阿西莫夫最新科学指南-下 [美]-第33章
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第十五章 人 体
第十五章 人 体
的工作；他没有那种小偷行为，而用正常的鸡饲料（带壳的稻谷）喂
鸡，所以后来鸡又复原了。
艾克曼对此进行实验。他用白米喂鸡，鸡病了；他又用稻谷喂
鸡，鸡恢复过来了。这是第一次故意造成的营养缺乏病。艾克曼
断定，鸡的这种多神经炎和人的脚气病的症状相似，难道人得脚气
病是因为只吃白米的缘故吗？
稻谷去壳主要是为了更好地保存，以便人们食用，因为壳上含
有油，很容易腐败，同时去壳时把稻谷上的细菌也就一起去掉了。
艾克曼和他的同事格里津斯着手研究究竟是稻壳里的什么物质防
止了脚气病。他们用水成功地从稻壳中溶解出这种关键性的因
子，并发现这种物质可以通过蛋白质不能通过的膜，显然这种物质
一定是一种非常小的分子。可是，当时他们却鉴定不出究竟是一
种什么物质。
与此同时，其他研究者也发现了一些似乎是生命所必不可少
的神秘因子。1905年，荷兰营养学家帕克尔哈林发现，他用人造
食物喂养的小白鼠在一个月内全部死去，就脂肪、碳水化合物和蛋
白质来说，人造食物的含量好像是足够的。但是，当他往这种食物
里加入几滴牛奶以后，小白鼠活得很好。而在英国，正在证明膳食
中氨基酸的重要性的生物化学家霍普金斯，进行了一系列的实验。
他也证明，如果把牛奶加入人造食物中去，牛奶酪蛋白中的某种物
质可以维持动物的生长。这种物质溶于水。作为膳食的辅助物，
少量的酵母提取物比酪蛋白效果更好。
由于他们的开创性的工作，确定了膳食中的微量物质，这些物
质是生命所必不可少的，艾克曼和霍普金斯分享了
1929年的诺贝
尔医学与生理学奖。
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分离维生素
下一个任务就是分离食物中这些重要的微量因子。到
1912
年，三位日本生物化学家铃木、岛村和大岳已经从稻壳中提取了一
种化合物。这种化合物治疗脚气病非常有效，
5～10毫克的剂量
就足以治好鸡的病。同一年，波兰出生的生物化学家冯克（当时在
英国工作，后来到了美国）从酵母中制备了同样的化合物。
因为这种化合物被证明是一种胺（即含有胺基
NH2），所以冯
克称之为维生素（由拉丁语“生命”和“胺”二字组成，过去音译为
“维他命”，现统一译为“维生素”）。冯克猜想，脚气病、坏血病、糙
皮病和佝偻病都是由缺乏“维生素”引起的。就他把这些病确认为
是营养缺乏症来说，冯克的猜想是正确的。但是，后来证明，并非
所有的“维生素”都是胺。
1913年，两位美国生物化学家麦科勒姆和
M。 戴维斯在奶油
和蛋黄中发现了另一种对健康非常重要的微量因子，这种因子溶
于脂肪性物质而不溶于水。麦科勒姆把这种因子称之为脂溶性物
A，而把抗脚气病的因子称之为水溶性物
B。在不了解有关这些物
质性质的化学组成的情况下，这种做法好像还是很不错的，而由此
便开始了用字母命名维生素的习惯。1920年，英国生物化学家德
拉蒙德将这两个名字分别改为维生素
A和维生素
B。他还提出，
抗坏血病因子是第三种这类物质，他命名为维生素
C。
维生素
A很快就被证认为是防止干眼病（眼球周围的膜不正
常的干燥）所需要的一种食物因子。
1920年，麦科勒姆和他的同
事们发现，鳕鱼肝油中有一种物质可以专门用来治疗佝偻病（治疗
干眼病和佝偻病都有效）。他们断定，抗佝偻病因子一定是第四种
维生素，他们命名为维生素
D。维生素
D和维生素
A是脂溶性
的，维生素
C和维生素
B是水溶性的。
到
1930年，人们已经弄清楚，维生素
B并不是一种简单的物
第十五章 人 体
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质，而是具有不同性质的化合物的混合物。治疗脚气病的食物因
子被命名为维生素
B1，第二个因子被命名为维生素
B2，如此等等。
有些新因子的报告后来证明是假的，所以后来人们就听不到
B3、
B4和
B5了，但是数字一直用到了
B14。这一整组维生素（全部是水
溶性的）常被称作维生素
B复合物（或复合维生素
B）。
新的字母也增加了，其中，维生素
E和
K（两者都是脂溶性
的）是真正的维生素；但维生素
F被证明不是维生素；而维生素
H
被证明是维生素
B复合物的一种成分。
现今，由于已经鉴别出了它们的化学组成，即使真正的维生素
也正在抛弃它们的字母名称，大多数都用它们的化学名称。但是，
由于某种理由，脂溶性维生素比水溶性维生素更顽强地保持着它
们的字母名称。
化学组成和结构
要弄清维生素的组成和结构不是一件容易的事情，因为这些
物质仅以微量出现。例如，
1吨稻壳中只含有大约
5克维生素
B1。
直到
1926年，人们才提取了足量的比较纯的维生素供化学分析。
两位荷兰生物化学家
B。 C。 P。 詹森和多纳思从微量的样品中研究
出了维生素
B的组成，但是后来证明是错误的。
1932年，日本化
学家大岳用稍微多一点的样品再次进行尝试，得到了近乎正确的
结果。他最先在一个维生素分子中发现了一个硫原子。
最后，1934年，贝尔电话实验室的化学部主任
R。 R。 威廉斯
终于达到
20年研究的顶点。他不畏艰苦，从成吨的稻壳中分离维
生素
B1，直到得到足够的量，从而研究出了一个完整的结构式。
这个结构式如下：
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CH2 CH2 OH
CH3
CH3
N NH2
C
S
CC
C
N（＋）
NC
CH
CH CH2
因为这个分子中最没有预料到的特征就是那个硫原子，所以
这种维生素被命名为硫胺素。
维生素
C是另一种不同的问题。柑橘类水果是比较丰富的
维生素
C来源，但是人们很难找到一种实验动物本身不制造维生
素
C。除人类和其他灵长类动物外，大多数哺乳动物都保留了形
成这种维生素的能力。没有一种能够形成坏血病的便宜而初级的
实验动物，要在橘汁化学分解的各种片段中找到维生素
C的踪迹
是困难的。
1918年，美国生物化学家
B。 科恩和门德尔发现豚鼠不能形
成维生素
C，从而解决了这个问题。事实上，豚鼠比人更容易患坏
血病。但是还有另一个困难，人们发现维生素
C非常不稳定（它
是最不稳定的一种维生素），因此，在分离它的化学过程中很容易
失去。许多研究人员热心地寻找这种维生素，都未成功。
维生素
C最后被一个并非特意寻找它的人意外地分离出来
了。1928年，匈牙利出生的生物化学家森特
…哲尔吉从洋白菜中
分离出一种物质，能够帮助把氢原子从一种化合物传递给另一种
化合物。森特
…哲尔吉当时在伦敦霍普金斯实验室工作，主要想弄
清楚组织是怎样利用氧的。此后不久，当时正在寻找维生素
C的
匹兹堡大学的
C。 G。 金和他的同事们，从洋白菜中制备了一些这
种物质，发现这种物质能够有效地防止坏血病。此外，他们还发
现，这种物质与他们从柠檬汁中得到的晶体相同。
1933年，C。 G。
第十五章 人 体
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金确定了这种物质的结构，原来是一种有
6个碳的糖分子，属于
L
系而不是
D系：
O
OC
CH CH CH2OH
CC
OH
OH OH
它被命名为抗坏血酸（源自希腊语，意思是“没有坏血病”）。
至于维生素
A，人们观察到富含维生素
A的食物通常呈黄色
或橙色（奶油、蛋黄、胡萝卜、鱼肝油等），从而得到关于它的结构的
第一个提示。人们发现，一种叫胡萝卜素的碳氢化合物是形成这
种颜色的主要物质。1929年，英国生物化学家
T。穆尔证明，用含
有胡萝卜素的食物喂养的大白鼠，肝内存有维生素
A。维生素
A
本身并不是黄色，所以推断胡萝卜素本身不是维生素
A，而是肝脏
把它转变成维生素
A。（胡萝卜素现在被当作维生素原的一个例
子。）
1937年，美国化学家
H。 N。 霍姆斯和科比特从鱼肝油中分离
出了维生素
A的结晶。结果证明维生素
A是一种二十碳化合物，
即胡萝卜素分子的一半再加上一个羧基：
CH3 CH3
CH3 CH3
C
CH2 C CHCHC CHCHCHCCHCH2OH
CH2 C CH3
CH2
正在寻找维生素
D的化学家们，通过日光找到了最好的化学
线索。早在
1921年，最先证明维生素
D存在的麦科勒姆小组就
指出，吃缺乏维生素
D食物的大白鼠，如果暴露在阳光下，也不得
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佝偻病。生物化学家们猜想，日光的能量把体内的某种维生素原
转变成了维生素
D。由于维生素
D是脂溶性的，所以他们在食物
的脂肪物质中去寻找这种维生素原。
把脂肪分解成若干组分，再把每一个组分分别暴露于阳光下，
用这种方法他们确定出，由阳光转变成维生素
D的维生素原是
一种类固醇（甾类化合物）。是什么类固醇？他们检验了胆固醇
（体内最常见的一种类固醇），但不是它。后来，
1926年，英国生物
化学家罗森海姆和韦伯斯特发现，阳光可以把一种与胆固醇密切
相关的固醇转变成维生素
D。这种固醇就是麦角固醇（因为它最
早是从被麦角菌感染的黑麦中分离出来的，所以这样命名）。德国
化学家温道斯大约在同一时间也独立地得到这一发现。由于这项
工作及对类固醇的其他研究工作，温道斯获得
1928年的诺贝尔化
学奖。
用麦角固醇制造维生素
D的困难在于，动物体内不产生麦角
固醇。最后，人体内的这种维生素原被确定为
7－脱氢胆固醇，和
胆固醇的区别在于，它的分子中少两个氢原子。由它形成的维生
素
D的结构式是这样的：
CH3 CH3
CH CH2 CH2 CH2 CH CH3
CH3
CH
CH2
CH2
CH2 C
CH2 CH2 CH2 CH CH2
CH2 C
C
CH C
CH
HO CH2 CH
第十五章 人 体
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维生素
D中有一种叫做钙化醇（源自拉丁语，意思是“携带
钙”），因为它是骨骼正常生长所不可缺少的。
并不是所有的维生素缺少时都会产生急性病。1922年，加利
福尼亚大学的埃文斯和
K。 J。斯科特含蓄地指出，有一种维生素
是动物不育的一个原因。直到
1936年，埃文斯和他的小组才成功
地分离出这种维生素，即维生素
E，后来被命名为生育酚（源自希
腊语，意思是“生孩子”）。
不幸的是，人类是否需要维生素
E？需要的量是多少？这些
问题目前还不清楚。显然有意地通过饮食造成不育的实验是不能
用在人身上的。即使在动物方面，不喂它们维生素
E可以使它们
不育，这并不一定意味着天生的不育症都是由这种方式引起的。
20世纪
30年代，丹麦生物化学家达姆用鸡进行实验，发现一
种维生素与血液的凝集有关，他把这种维生素命名为凝血维生素，
这个名称最后被缩写成维生素
K。后来圣路易大学的多伊西和他
的同事们分离出了维生素
K并确定了它的结构。达姆和多伊西
分享了
1943年的诺贝尔医学与生理学奖。
维生素
K不是一种主要维生素，也不构成营养上的问题。在
正常的情况下，肠内细菌制造的维生素
K就足以够用。事实上，
它们制造的维生素
K很多，以至于粪便中的维生素
K可能比食物
中的还要丰富。新生婴儿由于缺乏维生素
K，特别容易发生血液
不易凝集从而出血的危险。在卫生设备现代化的医院，可以使新
生婴儿在三天内积聚相当的肠菌供应，并且通过直接给婴儿注射
维生素
K，或者注射到要临盆的母亲身上，来保护婴儿。以前，婴
儿一生下来几乎立即得到细菌，虽然他们可能死于各种感染和疾
病，但他们至少没有出血的危险。
事实上，人们可能想知道，在完全没有肠菌的情况下，生物能
否生存，或者这种共生现象是否达到了密不可分的程度。不管怎
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样，没有肠菌的动物从出生就一直在无菌的条件下生长，而且能够
在这种条件下繁殖。小白鼠以这种方式可以繁殖
12代。从
1928
年以来，圣母大学一直在进行这类实验。
20世纪
30年代末和
40年代初，在这一期间内生物学家们鉴
别出了另外几种
B族维生素，现分别被命名为生物素、泛酸、吡哆
醇、叶酸和氰钴胺素。这些维生素全部由肠内细菌制造；而且，它
们在食物中普遍存在，不会出现缺乏病。事实上，研究人员为了观
察缺乏病的症状，不得不用有意排除这些维生素的人造食物来喂
实验动物，甚至还要加入抗维生素以中和肠内细菌制造的维生素。
（抗维生素在结构上与维生素相类似，通过竞争性抑制使酶失去活
性，不能再利用维生素。）
维生素疗法
在各种维生素中，每一种维生素的结构一经确定，通常紧跟着
很快就合成出这种维生素，有时在结构确定以前就合成出来了。
例如，1937年
R。 R。 威廉斯和他的小组合成了硫胺素，3年以后他
们才推断出这种维生素的结构。波兰出生的瑞士生物化学家赖希
施泰因和他的小组
1933年合成了抗坏血酸，比
C。 G。 金完全确定
其结构略早一点。还有另一个例子，
1936年两个不同的化学家小
组合成了维生素
A，也比完全确定其结构略早一点。
合成维生素的应用使人们能够在食物中增加维生素的含量
（早在
1924年，牛奶就成了第一种增加维生素的食物），同时能够
以合理的价格制备维生素混合剂，在药店出售。对维生素药丸的
需求因人而异。在所有的维生素中，最容易缺乏供应的是维生素
D。在北方气候中生活的儿童，冬天里阳光微弱，容易患佝偻病，
因此可能需要食用辐射处理过的食物和补充维生素。但是，维生
素
D和维生素
A的剂量应当谨慎控制，因为过量使用这些维生素
第十五章 人 体
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是有害的。
至于
B族维生素，一个人只要食用一般的粗粮，就不需要再
服用这类维生素药丸。维生素
C也是如此，在任何情况下都不会
成为问题，因为在认识到这些维生素的时代，很少有人不喜欢喝橘
子汁，也很少有人不经常喝橘子汁。
总的来说，维生素药丸的大批应用，主要是增加药店的利润，
通常对人是无害的，而美国这一代人比以前几代人身高和体重都
有所增加，这可能也是部分原因。
在
20世纪
70年代，有人提出了大剂量维生素疗法的设想。
有人提出，足以防止缺乏病的极少量维生素，不一定能够满足体内
最佳功
