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生物化学基础
1.7.3.9 九、维生素C

九、维生素C

维生素C的发展史

维生素C因其具有抗坏血病的作用,故又称抗坏血酸。15~16世纪,欧洲远洋商船海员以及舰艇上水手们由于长期吃不上新鲜蔬菜、水果而大批病倒,出现全身乏力、面色由惨白变为暗黑,牙龈出血,牙齿松动脱落,皮肤黏膜、关节腔、骨膜下、肌肉等部位出血,下肢瘫痪等,重者出现死亡,曾引起人们的极度恐慌。18世纪中叶,坏血病席卷了整个欧洲大陆,航海业也因此而处于瘫痪状态。

1747年,Lind(英)发现柠檬汁可防治坏血病,然而从柠檬汁中提取出这种物质,科学家却花了100多年的时间。1932年,C.G King(美)和W.A Waugh(美)从柠檬汁中分离出晶体物质,并证明该物质在豚鼠体内具有抗坏血酸的活性,这一试验标志维生素C的发现,百余年坏血病的祸根源于维生素C的缺乏。1933年,Haworth(英)等人确定了维生素C的结构,并因此获1937年的诺贝尔化学奖。同年Reichstem(瑞士)等人用葡萄糖作原料,首次人工合成了维生素C,维生素C这才真正登上了历史舞台,成为人类健康的使者。

(一)结构与来源

维生素C为六碳不饱和多羟基内脂肪酸性化合物,又称L-抗坏血酸。因其分子中C2及C3位上的两个相邻的烯醇式羟基极易分解释放H+,故显酸性,且具有强还原性。维生素C有还原型(L-抗坏血酸)和氧化型(L-脱氢抗坏血酸)两种,两者之间可相互转化。还原型为天然生理活性型,是血液中的主要存在形式(氧化型仅为还原型的1/15)。

维生素C广泛存在于新鲜蔬菜和水果中,植物性食物为维生素C的主要来源,番茄、辣椒、苦瓜、山楂、柑橘、草莓等含量颇丰。干果及植物种子不含维生素C,但一发芽,便可合成。植物组织中含有抗坏血酸氧化酶,可将维生素C氧化为无活性的二酮古洛糖酸而失活,故蔬菜瓜果贮存过久,维生素C会大量被破坏。

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(二)生化功能及缺乏症

维生素C既是供氢体,又是受氢体,其生化功能虽十分广泛,但几乎无一不与其强还原性密切相关。

1.参与体内的多种羟化反应

(1)促进胶原蛋白合成:胶原蛋白是体内结缔组织、骨及毛细血管的重要组分,其肽链中富含羟脯氨酸和羟赖氨酸,而羟脯氨酸、羟赖氨酸分别是在以维生素C为辅助因子的羟化酶作用下生成的。维生素C缺乏,羟化酶活性降低,胶原蛋白合成障碍,导致毛细管壁脆性、通透性增加,进而引起皮下、黏膜、牙龈等部位出血,外伤不易愈合,牙齿松动,骨脆易折等,此即临床上所称的坏血病。

(2)参与胆固醇的转化、肾上腺皮质激素的羟化以及芳香族氨基酸代谢。

(3)参与肝脏的生物转化作用:药物或毒物的羟化过程是重要的生物转化反应,维生素C可增强该类酶的活性,从而促进药物或毒物的代谢转化。

2.参与体内氧化还原反应 维生素C在体内作为重要的还原剂而起作用:

(1)维生素C保护含巯基的酶,具有解毒作用:重金属中毒(如Pb2+、Hg2+、As2+等)能与巯基酶的—SH结合,使酶失活以致中毒。维生素C在谷胱甘肽还原酶作用下,使氧化型谷胱甘肽(GSSG)还原为还原型谷胱甘肽(GSH),GSH可与重金属离子结合而排出体外,从而维持酶活性,保护生物膜结构(图4-2)。

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图4-2 维生素C与GSH的抗氧化及解毒作用

(2)维生素C能促进红细胞中的高铁血红蛋白(MHb)还原为血红蛋白(Hb),恢复其运氧功能;促进血浆运铁蛋白(Tf)的Fe3+还原为Fe2+,有利于铁的储存;能使Fe3+还原为Fe2+,促进铁的吸收。维生素C能促使无活性的叶酸转变为有活性的四氢叶酸(FH4)。由此可见,维生素C对缺铁性贫血和巨幼细胞性贫血的治疗都可起辅助作用。

(3)维生素C尚能保护维生素A、E、K及B免遭氧化,其抗氧化作用与维生素A、E、β-胡萝卜素有协同效应。

“伪”维生素

在维生素发现过程中,某些化合物被误认为是维生素,但其并不符合维生素的定义,也不具有维生素的四个特征性属性。主要有:

1.维生素B4 即腺嘌呤,为核苷酸的组分,参与DNA、RNA的合成,升白细胞药。

2.维生素F 最初用于表示人体必需脂肪酸(脂肪酸Fatty Acid)以F开头,其实为脂肪组分,而非维生素。

3.维生素U 某些药厂用其来指代氯化甲基蛋氨酸,主要用于治疗消化性溃疡。

4.维生素BT 助消化药,调节胃肠功能,有促进消化液分泌和增强消化酶活性等作用。

在实际生活中,维生素经常被泛指为补充人体所需维生素和微量元素或其他营养物质的药物或其他产品,应注意甄别。

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(吴祥声)