结构生物化学/化学中的重要有机分子/维生素K
维生素K是一种脂溶性化合物，在哺乳动物的生理机能中起着至关重要的作用。其主要功能与血液凝固过程有关。维生素K具有芳香结构，在凝血酶原（一种在血液凝固中起关键作用的蛋白质）形成过程中会发生氧化还原反应。凝血酶原将纤维蛋白原转化为纤维蛋白，后者将血块粘合在一起。维生素K缺乏会减缓血液凝固，最终可能导致死亡。[1]
维生素K是一组脂溶性维生素。字母“K”来源于其德语名称Koagulationsvitamin，表示其能够帮助血液凝固或凝结。它不仅有助于血液凝固，一些研究还证明了其在维持老年人骨骼强壮方面的能力。所有维生素K类成员都由一个甲基化的萘醌环组成，也被称为甲萘醌。维生素K1，叶绿醌，在其侧链中含有四个异戊二烯残基，其中一个是不饱和的。维生素K2，甲萘醌，可以由不同数量的不饱和异戊二烯残基组成。
维生素K可以分为两种天然维生素：维生素K1和维生素K2。由于维生素K1和维生素K2都是2-甲基-1,4-萘醌（3-）衍生物，因此它们在反应过程中的代谢途径相似。总的来说，维生素K包含一个功能性的萘醌环和一个脂肪族侧链。维生素K1在同系物上连接了一个植烷侧链，而维生素K2由甲萘醌组成，甲萘醌由不同数量的异戊二烯残基构成。1929年，丹麦科学家亨里克·达姆在进行一项研究胆固醇作用的实验时首次发现了维生素K1。他给鸡喂食胆固醇含量低的饲料，发现这些家禽出现了出血现象。即使在饮食中添加纯化的胆固醇也无法逆转这种症状。后来，他发现这是因为饮食中缺乏凝血维生素。这种凝血维生素对动物健康至关重要，后来被鉴定为维生素K1。
维生素K1，也被称为叶绿醌，由绿色植物合成。它主要存在于植物的光合组织中，例如生菜、卷心菜、羽衣甘蓝、西兰花、菠菜和芜菁甘蓝。维生素K1不仅参与植物，在动物组织中也具有活性，尽管在生物化学反应方面，其作用方式完全不同。
维生素K2可以分为几种甲萘醌形式，或MK-n，其中n表示5碳单位的数量。维生素K2的常见形式是MK4和MK7。虽然MK4通常存在于肉类或乳制品中，但MK7存在于发酵的天然产品中，例如奶酪或纳豆。通过在睾丸、胰腺和动脉壁中转化维生素K1，可以产生和合成MK4。在动物体内，维生素K2可以在大肠中由细菌合成。然而，这条合成途径通常在无菌大鼠中进行，并且已被证明与肠道细菌无关。研究还表明，MK4在细胞组织中的含量直接影响K1转化为MK4的效率。虽然科学家仍在努力更好地理解MK7的产生机制，但有些人报告说，它可以在结肠中在E-coli的帮助下从维生素K1合成。
了解维生素K如何有助于血液凝固对于预防严重出血至关重要，因为严重出血可能危及生命。在许多蛋白质中，特定谷氨酸残基的γ-羧化作用使其能够与钙离子（Ca2+）结合。主要的凝血级联由因子II、VII、IX和X主要组成。这些因子是专门与钙离子结合的蛋白质。当蛋白Z参与机制时，因子II的活性形式可以得到增强，因为蛋白Z刺激了细胞膜中磷脂之间的更高相互作用。为了平衡这种血液凝固机制，蛋白C、蛋白Z和蛋白S可以偶尔被用来控制凝血级联，因为它们都是抗凝血蛋白。事实上，维生素K因子起源于肝脏。因此，健康的肝脏对于传递和完成维生素K及其凝血级联的全部功能至关重要。此外，这就是为什么肝脏疾病会导致有问题的维生素K依赖性凝血形成，从而导致严重出血的原因。
除了对血液凝固形成不可或缺的贡献外，维生素K还有助于骨骼发育。研究表明，人体中较高水平的维生素K可以提供更高的骨密度，从而提供更好的结构和更高的硬度。骨质疏松症是一种常见的疾病，患者的维生素K水平未达到标准。骨质疏松症患者，特别是绝经后妇女，容易出现脆弱的骨骼结构，这很容易导致骨折。
除了维生素K的两种天然维生素，维生素K1和维生素K2，市场上也提供合成的维生素K形式。维生素K1是美国常见的补充剂，顾客可以从药店购买。它可以以片剂、胶囊和液体形式找到，具体取决于顾客的偏好。健康的平均饮食通常不缺乏维生素K。健康成年人中维生素K缺乏症相当罕见。如前所述，绝经后妇女和新生儿患缺乏症的风险更高。患有肝脏疾病的人也更容易患上维生素K缺乏症。除了出血外，维生素K缺乏的常见症状还包括贫血、瘀伤、牙龈或鼻出血，以及女性月经量过多。
- ↑ Cox, Michael M. and Nelson, David L. Principles of Biochemistry. 5th ed. New York: W.H. Freeman, 2008. Print.
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