生化課展示—生物素

1、生物素生物素簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介維生素維生素H H（維生素（維生素B7B7）又稱生物素、輔酶又稱生物素、輔酶R R，是水溶性維生素。，是水溶性維生素。簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介生物素生物素： 合成維生素合成維生素C C的必要物質(zhì)，是脂肪和蛋白質(zhì)的必要物質(zhì)，是脂肪和蛋白質(zhì)正常代謝不可或缺的物質(zhì)。正常代謝不可或缺的物質(zhì)。 是一種維持人體自然生長(zhǎng)、發(fā)育和正常人是一種維持人體自然生長(zhǎng)、發(fā)育和正常人體機(jī)能所必須的水溶性維生素體機(jī)能所必須的水溶性維生素。 廣泛存在于自然界的各種生物中，是人類廣泛存在于自然界的各種生物中，是人類和動(dòng)物維持健康不可缺少的要素，并因而和動(dòng)物維持健康不可缺少的要素，并因而得名。得名。發(fā)現(xiàn)生物素的發(fā)現(xiàn)，歷經(jīng)了生

2、物素的發(fā)現(xiàn)，歷經(jīng)了4040余年。余年。19011901年，年，WildiersWildiers發(fā)現(xiàn)有一種物質(zhì)是酵母生長(zhǎng)所必需的，他稱這種物發(fā)現(xiàn)有一種物質(zhì)是酵母生長(zhǎng)所必需的，他稱這種物質(zhì)為質(zhì)為“生物活素生物活素”。19161916年和年和19271927年，年，BatemanBateman和和BoasBoas分別發(fā)現(xiàn)用生蛋清喂養(yǎng)大鼠能引起分別發(fā)現(xiàn)用生蛋清喂養(yǎng)大鼠能引起皮炎，但雞蛋加熱凝固后，則沒有此作用。皮炎，但雞蛋加熱凝固后，則沒有此作用。19331933年年AllisonAllison等研究豆類根瘤菌的生長(zhǎng)時(shí)，從中分離出一種固氮細(xì)等研究豆類根瘤菌的生長(zhǎng)時(shí)，從中分離出一種固氮細(xì)菌，被命名為菌，

3、被命名為“輔酶輔酶R”R”。19361936年，德國(guó)年，德國(guó)KoglKogl和和TonnisTonnis從煮熟的鴨蛋黃中分離出一種結(jié)晶物質(zhì)，從煮熟的鴨蛋黃中分離出一種結(jié)晶物質(zhì)，是酵母生長(zhǎng)所必需的，稱之為是酵母生長(zhǎng)所必需的，稱之為“生物素生物素”。19371937年，匈牙利科學(xué)家年，匈牙利科學(xué)家GyorgyGyorgy發(fā)現(xiàn)一種物質(zhì)能防止生蛋清所致的不利發(fā)現(xiàn)一種物質(zhì)能防止生蛋清所致的不利影響，將此種物質(zhì)命名為維生素影響，將此種物質(zhì)命名為維生素H H。19401940年年GyorgyGyorgy及其同事通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)，輔酶及其同事通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)，輔酶R R、生物素、維生素、生物素、維生素H H、

4、生物活素均為同一種物質(zhì)，之后證明生物素是哺乳動(dòng)物必需的一種營(yíng)生物活素均為同一種物質(zhì)，之后證明生物素是哺乳動(dòng)物必需的一種營(yíng)養(yǎng)素。養(yǎng)素。19421942年，年，duVigneaudduVigneaud等提出了生物素的化學(xué)結(jié)構(gòu)。等提出了生物素的化學(xué)結(jié)構(gòu)。19431943年被人工合成。年被人工合成。生物素 基本理化性質(zhì)基本理化性質(zhì) 體內(nèi)作用體內(nèi)作用 需求量、缺乏癥狀及相關(guān)食物需求量、缺乏癥狀及相關(guān)食物 最新研究對(duì)人體的作用最新研究對(duì)人體的作用 在生化研究中發(fā)揮的作用在生化研究中發(fā)揮的作用理化性質(zhì) 分子式：分子式：C10H16N2O3S 相對(duì)分子量：相對(duì)分子量：244.3，熔點(diǎn)：39-48 性狀與穩(wěn)定性

5、：性狀與穩(wěn)定性： 1.為無(wú)色長(zhǎng)針狀結(jié)晶，具有尿素 與噻吩相結(jié)合的駢環(huán)，并帶有戊酸側(cè)鏈戊酸側(cè)鏈； 2.易溶于水和乙醇，不溶于其它常見的有機(jī)溶劑。 3.在中等強(qiáng)度的酸及中性溶液中等強(qiáng)度的酸及中性溶液中可穩(wěn)定數(shù)日，在堿性溶堿性溶液液中穩(wěn)定性較差。在普通溫度下相當(dāng)穩(wěn)定，但高溫和氧化劑可使其喪失活性。紫外線可使其逐漸破壞。 體內(nèi)過(guò)程：體內(nèi)過(guò)程：口服生物素迅速?gòu)奈负湍c道吸收，血液中生物素的80以游離形式存在，分布于全身各組織，在肝，腎中含量較多，用藥后大部分生物素以原形由尿液中排出，僅小部分代謝為生物素硫氧化物和雙降生物素。 體內(nèi)作用 參與體內(nèi)二氧化碳的固定和羧化過(guò)程二氧化碳的固定和羧化過(guò)程 是某些微生物

6、的生長(zhǎng)因子生長(zhǎng)因子 在糖原的異生，脂肪酸的綜合作用以及某些氨基酸的新陳代謝中，都是關(guān)鍵的調(diào)控元件調(diào)控元件，并且能夠通過(guò)幫助能量的產(chǎn)生對(duì)某些蛋白質(zhì)的合成起到促進(jìn)作用 協(xié)助細(xì)胞生長(zhǎng)、制造脂肪酸、代謝糖類、脂肪及蛋白質(zhì)，且有助于維他命B群的利用，參與參與維生素B12、葉酸、泛酸的代謝代謝 促進(jìn)汗腺、神經(jīng)組織，骨髓、男性性腺的健康，維護(hù)皮膚及毛發(fā)的正常運(yùn)作和生長(zhǎng) 促進(jìn)尿素合成與排泄尿素合成與排泄 提高人體的免疫免疫功能需求量 建議日攝取量：建議日攝取量： 成人建議每天攝取成人建議每天攝取 25 - 30 g25 - 30 g。 如果將生物素與維生素如果將生物素與維生素A A、維生素、維生素B2B2、維

7、生素、維生素B6B6、煙酸（維、煙酸（維生素生素B3B3）一同使用，相輔相成，作用更佳。）一同使用，相輔相成，作用更佳。 生物素之?dāng)常荷锼刂當(dāng)常?生蛋白生蛋白、水、磺胺藥劑、雌激素、食品加工過(guò)程、酒精酒精。 缺乏癥生物素缺乏易引起易引起： 1、膚色暗沉、面色發(fā)青、皮膚干燥、鱗片狀皮炎、紅色皮疹，嚴(yán)重者的皮疹可延續(xù)到眼睛、鼻子和嘴周圍； 2、毛發(fā)變細(xì)、失去光澤、頭皮屑增多，容易掉發(fā)，少年白發(fā)； 缺乏癥3、易導(dǎo)致憂郁、失眠、容易打瞌睡等神經(jīng)癥狀； 4、會(huì)令人容易疲倦、慵懶無(wú)力、肌肉疼痛。缺乏癥 此外伴有食欲減退食欲減退、惡心、嘔吐、舌乳頭萎縮、粘膜變灰、感覺過(guò)敏、麻木、精神沮喪、高膽固醇血癥高膽

8、固醇血癥及腦電圖異常等。 這些癥狀多發(fā)生在生物素缺乏多發(fā)生在生物素缺乏1010周后周后。 在6個(gè)月 以下嬰兒，可出現(xiàn)脂溢性皮炎。 暫無(wú)過(guò)量癥狀食物來(lái)源富含該維生素的美食富含該維生素的美食： 草莓牛奶啤酒食物來(lái)源素炒三絲蛋黃南瓜蟹肉西蘭花胡蘿卜燉羊肉銀杞明目湯芥末雙脆、芥茉菠菜、魚香腰花、油燜鱔魚、松花淡菜粥、清燉蘿卜牛肉、雞肝胡蘿卜粥、牛肉蔬菜濃湯 食物來(lái)源 芒果葡萄柚汁、木瓜生姜汁、蘆薈檸檬汁、杏獼猴桃汁 在復(fù)合維生素B和多種維生素的制劑中，通常都含有維生素H。甜橙檸檬汁芒果柳橙蘋果汁、補(bǔ)充注意補(bǔ)充周期： 在人體內(nèi)僅停留 3 6小時(shí)，所以必須每天補(bǔ)充。 需要人群： 1. 好吃生雞蛋和飲酒的人

9、需要補(bǔ)充生物素； 2. 服用抗生素或磺胺藥劑的人每天至少要攝取 25 g； 3. 頭發(fā)稀疏的男性攝入生物素，防止脫發(fā)效果明顯； 4. 在妊娠期間，生物素會(huì)明顯流失，應(yīng)在醫(yī)師指導(dǎo)下合理補(bǔ)充。 健康效果柔順秀發(fā)高貴氣質(zhì)青春活力最新研究據(jù)研究，葉酸與生物素配伍可有效預(yù)防畸胎形成有效預(yù)防畸胎形成。2008年初日本厚生省已正式宣布，將生物素與葉酸均作為日本孕婦的強(qiáng)制攝取營(yíng)養(yǎng)物?？梢钥隙?，厚生省這一決定必將大大促進(jìn)生物素在日本的銷售，同時(shí)，也必將進(jìn)一步推動(dòng)全球?qū)ι锼氐南M(fèi)。 美國(guó)研究人員還發(fā)現(xiàn)：生物素能促進(jìn)脂肪及碳水化合物的分解促進(jìn)脂肪及碳水化合物的分解，使它們加快轉(zhuǎn)化成人體活動(dòng)所需的能量；如體內(nèi)生物素

10、數(shù)量不足，脂肪就會(huì)在體內(nèi)蓄積并引起肥胖癥。這種新發(fā)現(xiàn)為生物素在減肥、瘦身類保健產(chǎn)品中的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為生物素開辟了一個(gè)更廣闊的市場(chǎng)。 同時(shí)，日本學(xué)者還報(bào)道，生物素具有出色的美容作用，可保持皮膚嫩出色的美容作用，可保持皮膚嫩白、指甲光滑等白、指甲光滑等。這個(gè)發(fā)現(xiàn)也為生物素產(chǎn)品開拓了一大新藥業(yè)用途。美容化妝品行業(yè)是國(guó)際大產(chǎn)業(yè)之一，美容化妝品的國(guó)際市場(chǎng)總銷售額遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于藥品的銷售額，生物素在美膚、美甲（指甲）及美發(fā)上的新應(yīng)用必將導(dǎo)致藥用級(jí)生物素銷量的上升 產(chǎn)業(yè) 作為營(yíng)養(yǎng)增補(bǔ)劑。按中國(guó)GB2760-90規(guī)定，可用于食品工業(yè)作為加工助劑。具有預(yù)防皮膚病、促進(jìn)預(yù)防皮膚病、促進(jìn)脂類代謝脂類代謝等生理功

11、能。 作為藥品，用于治療動(dòng)脈硬化、中風(fēng)、脂類代謝治療動(dòng)脈硬化、中風(fēng)、脂類代謝失常、高血壓、冠心病和血液循環(huán)障礙性的疾病。失常、高血壓、冠心病和血液循環(huán)障礙性的疾病。 用于化妝品，可提高血液循環(huán)在皮膚血管中的速度，在0.1%-1.0%的濃度范圍內(nèi)，易于配方中的油相相混合。在護(hù)膚雪花膏、運(yùn)動(dòng)藥液、腳用止痛護(hù)膚雪花膏、運(yùn)動(dòng)藥液、腳用止痛膏、刮胡須液、洗發(fā)液膏、刮胡須液、洗發(fā)液中均可使用。目前已有產(chǎn)品生物素標(biāo)記 生物素親和素系統(tǒng)生物素親和素系統(tǒng)（Biotin-AvidinSystem，BAS） 放大系統(tǒng) 標(biāo)記標(biāo)記DNADNA探針探針 分離衰老紅細(xì)胞分離衰老紅細(xì)胞 生物素親合素系統(tǒng)（Biotin-Avi

12、dinSystem，BAS） 放大系統(tǒng)原理在常規(guī)ELISA原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合生物素(B)與親和素(A)間的高度放大作用，而建立的一種檢測(cè)系統(tǒng)。親和素是卵白蛋白中提取的一種堿親和素是卵白蛋白中提取的一種堿性糖蛋白性糖蛋白，分子量為68kDa，由4個(gè)亞單位組成，對(duì)生物素有非常高的對(duì)生物素有非常高的親和力親和力(1個(gè)親和素分子有4個(gè)生物素分子的結(jié)合位置，可以連接更多的生物素化的分子，形成一種類似晶格的復(fù)合體 )。生物素很易與生物素很易與蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)( (如抗體等如抗體等) )以共價(jià)鍵結(jié)合以共價(jià)鍵結(jié)合。這樣，結(jié)合了酶的親和素分子與結(jié)合有特異性抗體的生物素分子產(chǎn)生反應(yīng)，既起到了多級(jí)放大作用，又由于酶在遇

13、到相應(yīng)底物時(shí)的催化作用而呈色，達(dá)到檢測(cè)未知抗原(或抗體)分子的目的。 用途 BAS即可用于微量抗原、抗體及受體的定量、定性檢測(cè)及定位觀察研究，亦可制成親和介質(zhì)用于上述各類反應(yīng)體系中反應(yīng)物的分離、純化。優(yōu)越性1.靈敏度 2.特異性 3.穩(wěn)定性4.適用性 標(biāo)記DNA 探針l 原理原理 是一種非放射性標(biāo)記非放射性標(biāo)記技術(shù)。 主要利用了生物素（biotin）和親和素（avidin）這兩種分子的獨(dú)特性質(zhì)。生物素與親和素的結(jié)合只需要生物素的脲基環(huán)脲基環(huán)部分。因此可將其戊酸側(cè)鏈戊酸側(cè)鏈通過(guò)酰胺鍵與核酸分子相連與核酸分子相連，構(gòu)成生物素標(biāo)記的核酸探針、標(biāo)記探針與固定在濾膜（硝酸纖維素濾膜或尼龍膜）上或固定在組

14、織細(xì)胞或染色體原位的核酸分子的同源序列互補(bǔ)雜交。探針和待側(cè)核酸在雜交前若為雙鏈，應(yīng)先變性成單鏈，然后用偶聯(lián)有酶或熒光物質(zhì)的親和素偶聯(lián)有酶或熒光物質(zhì)的親和素的探針與待測(cè)核酸的片段互補(bǔ)雜雜，使雜交部位顯色（加入相應(yīng)的酶底物）或產(chǎn)生熒光顯色（加入相應(yīng)的酶底物）或產(chǎn)生熒光。靈敏度可達(dá)110pg水平，與放射性探針法相近。如果進(jìn)一步改進(jìn)，甚至可超過(guò)后者。l 用途用途 診斷寄生蟲病，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及蟲種鑒定 ； 病毒性肝炎的診斷，遺傳性疾病的診斷 ； 改造變異的基因； 檢測(cè)飲用水病毒含量 。分離衰老紅細(xì)胞 通常，人們使用物理技術(shù)來(lái)分離特定的紅細(xì)胞亞群（衰老紅細(xì)胞的密度、體積、表面電荷和滲透脆性等物理特性與年輕紅細(xì)

15、胞相比發(fā)生了較大的變化）。但是，由于使用這些技術(shù)進(jìn)行的研究并不能得到一致的結(jié)論，它們都受到了不同程度的質(zhì)疑。 在1987年，Suzuki和Dale首次提出了用生物素標(biāo)記紅細(xì)胞進(jìn)行合格內(nèi)生存、體外恢復(fù)的方法，證明了這種方法能精確地獲取不同年齡紅細(xì)胞亞群，使研究紅細(xì)胞在衰老過(guò)程中生物化學(xué)、生物物理特性的變化成為可能。 分離衰老紅細(xì)胞 基本過(guò)程 使用體內(nèi)注射苯肼、苯肼鹽酸鹽或多次失血的方法造造成兔子貧血成兔子貧血，出現(xiàn)網(wǎng)織紅細(xì)胞增多癥網(wǎng)織紅細(xì)胞增多癥，使得動(dòng)物體內(nèi)的年年輕紅細(xì)胞比例增多輕紅細(xì)胞比例增多。取一定量的血，用NHS-Biotin(脂溶性，N-Hydroxysuccinimidobiotin)對(duì)其進(jìn)行體外標(biāo)記體外標(biāo)記，再將標(biāo)記了的紅細(xì)胞重新注入體內(nèi)，這樣，帶有帶有biotinbiotin標(biāo)標(biāo)記的紅細(xì)胞參與了血液循環(huán)，記的紅細(xì)胞參與了血液循環(huán)，并隨著時(shí)間的推移逐漸衰老逐漸衰老。一