生物化學與分子生物學/維素素C和P

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生物化學與分子生物學

維生素
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  - 維素素C和P

維生素C又名抗壞血酸(ascorbic acid)，它是含有內脂結構的多元醇類，其特點是具有可解離出H+的烯醇式羥基，因而其水溶液有較強的酸性。維生素C可脫氫而被氧化，有很強的還原性，氧化型維生素C(脫氫抗壞血酸dehydroascorbic acid)還可接受氫而被還原。

維生素C含有不對稱碳原子，具有光學異構體，自然界存在的、有生理活性的是L-型抗壞血酸。

維生素C在酸性水溶液(pH＜4)中較為穩定，在中性及鹼性溶液中易被破壞，有微量金屬離子(如Cu++、Fe+++等)存在時，更易被氧化分解；加熱或受光照射也可使維生素C分解。此外，植物組織中尚含有抗壞血酸氧化酶，能催化抗壞血酸氧化分解，失去活性，所以蔬菜和水果貯存過久，其中維生素C可遭到破壞而使其營養價值降低。

大多數動物能夠利用葡萄糖以合成維生素C，但是人類、靈長類動物和豚鼠由於體內缺少合成維生素C的酶類，所以不能合成維生素C，而必須依賴食物供給。食物中的維生素C可迅速自胃腸道吸收，吸收後的維生素C廣泛分布於機體各組織，以腎上腺中含量最高。但是維生素C在體內貯存甚少，必須經常由食物供給。維生素C在體內分解可以產生草酸和蘇阿糖酸(threonic acid)。

維生素C具有廣泛的生理作用，除了防治壞血病外，臨床上還有許多應用，從感冒到癌症，維生素C是應用最多的一種維生素。但是其作用機理有些還不十分清楚，從使用的劑量來看，有越來越大的趨勢，已超出了維生素的概念，而是作為保健藥物使用了。

已知維生素C參與體內代謝功能主要有以下幾個方面。

(一)參與體內的羥化反應

維生素C對於許多物質的羥化反應都有重要作用，而羥化反應又是體內許多重要化合物的合成或分解的必經步驟，例如膠元的生成、類固醇的合成與轉變，以及許多有機藥物或毒物的生物轉化等，都需要羥化作用才能完成。

1.膠元的合成

當膠元(collancg)合成時，多肽鏈中的脯氨酸(Pro)和賴氨酸(Lys)殘基需要分別被羥化成為羥脯氨酸和羥賴氨酸殘基(詳見第十五章)。維生素C是此種羥化反應必需的輔助因素之一，因為在羥化反應中，不僅需要相應的羥化酶，而且還需要O2、Fe++和a-酮戊二酸等，維生素C有助於維持Fe++的還原狀態，並能激活羥化酶。

膠原是細胞間質的重要成分，因此，當維生素C缺乏時，膠原和細胞間質合成障礙，毛細管壁脆性增大，通透性增強，輕微創傷或壓力即可使毛細血管破裂，引起出血現象，臨床上稱為壞血病(scurvy)。

2.類固醇的羥化

正常情況下，體內膽固醇約有80%轉變為膽酸後排出，在膽固醇轉變為膽酸前，需先將環狀部分羥化(7α羥化作用，參看膽固醇代謝)，而後側鏈斷裂，最終生成膽酸，缺乏維生素C則此種羥化過程受阻，膽固醇轉變成膽酸的作用下降，肝中膽固醇堆積，而血中膽固醇濃度增高。因此，臨床上用大量維生素C可降低血中膽固醇，其機理可能在於維生素C促進膽固醇向膽酸轉變。

此外，腎上腺皮質激素合成加強時，皮質中維生素C含量顯著下降，這可能是皮質激素合成過程中某些羥化步驟需消耗維生素C。

3.芳香族胺基酸的羥化

苯丙氨酸(Phe)羥化為酪氨酸(Tyr)，酪氨酸轉變為兒茶酚胺(catecholamine)或分解為尿黑酸等過程中許多羥化步驟均需有維生素C的參加。又如色氨酸(Trp)轉變為5-羥色胺(5-HT)時也需要維生素C(參看胺基酸代謝和神經組織生化等章節)，兒茶酚胺和5-羥色胺都是重要的神經遞質，它們在調節神經活動方面有重要作用。

4.有機藥物或毒物的羥化

藥物或毒物在內質網上的羥化過程，是重要的生物轉化反應，缺乏維生素C時，此種羥化反應明顯下降，藥物或毒物的代謝顯著減慢，給予維生素C後，催化此類羥化反應的酶系活性升高，促進藥物或毒物的代謝轉變，因而有增強解毒的作用(參看肝臟生化一章中生物轉化作用)。

(二)還原作用

維生素C在體內作為重要的還原劑而起作用，主要有以下幾個方面。

1.保護巰基和使巰基再生

已知許多含巰基的酶當其在體內發揮催化作用時需要有自由的桽H，而維生素C能使酶分子中－SH保持在還原狀態，從而保持酶有一定的活性，維生素C還可使氧化型的谷光甘肽(G-S－S－G)還原為還原型的谷胱甘肽(G-SH)，使－SH得以再生，從而保證谷胱甘肽的功能。例如不飽和脂酸易被氧化成脂性過氧化物，後者可使各種細胞膜，尤其是溶酶體膜破裂，釋放出各種水解酶類，致使組織自溶，造成嚴重後果，還原型谷胱甘肽在谷胱甘肽過氧化酶的催化下可使脂性過氧化物還原，從而消除其對組織細胞的破壞作用，而G-SH便氧化成G-S－S－G，在谷胱甘肽還原酶催化下，維生素C也可使G-S－S－G還原成G-SH，從而使後者不斷得到補充。

維生素C與谷胱甘肽拉化還原反應的關係

圖3-6 維生素C與谷胱甘肽拉化還原反應的關係

(1)：G-SH還原酶(2)：G-SH過氧化酶

再如某些含巰基的酶在金屬中毒(如鉛中毒)時被抑制，給以大量維生素C往往可以緩解其毒性。據認為，金屬離子能與體內巰基酶類的桽H結合，使其失活，以致代謝障礙而中毒。維生素C可以將G-S－S－G還原為G-SH，後者可與金屬離子結合而排出體外，所以維生素C能保護含巰基的酶，具有解毒作用。

維生素C解毒示意圖

圖3-7 維生素C解毒示意圖

2.促進鐵的吸收和利用

維生素C能使難吸收的Fe+++還原成易吸收的Fe++，促進鐵的吸收，它還能促使體內的Fe+++還原，有利於血紅素的合成。此外，維生素C還有直接還原高鐵血紅蛋白(MHb)的作用。

3.促進葉酸轉變為四氫葉酸(見前)

由此可見，維生素C對缺鐵性貧血和巨幼細胞性貧血的治療都可起輔助作用。

4.抗體的生成

抗體分子中含有相當數量的雙S鍵，所以抗體的合成需要足夠量的半胱氨酸，體內高濃度的維生素C可以把胱氨酸還原成半胱氨酸，有利於抗體的合成。維生素C增強機體的免疫功能不限於促進抗體的合成，它還能增強白細胞對流感病毒的反應性以及促進H2O2在粒細胞中的殺菌作用等。

維生素P又稱為通透性維生素(P代表permeability)，最初由檸檬中分離出來，化學本質為黃素酮類(flavonone)，稱為檸檬素(citrin)。以後又發現多種具有類似結構和活性的物質，所以維生素P不是單一的化合物，主要的維生素P類化合物有桔皮苷、芸香苷(蘆丁)及L-表兒茶素等。

維生素P的主要生理作用在於維持毛細血管壁的正常通透性，缺少它則通透性增強。因為在自然界維生素P常與維生素C共存，故一般認為壞血病系此兩種維生素共同缺乏的結果。雖然在人類尚未發現單純缺乏維生素P的疾病，但臨床上可以應用維生素P防治某些因毛細血管通透性增強而引起的疾病。維生素P的作用機制尚未被闡明，有實驗表明它有「節約」維生素C和抑制透明質酸酶(參看第17章)的作用。

營養學上較為重要的維生素有A、D、B1、B2、PP和C六種，它們的來源、需要量、生理功能和缺乏症簡要總結如附表。

附表　幾種與人體營養有關維生素的來源、需要量、主要功能及缺乏症

名稱	來源	需要量*	主要生理功能	缺乏症
(視黃醇)	肝、蛋黃、魚肝油、奶汁、綠葉蔬菜、胡蘿卜、玉米等	3.500 I.U乳母孕婦加倍	1.與眼的暗視覺有關,是合成視紫煞費苦心質的原料 2.維持上皮組織的結構完整 3.促進生長發育	夜盲症乾眼病
(鈣化醇)	魚肝油、肝、蛋黃、日光照射皮膚可製造D3	400 I.U兒童、孕婦乳母500-1000I.U	調節鈣磷代謝、促進鈣磷吸收	兒童：佝僂病成人：軟骨病
維生素B1 (硫胺素)	醇母、眉頭、綠葉蔬菜	2mg	1.為α-酮酸氧化脫羧的輔酶TPP的成分 2.抑制膽鹼酯酶的活性	腳氣病胃腸道機能障礙
(抗癩皮病因子)	肉、酵母、穀類及花生等，人體可自色氨醇轉變一部分	2mg	構成黃酶的輔酶成分,參與體內生物氧化體系	口角炎、舌炎、唇炎、陰囊皮炎等
(抗壞血酸)	新鮮水果、蔬菜、特別是鮮棗、辣椒、紅果、菜花、桔子等含量較高	15mg	構成脫氫酶輔酶的成分,參與生物氧化體系	癩皮病（表現為對稱性皮炎、舌炎、腹瀉及神經症狀）
		50-75mg	1.參與體內羥化反應,與細胞間質的生成、類固醇的羥化和生物轉化有關 2.參與體內某些還原反應,有保護巰基酶、解毒和促抗體生成的作用	壞血病