维生素与无机盐

《生物化学与分子生物学》第五章维生素与无机盐笔记，包括脂溶性维生素、水溶性维生素、钙、磷及其代谢、微量元素等内容。

05 第五章 维生素与无机盐

• 钙、磷及其代谢 P106
  • 钙、磷在体内分布及其功能
    • 钙既是骨的主要成分又具有重要的调节作用
      • 血钙的正常水平对于维持骨骼内骨盐的含量、血液凝固过程和神经肌肉的兴奋性具有重要的作用
    • 磷是体内许多重要生物分子的组成成分
      • 磷除了构成骨盐成分、参与成骨作用外,还是核酸、核苷酸、磷脂、辅酶等重要生物分子的组成成分，发挥各自重要的生理功能。许多生化反应和代谢调节过程需要磷酸根的参与
      • 无机磷酸盐还是机体中重要的缓冲体系成分
    • 钙磷代谢素乱可引起多种疾病
      • 维生素 D 缺乏可引起钙吸收障碍，导致儿童佝偻病和成人骨软化症。骨基质丧失和进行性骨骼脱盐可导致中、老年人骨质疏松
      • 甲状旁腺功能亢进与维生素 D 中毒可引起高血钙症、尿路结石等。甲状旁腺功能减退症可引起低钙血症
      • 高磷血症常见于慢性肾病患者,与冠状动脉、心瓣膜钙化等严重心血管并发症密切相关；是引起继发性甲状旁腺功能亢进维生素 D 代谢障碍、肾性骨病等的重要因素。维生素 D 缺乏也可减少肠腔磷酸盐的吸收,是引起低磷血症的原因之一
  • 钙和磷的代谢
    • 钙和磷的吸收与排泄受多种因素影响
    • 骨内钙和磷的代谢是体内钙磷代谢主要组成
  • 钙和磷代谢的调节
    • 维生素D促进小肠钙的吸收和骨盐沉积
    • 甲状旁腺激素具有升高血钙和降低血磷的作用
    • 降钙素是唯一降低血钙浓度的激素
• 微量元素 P102
  • 铁
    • 运铁蛋白和铁蛋白分别是铁的运输和储存形式
    • 体内铁主要存在于铁卟啉化合物和其他含铁化合物中
    • 铁的缺乏与中毒均可引起严重的疾病
      • 铁的缺乏可引起小细胞低血色性贫血。引起缺铁性贫血的原因不限于铁摄入的不足，急性大量出血、慢性小量出血(如消化道溃疡、妇女月经失调出血等)以及儿童生长期和妇女妊娠、哺乳期得不到铁的额外补充等均可引起缺铁性贫血
  • 锌
    • 清蛋白和金属硫蛋白分别参与锌的运输和储存
    • 锌是含锌金属酶和锌指蛋白的组成成分
      • 锌指结构在转录调控中起重要作用。已知锌是重要的免变调节剂、生长辅因子，在抗氧化、抗细胞凋亡和抗炎症中均起重要作用。锌也是合成胰岛素所必需的元素
    • 锌缺乏可引|起多种疾病
      • 锌的补充依赖体外摄入，如果各种原因引起锌的摄人不足或吸收困难，均可引起锌的缺乏
      • 锌缺乏可引起消化功能紊乱、生长发育滞后、智力发育不良、皮肤炎、伤口愈合缓慢脱发、神经精神障碍等；儿童可出现发育不良和睾丸萎缩
  • 铜
    • 铜在血液中主要与铜蓝蛋白结合而运输
    • 铜是多种含铜酶的辅基
      • 铜是体内多种酶的辅基，含铜的酶多以氧分子或氧的衍生物为底物
    • 铜缺乏可导致小细胞低色素性贫血等疾病
      • 铜缺乏的特征性表现为小细胞低色素性贫血、白细胞减少、出血性血管改变、骨脱盐、高胆固醇血症和神经疾患等。铜摄人过多也会引起中毒现象，如蓝绿粪便、唾液以及行动障碍等
  • 锰
    • 大部分锰与血浆中y球蛋白和清蛋白结合而运输
    • 锰是多种酶的组成成分和激活剂
      • 体内锰主要是多种酶的组成成分和激活剂。缺锰时生长发育会受到影响
    • 过量摄入锰可引起中毒
      • 锰可抑制呼吸链中复合物 I 和 ATP 酶的活性，造成氧自由基的过量产生。锰干扰多巴胺的代谢，导致精神病和帕金森神经功能障碍(锰疯狂)。过量摄入锰可引起中毒
  • 硒
    • 大部分硒与 α 和 β 球蛋白结合而运输
    • 硒以硒半胱氨酸形式参与多种重要硒蛋白的组成
    • 硒缺乏可引发多种疾病
  • 碘
    • 碘在甲状腺中富集
    • 碘是甲状腺激素的组成成分
    • 碘缺乏可引起地方性甲状腺肿
  • 钴
    • 人体对钴的最小需要量为1ug。来自食物中的钴必须在肠内经细菌合成维生素 B12 后才能被吸收利用，在体内也主要以维生素 B12 的形式发挥作用。钴主要从尿中排泄
    • 钴的缺乏可使维生素 B12 缺乏，而维生累 B12 缺乏可引起巨幼红细胞性贫血等疾病。由于人体排钴能力强，很少有钻蓄积的现象发生
  • 氟
    • 氟主要与球蛋白结合而运输
      • 氟主要从胃肠和呼吸道吸收，人血后与球蛋白结合，小部分以氟化物形式运输。血中氟含量约为20μmol/L。氟主要从尿中排泄
    • 氟与骨、牙的形成与钙磷代谢密切相关
      • 氟可被羟基磷灰石吸附,生成氟磷灰石,从而加强对龋牙的抵抗作用，与骨、牙的形成及钙磷代谢密切相关
    • 氟缺乏可引起骨质疏松
      • 缺氟可致骨质疏松，易发生骨折；牙釉质受损易碎。氟过多可引起骨脱钙和白内障并可影响肾上腺、生殖腺等多种器官的功能
  • 铬
    • 铬与胰岛素的作用关系密切
      • 铬调素通过促进胰岛索与细胞受体的结合，增强胰岛素的生物学效应。铬缺乏主要表现在胰岛素的有效性降低，造成葡萄糖耐量受损，血清胆固醇和血糖上升
      • 动物实验证明，铬还具有预防动脉硬化和冠心病的作用，并为生长发育所需要
    • 铬过量对人体具有危害
      • 因膳食因素所致铬摄取不足而引起的缺乏症未见报道。但过量可出现铬中毒。六价铬的毒性比三价铬高约100倍，但不同化合物毒性不同
      • 临床上铬及其化合物主要侵害皮肤和呼吸道，出现皮肤黏膜的刺激和腐蚀作用，如皮炎、溃疡咽炎、胃痛、胃肠道溃疡，伴有周身酸痛、乏力等，严重者发生急性肾功能衰蝎
• 脂溶性维生素 P91
  • 脂溶性维生素包括维生素 A、D、E 和 K，除了直接参与影响特异的代谢过程外，多半还与细胞内核受体结合，影响特定基因的表达。脂溶性维生索是疏水性化合物能溶解于脂肪，常随脂类物质吸收，在血液中与脂蛋白或特异性结合蛋白结合而运输，不易被排泄，在体内主要储存于肝，故不需每日供给。脂溶性维生素结构不一，执行不同的生物化学与生理功能。脂类吸收障碍和食物中长期缺乏此类维生素可引起相应的缺乏症，摄入过多可发生中毒
  • 维生素 A
    • 视黄醇是天然维生素 A 的主要形式
      • 天然维生素 A 指 A1(视黄醇)，主要存在于哺乳类动物和咸水鱼肝中
    • 视黄醇、视黄醛和视黄酸是维生素 A 的活性形式
      • 视黄醛与视蛋白的结合维持了正常视觉功能
      • 视黄酸对基因表达和组织分化具有调节作用
      • 维生素 A 和胡萝卜素是有效的抗氧化剂
      • 维生素 A 及其衍生物可抑制肿瘤生长
    • 维生素 A 缺乏或过量摄入均引起疾病
      • 维生素 A 缺乏可引起严重的上皮角化，眼结膜黏液分泌细胞的丢失与角化以及糖蛋白分泌的减少均可引起角膜干燥，出现干眼病。因此，维生素 A 又称抗干眼病维生素
      • 维生素 A 缺乏增加机体对感染性疾病的敏感性
      • 维生素 A 的摄人量超过视黄醇结合蛋白的结合能力，游离的维生素 A 可造成组织损伤
  • 维生素 D
    • 维生素 D 是类固醇衍生物
    • 维生素 D 的活化形式是1 ,25-二羟维生素D3
    • 1 ,25-( OH)2-D3 具有调节血钙和组织细胞分化的功能
      • 调节血钙水平是1 ,25-(OH)2-D3的重要作用
      • 1 ,25-(OH)2-D3 还具有影响细胞分化的功能
    • 维生素 D 缺乏或摄入过量均引起疾病
  • 维生素 E
    • 维生素 E 是生育酚类化合物
    • 维生素 E 具有抗氧化等多方面的功能
      • 维生素 E 是体内最重要的脂溶性抗氧化剂
      • 维生素 E 具有调节基因表达的作用
        • 维生素E除具有强的抗氧化剂作用外还具有调节信号转导过程和基因表达的重要作用
        • 维生素E可以上调或下调生育酚的摄取和降解相关的基因、脂类摄取与动脉硬化的相关基因、表达某些细胞外基质蛋白的基因、细胞黏附与炎症的相关基因以及细胞信号系统和细胞周期调节的相关基因等
        • 维生素E在预防和治疗冠状动脉粥样硬化性心脏病、肿瘤和延缓衰老方面具有一定的作用
      • 维生素 E 促进血红素的合成
    • 维生素 E 缺乏可引起轻度贫血
      • 维生素 E 一般不易缺乏，在严重的脂类吸收障碍和肝严重损伤时可引起缺乏症，表现为红细胞数量减少，脆性增加等溶血性贫血症。偶尔也可引起神经功能障碍
      • 动物缺乏维生素E时其生殖器官发育受损，甚至不育
      • 人类尚未发现因维生素E缺乏所致的不孕症。临床上常用维
      • 生素E治疗先兆流产及习惯性流产。维生素E缺乏病是由于血中维生素 E 含量低而引起,主要发生在婴儿，特别是早产儿。新生儿缺维生素E可引起贫血
  • 维生素 K
    • 维生素 K 是2-甲基-1 ,4-萘醌的衍生物
    • 维生素 K 的主要功能是促进凝血
      • 维生素 K 是凝血因子合成所必需的辅酶
      • 维生素 K 对骨代谢具有重要作用
    • 维生素 K 缺乏可引起出血
• 水溶性维生素 P96
  • 维生素 B1
    • 维生素 B1 形成辅酶焦磷酸硫胺素
    • 维生素 B1 在糖代谢中具有重要作用
      • 维生素 B1 在神经传导中起一定作用。合成乙酰胆碱所需的乙酰辅酶A主要来自于丙酮酸的氧化脱羧反应
    • 维生素 B1 缺乏可引起脚气病
      • 维生素B1缺乏时，糖代谢中间产物丙酮酸的氧化脱羧反应发生障碍，血中丙酮酸和乳酸堆积。由于以糖有氧分解供能为主的神经组织供能不足以及神经细胞膜髓鞘磷脂合成受阻，导致慢性末梢神经炎和其他神经肌肉变性病变，即脚气病。严重者可发生浮肿、心力衰竭
      • 维生素 B1 缺乏时，乙酰辅酶A的生成减少，影响乙酰胆碱的合成。主要表现为消化液分泌减少，胃螨动变慢，食欲不振，消化不良等
  • 维生素 B2
    • 维生素 B2 是 FAD 和 FMN 的组成成分
    • FMN 和 FAD 是体内氧化还原酶的辅基
    • 维生素 B2 缺乏病是一种常见的营养缺乏病
      • 维生素 B2 缺乏时，可引起口角炎、唇炎、阴囊炎、眼睑炎、畏光等症
      • 用光照疗法治疗新生儿黄疸时，在破坏皮肤胆红素的同时，核黄素也可同时遭到破坏，引起新生儿维生素B2缺乏症
  • 维生素 PP
    • 维生素 PP 是 NAD+ 和 NADP+ 的组成成分
    • NAD+ 和 NADP+ 是多种不需氧脱氢酶的辅酶
    • 维生素 PP 缺乏可引起癞皮病
      • 人类维生素PP缺乏症亦称为癞皮病，主要表现有皮炎、腹泻及痴呆。皮炎常对称的出现于暴露部位；痴呆则是神经组织变性的结果。维生素PP又称抗癞皮病维生素
      • 抗结核药物异烟肼的结构与维生素PP相似，两者有拮抗作用，长期服用异烟肼可能引起维生素PP缺乏
  • 泛酸
    • 泛酸是辅酶 A 和酰基载体蛋白的组成成分
    • 辅酶 A 和酰基载体蛋白参与酰基转移反应
    • 泛酸缺乏可引起胃肠功能障碍等疾病
      • 泛酸缺乏的早期易疲劳，引发胃肠功能障碍等疾病，如食欲不振、恶回心、腹痛、溃疡、便秘等症状
      • 严重时最显著特征是出现肢神经痛综合征，主要表现为脚趾麻木，步行时摇晃，周身酸痛等
  • 生物素
    • 生物素的来源广泛
      • 生物素又称维生素H、维生素B7、辅酶R等，在肝、肾、酵母、蛋类、花生、牛乳和鱼类
      • 等食品中含量较多，啤酒里含量较高，人肠道细菌也能合成
      • 生物素为无色针状结晶体，耐酸而不耐碱，氧化剂及高温可使其失活
    • 生物素是多种羧化酶的辅基
    • 生物素缺乏也可诱发机体不适
  • 维生素 B6
    • 维生素 B6 包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺
    • 磷酸吡哆醛的辅酶作用多种多样
      • 磷酸吡哆醛是多种酶的辅酶
        • 磷酸吡哆醛是多种酶的辅酶磷酸吡哆醛是体内百余种酶的辅酶，参与氨基酸脱氨与转氨作用、鸟氨酸循环、血红素的合成和糖原分解等，在代谢中发挥着重要作用
        • 磷酸吡哆醛是谷氨酸脱羧酶的辅酶，增进大脑抑制性神经递质 γ-氨基丁酸的生成，临床上常用维生素 B6 治疗小儿惊厥、妊娠呕吐和精神焦虑等
        • 磷酸吡哆醛还是血红素合成的关键酶8-氨基-γ-酮戊酸合酶的辅酶。维生素B6缺乏时血红素的合成受阻，造成低血色素小细胞性贫血和血清铁增高
      • 磷酸吡哆醛可终止类固醇激素的作用
    • 维生素 B6 过量可引起中毒
  • 叶酸
    • 四氢叶酸是叶酸的活性形式
      • 食物中的蝶酰多谷氨酸在小肠被水解，生成蝶酰单谷氨酸
    • 四氢叶酸是一碳单位的载体
      • 抗癌药物甲氨蝶呤和氨蝶呤因其结构与叶酸相似能抑制二氢叶酸还原酶的活性使四氢叶酸合成减少，进而抑制体内胸腺嘧定核苷酸的合成，起到抗肿瘤作用
    • 叶酸缺乏可导致巨幼红细胞性贫血
      • 叶酸缺乏时，DNA合成受到抑制，骨髓幼红细胞DNA合成减少，细胞分裂速度降低，细胞体积变大，造成巨幼红细胞性贫血
      • 叶酸的应用可以降低胎儿脊柱裂和神经管缺乏的危险性。叶酸缺乏可引起高同型半胱氨酸血症，增加动脉粥样硬化、血栓生成和高血压的危险性
  • 维生素 B12
    • 维生素 B12 的吸收需要内因子
    • 维生素 B12 影响一碳单位的代谢和脂肪酸的合成
    • 维生素 B12 缺乏可导致巨幼红细胞性贫血等多种疾病
      • B12 广泛存在于动物食品中，正常膳食者很难发生缺乏症，但偶见于有严重吸收障碍疾患的病人及长期素食者
  • 维生素 C
    • 维生素 C 是对热不稳定的酸性物质
      • 维生素C极易从小肠吸收。还原型抗坏血酸是细胞内与血液中的主要存在形式。血液中脱氢抗坏血酸仅为抗坏血酸的1/15
    • 维生素 C 既是一些羟化酶的辅酶又是强抗氧化剂
      • 维生素 C 是一些羟化酶的辅酶
        • 苯丙氨酸代谢过程中，对羟苯丙酮酸在对-羟苯丙酮酸羟化酶催化下生成尿黑酸。维生素 C 缺乏时，尿中可出现大量对羟苯丙酮酸
        • 维生素 C 是胆汁酸合成的关键酶7α-羟化酶的辅酶，参与将 40% 的胆固醇正常转变成胆汁酸。此外，肾上腺皮质类固醇合成过程中的羟化作用也需要维生素C参与
        • 许多需要维生素C的含铁羟化酶参与蛋白质翻译后的修饰工作。胶原脯氨酸羟化酶和赖氨酸羟化酶分别催化前胶原分子中脯氨酸和赖氨酸残基的羟化，促进成熟的胶原分子的生成。维生素C是维持这些酶活性所必需的辅助因子
        • 体内肉碱合成过程需要两个依赖维生素C的羟化酶。维生素C缺乏时，由于脂肪酸β-氧化减弱，病人往往出现倦息乏力
      • 维生素 C 作为抗氧化剂可直接参与体内氧化还原反应
        • 维生素 C 具有保护巯基的作用，它可使巯基酶的 -SH 保持还原状态。维生素 C 在谷胱甘肽还原酶作用下，将氧化型谷胱甘肽(GSSG)还原成还原型(GSH)。还原型 CSH 能清除细胞膜的脂质过氧化物，起到保护细胞膜的作用
        • 维生素 C 能使红细胞中高铁血红蛋白(MHb)还原为血红蛋白(Hb)，使其恢复运氧能力
        • 小肠中的维生素 C 可将Fe3+还原成Fe2+ ，有利于食物中铁的吸收
        • 维生素 C 作为抗氧化剂，影响细胞内活性氧敏感的信号转导系统(如 NF-κB 和 AP-1)，从而调节基因表达和细胞功能,促进细胞分化
      • 维生素 C 具有增强机体免疫力的作用
  • α-硫辛酸
    • α-硫辛酸有抗脂肪肝和降低血胆固醇的作用。另外，它很容易进行氧化还原反应,故可保护巯基酶免受金属离子毒害