結構生物化學/化學中的重要有機分子/維生素K
維生素K是一種脂溶性化合物，在哺乳動物的生理機能中起著至關重要的作用。其主要功能與血液凝固過程有關。維生素K具有芳香結構，在凝血酶原（一種在血液凝固中起關鍵作用的蛋白質）形成過程中會發生氧化還原反應。凝血酶原將纖維蛋白原轉化為纖維蛋白，後者將血塊粘合在一起。維生素K缺乏會減緩血液凝固，最終可能導致死亡。[1]
維生素K是一組脂溶性維生素。字母“K”來源於其德語名稱Koagulationsvitamin，表示其能夠幫助血液凝固或凝結。它不僅有助於血液凝固，一些研究還證明了其在維持老年人骨骼強壯方面的能力。所有維生素K類成員都由一個甲基化的萘醌環組成，也被稱為甲萘醌。維生素K1，葉綠醌，在其側鏈中含有四個異戊二烯殘基，其中一個是不飽和的。維生素K2，甲萘醌，可以由不同數量的不飽和異戊二烯殘基組成。
維生素K可以分為兩種天然維生素：維生素K1和維生素K2。由於維生素K1和維生素K2都是2-甲基-1,4-萘醌（3-）衍生物，因此它們在反應過程中的代謝途徑相似。總的來說，維生素K包含一個功能性的萘醌環和一個脂肪族側鏈。維生素K1在同系物上連線了一個植烷側鏈，而維生素K2由甲萘醌組成，甲萘醌由不同數量的異戊二烯殘基構成。1929年，丹麥科學家亨裡克·達姆在進行一項研究膽固醇作用的實驗時首次發現了維生素K1。他給雞餵食膽固醇含量低的飼料，發現這些家禽出現了出血現象。即使在飲食中新增純化的膽固醇也無法逆轉這種症狀。後來，他發現這是因為飲食中缺乏凝血維生素。這種凝血維生素對動物健康至關重要，後來被鑑定為維生素K1。
維生素K1，也被稱為葉綠醌，由綠色植物合成。它主要存在於植物的光合組織中，例如生菜、捲心菜、羽衣甘藍、西蘭花、菠菜和蕪菁甘藍。維生素K1不僅參與植物，在動物組織中也具有活性，儘管在生物化學反應方面，其作用方式完全不同。
維生素K2可以分為幾種甲萘醌形式，或MK-n，其中n表示5碳單位的數量。維生素K2的常見形式是MK4和MK7。雖然MK4通常存在於肉類或乳製品中，但MK7存在於發酵的天然產品中，例如乳酪或納豆。透過在睪丸、胰腺和動脈壁中轉化維生素K1，可以產生和合成MK4。在動物體內，維生素K2可以在大腸中由細菌合成。然而，這條合成途徑通常在無菌大鼠中進行，並且已被證明與腸道細菌無關。研究還表明，MK4在細胞組織中的含量直接影響K1轉化為MK4的效率。雖然科學家仍在努力更好地理解MK7的產生機制，但有些人報告說，它可以在結腸中在E-coli的幫助下從維生素K1合成。
瞭解維生素K如何有助於血液凝固對於預防嚴重出血至關重要，因為嚴重出血可能危及生命。在許多蛋白質中，特定穀氨酸殘基的γ-羧化作用使其能夠與鈣離子（Ca2+）結合。主要的凝血級聯由因子II、VII、IX和X主要組成。這些因子是專門與鈣離子結合的蛋白質。當蛋白Z參與機制時，因子II的活性形式可以得到增強，因為蛋白Z刺激了細胞膜中磷脂之間的更高相互作用。為了平衡這種血液凝固機制，蛋白C、蛋白Z和蛋白S可以偶爾被用來控制凝血級聯，因為它們都是抗凝血蛋白。事實上，維生素K因子起源於肝臟。因此，健康的肝臟對於傳遞和完成維生素K及其凝血級聯的全部功能至關重要。此外，這就是為什麼肝臟疾病會導致有問題的維生素K依賴性凝血形成，從而導致嚴重出血的原因。
除了對血液凝固形成不可或缺的貢獻外，維生素K還有助於骨骼發育。研究表明，人體中較高水平的維生素K可以提供更高的骨密度，從而提供更好的結構和更高的硬度。骨質疏鬆症是一種常見的疾病，患者的維生素K水平未達到標準。骨質疏鬆症患者，特別是絕經後婦女，容易出現脆弱的骨骼結構，這很容易導致骨折。
除了維生素K的兩種天然維生素，維生素K1和維生素K2，市場上也提供合成的維生素K形式。維生素K1是美國常見的補充劑，顧客可以從藥店購買。它可以以片劑、膠囊和液體形式找到，具體取決於顧客的偏好。健康的平均飲食通常不缺乏維生素K。健康成年人中維生素K缺乏症相當罕見。如前所述，絕經後婦女和新生兒患缺乏症的風險更高。患有肝臟疾病的人也更容易患上維生素K缺乏症。除了出血外，維生素K缺乏的常見症狀還包括貧血、瘀傷、牙齦或鼻出血，以及女性月經量過多。
- ↑ Cox, Michael M. and Nelson, David L. Principles of Biochemistry. 5th ed. New York: W.H. Freeman, 2008. Print.
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