公衛(wèi)助理醫(yī)師考試《生物化學》維生素知識點

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2017年公衛(wèi)助理醫(yī)師考試《生物化學》維生素知識點

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2017年公衛(wèi)助理醫(yī)師考試《生物化學》維生素知識點

　　一、定義

　　維生素是機體必需的多種生物小分子營養(yǎng)物質(zhì)。1894年荷蘭人Ejkman用白米養(yǎng)雞觀察到腳氣病現(xiàn)象，后來波蘭人Funk從米糠中發(fā)現(xiàn)含氮化合物對此病頗有療效，命名為vitamine，意為生命必須的胺。后來發(fā)現(xiàn)并非所有維生素都是胺，所以去掉詞尾的e，成為Vitamin。

　　維生素有以下特點：

　　1.是一些結(jié)構各異的生物小分子;

　　2.需要量很少;

　　3.體內(nèi)不能合成或合成量不足，必需直接或間接從食物中攝取;

　　4.主要功能是參與活性物質(zhì)(酶或激素)的合成，沒有供能和結(jié)構作用。水溶性維生素常作為輔酶前體，起載體作用，脂溶性維生素參與一些活性分子的構成，如VA構成視紫紅質(zhì)，VD構成調(diào)節(jié)鈣磷代謝的激素。

　　二、分類

　　維生素的結(jié)構差異較大，一般按溶解性分為脂溶性和水溶性兩大類。

　　脂溶性維生素不溶于水，易溶于有機溶劑，在食物中與脂類共存，并隨脂類一起吸收。不易排泄，容易在體內(nèi)積存(主要在肝臟)。包括維生素A(A1，A2)、D(D2，D3)、E(α，β，γ，δ)、K(K1，K2，K3)等。

　　水溶性維生素易溶于水，易吸收，能隨尿排出，一般不在體內(nèi)積存，容易缺乏。包括B族維生素和維生素C。

　　三、命名

　　維生素雖然是小分子，但結(jié)構較復雜，一般不用化學系統(tǒng)命名。早期按發(fā)現(xiàn)順序及來源用字母和數(shù)字命名，如維生素A、維生素AB2等。同時還根據(jù)其功能命名為“抗…維生素”，如抗干眼病維生素(VA)、抗佝僂病維生素(VD)等。后來又根據(jù)其結(jié)構及功能命名，如視黃醇(VA1)、膽鈣化醇(VD3)等。

　　四、人體獲取維生素的途徑

　　1.主要由食物直接提供維生素在動植物組織中廣泛存在，絕大多數(shù)維生素直接來源于食物。少量來自以下途徑：

　　2.由腸道菌合成人體腸道菌能合成某些維生素，如VK、VB12、吡哆醛、泛酸、生物素和葉酸等，可補充機體不足。長期服用抗菌藥物，使腸道菌受到抑制，可引起VK等缺乏。

　　3.維生素原在體內(nèi)轉(zhuǎn)變能在體內(nèi)直接轉(zhuǎn)變成維生素的物質(zhì)稱為維生素原。植物食品不含維生素A，但含類胡蘿卜素，可在小腸壁和肝臟氧化轉(zhuǎn)變成維生素A。所以類胡蘿卜素被稱為維生素A原。

　　4.體內(nèi)部分合成儲存在皮下的7-脫氫膽固醇經(jīng)紫外線照射，可轉(zhuǎn)變成VD3。因此礦工要補照紫外線。人體還可利用色氨酸合成尼克酰胺，所以長期以玉米為主食的人由于色氨酸不足，容易發(fā)生糙皮病等尼克酰胺缺乏癥。

　　五、有關疾病

　　機體對維生素的需要量極少，一般日需要量以毫克或微克計。維生素缺乏會引起代謝障礙，出現(xiàn)維生素缺乏癥。過多也會干擾正常代謝，引起維生素過多癥。因水溶性維生素容易排出，所以維生素過多癥只見于脂溶性維生素，如長期攝入過量維生素A、D會中毒。

　　一、維生素A

　　維生素A又稱抗干眼醇，有A1、A2兩種，A1是視黃醇，A2是3-脫氫視黃醇，活性是前者的一半。肝臟是儲存維生素A的場所。

　　植物中的類胡蘿卜素是VA前體，一分子β胡蘿卜素在一個氧化酶催化下加兩分子水，斷裂生成兩分子VA1。這個過程在小腸粘膜內(nèi)進行。類胡蘿卜素還包括α、γ胡蘿卜素、隱黃質(zhì)、番茄紅素、葉黃素等，前三種加水生成一分子VA1，后兩種不生成VA1。

　　維生素A與暗視覺有關。維生素A在醇脫氫酶作用下轉(zhuǎn)化為視黃醛，11-順視黃醛與視蛋白上賴氨酸氨基結(jié)合構成視紫紅質(zhì)，視紫紅質(zhì)在光中分解成全反式視黃醛和視蛋白，在暗中再合成，形成一個視循環(huán)。維生素A缺乏可導致暗視覺障礙，即夜盲癥。食用肝臟及綠色蔬菜可治療。全反式視黃醛主要在肝臟中轉(zhuǎn)變成11-順視黃醛，所以中醫(yī)認為“肝與目相通”。

　　維生素A的作用很多，但因缺乏維生素A的動物極易感染，所以研究很困難。已知缺乏維生素A時類固醇激素減少，因為其前體合成時有一步羥化反應需維生素A參加。另外缺乏維生素A時表皮黏膜細胞減少，角化細胞增加。有人認為是因為維生素A與細胞分裂分化有關，有人認為是因為維生素A與粘多糖、糖蛋白的合成有關，可作為單糖載體。維生素A還與轉(zhuǎn)鐵蛋白合成、免疫、抗氧化等有關。

　　維生素A過量攝取會引起中毒，可引發(fā)骨痛、肝脾腫大、惡心腹瀉及鱗狀皮炎等癥狀。大量食用北極熊肝或比目魚肝可引起中毒。

　　二、維生素D

　　又稱鈣化醇，是類固醇衍生物，含環(huán)戊烷多氫菲結(jié)構�？芍苯訑z取，也可由維生素D原經(jīng)紫外線照射轉(zhuǎn)化。植物油和酵母中的麥角固醇轉(zhuǎn)化為D2(麥角鈣化醇)，動物皮下的7-脫氫膽固醇轉(zhuǎn)化為D3(膽鈣化醇)。

　　維生素D與動物骨骼鈣化有關。鈣化需要足夠的鈣和磷，其比例應在1：1到2：1之間，還要有維生素D的存在。

　　維生素D3先在肝臟羥化形成25-羥維生素D3，然后在腎再羥化生成1,25-(OH)2-D3。第二次羥化受到嚴格調(diào)控，平時只產(chǎn)生無活性的24位羥化產(chǎn)物，只有當血鈣低時才有甲狀旁腺素分泌，使1-羥化酶有活性。1,25-(OH)2-D3是腎皮質(zhì)分泌的一種激素，作用于腸粘膜細胞和骨細胞，與受體結(jié)合后啟動鈣結(jié)合蛋白的合成，從而促進小腸對鈣磷的吸收和骨內(nèi)鈣磷的動員和沉積。

　　食物中維生素D含量少，同時又缺乏紫外線照射的人易發(fā)生骨折。肝膽疾病、腎病、或某些藥物也會抑制羥化。攝入過多也會引起中毒，發(fā)生遷移性鈣化，導致腎、心、胰、子宮及滑膜粘蛋白鈣化。高血鈣也會導致腎結(jié)石，而骨骼卻因鈣被抽走而疏松軟化。

　　三、維生素E

　　又稱生育酚，含有一個6-羥色環(huán)和一個16烷側(cè)鏈，共有8種其色環(huán)的取代基不同。α生育酚的活性最高。

　　存在于蔬菜、麥胚、植物油的非皂化部分，對動物的生育是必需的。缺乏時還會發(fā)生肌肉退化。生育酚極易氧化，是良好的脂溶性抗氧化劑�？汕宄杂苫Ｗo不飽和脂肪酸和生物大分子，維持生物膜完好，延緩衰老。

　　維生素E很少缺乏，毒性也較低。早產(chǎn)兒缺乏會產(chǎn)生溶血性貧血，成人回導致紅細胞壽命短，但不致貧血。

　　四、維生素K

　　天然維生素K有K1、K2兩種，都由2-甲基-1,4-萘醌和萜類側(cè)鏈構成。人工合成的K3無側(cè)鏈。K1存在于綠葉蔬菜及動物肝臟中，K2由人體腸道細菌合成。

　　維生素K參與蛋白質(zhì)谷氨酸殘基的γ-羧化。凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ肽鏈中的谷氨酸殘基在翻譯后加工過程中，由蛋白羧化酶催化，成為γ-羧基谷氨酸(Gla)。這兩個羧基可絡合鈣離子，對鈣的輸送和調(diào)節(jié)有重要意義。有關凝血因子與鈣結(jié)合，并通過鈣與磷脂結(jié)合形成復合物，發(fā)揮凝血功能。這些凝血因子稱為維生素K依賴性凝血因子。

　　缺乏維生素K時常有出血傾向。新生兒、長期服用抗生素或吸收障礙可引起缺乏。

　　一、硫胺素(VB1)

　　由一個取代的噻唑環(huán)和一個取代的嘧啶環(huán)組成，因噻唑環(huán)含硫，嘧啶環(huán)有氨基取代而得名。他就是Funk發(fā)現(xiàn)的vitamine。

　　硫胺素與ATP反應，生成其活性形式：硫胺素焦磷酸(TPP)，即脫羧輔酶。其分子中氮和硫之間的碳原子性質(zhì)活潑，易脫氫。生成的負碳離子有親核催化作用。羧化輔酶作為�；d體，是α酮酸脫羧酶的輔基，也是轉(zhuǎn)酮醇酶的輔基，在糖代謝中起重要作用。缺乏硫胺素會導致糖代謝障礙，使血液中丙酮酸和乳酸含量增多，影響神經(jīng)組織供能，產(chǎn)生腳氣病。主要表現(xiàn)為肌肉虛弱、萎縮，小腿沉重、下肢水腫、心力衰竭等�？赡苁怯捎谌狈PP而影響神經(jīng)的能源與傳導。

　　硫胺素在糙米、油菜、豬肝、魚、瘦肉中含量豐富。但生魚中含有破壞B1的酶，咖啡、可可、茶等飲料也含有破壞B1的因子。

　　二、核黃素(VB2)

　　核黃素是異咯嗪與核醇的縮合物，是黃素蛋白的輔基。它有兩種活性形式，一種是黃素單核苷酸(FMN)，一種是黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)。這里把核黃素看作核苷，即把異咯嗪看作堿基，把核醇看作核糖。

　　異咯嗪的N1、N10能可逆地結(jié)合一對氫原子，所以可作為氧化還原載體，構成多種黃素蛋白的輔基，在三羧酸循環(huán)、氧化磷酸化、α酮酸脫羧、β氧化、氨基酸脫氨、嘌呤氧化等過程中起傳遞氫和電子的作用。

　　主要從食物中攝取，如谷類、黃豆、豬肝、肉、蛋、奶等，也可由腸道細菌合成。冬季北方缺少陽光，植物合成V-B2也少，常出現(xiàn)口角炎。缺乏V-B2還可引起唇炎、舌炎、貧血等。

　　三、泛酸(VB3)

　　也叫遍多酸，廣泛存在，極少缺乏。由一分子β丙氨酸與一分子羧酸縮合而成。

　　泛酸可構成輔酶A，是�；D(zhuǎn)移酶的輔酶。也可構成�；d體蛋白(CAP)，是脂肪酸合成酶復合體的成分。

　　四、吡哆素(VB6)

　　包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺3種，可互相轉(zhuǎn)化。吡哆素是吡啶衍生物，活性形式是磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺，是轉(zhuǎn)氨酶、氨基酸脫羧酶的輔酶。磷酸吡哆醛的醛基作為底物氨基酸的結(jié)合部位，醛基的鄰近羥基和對位氮原子還參與催化部位的構成。在轉(zhuǎn)氨反應中，磷酸吡哆醛結(jié)合氨基酸，釋放出相應的α酮酸，轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿徇炼甙�，再結(jié)合α酮酸釋放氨基酸，又變成磷酸吡哆醛。

　　缺乏V-B6可引起周邊神經(jīng)病變及高鐵紅細胞貧血癥。因為5-羥色胺、γ-氨基丁酸、去甲腎上腺素等神經(jīng)遞質(zhì)的合成都需要V-B6(氨基酸脫羧反應)，而血紅素前體的合成也需要V-B6。肉、蛋、蔬菜、谷類中含量較多。新生嬰兒易缺乏。

　　五、尼克酰胺(VPP)

　　尼克酰胺和尼克酸分別是吡啶酰胺和吡啶羧酸，都是抗糙皮病因子，又稱VPP。其活性形式有兩種，尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP)。在體內(nèi)先合成去酰胺NAD，再接受谷氨酰胺提供的氨基成為NAD，再磷酸化則成為NADP。

　　NAD和NADP是脫氫輔酶，分別稱為輔酶Ⅰ和輔酶Ⅱ。二者利用吡啶環(huán)的N1和N4可逆攜帶一個電子和一個氫原子，參與氧化還原反應。輔酶Ⅰ在分解代謝中廣泛接受還原能力，最終傳給呼吸鏈放出能量。輔酶Ⅱ則只從葡萄糖及葡萄糖酸的磷酸酯獲得還原能力，用于還原性合成及羥化反應。需要尼克酰胺的酶多達百余種。

　　人體能用色氨酸合成尼克酸，但合成率極低(60：1)，而且需要B1、B2、B6，所以仍需攝取�？菇Y(jié)核藥異煙肼的結(jié)構與尼克酰胺類似，兩者有拮抗作用，長期服用異煙肼時應注意補充尼克酰胺�；ㄉ�、豆類、肉類和酵母中含量較高。

　　尼克酸或煙酸肌醇有舒張血管的作用，可用于冠心病等，但可降低cAMP水平，使血糖及尿酸升高，有誘發(fā)糖尿病及痛風的風險。長期使用大量尼克酸可能損害肝臟。

　　六、生物素(biotin)

　　由雜環(huán)與戊酸側(cè)鏈構成，又稱維生素H，缺乏可引起皮炎。在生雞蛋清中有抗生物素蛋白(avidin)，能與生物素緊密結(jié)合，使其失去活性。

　　生物素側(cè)鏈羧基可通過酰胺鍵與酶的賴氨酸殘基相連。生物素是羧基載體，其N1可在耗能的情況下被二氧化碳羧化，再提供給受體，使之羧化。如丙酮酸羧化為草酰乙酸、乙酰輔酶A羧化為丙二酰輔酶A等都由依賴生物素的羧化酶催化。

　　花生、蛋類、巧克力含量最高。

　　以上六種維生素都與能量代謝有關。下面兩種維生素與生血有關。

　　七、葉酸(folic acid，F(xiàn)A)

　　又稱維生素M，由蝶酸與谷氨酸構成。活性形式是四氫葉酸(FH4)，即蝶呤環(huán)被部分還原。四氫葉酸是多種一碳單位的載體，分子中的N5,N10可單獨結(jié)合甲基、甲�；啺奔谆�，共同結(jié)合甲烯基和甲炔基。因此在嘌呤、嘧啶、膽堿和某些氨基酸(Met、Gly、Ser)的合成中起重要作用。缺乏葉酸則核酸合成障礙，快速分裂的細胞易受影響，可導致巨紅細胞貧血(巨大而極易破碎)。

　　葉酸容易缺乏，特別是孕婦。葉酸分布廣泛，肉類中含量豐富。苯巴比妥及口服避孕藥等藥物干擾葉酸吸收與代謝。

　　八、鈷胺素(VB12)

　　是一個抗惡性貧血的維生素，存在于肝臟。分子中含鈷和咕啉。咕啉類似卟啉，第六個配位可結(jié)合其他集團，產(chǎn)生各種鈷胺素，包括與氫結(jié)合的氫鈷胺素、與甲基結(jié)合的甲基鈷胺素、與5’-脫氧腺苷結(jié)合的輔酶B12等。

　　一些依賴輔酶B12的酶類催化1,2遷移分子重排反應，即相鄰碳原子上氫原子與某一基團的易位反應。例如在丙酸代謝中，催化甲基丙二酰輔酶A轉(zhuǎn)變?yōu)殓牾］o酶A的變位酶就以輔酶B12為輔助因子。

　　甲基鈷胺素可作為甲基載體，接受甲基四氫葉酸提供的甲基，用于合成甲硫氨酸。甲硫氨酸可作為通用甲基供體，參與多種分子的甲基化反應。因為甲基四氫葉酸只能通過這個反應放出甲基，所以缺乏鈷胺素時葉酸代謝障礙，積累甲基四氫葉酸。缺乏鈷胺素可導致巨紅細胞貧血。

　　胃粘膜能分泌一種粘蛋白，可與V-B12結(jié)合，促進吸收，稱為內(nèi)因子。缺乏內(nèi)因子時易被腸內(nèi)細菌及寄生蟲奪去，造成缺乏。素食者也易缺乏。

　　九、抗壞血酸(V-C)

　　是烯醇式L-古洛糖酸內(nèi)酯，有較強的酸性。容易氧化，是強力抗氧化劑，也可作為氧化還原載體。

　　抗壞血酸還參與氨基酸的羥化。膠原中脯氨酸和賴氨酸的羥化都需要抗壞血酸作為酶的輔因子。缺乏抗壞血酸會影響膠原合成及結(jié)締組織功能，使毛細血管脆性增高，發(fā)生壞血病。

　　腎上腺皮質(zhì)激素的合成也需要V-C參加羥化。V-C可還原鐵，促進其吸收;保護A、E及某些B族維生素免遭氧化。

　　五、輔酶Q

　　又稱泛醌，廣泛存在于線粒體中，與細胞呼吸鏈有關。泛醌起傳遞氫的作用。