上海交通大学：《药物发展——延续生命的奥秘》教学资源_讲义_07 健康要素维生素.pdf_大学文库

第七讲：健康要素：维生素提纲 1维生素的发现和定义 2维生素的种类与特性 3维生素的作用机制 4维生素功能与疾病 5维生素的不良反应 6维生素的生产 7讨论 1维生素的发现和定义 1.1维生素的发现人类对维生素的认识始于3000多年前。当时古埃及人发现夜盲症可以被一些食物治愈，虽然他们并不清楚食物中什么物质起了治疗作用，但这是人类对维生素最朦胧的认识，所以在第一种维生素被发现之前，许多特定食物预防疾病的作用就早己被人们发现，比如中国唐代医学家孙思邈（公元581-682年）曾经指出，用动物肝可以防治夜盲症，用谷皮熬粥可以防治脚气病。实际起作用的因素正是维生素，动物肝中多含丰富的维生素A,而谷皮中多含维生素B1,分别是夜盲症和脚气的对症良药。但是在过去几千年的大部分时间里，人们仍然把疾病归罪于鬼神、巫术、空气、体液，以至命运，直到近代分子生物学的发展，逐渐揭开了维生素、矿物质、氨基酸和DNA的秘密，并使我们认识到在某些程度上吃些什么决定了身体状况。 1519年，葡萄牙航海家麦哲伦率领的远洋船队从南美洲东岸向太平洋进发。三个月后，有的船员牙床破了，有的船员流鼻血，有的船员浑身无力，待船到达目的地时，原来的200 多人，活下来的只有35人，人们对此找不出原因。诸如此类的坏血病，曾夺去了几十万英国水手的生命。1747年英国海军军医James Lind总结了前人的经验，建议海军和远征船队的船员在远航时要多吃些柠檬，他的意见被采纳，从此未曾发生过坏血病。但那时还不知柠檬中的什么物质对坏血病有抵抗作用。后来知道是维生素C。脚气病的病因：日本明治年间，海军部队流行脚气病，使日本海军的战斗力大受挫折，平均每年有1/3的水兵患有脚气病。为了控制疫病蔓延，日本将领根据前人经验，利用两年时间，为舰艇上的官兵实施严格的饮食管制试验，结果饮牛奶那组的官兵患脚气病的人数急速下降。因此日本海军下令每人每天饮用牛奶500毫升，自此脚气病在日本海军销声匿迹。无独有偶，美国医学家也对脚气病的研究产生了浓厚的兴趣，因为美国官兵食用精白米，脚气病的患者也日渐增多，后来服用米糠提取液或食用糙米和豆类，脚气病得以控制。由此他们也认为脚气病的发生，与营养的关系甚为密切。然而，脚气病的罪魁祸首并未查清。荷兰医生克里斯蒂安.艾克曼(Christian Eijkman,1858-l930)通过家禽试验，认为糙米中含有一种能预防和治疗脚气病的微量物质。他的研究起于19世纪80年代，当时荷兰统治下的东印度群岛上的居民们长期受着脚气病的折磨。为解除这种病对荷属东印度群岛的威胁，1896年，荷兰政府成立了一个专门委员会，开展研究防治脚气病的工作。克里斯蒂安埃克曼也参加了这个委员会的工作。当时科学家和医生们认为脚气病是一种多发性的神经炎，并从脚气病人血液中分离出了一种细菌，便认为是这种细菌导致了脚气病的蔓延，它是一种传染病。然而埃克曼总感觉问题没有得到完全解决。这种病如何防治？是否真是传染病？这些问题一直在他脑海盘旋，于是，他继续着这种病的研究工作，并担任了新成立的病理解剖学和细菌学的实验室主任

1 第七讲: 健康要素: 维生素提纲 1 维生素的发现和定义 2 维生素的种类与特性 3 维生素的作用机制 4 维生素功能与疾病 5 维生素的不良反应 6 维生素的生产 7 讨论 1 维生素的发现和定义 1.1 维生素的发现人类对维生素的认识始于 3000 多年前。当时古埃及人发现夜盲症可以被一些食物治愈，虽然他们并不清楚食物中什么物质起了治疗作用，但这是人类对维生素最朦胧的认识，所以在第一种维生素被发现之前，许多特定食物预防疾病的作用就早已被人们发现，比如中国唐代医学家孙思邈(公元 581-682 年)曾经指出，用动物肝可以防治夜盲症，用谷皮熬粥可以防治脚气病。实际起作用的因素正是维生素，动物肝中多含丰富的维生素 A，而谷皮中多含维生素 B1，分别是夜盲症和脚气的对症良药。但是在过去几千年的大部分时间里，人们仍然把疾病归罪于鬼神、巫术、空气、体液，以至命运，直到近代分子生物学的发展，逐渐揭开了维生素、矿物质、氨基酸和 DNA 的秘密，并使我们认识到在某些程度上吃些什么决定了身体状况。 1519 年，葡萄牙航海家麦哲伦率领的远洋船队从南美洲东岸向太平洋进发。三个月后，有的船员牙床破了，有的船员流鼻血，有的船员浑身无力，待船到达目的地时，原来的 200 多人，活下来的只有 35 人，人们对此找不出原因。诸如此类的坏血病，曾夺去了几十万英国水手的生命。1747 年英国海军军医 James Lind 总结了前人的经验，建议海军和远征船队的船员在远航时要多吃些柠檬，他的意见被采纳，从此未曾发生过坏血病。但那时还不知柠檬中的什么物质对坏血病有抵抗作用。后来知道是维生素 C。脚气病的病因：日本明治年间，海军部队流行脚气病，使日本海军的战斗力大受挫折，平均每年有 1/3 的水兵患有脚气病。为了控制疫病蔓延，日本将领根据前人经验，利用两年时间，为舰艇上的官兵实施严格的饮食管制试验，结果饮牛奶那组的官兵患脚气病的人数急速下降。因此日本海军下令每人每天饮用牛奶 500 毫升，自此脚气病在日本海军销声匿迹。无独有偶，美国医学家也对脚气病的研究产生了浓厚的兴趣，因为美国官兵食用精白米，脚气病的患者也日渐增多，后来服用米糠提取液或食用糙米和豆类，脚气病得以控制。由此他们也认为脚气病的发生，与营养的关系甚为密切。然而，脚气病的罪魁祸首并未查清。荷兰医生克里斯蒂安.艾克曼（Christian Eijkman，1858-1930）通过家禽试验，认为糙米中含有一种能预防和治疗脚气病的微量物质。他的研究起于 19 世纪 80 年代，当时荷兰统治下的东印度群岛上的居民们长期受着脚气病的折磨。为解除这种病对荷属东印度群岛的威胁，1896 年，荷兰政府成立了一个专门委员会，开展研究防治脚气病的工作。克里斯蒂安. 埃克曼也参加了这个委员会的工作。当时科学家和医生们认为脚气病是一种多发性的神经炎，并从脚气病人血液中分离出了一种细菌，便认为是这种细菌导致了脚气病的蔓延，它是一种传染病。然而埃克曼总感觉问题没有得到完全解决。这种病如何防治？是否真是传染病？这些问题一直在他脑海盘旋，于是，他继续着这种病的研究工作，并担任了新成立的病理解剖学和细菌学的实验室主任

1896年，就在埃克曼做实验的陆军医院里养的一些鸡病了，这些鸡得的就是“多发性神经炎”，发病症状和脚气病状相同。这一发现使埃克曼很高兴，他决心从病鸡身上找出得病的真正原因。起先他想在病鸡身上查细菌。他给健康的鸡喂食从病鸡胃里取出的食物，也就是让健康的鸡“感染”脚气病菌，结果健康的鸡竞然全部安然无恙，这说明菌并不是引起脚气病的原因。究竞是怎么一回事呢？就在埃克曼继续着他的实验的时候，医院里的鸡忽然一下子都好了。原来在鸡患病之前，喂鸡的人一直用医院病人吃剩的食物喂鸡，其中包括白米饭。后来，这个喂鸡的人调走了，接替他的人觉得用人吃的上好的食物来喂鸡太浪费了，便开始给鸡吃廉价的糙米。意想不到的是，鸡的病反而好了。埃克曼分析：稻米生长的时候，谷粒外包裹着一层褐色的谷皮，这种带皮的米就是糙米。碾去谷皮，就露出白色的谷粒，这就是白米。这里的人喜欢吃白米饭，给鸡吃的剩饭也正是这种白米饭。结果一段时间后，就会得多发性神经炎。这样说来，很可能在谷皮中有一种重要的物质，人体一旦缺乏后，就会得多发性神经炎。考虑了这些情况后，埃克曼决定再作一番实验。他选出几只健康的的鸡，开始用白米饭喂它们。过了一阵子，鸡果然患了多发性神经炎。他随即改用糙米来喂米，很快，这些鸡都痊愈了。埃克曼反复这样的实验，最后，他可以随心所欲地使鸡随时患病，随时复原。于是，埃克曼把糙米当作“药”，给许多得了脚气病的人吃，果然这种“药”医好了他们。 1897年，埃克曼把上述的研究成果写成了学术论文公开发表。他的论文发表后，引起了世界各国的轰动，大家都对研究这个问题很感兴趣，并争先恐后地开展了研究。 1906年，英国生物化学家Frederick Hopkins用纯化后的饲料喂食老鼠，饲料中含有蛋白质、脂类、糖类和矿物质微量元素，然而老鼠依然不能存活：而向纯化后的饲料中加入哪怕只有微量的牛奶后，老鼠就可以正常生长了。从而证明食物中除了蛋白、糖类、脂类、微量元素和水等营养物质外还存在一种必需的“辅助因子”。 Casimir Funk (Poland:1912) 1911年，波兰科学家Casimir Funk在艾克曼的基础上经过千百次的试验，终于从米糠中提取出一种能够治疗脚气病的白色物质，这是一种含氨化合物。Fuk提议将这种化合物叫做Vitamine,意为“Vital amine”,中文意思就是“致命的胺”，极言它的重要性。这个名词迅速被普遍应用于所有的这种“辅助因子”。然而随后发现，许多其它的维生素并不含有 “胺”结构，但是由于Funk的叫法已经广泛采用，所以这种叫法并没有废弃，而仅仅将amine 的最后一个“e”去掉，成为了“vitamin”(维生素，音译为“维他命”)。这是人类第一次发现的维生素，现在我们称它为硫胺素，即维生素B1(Vitamin B1)随着时间的推移，越来越多的维生素种类被人们认识和发现，维生素成了一个大家族。人们把它们排列起来以便于

2 1896 年，就在埃克曼做实验的陆军医院里养的一些鸡病了，这些鸡得的就是“多发性神经炎”，发病症状和脚气病状相同。这一发现使埃克曼很高兴，他决心从病鸡身上找出得病的真正原因。起先他想在病鸡身上查细菌。他给健康的鸡喂食从病鸡胃里取出的食物，也就是让健康的鸡“感染”脚气病菌，结果健康的鸡竟然全部安然无恙，这说明菌并不是引起脚气病的原因。究竟是怎么一回事呢？就在埃克曼继续着他的实验的时候，医院里的鸡忽然一下子都好了。原来在鸡患病之前，喂鸡的人一直用医院病人吃剩的食物喂鸡，其中包括白米饭。后来，这个喂鸡的人调走了，接替他的人觉得用人吃的上好的食物来喂鸡太浪费了，便开始给鸡吃廉价的糙米。意想不到的是，鸡的病反而好了。埃克曼分析：稻米生长的时候，谷粒外包裹着一层褐色的谷皮，这种带皮的米就是糙米。碾去谷皮，就露出白色的谷粒，这就是白米。这里的人喜欢吃白米饭，给鸡吃的剩饭也正是这种白米饭。结果一段时间后，就会得多发性神经炎。这样说来，很可能在谷皮中有一种重要的物质，人体一旦缺乏后，就会得多发性神经炎。考虑了这些情况后，埃克曼决定再作一番实验。他选出几只健康的的鸡，开始用白米饭喂它们。过了一阵子，鸡果然患了多发性神经炎。他随即改用糙米来喂米，很快，这些鸡都痊愈了。埃克曼反复这样的实验，最后，他可以随心所欲地使鸡随时患病，随时复原。于是，埃克曼把糙米当作“药”，给许多得了脚气病的人吃，果然这种“药”医好了他们。 1897 年，埃克曼把上述的研究成果写成了学术论文公开发表。他的论文发表后，引起了世界各国的轰动，大家都对研究这个问题很感兴趣，并争先恐后地开展了研究。 1906 年，英国生物化学家 Frederick Hopkins 用纯化后的饲料喂食老鼠，饲料中含有蛋白质、脂类、糖类和矿物质微量元素，然而老鼠依然不能存活；而向纯化后的饲料中加入哪怕只有微量的牛奶后，老鼠就可以正常生长了。从而证明食物中除了蛋白、糖类、脂类、微量元素和水等营养物质外还存在一种必需的“辅助因子”。 Casimir Funk (Poland: 1912) 1911 年，波兰科学家 Casimir Funk 在艾克曼的基础上经过千百次的试验，终于从米糠中提取出一种能够治疗脚气病的白色物质，这是一种含氮化合物。Funk 提议将这种化合物叫做 Vitamine，意为“Vital amine”，中文意思就是“致命的胺”，极言它的重要性。这个名词迅速被普遍应用于所有的这种“辅助因子”。然而随后发现，许多其它的维生素并不含有 “胺”结构，但是由于 Funk 的叫法已经广泛采用，所以这种叫法并没有废弃，而仅仅将 amine 的最后一个“e”去掉，成为了“vitamin”(维生素，音译为“维他命”)。这是人类第一次发现的维生素，现在我们称它为硫胺素，即维生素 B1（Vitamin B1）.随着时间的推移，越来越多的维生素种类被人们认识和发现，维生素成了一个大家族。人们把它们排列起来以便于

维生素又名维他命，是维持人体生命活动和健康必需的一类有机物质，各种维生素的化学结构及性质虽然不同，但它们却有着以下共同点： ①维生素均以维生素原的形式存在于食物中。 ②维生素不是构成机体组织和细胞的组成成分，它也不会产生能量，它的作用主要是参与机体代谢的调节。 ③大多数的维生素，机体不能合成或合成量不足，不能满足机体的需要，必须经常通过食物中获得。 ④人体对维生素的需要量很小，日需要量常以毫克(mg)或微克（μg)计算，但一旦缺乏就会引发相应的维生素缺乏症，对人体健康造成损害。 ⑤许多维生素是辅基或辅酶的组成部分。维生素与碳水化合物、脂肪和蛋白质3大物质不同，在天然食物中仅占极少比例，但又为人体所必需。有些维生素如Vitamin B6、Vitamin K等能由动物肠道内的细菌合成，合成量可满足动物的需要。动物细胞可将色氨酸转变成烟酸（一种B族维生素），但生成量难以满足需要：维生素C除灵长类（包括人类）及豚鼠以外，其他动物都可以自身合成。植物和多数微生物都能自己合成维生素，不必由体外供给。 2维生素的种类与特性 2.1种类维生素是个庞大的家族，就目前所知的维生素就有几十种，大致可分为脂溶性和水溶性两大类，主要的十几种维生素见下表。有些物质在化学结构上类似于某种维生素，经过简单的代谢反应即可转变成维生素，此类物质称为维生素原，例如B-胡萝卜素能转变为维生素 A:7-脱氢胆固醇可转变为维生素D3:但要经过许多复杂代谢反应才能成为尼克酸的色氨酸则不能称为维生素原。水溶性维生素从肠道吸收后，通过循环到机体需要的组织中，多余的部分大多由尿排出，在体内储存甚少。脂溶性维生素大部分由胆盐帮助吸收，经淋巴系统到体内各器官。体内可储存大量脂溶性维生素。维生素A和D主要储存于肝脏，维生素E主要存于体内脂肪组织，维生素K储存较少。水溶性维生素易溶于水而不易溶于非极性有机溶剂，吸收后体内贮存很少，过量的多从尿中排出：脂溶性维生素易溶于非极性有机溶剂，而不易溶于水，可随脂肪为人体吸收并在体内储积，排泄率不高。分类名称发现者年代来源维生视黄醇， Elmer McCollum:M 为一系列视黄醇衍生物，动物肝脏素A 脂溶性 Davis/1912-1914 维生硫胺素， Casimir Funk/1911 通常以硫胺焦磷酸盐(TPP)的形式存在。酵母、谷物、素BI 水溶性肝脏、大豆、肉类维生核黄素， D.T.Smith,E.G 酵母、肝脏、蔬菜、蛋类素B2 水溶性 Hendrick/1926 维生泛酸，水 Roger Williams/1933 酵母、谷物、肝脏、蔬菜素B3 溶性维生烟酸，水 Conrad Elvehjem 包括尼克酸（烟酸）和尼克酰胺（烟酰胺）两种物质，素B5 溶性 /1937 均属于吡啶衍生物：菸硷酸、尼古丁酸：酵母、谷物、肝脏、米糠维生吡哆醇 Paul Gyorgy/1934 包括吡哆醇、吡哆醛及吡哆胺酵母、谷物、肝脏、蛋素B6 类，水溶类、乳制品性维生生物素， Vincent Du Vigneaud 也被称为维生素H或辅酶R酵母、肝脏、谷物素B7 水溶性 /1940

4 维生素又名维他命，是维持人体生命活动和健康必需的一类有机物质，各种维生素的化学结构及性质虽然不同，但它们却有着以下共同点： ①维生素均以维生素原的形式存在于食物中。 ②维生素不是构成机体组织和细胞的组成成分，它也不会产生能量，它的作用主要是参与机体代谢的调节。 ③大多数的维生素，机体不能合成或合成量不足，不能满足机体的需要，必须经常通过食物中获得。 ④人体对维生素的需要量很小，日需要量常以毫克(mg)或微克(μg)计算，但一旦缺乏就会引发相应的维生素缺乏症，对人体健康造成损害。 ⑤许多维生素是辅基或辅酶的组成部分。维生素与碳水化合物、脂肪和蛋白质 3 大物质不同，在天然食物中仅占极少比例,但又为人体所必需。有些维生素如 Vitamin B6、Vitamin K 等能由动物肠道内的细菌合成，合成量可满足动物的需要。动物细胞可将色氨酸转变成烟酸(一种 B 族维生素),但生成量难以满足需要；维生素 C 除灵长类（包括人类）及豚鼠以外,其他动物都可以自身合成。植物和多数微生物都能自己合成维生素，不必由体外供给。 2 维生素的种类与特性 2.1 种类维生素是个庞大的家族，就目前所知的维生素就有几十种，大致可分为脂溶性和水溶性两大类，主要的十几种维生素见下表。有些物质在化学结构上类似于某种维生素，经过简单的代谢反应即可转变成维生素，此类物质称为维生素原，例如 β-胡萝卜素能转变为维生素 A；7-脱氢胆固醇可转变为维生素 D3；但要经过许多复杂代谢反应才能成为尼克酸的色氨酸则不能称为维生素原。水溶性维生素从肠道吸收后,通过循环到机体需要的组织中,多余的部分大多由尿排出,在体内储存甚少。脂溶性维生素大部分由胆盐帮助吸收,经淋巴系统到体内各器官。体内可储存大量脂溶性维生素。维生素 A 和 D 主要储存于肝脏,维生素 E 主要存于体内脂肪组织，维生素 K 储存较少。水溶性维生素易溶于水而不易溶于非极性有机溶剂，吸收后体内贮存很少，过量的多从尿中排出；脂溶性维生素易溶于非极性有机溶剂，而不易溶于水，可随脂肪为人体吸收并在体内储积，排泄率不高。分类名称发现者/年代来源维生素 A 视黄醇，脂溶性 Elmer McCollum；M. Davis /1912-1914 为一系列视黄醇衍生物，动物肝脏维生素 B1 硫胺素，水溶性 Casimir Funk/1911 通常以硫胺焦磷酸盐（TPP）的形式存在。酵母、谷物、肝脏、大豆、肉类维生素 B2 核黄素，水溶性 D. T. Smith，E. G. Hendrick/1926 酵母、肝脏、蔬菜、蛋类维生素 B3 泛酸，水溶性 Roger Williams/1933 酵母、谷物、肝脏、蔬菜维生素 B5 烟酸，水溶性 Conrad Elvehjem /1937 包括尼克酸（烟酸）和尼克酰胺（烟酰胺）两种物质，均属于吡啶衍生物：菸硷酸、尼古丁酸；酵母、谷物、肝脏、米糠维生素 B6 吡哆醇类，水溶性 Paul Gyorgy/1934 包括吡哆醇、吡哆醛及吡哆胺酵母、谷物、肝脏、蛋类、乳制品维生素 B7 生物素，水溶性 Vincent Du Vigneaud /1940 也被称为维生素 H 或辅酶 R 酵母、肝脏、谷物

维生叶酸，水露西威尔斯1931 也被称为蝶酰谷氨酸、蝶酸单麸胺酸、维生素M或叶素B9 溶性精蔬菜叶、肝脏维生氰钴胺 Karl Folkers, 也被称为辅酶B12,肝脏、鱼肉、肉类、蛋类素素，水溶 Alexander Todd/1948 B12 性维生胆碱，水 Maurice Gobley/1850 肝脏、蛋黄、乳制品、大豆素B 溶性族维生肌醇，水 D Wooley /1940 环己六醇：心脏、肉类素B 溶性族维生抗坏血 James Lind /1747 新鲜蔬菜、水果素C 酸，水溶性维生钙化醇， Edward 亦称为骨化醇、抗佝偻病维生素，主要有维生素D2 素D 脂溶性 Mellanby/1922 即麦角钙化醇和维生素D3即胆钙化醇。这是唯一一种人体可以少量合成的维生素鱼肝油、蛋黄、乳制品、酵母维生生育酚， Herbert Evans, 有a、B、y、8四种鸡蛋、肝脏、鱼类、植物油素E 脂溶性 Katherine Bishop/1922 维生萘醌类， Henrik Dam/1929 系列茶醌的衍生物的统称，主要有天然的来自植物素K 脂溶性的维生素K1、来自动物的维生素K2以及人工合成的维生素K3和维生素K4。又被称为凝血维生素菠菜、苜蓿、白菜、肝脏 2.2特性 2.2.1维生素A的特性 ①不饱和的一元醇类，属脂溶性维生素。 ②维生素A有A1和A2两种，天然维生素A主要以A1存在。 ③A1存在于动物肝脏、血液和眼球的视网膜中，又称为视黄醇，是一种脂溶性淡黄色片状结晶，熔点64℃。 ④A2主要存在于淡水鱼的肝脏中，为金黄色油状物，熔点17~19℃。 ⑤是含有B-白芷酮环的多烯醇，A2与A1的区别只是在B-白芷酮环的3,4位上多一个双键。维生素A分子中有不饱和键，化学性质活泼，在空气中易被氧化，或受紫外线照射而破坏，失去生理作用，故维生素A的制剂应装在棕色瓶内避光保存。 ⑥不论是A1或A2,都能与三氯化锑作用，呈现深蓝色，这种性质可作为定量测定维生素A的依据。 ⑦许多植物如胡萝卜、番茄、绿叶蔬菜、玉米含类胡萝卜素物质，如α、B、￥-胡萝卜素、隐黄质、叶黄素等。其中有些类胡萝卜素具有与维生素A1相同的环结构，在体内可转变为维生素A,故称为维生素A原。一分子B胡萝卜素，加两分子水可生成两分子维生素A1。在动物体内，这种加水氧化过程由B胡萝卡素-15,15′-加氧酶催化，主要在动物小肠粘膜内进行。 ⑧维生素A在小肠粘膜细胞内与脂肪酸结合成酯，然后掺入乳糜微粒，通过淋巴吸收进入体内。动物的肝脏为储存维生素A的主要场所。当机体需要时，再释放入血

5 维生素 B9 叶酸，水溶性露西·威尔斯/1931 也被称为蝶酰谷氨酸、蝶酸单麸胺酸、维生素 M 或叶精蔬菜叶、肝脏维生素 B12 氰钴胺素，水溶性 Karl Folkers， Alexander Todd/1948 也被称为辅酶 B12, 肝脏、鱼肉、肉类、蛋类维生素 B 族胆碱，水溶性 Maurice Gobley/1850 肝脏、蛋黄、乳制品、大豆维生素 B 族肌醇，水溶性 D Wooley /1940 环己六醇；心脏、肉类维生素 C 抗坏血酸，水溶性 James Lind /1747 新鲜蔬菜、水果维生素 D 钙化醇, 脂溶性 Edward Mellanby/1922 亦称为骨化醇、抗佝偻病维生素，主要有维生素 D2 即麦角钙化醇和维生素 D3 即胆钙化醇。这是唯一一种人体可以少量合成的维生素鱼肝油、蛋黄、乳制品、酵母维生素 E 生育酚, 脂溶性 Herbert Evans, Katherine Bishop/1922 有α、β、γ、δ四种鸡蛋、肝脏、鱼类、植物油维生素 K 萘醌类, 脂溶性 Henrik Dam/1929 一系列萘醌的衍生物的统称，主要有天然的来自植物的维生素 K1、来自动物的维生素 K2 以及人工合成的维生素 K3 和维生素 K4。又被称为凝血维生素菠菜、苜蓿、白菜、肝脏 2.2 特性 2.2.1 维生素 A 的特性 ①不饱和的一元醇类，属脂溶性维生素。 ②维生素 A 有 A1 和 A2 两种，天然维生素 A 主要以 A1 存在。 ③A1 存在于动物肝脏、血液和眼球的视网膜中，又称为视黄醇，是一种脂溶性淡黄色片状结晶，熔点 64℃。 ④A2 主要存在于淡水鱼的肝脏中，为金黄色油状物, 熔点 17～19℃。 ⑤是含有β-白芷酮环的多烯醇，A2 与 A1 的区别只是在β-白芷酮环的 3,4 位上多一个双键。维生素 A 分子中有不饱和键，化学性质活泼,在空气中易被氧化,或受紫外线照射而破坏,失去生理作用，故维生素 A 的制剂应装在棕色瓶内避光保存。 ⑥不论是 A1 或 A2，都能与三氯化锑作用，呈现深蓝色，这种性质可作为定量测定维生素 A 的依据。 ⑦许多植物如胡萝卜、番茄、绿叶蔬菜、玉米含类胡萝卜素物质，如α、β、γ-胡萝卜素、隐黄质、叶黄素等。其中有些类胡萝卜素具有与维生素 A1 相同的环结构，在体内可转变为维生素 A，故称为维生素 A 原。一分子β胡萝卜素，加两分子水可生成两分子维生素 A1。在动物体内，这种加水氧化过程由 β胡萝卡素-15，15′-加氧酶催化，主要在动物小肠粘膜内进行。 ⑧维生素 A 在小肠粘膜细胞内与脂肪酸结合成酯,然后掺入乳糜微粒,通过淋巴吸收进入体内。动物的肝脏为储存维生素 A 的主要场所。当机体需要时，再释放入血

⑨在血液中，视黄醇与视黄醇结合蛋白或者血浆前清蛋白结合而被转运至各组织。 2.2.2维生素B的特性 B族维生素富含于动物肝脏、瘦肉、禽蛋、牛奶、豆制品、谷物、胡萝卜、鱼、蔬菜等食物中，为一类水溶性维生素，大部分是人体内的辅酶，主要几种的特性如下： ①维生素B1:又名硫胺素，为白色粉末，易溶于水，遇碱易分解，对酸对热相对稳定，氧化剂或还原剂可使其失去作用：维生素B1经氧化后转变为脱氢硫胺素，后者在紫外光下可呈现蓝色荧光，利用这一特性可对维生素B1进行检测及定量。维生素B1在体内转变成硫胺素焦磷酸，参与糖代谢。因此维生素B1缺乏时，糖在组织内的氧化受到影响。它还有抑制胆碱酯酶活性的作用，缺乏维生素B1时此酶活性过高，乙酰胆碱（神经递质之一）大量破坏使神经传导受到影响，可造成胃肠蠕动缓慢，消化道分泌减少，食欲不振、消化不良等障碍。 ②维生素B2:又名核黄素。为橙黄色针状晶体，味微苦，水溶液有黄绿色荧光，在威性或光照条件下极易分解。 ③维生素B6:包括三种物质，即吡哆醇、吡哆醛及吡哆胺。吡哆醇在体内转变成吡哆醛，吡哆醛与吡哆胺可相互转变：易溶于水和酒精，稍溶于脂肪溶剂：遇光和碱易被破坏，不耐高温。维生素B6在体内与磷酸结合成为磷酸吡哆醛或磷酸吡哆胺，是许多氨基酸代谢酶的辅酶。人体肠道细菌也能合成，所以人类很少发生维生素B6缺乏症。 ④维生素B12:又名钴胺素，粉红色结晶，含有金属元素钴，是唯一含有金属元素的维生素：水溶液在弱酸中相当稳定，但在强酸、强碱下极易分解：易被日光、氧化剂及还原剂破坏：它与其他B族维生素不同，一般植物中含量极少，而仅由某些细菌及土壤中的细菌生成：肝、瘦肉、鱼、牛奶及鸡蛋是人类获得维生素B12 的来源：它经胃肠道吸收时，须先与胃幽门部分泌的一种糖蛋白（亦称内因子）结合，才能被吸收：脱氧腺苷钴胺素是维生素B12在体内主要存在形式，它是一些催化相邻两碳原子上氢原子、烷基、羰基或氨基相互交换的酶的辅酶：体内另一种辅酶形式为甲基钴胺素，它参与甲基的转运，和叶酸的作用常互相关联。 2.2.3维生素C的特性 ①又叫L-抗坏血酸，为无色品体，熔点190~192℃。 ②易溶于水，水溶液呈酸性，化学性质较活泼，遇热、碱和重金属离子容易分解。 ③易被氧化而生成脱氢坏血酸，但脱氢坏血酸仍具有维生素C的作用。 ④在碱性溶液中，脱氢坏血酸分子中的内脂环容易被水解成二酮古洛酸，这种化合物在动物体内不能变成内酯型结构。 ⑤在体内最终生成草酸或与硫酸结合成硫酸酯，从尿中排出，因此，二酮古洛酸不再具有生理活性。 2.2.4维生素D的特性 ①为淡黄色晶体，熔点115~118℃，不溶于水，能溶于醚等有机溶剂。 ②是一种类固醇衍生物，化学性质稳定，在200℃下仍能保持生物活性，但易被紫外光破坏。 ③天然的维生素D有两种：麦角钙化醇(D2)和胆钙化醇(D3)。植物油或酵母中所含的麦角固醇(24-甲基-22脱氢-7-脱氢胆固醇)，经紫外线激活后可转化为维生素D2;在动物皮下的7-脱氢胆固醇，经紫外线照射也可以转化为维生素D3,因此麦角固醇和7-脱氢胆固醇常被称作维生素D原。 ④在动物体内，食物中的维生素D2和D3可在小肠吸收，经淋巴管吸收入血，主要被肝脏摄取，然后再储存于脂肪组织或其他含脂类丰富的组织中。 6

6 ⑨在血液中，视黄醇与视黄醇结合蛋白或者血浆前清蛋白结合而被转运至各组织。 2.2.2 维生素 B 的特性 B 族维生素富含于动物肝脏、瘦肉、禽蛋、牛奶、豆制品、谷物、胡萝卜、鱼、蔬菜等食物中，为一类水溶性维生素，大部分是人体内的辅酶，主要几种的特性如下： 1 维生素 B1：又名硫胺素，为白色粉末，易溶于水，遇碱易分解，对酸对热相对稳定，氧化剂或还原剂可使其失去作用；维生素 B1 经氧化后转变为脱氢硫胺素，后者在紫外光下可呈现蓝色荧光，利用这一特性可对维生素 B1 进行检测及定量。维生素 B1 在体内转变成硫胺素焦磷酸，参与糖代谢。因此维生素 B1 缺乏时，糖在组织内的氧化受到影响。它还有抑制胆碱酯酶活性的作用，缺乏维生素 B1 时此酶活性过高，乙酰胆碱（神经递质之一）大量破坏使神经传导受到影响，可造成胃肠蠕动缓慢，消化道分泌减少，食欲不振、消化不良等障碍。 2 维生素 B2：又名核黄素。为橙黄色针状晶体，味微苦，水溶液有黄绿色荧光，在碱性或光照条件下极易分解。 3 维生素 B6：包括三种物质，即吡哆醇、吡哆醛及吡哆胺。吡哆醇在体内转变成吡哆醛，吡哆醛与吡哆胺可相互转变；易溶于水和酒精，稍溶于脂肪溶剂；遇光和碱易被破坏，不耐高温。维生素 B6 在体内与磷酸结合成为磷酸吡哆醛或磷酸吡哆胺，是许多氨基酸代谢酶的辅酶。人体肠道细菌也能合成，所以人类很少发生维生素 B6 缺乏症。 4 维生素 B12：又名钴胺素，粉红色结晶，含有金属元素钴，是唯一含有金属元素的维生素；水溶液在弱酸中相当稳定，但在强酸、强碱下极易分解；易被日光、氧化剂及还原剂破坏；它与其他 B 族维生素不同，一般植物中含量极少，而仅由某些细菌及土壤中的细菌生成；肝、瘦肉、鱼、牛奶及鸡蛋是人类获得维生素 B12 的来源；它经胃肠道吸收时，须先与胃幽门部分泌的一种糖蛋白（亦称内因子）结合，才能被吸收；脱氧腺苷钴胺素是维生素 B12 在体内主要存在形式，它是一些催化相邻两碳原子上氢原子、烷基、羰基或氨基相互交换的酶的辅酶；体内另一种辅酶形式为甲基钴胺素，它参与甲基的转运，和叶酸的作用常互相关联。 2.2.3 维生素 C 的特性 ①又叫 L-抗坏血酸，为无色晶体，熔点 190～192℃。 ②易溶于水，水溶液呈酸性，化学性质较活泼，遇热、碱和重金属离子容易分解。 ③易被氧化而生成脱氢坏血酸，但脱氢坏血酸仍具有维生素 C 的作用。 ④在碱性溶液中，脱氢坏血酸分子中的内酯环容易被水解成二酮古洛酸，这种化合物在动物体内不能变成内酯型结构。 ⑤在体内最终生成草酸或与硫酸结合成硫酸酯，从尿中排出，因此，二酮古洛酸不再具有生理活性。 2.2.4 维生素 D 的特性 ①为淡黄色晶体，熔点 115～118℃，不溶于水，能溶于醚等有机溶剂。 ②是一种类固醇衍生物，化学性质稳定，在 200℃下仍能保持生物活性，但易被紫外光破坏。 ③天然的维生素 D 有两种：麦角钙化醇(D2)和胆钙化醇(D3)。植物油或酵母中所含的麦角固醇（24-甲基-22 脱氢-7-脱氢胆固醇）,经紫外线激活后可转化为维生素 D2；在动物皮下的 7-脱氢胆固醇，经紫外线照射也可以转化为维生素 D3，因此麦角固醇和 7-脱氢胆固醇常被称作维生素 D 原。 ④在动物体内，食物中的维生素 D2 和 D3 可在小肠吸收，经淋巴管吸收入血，主要被肝脏摄取，然后再储存于脂肪组织或其他含脂类丰富的组织中

⑤在人体中的维生素D主要是D3,来自于维生素D3原(7-脱氢胆固醇)。 ⑥不论维生素D2或D3,本身都没有生物活性，它们必须在动物体内进行一系列的代谢转变，才能成为具有活性的物质。这一转变主要是在肝脏及肾脏中进行的羟化反应，首先在肝脏羟化成25-羟维生素D3,然后在肾脏进一步羟化成为1,25-(OHD2-D3,后者是维生素 D3在体内的活性形式。 2.2.5维生素E的特性 ①又名生育酚，是无臭、无味，微带粘性的淡黄色油状物。 ②在无氧条件下较为稳定，甚至加热至200℃以上也不被破坏，但在空气中维生素E极易被氧化，颜色变深，是人体优良的抗氧化剂。 ③天然存在的维生素E有8种，均为苯骈二氢毗喃的衍生物，根据其化学结构可分为生育酚及生育三烯酚二类，每类又可根据甲基的数目和位置不同，分为ā、B-、￥-和8- 四种。 2.2.6维生素K的特性 ①又称凝血维生素，属脂溶性维生素，均为2-甲基-1,4-萘醌的衍生物。 ②常见的有维生素K1和K2,K1由植物合成，是黄色油状物：K2由微生物合成，是淡黄色结晶，均耐热耐酸，易受紫外线照射而破坏。 ③人体肠道细菌也可合成维生素K2,现代维生素K已能人工合成，如维生素K3和K4, 均为水溶性的，可用于口服或注射。 3维生素的作用机制 3.1脂溶性维生素 3.1.1维生素A 维生素A的侧链含有4个双链，故可形成多种顺反异构体，其中较重要的有全反型(A Ⅱ-trans)和Ⅱ-顺型（1l-cis)。视黄醇在体内可被氧化成视黄醛(retinal),此反应是可逆的。视黄醛进一步被氧化则成视黄酸(retinoic acid),但此反应在体内是不可逆的。Retinoic acid具有广泛和复杂的作用，与胞内相应核受体（又称维生素A受体）结合，使受体激活，直接转变为转录因子，可激活一系列与细胞增殖，分化和迁移有关基因的表达或关闭。 3.1.2维生素D 不论维生素D2或D3,本身都没有明显的生理活性，它们必须在体内进行一定的代谢转化，才能生成活性的化合物，即活性维生素D。这一转变主要是在肝脏及肾脏中进行的羟化反应，首先在肝脏羟化成25-羟维生素D3,然后在肾脏进一步羟化成为1,25-(OH2-D3, 后者是维生素D3在体内的活性形式。1,25-二羟维生素D3能与细胞内核受体-维生素D受体结合，激活维生素D受体，使之转变为转录因子，进入核内作用于其靶基因，调节体内钙、磷代谢。视黄醇（维生裳A) 3-税氢视黄够（线生素A) (全反型) (除反型) 7

7 ⑤在人体中的维生素 D 主要是 D3，来自于维生素 D3 原（7-脱氢胆固醇）。 ⑥不论维生素 D2 或 D3，本身都没有生物活性，它们必须在动物体内进行一系列的代谢转变，才能成为具有活性的物质。这一转变主要是在肝脏及肾脏中进行的羟化反应，首先在肝脏羟化成 25-羟维生素 D3，然后在肾脏进一步羟化成为 1,25-(OH)2-D3,后者是维生素 D3 在体内的活性形式。 2.2.5 维生素 E 的特性 ①又名生育酚，是无臭、无味，微带粘性的淡黄色油状物。 ②在无氧条件下较为稳定,甚至加热至 200℃以上也不被破坏，但在空气中维生素 E 极易被氧化，颜色变深，是人体优良的抗氧化剂。 ③天然存在的维生素 E 有 8 种，均为苯骈二氢吡喃的衍生物，根据其化学结构可分为生育酚及生育三烯酚二类，每类又可根据甲基的数目和位置不同，分为α-、β-、γ-和δ- 四种。 2.2.6 维生素 K 的特性 ①又称凝血维生素，属脂溶性维生素，均为 2-甲基-1,4-萘醌的衍生物。 ②常见的有维生素 K1 和 K2，K1 由植物合成，是黄色油状物；K2 由微生物合成，是淡黄色结晶，均耐热耐酸，易受紫外线照射而破坏。 ③人体肠道细菌也可合成维生素 K2，现代维生素 K 已能人工合成，如维生素 K3 和 K4，均为水溶性的，可用于口服或注射。 3 维生素的作用机制 3.1 脂溶性维生素 3.1.1 维生素 A 维生素 A 的侧链含有 4 个双链，故可形成多种顺反异构体，其中较重要的有全反型(A Ⅱ-trans)和Ⅱ-顺型（11-cis)。视黄醇在体内可被氧化成视黄醛(retinal)，此反应是可逆的。视黄醛进一步被氧化则成视黄酸(retinoic acid)，但此反应在体内是不可逆的。Retinoic acid 具有广泛和复杂的作用，与胞内相应核受体（又称维生素 A 受体）结合，使受体激活，直接转变为转录因子，可激活一系列与细胞增殖，分化和迁移有关基因的表达或关闭。 3.1.2 维生素 D 不论维生素 D2 或 D3，本身都没有明显的生理活性，它们必须在体内进行一定的代谢转化，才能生成活性的化合物，即活性维生素 D。这一转变主要是在肝脏及肾脏中进行的羟化反应，首先在肝脏羟化成 25-羟维生素 D3，然后在肾脏进一步羟化成为 1,25-(OH)2-D3, 后者是维生素 D3 在体内的活性形式。1,25-二羟维生素 D3 能与细胞内核受体-维生素 D 受体结合，激活维生素 D 受体，使之转变为转录因子，进入核内作用于其靶基因，调节体内钙、磷代谢

4.1维生素A的功能与疾病 ①维持视觉维生素A可促进视觉细胞内感光色素的形成。全反式视黄醛可以被视黄醛异构酶催化为4-顺-视黄醛，4-顺-视黄醛可以和视蛋白结合成为视紫红质(rhodopsin)。视紫红质遇光后其中的4-顺视黄醛变为全反视黄醛，因为构像的变化，引起对视神经的刺激作用，引发视觉。而遇光后的视紫红质不稳定，迅速分解为视蛋白和全反视黄醛，重新开始整个循环过程。维生素A可调试眼晴适应外界光线的强弱的能力，以降低夜盲症和视力减退的发生，维持正常的视觉反应。维生素A对视力的作用是被最早发现的、也是被了解最多的功能。 ②促进生长发育与视黄醇对基因的调控有关视黄醇也具有相当于类固醇激素的作用，可促进糖蛋白的合成。促进生长、发育，强壮骨骼，维护头发、牙齿和牙床的健康。 ③维持上皮结构的完整与健全视黄醇和视黄酸可以调控基因表达，减弱上皮细胞向鳞片状的分化，增加上皮生长因子受体的数量。因此，维生素A可以调节上皮组织细胞的生长，维持上皮组织的正常形态与功能。保持皮肤湿润，防止皮肤黏膜干燥角质化，不易受细菌伤害，有助于对粉刺、脓包、疖疮，皮肤表面溃疡等症的治疗；有助于祛除老年斑：能保持组织或器官表层的健康。缺乏维生素A,会使上皮细胞的功能减退，导致皮肤弹性下降，干燥粗糙，失去光泽。 ④加强免疫能力维生素A有助于维持免疫系统功能正常，能加强对传染病特别是呼吸道感染及寄生虫感染的身体抵抗力：有助于对肺气肿、甲状腺机能亢进症的治疗。 ⑤清除自由基维生素A也有一定的抗氧化作用，可以中和有害的自由基。另外，许多研究显示皮肤癌、肺癌、喉癌、膀胱癌和食道癌都跟维生素A的摄取量有关：不过这些研究仍待临床更进一步证实其可靠性。 4.2维生素D功能与疾病 ①提高肌体对钙、磷的吸收，使血浆钙和血浆磷的水平达到饱和程度。 ②促进生长和骨骼钙化，促进牙齿健全。 ③通过肠壁增加磷的吸收，并通过肾小管增加磷的再吸收。 ④维持血液中柠檬酸盐的正常水平。 ⑤防止氨基酸通过肾脏损失。维生素D缺乏，将导致佝偻病、严重的蛀牙、软骨病、老年性骨质疏松症。 4.3维生素E功能与疾病 ①抗氧化作用。 ②促进蛋白质更新合成。 ③预防衰老（脂褐质、皮肤弹性、免疫力、性腺萎缩）。 ④与动物的生殖功能和精子生成有关。 ⑤调节血小板的粘附力和聚集作用（抑制血小板聚集）。人维生素E缺乏主要表现是：轻度溶血和脊髓小脑病，后者主要见于儿童，表现为脊髓小脑共济失调伴深部腱反射消失，躯干和四肢共济失调，振动和位置感觉消失，眼肌麻痹，肌肉衰弱，上脸下垂和构音障碍。 4.4维生素K功能与疾病维生素K的主要功能是参与凝血，因此缺乏维生素K会减少机体中凝血酶原的合成，从而导致出血时间延长：严重时，将导致凝血时间延长，出血不止，即便是轻微的创伤或挫伤也可能引起血管破裂，出现皮下出血以及肌肉、脑、胃肠道、腹腔、泌尿生殖系统等器官 10

10 4.1 维生素 A 的功能与疾病 ①维持视觉维生素 A 可促进视觉细胞内感光色素的形成。全反式视黄醛可以被视黄醛异构酶催化为 4-顺-视黄醛，4-顺-视黄醛可以和视蛋白结合成为视紫红质（rhodopsin）。视紫红质遇光后其中的 4-顺-视黄醛变为全反视黄醛，因为构像的变化，引起对视神经的刺激作用，引发视觉。而遇光后的视紫红质不稳定，迅速分解为视蛋白和全反视黄醛，重新开始整个循环过程。维生素 A 可调试眼睛适应外界光线的强弱的能力，以降低夜盲症和视力减退的发生，维持正常的视觉反应。维生素 A 对视力的作用是被最早发现的、也是被了解最多的功能。 ②促进生长发育与视黄醇对基因的调控有关.视黄醇也具有相当于类固醇激素的作用，可促进糖蛋白的合成。促进生长、发育，强壮骨骼，维护头发、牙齿和牙床的健康。 ③维持上皮结构的完整与健全视黄醇和视黄酸可以调控基因表达，减弱上皮细胞向鳞片状的分化，增加上皮生长因子受体的数量。因此，维生素 A 可以调节上皮组织细胞的生长，维持上皮组织的正常形态与功能。保持皮肤湿润，防止皮肤黏膜干燥角质化，不易受细菌伤害，有助于对粉刺、脓包、疖疮，皮肤表面溃疡等症的治疗；有助于祛除老年斑；能保持组织或器官表层的健康。缺乏维生素 A，会使上皮细胞的功能减退，导致皮肤弹性下降，干燥粗糙，失去光泽。 ④加强免疫能力维生素 A 有助于维持免疫系统功能正常，能加强对传染病特别是呼吸道感染及寄生虫感染的身体抵抗力；有助于对肺气肿、甲状腺机能亢进症的治疗。 ⑤清除自由基维生素 A 也有一定的抗氧化作用，可以中和有害的自由基。另外，许多研究显示皮肤癌、肺癌、喉癌、膀胱癌和食道癌都跟维生素 A 的摄取量有关；不过这些研究仍待临床更进一步证实其可靠性。 4.2 维生素 D 功能与疾病 ①提高肌体对钙、磷的吸收，使血浆钙和血浆磷的水平达到饱和程度。 ②促进生长和骨骼钙化，促进牙齿健全。 ③通过肠壁增加磷的吸收，并通过肾小管增加磷的再吸收。 ④维持血液中柠檬酸盐的正常水平。 ⑤防止氨基酸通过肾脏损失。维生素 D 缺乏，将导致佝偻病、严重的蛀牙、软骨病、老年性骨质疏松症。 4.3 维生素 E 功能与疾病 ①抗氧化作用。 ②促进蛋白质更新合成。 ③预防衰老（脂褐质、皮肤弹性、免疫力、性腺萎缩）。 ④与动物的生殖功能和精子生成有关。 ⑤调节血小板的粘附力和聚集作用（抑制血小板聚集）。人维生素 E 缺乏主要表现是：轻度溶血和脊髓小脑病，后者主要见于儿童，表现为脊髓小脑共济失调伴深部腱反射消失，躯干和四肢共济失调，振动和位置感觉消失，眼肌麻痹，肌肉衰弱，上睑下垂和构音障碍。 4.4 维生素 K 功能与疾病维生素 K 的主要功能是参与凝血，因此缺乏维生素 K 会减少机体中凝血酶原的合成，从而导致出血时间延长；严重时，将导致凝血时间延长，出血不止，即便是轻微的创伤或挫伤也可能引起血管破裂，出现皮下出血以及肌肉、脑、胃肠道、腹腔、泌尿生殖系统等器官

上海交通大学：《药物发展——延续生命的奥秘》教学资源_讲义_07 健康要素 维生素

上海交通大学：《药物发展——延续生命的奥秘》教学资源_讲义_07 健康要素维生素