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第15章 维生素与辅酶(2)

维生素B6又称抗皮炎维生素。具有抗皮肤发炎功能。化学结构是吡啶的衍生物,包括三种结构类似的物质,即吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺。它们在生物体内部是以磷酸酯形式存在,即在5位的醇基上接上一分子磷酸。参加代谢作用的主要是磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺,分别可用PHCO和PCH2NH2简式表示。维生素B6及其辅酶形式如图6—10。

维生素B6及辅酶的结构

磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺与氨基酸代谢有关,在氨基酸转氨基、脱酸和消旋作用中起着辅酶的作用。因此,当吃蛋白质类物质多时,对维生素B6的需要量增加。

维生素B6在动植物中分布很广,谷类外皮含量尤为丰富,缺乏维生素B6可产生呕吐、中枢神经兴奋、惊厥、低色素性贫血等,故维生素B6常用于治疗呕吐、动脉粥样硬化症、周围神经炎和低色素性贫血病等。

八、维生素B12和B12辅酶类

维生素B12的结构

维生素B12是一种抗恶性贫血因子,为红细胞正常成熟和生长所必需。1948年首次从肝脏中分离出来,是一种含钴的红色结晶,所以维生素B12又称钴胺素。由于维生素B12分子的钴原子以配位键相连着一氰根。这种连接有氰根的维生素B12又称氰钴胺素。它的化学结构如下图6-11。

维生素B12通常以辅酶的形式参加代谢作用。从哺乳动物组织中分离得到的维生素B12辅酶有三种形式:5"-脱氧腺苷钴胺素、甲基钴胺素和羟钴胺素。

在这些辅酶中以5"-脱氧腺苷钴胺素最重要,在生物界也分布最广,通常被称为辅酶B12。

目前已知维生素B12辅酶类参与的酶促反应有两类:①辅酶B12参与某些化合物的重排,②参与某些化合物的甲基化,主要是以甲基钴胺素作为甲基载体,参与甲硫氨酸、胆碱和胸腺嘧啶等的合成。

维生素B12参与DNA的合成,对红细胞的成熟很重要,当缺少维生素B12时,巨红细胞中DNA合成受到障碍,影响了细胞分裂使不能分化成红细胞。肝、肾、瘦肉、鱼和蛋类食物中维生素B12含量较高。放线菌、人和动物的肠道细菌都能合成,一般情况下不会缺少B12但维生素-

B12的特异性吸收与胃黏膜分泌的一种糖蛋白(称为内在因子)和内在因子受体有关。维生素B12只有与这种糖蛋白结合才能透过肠壁被吸收。有的人缺乏“内在因子”,而导致维生素B12的缺乏。恶性贫血患者的胃液中常缺少这种糖蛋白,故B12不能被吸收,须注射治疗。

维生素B12临床用于治疗恶性贫血及其他疾病,如神经炎、神经萎缩等。

九、维生素C

因维生素C能防治坏血病,故又称抗坏血酸。维生素C是一种L型己糖衍生物,有双链,是一个具有6个碳原子的酸性多羟基化合物,其分子中2位和3位碳原子的两个烯醇式羟基极易解离,释放出H+,而被氧化成为脱氢抗坏血酸。故抗坏血酸既具有酸性又具有还原性。氧化型抗坏血酸与还原型抗坏血酸可以互相转变,在生物组织中自成氧化还原体系。

抗坏血酸的生理功能可能是通过它本身的氧化和还原在生物氧化过程中作为氢的载体。抗坏血酸是脯氨酸羟基化酶的辅酶。因为胶原蛋白含有较多的羟脯氨酸,所以抗坏血酸可促进胶原蛋白和黏多糖的合成,维持软骨、牙质和骨的正常细胞间质,促使伤口愈合和减低微血管的通透性及脆性。当维生素C缺乏时,细胞间质中的黏多糖合成受阻,不能维持正常的胶态,从而引起微血管壁通透性增加,脆性增强,易破裂,伤口愈合延缓和发生骨折等症状。维生素C还可促进抗体生成和增强白细胞对细菌的吞噬能力,从而增强机体的抵抗能力,也能促进机体对铁的吸收。抗坏血酸尚有许多其他生理功能,但其机制还不清楚。

维生素C缺乏或过量均影响健康,故应合理服用。维生素C存在于新鲜水果和蔬菜中,柑橘、枣、山楂、番茄、辣椒、松针和幼苗中含量丰富。人体不能自身合成,必须由食物中摄取。但大多数动物和植物能从葡萄糖或其他前体来合成。临床维生素C用于治疗坏血病、各种急慢性传染病、紫斑病、贫血、外伤和骨折等,近年来认为可用于防治感冒、肿瘤和冠心病等。但长期服用大剂量维生素C后会引起疲乏、呕吐、尿结石和高血糖等副作用。

固体的维生素C较稳定,但长期暴露于空气和潮湿空气中会产生有害物质。维生素C易溶于水,在水溶液中极易被空气氧化,加热易破坏,在中性或碱性溶液中尤甚,遇光、微量金属离子都可促使维生素C的破坏。在制橘汁水果罐头时,往往加氮或二氧化碳以排氧,可减少维生素C的破坏。

十、硫辛酸

硫辛酸是某些细菌和原生动物生长所必需的因子,它的化学结构为-含硫的八碳酸。在6,8位上有二硫键相连,故又称6,8-二硫辛酸,以氧化型和还原型两种形式存在,通过氧化还原反应能迅速地相互转化(图6—12)。

硫辛酸在自然界广泛分布,肝和酵母中含量丰富。通常硫辛酸和二硫辛酸转乙酰酶的酶蛋白分子中赖氨酸残基的ε-氨基作用,形成酰胺,以结合状态存在。在代谢作用中硫辛酸作为多酶复合体丙酮酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶的辅酶,起转运酰基和氢的作用,与糖代谢关系密切。在食物中硫辛酸常和维生素B1同时存在。临床试用于肝炎等疾病。

硫辛酸的结构

(第二节 )脂溶性维生素

一、维生素A

维生素A的化学本质是一个具有脂环的不饱和一元醇。从碳架结构看来似由4个异戊二烯单位构成,共有5个共轭双键。维生素A有维生素A1、维生素A2两种,二者区别在于维生素A2脂环在3位上多一个双键,维生素A2的活性较维生素A1小。维生素A1又称视黄醇,主要存在于海水鱼肝脏内,维生素A2主要存在于淡水鱼肝脏内。

动物肝脏和乳中含有丰富的维生素A。另外,在高等植物(如菠菜、番茄、胡萝卜)和动物中普遍存在的β-胡萝卜素,其结构与维生素A非常相似,是由两分子维生素A组成的(图6—13)。人和动物吃了含胡萝卜素的蔬菜后,在肠黏膜和肝中通过酶促反应能转变为维生素A。人体对维生素A的需要量每天还不到1mg,主要可由富含胡萝卜素的蔬菜提供,鱼肝油中含量特别丰富。

维生素A的功能主要是维持上皮组织的正常结构和功能;组成视色素;促进黏多糖合成以及骨的形成和生长等。维生素A缺乏症的主要症状之一为皮肤和各器官(如呼吸道、消化道、腺体等)的表皮角质化。皮肤的病变表现为皮肤粗糙、毛囊角质化等,称为蟾皮病;在眼部的病变是角膜和结膜表皮细胞退变,泪液分泌减少,泪腺萎缩,失去抵抗病菌入侵的功能,称为眼干燥症和角膜软化症。夜盲症是维生素A缺乏症的另一症状,表现为暗适应的丧失或延长。所谓暗适应就是指眼从明处到暗处的适应过程,正常人开始适应约为4~5min,完全适应约为20~30min。

维生素A的结构

临床上维生素A用于防治夜盲症、眼干燥症和蟾皮病等维生素A缺乏症。近年来试用于防治癌症,也收到一定疗效。由于动物肝脏能贮存足以维持几个月甚至几年之久的维生素A,故成年动物不易产生缺乏症。另外,过多摄食维生素A会中毒,能引起儿童骨髓和易骨折以及胚胎发育不正常。

二、维生素D

维生素D因为具抗佝偻病和软骨病作用,故又称抗佝偻病维生素。当严重不足时在婴儿中引起佝偻病,成人则发生软骨病。维生素D有几种,均为类固醇衍生物(图6-14),其中以维生素D2和维生素D3较为重要。维生素D2和维生素D3结构相似,维生素D2比维生素D3仅多一个甲基和一个双键。维生素D2又称麦角钙化(甾)醇,维生素D3又称胆钙化图6-14维生素D的结构(甾)醇。人可以从动物性食物(肝、奶、蛋黄)中摄取维生素D3,但不能满足需要。有些物质原来不具有抗佝偻作用,经紫外线照射后才具有抗佝偻作用,如酵母中提取的麦角甾醇,是制备维生素D2的原料,但人肠道不能吸收利用,经紫外线照射后结构可转变为维生素D2。另外,人体皮肤中含有7脱氢胆固醇,为维生素D3的前体,经太阳光紫外线照射后,可转变为维生素D3,是人体维生素D的主要来源。

一般情况下,人体通过皮肤合成的维生素D3足够维持机体应用。常作日光浴和户外活动可预防佝偻病的发生。

维生素D在体内的活性形式是1,25-二羟基胆钙甾醇,简写为1,25-(OH)2D3。体内的维生素D3必须经肝脏经羟化成25—OHD3,后者再经肾脏羟化成1,25-(OH)2D3才能发挥作用。

维生素D的主要生理功能是调节磷和钙的代谢,维持血液中钙、磷浓度正常,促使骨骼正常发育,并促进成骨作用,对动物骨架的正常钙化有益。当体内的维生素D转化为1,25-(OH)2D3以后,可促进肠道黏膜合成钙结合蛋白,使小肠对钙和磷的吸收增加,从而维持血浆中钙、磷浓度的正常水平,而这正是成骨作用的必要条件。维生素D还具有促进成骨细胞形成和促进钙在骨质中沉积成Ca3(PO4)2、CaCO3等骨盐的作用,有助于骨骼和牙齿的形成。缺少维生素D的婴孩,小肠对钙、磷吸收发生障碍,使血液中钙、磷量下降,骨、牙不能正常发育,临床表现为手足抽搐,严重者导致佝偻病。缺乏维生素D时,由于血钙过低,骨钙化受阻,形成钙化不足的软骨,因此产生骨畸形。缺乏维生素D的早期,成骨细胞的活力大于正常的人,所以血液中碱性磷酸酯酶的活力很高。测定血清中碱性磷酸酯酶的活力,有助于早期诊断佝偻病。

维生素D可防治佝偻病、软骨病和手足抽搐症等,但在使用维生素D时应先补充钙。

大剂量久用可引起维生素D过多症,表现为血钙过高、骨破坏、异位钙化和动脉硬化等。

鱼肝油、肝、蛋类等动物性食物都是维生素D的主要来源。

三、维生素K

维生素K与凝血作用有关,具有抗出血不凝的作用。缺乏维生素K时,出血时间和凝血时间延长。1929~1935年,一位年轻的丹麦科学家H.Dam在实验鸡群中发现并命名为维生素K,即血凝维生素。维生素K有多种,有维生素K1、维生素K2和维生素K3。维生素K的主要化学结构为2-甲基-1,4-萘醌,也就是维生素K3的化学结构。它们的化学结构如图6-15。

维生素K的结构

维生素K的生理功能主要是加速血液凝固,促进肝脏合成凝血酶原所必需的因子。血凝过程中有许多血凝因子的生物合成跟维生素K有关。

维生素K对于防治因维生素K缺乏所致的出血症,如新生儿出血、长期口服抗生素所致的出血症以及有出血倾向的肝昏迷、阻塞性黄疸等肝病有很好疗效。维生素K不仅能促进肝脏合成凝血酶原,还能延缓皮质激素在肝脏中的分解,间接起到增强皮质激素的作用。

它在氧化磷酸化过程中也具有重要的偶联作用,从而激发肝细胞,增强其对营养的捕获能力,以便于修复。

人体维生素K的来源,有食物来源和肠道微生物合成来源。食物中,菠菜、青菜等绿叶蔬菜,动物肝和鱼等含有较多的维生素K,牛奶、麦麸、大豆等也含有维生素K。肠道中的大肠杆菌、乳酸菌等能合成维生素K,可被肠壁所吸收,所以一般情况下人体不会缺乏维生素K。但长期服用抗生素或磺胺药,使肠道菌生长抑制或脂肪吸收受阻,或因食物中缺乏绿色蔬菜,才会发生维生素K缺乏症。

四、维生素E

维生素E又称生育酚,主要存在于植物油中。已知具有维生素E作用的物质有8种其中4种(α,β,y,δ)较为重要。α-生育酚最重要,其结构如图6—16。

图6-16维生素E(α-生育酚)的结构纯粹的维生素E为油状物,溶于脂溶性溶剂和脂肪中。紫外线及氧化剂可使其失活在无氧条件下耐热,当温度高达200℃也不被破坏。由于它极易氧化而保护其他物质不被氧化,故具有抗氧化的作用,通常可用来保护维生素A使之不被氧化,也可使细胞膜上不饱和脂肪酸免于氧化而被破坏,因而维生素E可以防止红细胞破裂溶血而延长红细胞的寿命。

另外,维生素E还可以保护巯基不被氧化,而保持某些酶的活性。目前认为在生物体内维生素E能保护生物膜,增强细胞对废气的抵抗力。缺乏维生素E能影响鼠类的生殖力。但维生素E的生理功能比较广泛,不限于抗不育症。近年来,研究认为维生素E有抗衰老、防治肿瘤等作用。因为食物中维生素E来源充足,还没有发现由于维生素E缺乏而引起的人类不育症。维生素能维持骨骼肌、心肌、周围血管系统、脑细胞和肝细胞等正常结构和功能。临床用于进行性肌营养不良、心脏病、血管病和肝病等的治疗。

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