5．10 叶酸
5．10．1 结构与性质
叶酸亦称蝶酰谷氨酸，他的结构式如图5-30。为黄色结晶，不溶于冷水，但其钠盐很容易溶解。在PH4以下被分解为其组成物：蝶啶（pteridine）、对氨基苯甲酸及谷氨酸。在PH5以上比较稳定。他不存在于自然界中也无生物活性；但为具有生物活性的叶酸盐（floate）的前体。从病毒到人都需要叶酸盐，它是-碳化合物转移的中间体。将叶酸盐必须有下列三点：①将吡嗪环还原为二氢及四氢叶酸两种形式。二氢叶酸（dihydro folate,fh2）在哺乳类动物中组织中的二氢叶酸还原酶作用，在NADPH参与下，还原为四氢叶酸（teetahydrofolate,THFP）；②将谷氨酸的数目增多，可增到7个；③在N5或N10处联结1-C基团。有些叶酸盐类似物如氨基蝶呤、氨甲蝶呤等能与二氢叶还原酶发生不可逆的结合，阻止了四氢叶酸的生成，从而抑制了1-C基团的转移。
图5-30 叶酸和四氢叶酸的结构式
5．10．2 代谢
食物中叶酸盐为谷氨酸结合型者，在消化道内被上皮细胞溶酶体结合分解成单谷氨酸，再还原至THFA，才被小肠吸收。在血及组织液中主要为N5-甲基THFA。在细胞内者以多谷氨酸形式贮存。体内储存约5～10mg，其中一半储存于肝内，但通过细胞壁运输时，被血浆或组织中结合酶所分解。血清中有两种叶酸盐结合蛋白，一种结合量大但亲和性较小；另一种结合最小但亲和性大。前者为白蛋白，后者为β-球蛋白。血清中结合蛋白对氧化型叶酸盐（FH2）的亲和力较还原型者（THFA）要大，可能由于把氧化型的运输至肝内加以还原。血清中叶酸盐含量男女成人儿童之间无区别，但孕妇中结合能力增加，血清叶酸盐含量较高。新生儿的血清结合能力高，血清及红细胞中叶酸盐水平都是最高的。
体内的叶酸盐与细胞中蛋白结合，或在细胞膜上，或在细胞内。
（1）细胞膜上结合蛋白 小肠上皮细胞膜，脉络膜，肝、肾细胞膜上都有这种蛋白。肾中结合蛋白可能与肾小管叶酸再吸收有关。腹腔注射[3H]叶酸盐后0.5h，放射性在核及微粒体膜上，但稍长时间后，大多数叶酸盐与细胞浆及线粒体的蛋白相结合，叶酸盐为还原型及含多谷氨酸，这个现象说明叶酸首先与质膜上的蛋白相结合，而进入到细胞内。
在脑脉络丛的质膜中，也有可以与叶酸结合的蛋白。他与N5-甲基THFA）与蛋白相结合。在肝中也有结合蛋白，主要在肝的线粒体及胞浆部分。胞浆部分的蛋白用交链葡萄聚糖胶G-150柱层析法分成三部分，即FBP-CⅠ、FBP-DⅡ及FBP-CⅢ。线粒体部为MFBP。结合的叶酸为多谷氨酸者的，未结合者为单谷氨酸者。FBP-CⅡ部分在肝中最多，其次为肾。叶酸盐供应不足时，其蛋白量不减，未结合之叶酸盐减少较多，结合者减少较少。MFBP，进一步用DEAE-纤维素层析法可分成二部分：一部分与2甲基甘氨酸脱氢酶相结合；另一部分与四基甘氨酸脱氢酶相结合。但是否参与这些酶的反应，尚待进一步探讨。
叶酸盐在尿中及胆汁中排出。排出物在尿中主要为乙酰氨基苯甲酰谷氨酸（Acetamidc benzoy glutamic acid）,但也观察到注射标记的叶酸盐后，大部分放射活力从胆汁中由不具有生物活性的物质排出，其性质尚不明了。
5．10．3 生理功用
THFA可携1C基团，他是1C基团转移的中间物。
（1）丝氨酸与甘氨酸的转变 丝氨酸通过转羟甲基酶作用，将β碳原子转移至THFA上，并脱去一分子水，形成亚甲基THFA及甘氨酸，这个反应为可逆的，也可由甘氨酸合成丝氨酸。
（2）组氨酸中间代谢上的作用 组氨酸中间代谢产物N-亚氨甲基谷氨酸与THFA作用，生成N5-亚氨甲THFA及谷氨酸。
（3）高半胱氨酸与N5-甲基THFA作用合成蛋氨酸及THFA，在此反应中需要维生素B12参加，先将N5-甲基THFA高半胱氨酸转移酶上，然后再转移到高半胱氨酸上合成蛋氨酸，同时将N5甲基THFA变成了THFA。
（14）嘌呤的合成 从5-磷酸核糖焦磷酸起始，经过一系列酶促反应生成嘌呤核苷酸，其中有些步骤需要THFA衍生物将1-C基团转移，即嘌呤的2，8位C来源于THFA衍生物所携带的1-C基团。
（5）胸腺嘧啶核苷酸的合成 胸腺嘧啶核酸由尿嘧啶核苷酸，通过胸腺嘧啶核苷酸合成酶（thymidyte synthetase）作用，以维生素5，10亚甲基THFA为甲基供体转变而来。这个反应中所生成的FH2，为FH2还原酶催化，由NADPH供给氢，还原为THFA。
叶酸盐的缺乏导致巨红细胞性贫血，这种形态上的改变，可能由于叶酸盐缺乏影响核酸代谢，尤其是对胸腺嘧啶合成的影响所致。胸腺核苷酸为DNA合成的关键。细胞中有胸腺嘧啶激酶，可使细胞摄入已形成的胸腺嘧啶。这一途径对重新利用细胞破坏后分解出来的胸腺嘧啶提供可能性，但为胸腺嘧啶核苷酸的合成所抑制。若将脱氧尿嘧啶加入到正常骨髓细胞培养基中，由于可以合成胸腺嘧啶，因而抑制了已有的胸腺嘧啶纳到DNA。巨红细胞性贫血病人不能由尿嘧啶合成胸腺嘧啶，因此，不能抑制已有的有胸腺嘧啶的纳入。这个试验说明了正常人的骨髓细胞功能与患者不同，以及叶酸盐缺乏所导致的巨红细胞贫血的可能发病机理。
5．10．4 来源
叶酸盐在自然界广泛存在，动物物中都有。肝、肾、绿叶蔬菜、土豆、麦麸等含量丰富，但在自然界中为多谷氨结合型者。在烹调中及暴露于空气及光中易被破坏。在长时间烹调或作罐头的过程中，可破坏50～95%。牛乳可用巴氏消毒法毒后，含量约为168.9nmol/L,但煮沸1min，损失2/3。加入维生素C钠盐可以预防破坏，亦有利于叶酸的还原。
5．10．5 需要量
叶酸赵最低需要量为50μg，婴儿50μg，1～3岁100μg、4～6岁200μg，7～10岁300μg、孕妇800μg。FAO/WHO提出供应量为：成人200μg（完全吸收情况下）、婴儿50μg、儿童100μg、孕妇400μg、乳母6～8倍。出生时红细胞中叶酸衍生物浓度最高，早产婴儿没有正常新生儿高。在怀孕最后几周内及哺乳期从母体运输至胎儿的量增多，乳中也有叶酸盐结合蛋白，有利于叶酸盐从母亲血液中输入至乳中，在乳中叶酸盐与蛋白结合，使其不易为肠道细菌所利用，便于婴儿吸收。所以妊娠末期，乳母需要量增加，生长期儿童及青春期叶酸需要量都增加。
由于叶酸供应不足，妊娠末期产娠早期易有巨红细胞型贫血。某些药物及叶酸类似物如抗癌药4-氨基-N10-甲基-叶酸（methotrexate,MTX）及抗疟药2，4-二氨基-5-（氯苯基）-6-乙基嘧啶（pyrimethamine）,都对叶酸盐有拮抗作用。美国禁止使用大剂量叶酸，不得超过400μg。由于他虽可以治疗维生素B12的神经疾患，为了避免大量叶酸可以掩盖维生素B12之不足，所以不主张用大量的叶酸。