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1、第八章第八章维生素及辅酶类药物维生素及辅酶类药物第一节第一节维生素及辅酶维生素及辅酶一、维生素的基本概念一、维生素的基本概念维生素维生素是生物体内一类是生物体内一类量微量微、化学、化学结构各异结构各异，具有，具有特殊功能的特殊功能的小分子有机化合物小分子有机化合物，它们，它们大多需从外界摄大多需从外界摄取取。人体所需的维生素广泛存在于食物中，其在机体内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。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）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。性物质，对机体代谢起调节和整合作用
2、。（2）维生素需求量很小（毫克级）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 1424g、维生素C 60100mg等。（3）由由于于大大多多数数维维生生素素在在体体内内不不能能合合成成，要要从从外外界界摄取。摄取。（4）绝绝大大多多数数维维生生素素是是通通过过辅辅酶酶或或辅辅基基的的形形式式参参与与体体内内酶酶促促反反应应体体系系，在在代代谢谢中中起起调调节节作作用
3、用，少少数数维维生生素还具有一些素还具有一些特殊的生理功能特殊的生理功能。（5）人体内维生素）人体内维生素缺乏缺乏时，会发生时，会发生“维生素缺乏症维生素缺乏症”。人体每日需要量是。人体每日需要量是一定的一定的，使用不当，反而会导，使用不当，反而会导致疾病。致疾病。n维生素可分为维生素可分为脂溶性脂溶性和和水溶性水溶性两大类。两大类。n脂溶性：维生素脂溶性：维生素A、D、E、K、Q和硫辛酸等。和硫辛酸等。n水溶性：维生素水溶性：维生素C、B1、B2、B6、B12、烟酸、泛烟酸、泛酸、叶酸、生物素和维生素酸、叶酸、生物素和维生素C等。等。n目前世界各国已将维生素的研究和生产列为制药工目前世界各国
4、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，新老品种已超过大发展，新老品种已超过30种。种。二、维生素与辅酶、辅基的关系二、维生素与辅酶、辅基的关系 n大部分维生素本身就是大部分维生素本身就是辅酶、辅基，或者是辅酶、辅酶、辅基，或者是辅酶、辅基的组成部分辅基的组成部分，在机体的代谢中起着十分重要，在机体的代谢中起着十分重要的作用。的作用。n维生素缺乏曾是引起某些疾病维生素缺乏曾是引起某些疾病(糙皮病、脚气病和糙皮病、脚气病和坏血病坏血病)和死亡的主要原因之一，历史上甚至曾摧和死亡的主要原因之一，历史上甚至曾摧毁
5、过军队，现在维生素的缺乏仍严重威胁着人类毁过军队，现在维生素的缺乏仍严重威胁着人类的健康乃至生命。的健康乃至生命。n维生素缺乏的临床表现是源于多种代谢功能的失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调，大多数维生素是许多生化反应过程中酶的辅酶和辅基。酶和辅基。n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。n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辅酶、辅基和相对应的维生素 酶 辅酶或辅基 维生素 酶 辅酶或辅基
6、维生素氧化还原酶转移酶NAD+、NADP+FAD、FMN TPP CoA生物素硫辛酸烟酸、烟酰胺维生素B2(核黄素)维生素B1(硫胺素)泛酸维生素H(生物素)硫辛酸水解酶裂合酶异构酶连接酶磷酸吡哆醛CoF-TPP辅酶B12-维生素B6(吡哆素)叶酸-维生素B1(硫胺素)维生素B12-第二节第二节维生素及辅酶类药物的一般生产方法维生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工业业上上大多数是通过化化学学合合成成法法获得的，近年来发展起来的微微生生物物发发酵酵法法代表着维生素生产的今后发发展展方方向向。从生物材料中直接提取的不多不多。1、化学合成法、化学合成法n根据已知维生素的化学结构，
7、采用有机化学合成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与酶促合成、酶拆分等结合在一起，以改进工艺，以改进工艺条件，提高收率和经济效益。条件，提高收率和经济效益。n用化学合成法生产的维生素有：烟酸、烟酰胺、用化学合成法生产的维生素有：烟酸、烟酰胺、叶酸、维生素叶酸、维生素B1、硫辛酸、维生素、硫辛酸、维生素B6、维生素、维生素D，维生素，维生素E，维生素，维生素K等。等。2、发酵法、发酵法n即用人工培养微生物方法生产各种维生素，整个即用人工培养微生物方法生产各种维生素，整个生产过
8、程包括生产过程包括菌种培养、发酵、提取、纯化菌种培养、发酵、提取、纯化等。等。n目前完全采用微生物发酵法或微生物转化制备中目前完全采用微生物发酵法或微生物转化制备中间体的有维生素间体的有维生素B12维生素维生素B2，维生素，维生素C和生物素，和生物素，维生素维生素A原原(胡萝卜素胡萝卜素)等。等。3、直接从生物材料中提取、直接从生物材料中提取n主要从生物组织中，采用缓冲液抽提，有机溶剂萃主要从生物组织中，采用缓冲液抽提，有机溶剂萃取等，如：从猪心中提取辅酶取等，如：从猪心中提取辅酶Q10，从槐花米中提取，从槐花米中提取芦丁，从提取链霉素后的废液中制取芦丁，从提取链霉素后的废液中制取B12等。等
9、。n在实际生产中，有的维生素在实际生产中，有的维生素既用合成法又用发酵法既用合成法又用发酵法，如维生素如维生素C、叶酸、维生素、叶酸、维生素B2等；也有等；也有既用生物提既用生物提取法又用发酵法取法又用发酵法的，如辅酶的，如辅酶Q10和维生素和维生素B12等。等。第三节第三节重要维生素及辅酶类药物重要维生素及辅酶类药物一、维生素及辅酶类药物的概述一、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由于多种代谢功能的失调代谢功能的失调，大多数维生素是许多生化，大多数维生素是许多生化反应过程中酶的反应过程中酶的辅酶和辅基辅酶和辅
10、基；有的维生素则在体内；有的维生素则在体内转转变为激素变为激素。二、重要的维生素及辅酶类药物二、重要的维生素及辅酶类药物（一）维生素（一）维生素Bl（vitaminB1）1、组成（结构）、性质组成（结构）、性质维维生生素素B1又称硫硫胺胺素素（Thiamine）。临床上使用的维生素B1是人工合成的硫胺素盐酸盐。硫胺素盐酸盐。维维生生素素B1具有维维持持正正常常糖糖代代谢谢及及神神经经传传导导的的功功能能，在临床上主要用于治疗脚气病治疗脚气病。硫胺素焦磷酸（脱羧辅酶）缩写硫胺素焦磷酸（脱羧辅酶）缩写TPP或或ThPP羟乙基羟乙基（二）维生素（二）维生素B2（vitaminB2）1、组成（结构）、
11、性质组成（结构）、性质维生素维生素B2又称核黄素（又称核黄素（Riboflavin），），是两性化合是两性化合物，极微溶于水，几乎不溶于乙醇和氯仿，不溶于物，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。溶液中易分解。2、生产工艺、生产工艺（1）维生素）维生素B2的发酵：的发酵：（2）维生素）维生素B2的提取与结晶的提取与结晶：用稀稀盐盐酸酸水水解解，加黄黄血血盐盐和和硫硫酸酸锌锌，除除去去蛋蛋白白质质等等杂杂质质，加3-羟羟基基-2-苯苯甲甲酸酸钠钠与与核核黄黄酸酸形形成成复复盐盐进进行行分分离离
12、精精制制。一般提取工艺流程如下：（三）维生素三）维生素C（vitaminc）维维生生素素C又名抗抗坏坏血血酸酸（Ascorbic acid）是细胞氧氧化化-还还原原反反应应中的催化剂，它释放两个氢原子后变成氧氧化化型型维生素C，有供供氢氢体体存在时，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、组成（结构）与性质 脱氢脱氢双键双键 维生素C为白色粉末，无臭、味酸、熔点190192，易易溶溶于于水水，略略溶溶于于乙乙醇醇，不不溶溶于于乙乙醚醚，氯氯仿仿及及石石油油醚醚等。它是一种还还原原剂剂，易受光、热、氧等破坏，尤其在碱液中或有微
13、量金属离子存在时，分解更快，但干燥结晶较稳定。具有右旋光性右旋光性。2、生产工艺、生产工艺3、山梨醇发酵菌种、山梨醇发酵菌种在上述基础上，又发展了维维生生素素C两两步步发发酵酵法法新工艺，其过程如下：（四）叶酸（四）叶酸（Folicacid）（）（合成生产）合成生产）在在体体内内被被还还原原为为四四氢氢叶叶酸酸（缩缩写写THFA或或THF），是是一碳基团转移酶的辅酶。一碳基团转移酶的辅酶。双键解双键解N5一碳单位一碳单位供给供给（五）维生素（五）维生素B6（vitaminB6）（）（合成生产）合成生产）1、组成（结构），性质组成（结构），性质 三种维生素都是白色结晶，吡多醇吡多醇易溶于水和乙醇
14、，微溶于脂肪溶剂，对光敏感，对热稳定，但吡多吡多醛和吡多胺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，但在体内体内则以吡多醛和吡哆胺吡多醛和吡哆胺形成存在，它们是转氨酶和脱羧酶转氨酶和脱羧酶的辅酶辅酶。化学合成生产化学合成生产（六）维生素（六）维生素B12（Cyahocobalamin）（）（发酵生产）发酵生产）1、组成（结构）、性质（转位酶）组成（结构）、性质（转位酶）（七）维生素（七）维生素A和维生素和维生素A原（原（-胡萝卜素胡萝卜素）1、合成生产维生素、合成生产维生素A2、发酵法生产发酵法生产：菌丝体内，取其菌丝真空干燥（八）维生素（八）维生素D21、组成（结构）、性
15、质组成（结构）、性质 维生素D种类很多，均系类固醇衍生物固醇衍生物。溶于大多数有机溶剂，不溶于水，性质稳定。其主要生化作用生化作用是维持钙、无机磷浓度，促进成骨作用。2、生产工艺、生产工艺（九）维生素（九）维生素K1、组成（结构）、性质组成（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K4是与二分子乙酸缩合的二乙酰甲萘醌。化学合成法生产化学合成法生产（十）维生素（十）维生素E1、组成（结构），性质组成（结构），性质 维生
16、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，有有、生生育育酚酚等，天然的生生育育酚酚都都是是D型型。维生素E为油油状状物物，在无氧条件下，对热稳定。易溶于有机溶剂，不溶于水。维维生生素素E对对氧氧敏敏感感，所以常用来保护比它不易氧化的物质免受氧化，因而具具有有抗抗氧氧化化剂剂的作用。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抗氧剂和抗衰老剂。（十一）辅酶（十一）辅酶I（脱氢酶的辅酶）脱氢酶的辅酶）CoI是是具具有有较较强强吸吸湿湿性性的的白白色色粉粉末末，易易溶溶于于水水或或生生理理盐盐水水，不不溶溶于于丙丙酮酮等等有有机
17、机溶溶剂剂，为为两两性性分分子子，等等电电点点pH3，在干燥状态和低温下稳定。在干燥状态和低温下稳定。在生物氧化氧化过程中作为氢的受体或供体氢的受体或供体，起传递氢的作用，可加强体内物质的氧化并供给能量供给能量。为两性分子两性分子，等电点等电点pH3。广泛存在于动植物中，如酵母酵母、谷类、豆类、动物的肝脏、肉类等。（十二）辅酶（十二）辅酶Q1、组成（结构）、性质组成（结构）、性质 自然界存在的辅辅酶酶Q（CoQ），不同生物来源的CoQ侧链的n值为610，人体辅辅酶酶Q的的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、生产工艺（1）技术路线（以猪心为原料）技术路线（以猪心为原料）皂化想法有趣：皂化脂背景皂化想法有趣：皂化脂背景（十三）辅酶（十三）辅酶A具有典型的硫醇味，易溶于水，不溶于丙酮、乙醚具有典型的硫醇味，易溶于水，不溶于丙酮、乙醚和乙醇中，是一种强酸。和乙醇中，是一种强酸。