視覚情報に重要である 「 」 7. ２５ヒドロキシビタミンD3が活性型ビタミンDである 「 」 8. ビタミンEは腸管からのCa吸収を促進させる 「 」 9. ビタミンKはグルタミンをカルボキシ化してγカルボキシグルタミンにかえる 「 」 10. ワーファリンはビタミンKを活性化させ、血液凝固を促進する 「 」

理解の確認のために

生化学と医学の間に存在する相互依存関係

生化学

医学

生化学・代謝学を理解することで、病気の本質を理解することができる。 その結果、新しい病気の発見や、新たな治療法・予防法の開発につながる。

生化学２試験について

試験範囲は生化学２で行った授業内容。生化学２の実習内容も試験範囲です。 試験問題は論述問題中心の出題です。試験問題は授業で用いたプリントおよび授業で口頭で説明した内容を中心に出題します。プリントの内容を理解し、ハーパーなどの教科書で確認しながら勉強すること。構造式を書きなさいという問題はだしませんが、基本的な構造を理解することは要求します。 本・中間試験、出席、レポートの総合評価で判定します。 再試験（１２月１７日）は１回のみです。

１０月１日（月）の１０：００－１２：００