第二节 水溶性维生素

　　水溶性维生素(water soluble vitamins)包括B族维生素和维生素C。B族维生素有B1、B2、B3、B5、B6、生物素、叶酸、B12及硫辛酸。它们在化学结构上各不相同，大多在植物中合成，并共同存在，故成一族。和脂溶性维生素不同，水溶性维生素在体内均不能存贮，多余的即从尿排出，因此需经常从食物中摄取。B族维生素的主要生理功能，是作为某些酶的辅酶或辅基的主要成分，参与体内的物质代谢。维生素C是体内重要的抗氧化剂，又是参与体内某些羟化反应的必需辅助因子。

　　一、维生素B1

　　维生素B1分子中含一个嘧啶环和噻唑环，因分子中含有硫和氨基，故又称硫胺素(thiamine)。含量丰富的食物有瘦肉，动物的肝、心及肾等内脏，豆类，干果，酵母及不过度碾磨的粮谷类。其化学结构。

　　维生素B1在体内(如脑、肝等组织内)转变成焦磷酸硫胺素(thiaminepyrophosphateTPP)，它是重要酮酸如丙酮酸、α-酮戊二酸氧化脱羧酶系的辅酶，以及磷酸戊糖途径中转酮醇作用酶的辅酶。TPP分子的重要特点是它的噻唑环上氮原子与硫原子之间的碳原子与通常所见的CH基团相比，表现出更强的酸性，它可离子化生成负碳离子，后者容易接受α-酮酸或酮糖的羰基，而带正电荷的氮原子作为一个电子库(electron sink)对于稳定负碳离子以及α-酮酸的脱羧作用起重要作用，由于这些酶对糖代谢具有十分重要的作用，故与糖的分解供能过程关系密切。TPP的化学结构及其带“活性”乙醛基的形式见 。

　　维生素B1缺乏可引起上述酶功能障碍。典型的如丙酮酸的氧化脱羧受阻，使组织内丙酮酸堆积，导致细胞功能障碍，特别是神经传导的障碍，最终导致肌肉萎缩、心肌无力、周围神经疾患，以及中枢容易兴奋及疲劳等，即所谓干性脚气病，如果伴有水肿，则为湿性脚气病。

　　二、维生素B2

　　维生素B2是核醇与7，8二甲基异咯嗪的缩合物。因具黄色故称核黄素(riboflavin )。乳类，蛋类及瘦肉是人体所需B2的主要食物来源。

　　B2是两种重要辅酶即黄素单核苷酸(flavin mononucleotide FMN)和黄素腺嘌呤二核苷酸(flavin adenine dinucleotide FAD)的组成成分。它们作为辅基与酶蛋白紧密结合组成黄素蛋白，黄素核苷酸的异咯嗪环的1、5位N原子能可逆的还原，可以接受两个电子和两个质子并以FADH2和FMNH2表示它们的还原形式。所以FAD、FMN是电子载体，起着递电子体的作用。由于黄素蛋白参与一个或二个电子的转移，故在体内参与多种多样的反应。

　　三、烟酸(B3)和烟酰胺

　　烟酸(nicotinic acid)是维生素B3，而烟酰胺(nicotinamide)是维生素B3的衍生物，它们分子中均有吡啶的结构。人类从肉类、谷物及花生等食物中获得这类维生素。在体内亦可从色氨酸经代谢转变为尼克酸。故通常情况下人类不会缺乏此类维生素。当烟酸缺乏时可导致糙皮病，故烟酸又称抗糙皮病因子。

　　烟酰胺是两种重要辅酶即烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide，NAD+)和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADP+)的组成成分。

　　NAD+与NADP+的区别是后者的腺苷2-羟基被磷酸化，这两种辅酶分子中的烟酰胺环可以进行可逆的还原，当底物分子脱下两个氢原子(氧化)时，NAD+(NADP+)接受一个氢化离子(:H-这相当于一个质子和两个电子)，分子吡啶环笫4位碳是接受氢化离子的部位，于是生成还原型NADH(NADPH),该碳原子接受一个氢原子，同时吡啶环上的N原子由原来的五价变为三价，同时留一个H+在溶液中。

　　四、维生素B6

　　吡哆醇(pyridoxine)是维生素B6，磷酸吡哆醛(pyridoxal phosphate )和磷酸吡哆胺(pyridoxamine phosphate )是由维生素B6构成的辅酶，它们以共价键与转氨酶的赖氨酸残基的氨基形成分子内Schiff-碱，生成分子内部的醛亚胺，组成转氨酶的辅基。当有氨基酸存在时，磷酸吡哆醛作为转氨酶氨基的中间载体可以接受L-氨基酸的氨基生成分子外的醛亚胺，也就是说，氨基酸底物的α-氨基代替了酶活性中心的赖氨酸残基的?-氨基，生成的醛亚胺通过质子化和水解过程成为磷酸吡哆胺。磷酸吡哆胺又可以逆向过程将氨基传递给α-酮酸而成为磷酸吡哆醛，所以在转氨基反应中没有氨基的丢失，只是原来的氨基酸转变为α-酮酸，而原来的α-酮酸接受氨基成为L-氨基酸。

　　在细胞内有各种不同的转氨酶，其中许多酶都能催化以α-酮戊二酸作为氨基受体的反应，但酶对提供氨基的L-氨基酸有特异性，于是转氨基反应的结果是从许多不同的氨基酸中收集氨基并以L-谷氨酸的形式保存于细胞内，这些谷氨酸再作为氨基的供体参与含氮化合物或含氮废物合成。磷酸吡哆醛亦是氨基酸脱羧酶、犬尿酸原酶、胱硫醚酶等多种酶的辅酶。胱硫醚酶催化同型半胱氨酸分解，缺乏维生素B6时，反应受阻致使血中同型半胱氨酸含量增高，发生高同型半胱氨酸血症，后者是诱发动脉粥样硬化的重要因素。维生素B6在食物中分布广泛，肉类、蔬菜、水果、硬果类及谷类食物都有一定含量。

　　五、泛酸(遍多酸、维生素B5)

　　泛酸(pantothenic acid)是b-丙氨酸藉肽键与α、γ二羟β，β二甲基丁酸缩合而成的酸性物质。由于在生物界普遍存在而得名。泛酸的生物学重要性在于它是辅酶A(coenzyme A CoA)和酰基载体蛋白(acyl carrier protein )的组成成分。辅酶A依赖它分子中的反应性巯基(-SH)与脂酰基结合生成巯酯(thioester),因为巯酯键具有相对高的标准自由能，故巯酯有较高的酰基转移的潜能，使它们有可能提供酰基给各种受体分子，如许多蛋白质的酰化修筛所需的酰基就由辅酶A提供的。

　　乙酰辅酶A 是糖、脂、蛋白质分解代谢重要的中间产物，它提供的乙酰基既可参加三羧酸循环，进一步分解供能，也可作为许多生物分子合成的原料以及为体内许多需要乙酰化的反应提供乙酰基。