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叶酸、钴胺素(维生素B12)与一碳单位代谢

 lcy1971 2019-09-25

叶酸(folic acid,FA)又称蝶酰谷氨酸,属于水溶性B族维生素。因为是从菠菜叶片中发现的,所以被命名为叶酸。它还有一些别名,如维生素B9、维生素M、维生素Bc、R因子等,现已不用。

四氢叶酸结构式

叶酸的活性形式是四氢叶酸(FH4或THF),即蝶呤环被部分还原。四氢叶酸是多种一碳单位的载体,分子中的N5,N10可单独结合甲基、甲酰基、亚氨甲基,共同结合甲烯基和甲炔基。一碳单位在嘌呤、嘧啶、胆碱和某些氨基酸(Met、Cys、Gly、Ser、His)的合成中起重要作用。所以缺乏叶酸会造成核酸合成障碍,这对快速分裂的细胞影响较大,可导致巨红细胞贫血(红细胞巨大而极易破碎)等症状。

四氢叶酸结构模型

缺乏钴胺素(维生素B12)也可导致巨红细胞贫血。其原因也与一碳单位代谢有关。刚才说,四氢叶酸可以运载多种一碳单位,形成甲基四氢叶酸、甲酰四氢叶酸、亚甲基四氢叶酸等不同形式,所以我们平时说的叶酸,包括了所有这些形式,也包括能在体内转变成这些形式的前体。在这些一碳单位的不同形式中,除了甲基四氢叶酸之外,其它的形式之间都可以互相转变。所以,甲基四氢叶酸是一碳单位代谢中的一个盲端。它只有一个出路,就是在甲硫氨酸合成酶的催化下,把这个甲基转移到同型半胱氨酸(高半胱氨酸)上,生成甲硫氨酸,自身转变成空载的四氢叶酸,就可以再去运载其它一碳单位了。

甲硫氨酸循环,引自维基百科

甲硫氨酸可以转变为S-腺苷甲硫氨酸(SAM),作为通用甲基供体,参与多种分子的甲基化反应。转出甲基后,自身再经过水解,又转变为同型半胱氨酸。这样就构成一个循环,称为甲硫氨酸循环(methionine cycle)。因为甲硫氨酸合成酶需要甲基钴胺素作为辅酶,所以缺乏钴胺素会导致甲硫氨酸循环中断,甲基四氢叶酸和同型半胱氨酸积累,其它一碳单位代谢也会因为四氢叶酸不能再生而无法正常进行。所以缺乏钴胺素也会导致叶酸代谢障碍,产生类似症状。

钴胺素

叶酸是水溶性维生素,体内储备有限,容易缺乏,特别是孕妇。孕早期缺乏叶酸,可能造成胎儿先天性神经管畸形,所以建议孕妇在怀孕前1个月到孕早期的3个月内,每天补充400微克叶酸。不过,摄入过多的人工合成的叶酸制剂有可能掩盖一些疾病的症状,如VB12缺乏等,或引起其他症状。所以,大量补充叶酸还是要遵医嘱。

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