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烟酸(niacin)名称由来与氧化还原辅酶

 lcy1971 2019-09-22

烟酸的名称是很有故事的。烟酸原来的英文名称是nicotinic acid,中文音译为尼克酸,意译为烟酸或烟碱酸,如果直译的话,就是尼古丁酸。这是因为,烟酸最初是从尼古丁得到的。

1873年,化学家Hugo Weidel在研究尼古丁的时候,用硝酸氧化尼古丁得到了烟酸。其实,烟酸与尼古丁在化学结构上差别很大,只是在硝酸这种强氧化剂作用下,尼古丁的吡咯烷部分容易氧化,而吡啶部分具有芳香性,所以在硝酸中“幸存”下来而已。至于生理功能,二者更是截然不同。不幸的是,nicotinic acid的名称已然确定下来,直到多年以后,才得以更改。

尼古丁(左)与烟酸(右)

Weidel的发现比艾克曼发现米糠可以治愈脚气病(1894年)还要早,但可惜他并没有发现其生理功能。1911年Funk从米糠中提取到了烟酸,但他误以为是抗脚气病的硫胺素,并命名为vitamine。结果他与两种维生素擦肩而过,仅仅留下vitamin一词。而在1906年至1940年间,超过300万美国人受到糙皮病的影响,死亡人数超过10万。直到1937年,生物化学家Conrad Elvehjem从肝脏中提取出烟酸,不久Tom Spies发现烟酸可以治愈糙皮病,才把这种可怕的疾病控制住。所以,烟酸也称为维生素PP,即抗糙皮病(pellagra-prevention)之意。它是人类发现的第三个B族维生素,所以也称为维生素B3。

烟酸结构模型

英文nicotinic acid确实很容易引起误会,以至于在1942年,当美国开始在面粉中添加烟酸进行强化时,大众媒体的头条新闻竟然是“你的面包里有烟草”。 因此,美国医学协会的食品和营养委员会批准了新名称“niacin”。这个词来自“nicotinic acid + vitamin

烟酸是吡啶-3-甲酸,其酰胺形式称为烟酰胺(niacinamide),二者在体内都可以转化为氧化还原辅酶:烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD或辅酶Ⅰ)和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP或辅酶Ⅱ)。NAD和NADP都是脱氢辅酶,利用吡啶环的N1可逆携带一个电子和一个氢原子,参与氧化还原反应。

吡啶环的N1可逆携带一个电子和一个氢原子

辅酶Ⅰ在分解代谢中广泛接受氢,最终传给呼吸链放出能量。辅酶Ⅱ则从磷酸戊糖途径获得氢,用于还原性合成及羟化反应,所以NADPH又称还原力。现在,在酶学网站搜索需要NAD的酶,结果高达五千余种。

NAD结构模型

说到氧化还原辅酶,核黄素生成的FAD也是一种。人体内的各种脱氢酶一般都会需要二者之一。通常来说,催化醇氧化为醛、醛氧化为酸,以及a-酮酸脱羧的反应,都需要NAD;催化饱和烃链脱氢生成双键,就需要FAD。

NADPH

两个烟酸衍生物都有紫外吸收,区别是NADH在259nm和339nm处各有一个吸收峰,而NAD+则只有259 nm一个吸收峰。这个特点被用于许多反应的定量测定中。在科研中,有很多化合物无法找到简单快速的测定方法,但可以用需要NAD的酶来催化,这样就可以通过测定NAD含量的变化来测定这种物质浓度的变化。NAD+在259 nm的消光系数为16900 L/(mol*cm),而NADH在339 nm的消光系数为6220 L/(mol*cm)。

氧化还原辅酶对于生物体非常重要。人体的主要营养物质—糖、脂、蛋白质的分解代谢都离不开NAD,DNA的损伤修复也需要NAD(多聚腺苷酸-核糖化)。NADP则参加各种生物合成以及抗氧化过程,同样是机体必不可少的。相对说来,高能量需求的器官(脑)和快速更新的器官(肠道,皮肤)对烟酸缺乏更为敏感。这与糙皮病的典型症状:皮炎、腹泻、痴呆是一致的。

烟酸广泛存在于动植物食物中,如动物肝、肾、瘦肉、全谷、豆类,以及乳类、绿叶蔬菜等。所以一般膳食中并不缺乏烟酸,只有以玉米为主食的地区易发生烟酸缺乏,主要因为玉米中的烟酸为结合型,难以吸收利用,只有用pH 11的强碱性石灰水处理才能释放出来。人体可以用色氨酸合成烟酸,但合成过程需要维生素B1、B2、B6参与,而且合成率极低(60:1),所以仍然需要从食物摄取。玉米中色氨酸含量很低,不能满足人体合成烟酸的需要。抗结核药异烟肼的结构与烟酰胺类似,两者有拮抗作用,所以长期服用异烟肼时需要补充烟酰胺。

另外,烟酸有舒张血管的作用,可用于冠心病等,但可降低cAMP水平,使血糖及尿酸升高,有诱发糖尿病及痛风的风险。而且,长期使用大剂量烟酸会损害肝脏。成年人每天大约消耗烟酸16毫克,推荐补充剂量为10-20毫克。

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