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1、第八章 维生素及辅酶类药物,第一节 维生素及辅酶,一、维生素的基本概念 维生素是生物体内一类量微、化学结构各异，具有特殊功能的小分子有机化合物，它们大多需从外界摄取。,人体所需的维生素广泛存在于食物中，其在机体内的生理作用有以下特点。（1）维生素是天然食物中的一种成分，而是一种活性物质，对机体代谢起调节和整合作用。（2）维生素需求量很小（毫克级）。例如人每日约需维生素A 0.81.7mg、维生素B1(硫胺素)12mg、维生素B2(核黄素)12mg、维生素B3(泛酸)35mg、维生素B6(呲哆素)23mg、维生素D 0.010.02mg、叶酸0.4mg、维生素H(生物素)0.2mg、维生素E 1
2、424g、维生素C 60100mg等。,（3）由于大多数维生素在体内不能合成，要从外界摄取。（4）绝大多数维生素是通过辅酶或辅基的形式参与体内酶促反应体系，在代谢中起调节作用，少数维生素还具有一些特殊的生理功能。（5）人体内维生素缺乏时，会发生“维生素缺乏症”。人体每日需要量是一定的，使用不当，反而会导致疾病。,维生素可分为脂溶性和水溶性两大类。脂溶性：维生素A、D、E、K、Q和硫辛酸等。水溶性：维生素C、B1、B2、B6、B12、烟酸、泛酸、叶酸、生物素和维生素C等。目前世界各国已将维生素的研究和生产列为制药工业的重点。我国维生素产品研究开发近年来也有很大发展，新老品种已超过30种。,二、维
3、生素与辅酶、辅基的关系 大部分维生素本身就是辅酶、辅基，或者是辅酶、辅基的组成部分，在机体的代谢中起着十分重要的作用。维生素缺乏曾是引起某些疾病(糙皮病、脚气病和坏血病)和死亡的主要原因之一，历史上甚至曾摧毁过军队，现在维生素的缺乏仍严重威胁着人类的健康乃至生命。,维生素缺乏的临床表现是源于多种代谢功能的失调，大多数维生素是许多生化反应过程中酶的辅酶和辅基。例如维生素B1，在体内的辅酶形式是硫胺素焦磷酸(TPP)，是-酮酸氧化脱羧酶的辅酶；又如泛酸，其辅酶形式是CoA，是转乙酰基酶的辅酶。有的维生素可在体内转变为激素，因此用维生素及辅酶能治疗多种疾病。,辅酶、辅基和相对应的维生素,第二节 维生
4、素及辅酶类药物的一般生产方法 维生素及辅酶类药物在工业上大多数是通过化学合成法获得的，近年来发展起来的微生物发酵法代表着维生素生产的今后发展方向。从生物材料中直接提取的不多。,1、化学合成法根据已知维生素的化学结构，采用有机化学合成原理和方法，制造维生素，近代的化学合成，常与酶促合成、酶拆分等结合在一起，以改进工艺条件，提高收率和经济效益。用化学合成法生产的维生素有：烟酸、烟酰胺、叶酸、维生素B1、硫辛酸、维生素B6、维生素D，维生素E，维生素K等。,2、发酵法 即用人工培养微生物方法生产各种维生素，整个生产过程包括菌种培养、发酵、提取、纯化等。目前完全采用微生物发酵法或微生物转化制备中间体的
5、有维生素B12维生素B2，维生素C和生物素，维生素A原(胡萝卜素)等。,3、直接从生物材料中提取 主要从生物组织中，采用缓冲液抽提，有机溶剂萃取等，如：从猪心中提取辅酶Q10，从槐花米中提取芦丁，从提取链霉素后的废液中制取B12等。在实际生产中，有的维生素既用合成法又用发酵法，如维生素C、叶酸、维生素B2等；也有既用生物提取法又用发酵法的，如辅酶Q10和维生素B12等。,第三节 重要维生素及辅酶类药物,一、维生素及辅酶类药物的概述 生物化学的发展证明了维生素缺乏的临床表现是由于多种代谢功能的失调，大多数维生素是许多生化反应过程中酶的辅酶和辅基；有的维生素则在体内转变为激素。,二、重要的维生素及
6、辅酶类药物（一）维生素Bl（vitamin B1）,1、组成（结构）、性质维生素B1又称硫胺素（Thiamine）。临床上使用的维生素B1是人工合成的硫胺素盐酸盐。,维生素B1具有维持正常糖代谢及神经传导的功能，在临床上主要用于治疗脚气病。,硫胺素焦磷酸（脱羧辅酶）缩写TPP或ThPP,羟乙基,（二）维生素B2（vitamin B2）1、组成（结构）、性质 维生素B2又称核黄素（Riboflavin），是两性化合物，极微溶于水，几乎不溶于乙醇和氯仿，不溶于丙酮、乙醚。在中性与酸性溶液中稳定，但在碱性溶液中易分解。,2、生产工艺（1）维生素B2的发酵：,（2）维生素B2的提取与结晶：用稀盐酸水解
7、，加黄血盐和硫酸锌，除去蛋白质等杂质，加3-羟基-2-苯甲酸钠与核黄酸形成复盐进行分离精制。一般提取工艺流程如下：,（三）维生素C（vitamin c）维生素C又名抗坏血酸（Ascorbic acid）是细胞氧化-还原反应中的催化剂，它释放两个氢原子后变成氧化型维生素C，有供氢体存在时，脱氢抗坏血酸可以接受两个氢原子变成抗坏血酸，参与机体新陈代谢，增加机体对感染的抵抗力。1、组成（结构）与性质,脱氢 双键,维生素C为白色粉末，无臭、味酸、熔点190192，易溶于水，略溶于乙醇，不溶于乙醚，氯仿及石油醚等。它是一种还原剂，易受光、热、氧等破坏，尤其在碱液中或有微量金属离子存在时，分解更快，但干燥
8、结晶较稳定。具有右旋光性。2、生产工艺,3、山梨醇发酵菌种在上述基础上，又发展了维生素C两步发酵法新工艺，其过程如下：,（四）叶酸（Folic acid）（合成生产）在体内被还原为四氢叶酸（缩写THFA或THF），是一碳基团转移酶的辅酶。双键解,N5 一碳单位 供给,（五）维生素B6（vitamin B6）（合成生产）1、组成（结构），性质 三种维生素都是白色结晶，吡多醇易溶于水和乙醇，微溶于脂肪溶剂，对光敏感，对热稳定，但吡多醛和吡多胺在高温时迅速破坏。这三种形式都存在于自然界的食物中，但在体内则以吡多醛和吡哆胺形成存在，它们是转氨酶和脱羧酶的辅酶。化学合成生产,（六）维生素B12（Cyah
9、ocobalamin）（发酵生产）1、组成（结构）、性质（转位酶）,（七）维生素A和维生素A原（-胡萝卜素）1、合成生产维生素A2、发酵法生产：菌丝体内，取其菌丝真空干燥,（八）维生素D21、组成（结构）、性质 维生素D种类很多，均系类固醇衍生物。溶于大多数有机溶剂，不溶于水，性质稳定。,其主要生化作用是维持钙、无机磷浓度，促进成骨作用。,2、生产工艺,（九）维生素K1、组成（结构）、性质 维生素K是一类2甲基1，4萘醌的衍生物。其中以天然的维生素K2和K1以及人工合成的K3和K4较为常见。维生素K1呈黄色晶体。K3是与亚硫酸氢钠的化合物，为白色晶体，易吸潮，溶于乙醇，几乎不溶于苯和醚。维生素
10、K4是与二分子乙酸缩合的二乙酰甲萘醌。化学合成法生产,（十）维生素E1、组成（结构），性质,维生素E又称生育酚，多存在于植物组织中，如麦胚油，豆类等含量十分丰富。由于环上的甲基位置和数目不同，有、生育酚等，天然的生育酚都是D型。维生素E为油状物，在无氧条件下，对热稳定。易溶于有机溶剂，不溶于水。维生素E对氧敏感，所以常用来保护比它不易氧化的物质免受氧化，因而具有抗氧化剂的作用。临床上用于治疗习惯性流产和女性不育症。是优良的抗氧剂和抗衰老剂。,（十一）辅酶I（脱氢酶的辅酶）CoI是具有较强吸湿性的白色粉末，易溶于水或生理盐水，不溶于丙酮等有机溶剂，为两性分子，等电点pH3，在干燥状态和低温下稳定
11、。,在生物氧化过程中作为氢的受体或供体，起传递氢的作用，可加强体内物质的氧化并供给能量。为两性分子，等电点pH3。广泛存在于动植物中，如酵母、谷类、豆类、动物的肝脏、肉类等。,（十二）辅酶Q 1、组成（结构）、性质 自然界存在的辅酶Q（CoQ），不同生物来源的CoQ侧链的n值为610，人体辅酶Q的n10，即为CoQ10，不同一般。辅酶Q10又称为泛醌Q10，为黄色或淡橙黄色、无臭、无味结晶性粉末，易溶于氯仿、苯、四氯化碳，溶于丙酮、乙醚、石油醚；微溶于乙醇，实际上不溶于水和甲醇。定，熔点49。,2、生产工艺（1）技术路线（以猪心为原料）,皂化想法有趣：皂化脂背景,（十三）辅酶A 具有典型的硫醇味，易溶于水，不溶于丙酮、乙醚和乙醇中，是一种强酸。,
