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  • 维生素B12

    维生素B12又叫钴胺素,是唯一含金属元素的维生素。自然界中的维生素B12都是微生物合成的,高等动植物不能制造维生素B12。维生素B12是惟一的一种需要一种肠道分泌物(内源因子)帮助才能被吸收的维生素。有的人由于肠胃异常,缺乏这种内源因子,即使膳食中来源充足也会患恶性贫血。植物性食物中基本上没有维生素B12。它在肠道内停留时间长,大约需要三小时(大多数水溶性维生素只需要几秒钟)才能被吸收。维生素B12的主要生理功能是参与制造骨髓红细胞,防止恶性贫血;防止大脑神经受到破坏。维生素B12是B族维生素中迄今为止发现最晚的一种。维生素B12是一种含有3价钴的多环系化合物,4个还原的吡咯环连在一起变成为1个咕啉大环(与卟啉相似),是维生素B12分子的核心。所以含这种环的化合物都被称为类咕啉。维生素B12为浅红色的针状结晶,易溶于水和乙醇,在pH值4.5~5.0弱酸条件下最稳定,强酸(pH<2)或碱性溶液中分解,遇热可有一定程度破坏,但短时间的高温消毒损失小,遇强光或紫外线易被破坏。普通烹调过程损失量约30%。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    中文名称: 维生素B12 外文名: Vitamin B12
    别名: 钴胺素,氰钴胺 化学式: C63H88CoN14O14P
    分子量: 1355.37 EINECS: 200-680-0

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    基本内容/维生素B12 编辑

    维生素B12维生素B12

    【中文名称】:维生素B12

    【英文名称】:VitaminB12

    【别名】钴胺素,氰钴胺,动物蛋白因子,抗恶性贫血维生素

    【分子式】:C63H88CoN14O14P

    【外文名】VitaminB12,Anacobin,Berubigen,Cobalin,Cyanocobalamin,Dobetin,Vibicon

    【EINECS】:200-680-0

    【分子量】:1355.37

    简介/维生素B12 编辑

    维生素B12维生素B12

    维生素B12(VitaminB12)又称钴胺素或氰钴素。是一种由含钴的卟啉类化合物组成的B族维生素。维生素B12是B族维生素中迄今为止发现最晚的一种。维生素B12是一种含有3价钴的多环系化合物,4个还原的吡咯环连在一起变成为1个咕啉大环(与卟啉相似),是维生素B12分子的核心。所以含这种环的化合物都被成为类咕啉。

    维生素B12为浅红色的针状结晶,易溶于水和乙醇,在pH值4.5~5.0弱酸条件下最稳定,强酸(pH<2)或碱性溶液中分解,遇热可有一定程度破坏,但短时间的高温消毒损失小,遇强光或此外线易被破坏。普通烹调过程损失量约30%。其结构有谷胺酰和甲基谷氨两种辅酶形式。在钴啉环平面上方钴离子与5,6-2甲基苯基咪唑的N-3相连,在平面下方与5'-脱氧腺苷的C5’相连。一般应用的B12,和钴离子相连的是CN,称为氰钴氨,为绿色结晶。

    维生素B12是唯一含有主要矿物质的维生素,很难被人体吸收。在吸收时需要与钙结合,才能有利于人体的机能活动

    生理作用/维生素B12 编辑

    作用

    已知B12是几种变位酶的辅酶,如催化Glu转变为甲基Asp的甲基天冬氨酸变位酶、催化甲基丙二酰CoA转变为琥珀酰CoA的的甲基丙二酰CoA变位酶。B12辅酶也参与甲基及其他一碳单位的转移反应。

    B12主要存在于肉类中,植物中的大豆以及一些草药也含有B12,肠道细菌可以合成,故一般情况下不缺乏,但B12是消化道疾病者容易缺乏的维生素,也是红血球生成不可缺少的重要元素,如果严重缺乏,将导致恶性贫血!

    维生素B12广泛存在于动物食品中。而且其形态无法被人体吸收。此外,维生素B12也是唯一含必须矿物质的维生素,因含钴而呈红色,又称红色维生素,是少数有色的维生素。维生素B12虽属B群维生素,却能贮藏在肝脏,用尽贮藏量后,经过半年以上才会出现缺乏症状。人体维生素B12需要量极少,只要饮食正常,就不会缺乏。少数吸收不良的人须特别注意。

    吸收代谢

    食物中的维生素B12与蛋白质结合,进入人体消化道内,在胃酸、胃蛋白酶及胰蛋白酶的作用下,维生素B12被释放,并与胃粘膜细胞分泌的一种糖蛋白内因子(IF)结合。维生素B12-IF复合物在回肠被吸收。维生素B12的贮存量很少,约2~3mg在肝脏。主要从尿排出,部分从胆汁排出。

    生理功能

    主要有两个:①作为甲基转移酶的辅因子,参与蛋氨酸、胸腺嘧啶等的合成,如使甲基四氢叶酸转变为四氢叶酸而将甲基转移给甲基受体(如同型半胱氨酸),使甲基受体成为甲基衍生物(如甲硫氨酸即甲基同型半胱氨酸),反应如图所示。因此维生素B12可促进蛋白质的生物合成,缺乏时影响婴幼儿的生长发育。②保护叶酸在细胞内的转移和贮存。维生素B12缺乏时,人类红细胞叶酸含量低,肝脏贮存的叶酸降低,这可能与维生素B12缺乏,造成甲基从同型半胱氨酸向甲硫氨酸转移困难有关,甲基在细胞内聚集,损害了四氢叶酸在细胞内的贮存,因为四氢叶酸同甲基结合成甲基四氢叶酸的倾向强,后者合成多聚谷氨酸。

    主要功能

    1、促进甲基转移

    2、促进红细胞的发育和成熟,使肌体造血机能处于正常状态,预防恶性贫血;维护神经系统健康

    3、以辅酶的形式存在,可以增加叶酸的利用率,促进碳水化合物、脂肪和蛋白质的代谢

    4、具有活化氨基酸的作用和促进核酸的生物合成,可促进蛋白质的合成,它对婴幼儿的生长发育有重要作用

    5、代谢脂肪酸,使脂肪、碳水化合物、蛋白质被身体适当运用

    6、消除烦躁不安,集中注意力,增强记忆及平衡感

    7、是神经系统功能健全不可缺少的维生素,参与神经组织中一种脂蛋白的形成

    一是提高叶酸利用率,与叶酸一起合成甲硫氨酸(由高半胱氨酸合成)和胆碱,产生嘌呤和嘧啶的过程中合成氰钴胺申基先驱物质如甲基钴胺和辅酶B12,参与许多重要化合物的甲基化过程。维生素B12缺乏时,从甲基四氢叶酸上转移甲基基团的活动减少,使叶酸变成不能利用的形式,导致叶酸缺乏症。

    二是维护神经髓鞘的代谢与功能。缺乏维生素B12时,可引起神经障碍、脊髓变性,并可引起严重的精神症状。维生素B12缺乏可导致周围神经炎。小孩缺乏维生素B12的早期表现是情绪异常、表情呆滞、反应迟钝,最后导致贫血。

    三是促进红细胞的发育和成熟。将甲基丙二酰辅酶A转化成琥珀酰辅酶A,参与三羧酸循环,其中琥珀酰辅酶A与血红素的合成有关。

    四是维生素B12还参与脱氧核酸(DNA)的合成,脂肪、碳水化合物及蛋白质的代谢,增加核酸与蛋白质的合成。

    病理

    维生素b12和叶酸缺乏,胸腺嘧啶核苷酸减少,DNA合成速度减慢,而细胞内尿嘧啶脱氧核苷酸(dUMP)和脱氧三磷酸尿苷(dUTP)增多。胸腺嘧啶脱氧核苷三磷酸(dTTP)减少,使尿嘧啶掺合入DNA,使DNA呈片段状,DNA复制减慢,核分裂时间延长(S期和G1期延长),故细胞核比正常大,核染色质呈疏松点网状,缺乏浓集现象,而胞质内RNA及蛋白质合成并无明显障碍。随着核分裂延迟和合成量增多,形成胞体巨大,核浆发育不同步,核染色质疏松,所谓“老浆幼核”改变的巨型血细胞。巨型改变以幼红细胞系列最显着,具特征性,称巨幼红细胞系列。细胞形态的巨型改变也见于粒细胞、巨核细胞系列,甚至某些增殖性体细胞。该巨幼红细胞易在骨髓内破坏,出现无效性红细胞生成。最终导致红细胞数量不足,表现贫血症状。

    主要用途/维生素B12 编辑

    医疗方面

    ①用于治疗和预防维生素B12缺乏症。

    ②用于胃切除或吸收不良综合症,维生素B12缺乏造成贫血的预防。

    ③用于补充因消耗性疾病,甲状腺机能亢进,妊娠,哺乳等造成的维生素B12需求增加。

    ④营养性和妊娠性贫血。

    ⑤广节裂头绦虫病贫血。

    ⑥肝障碍贫血。

    ⑦放射性引起的白细胞减少。

    ⑧神经疼,肌肉疼,关节疼。

    ⑨末梢神经炎,末梢神经麻痹。

    ⑩脊髓炎,脊髓变性。

    饲料添加剂

    维生素B12对于机体生长是一种不可缺少的微量营养物质,大多数动物的植物性饲料中不含维生素B12,动物一方面靠胃肠中的微生物合成,一方面靠外界添加。为了满足动物维生素的需要就必须补充维生素添加剂。

    猪和鸡等非反刍动物缺乏维生素B12主要表现是生长发育停滞,也有少数猪可出现轻度的正常红细胞性贫血。此外,还可使鸡的孵化率和猪的生殖率降低。缺乏症的临床症状包括食欲不振、生长停滞、单纯贫血,严重的也有神经症状。

    饲料维生素B12能促进家禽,特别是幼禽幼畜的生长发育。

    可用于:

    ①维生素B12缺乏所引起的猪、鸡生长发育不良和贫血;

    ②缺钴地区牛、羊所出现的地方性消瘦病;

    ③神经炎、神经痛等的非特异性治疗;

    ④提高饲料蛋白的利用率;

    ⑤经济动物的饲养;

    ⑥用B12溶液处理鱼卵或鱼苗,可提高鱼对水中有毒物质如苯和重金属的耐受力。

    其它

    ①食品添加剂

    ②可作为食品着色剂:如火腿,香肠,冰淇淋,鱼肉酱。

    ③用于化妆品,肥皂,牙膏等,也可用于厕所,冰箱,口腔等防臭,消除硫化物和醛的气味。

    空气污染物去毒

    英国曼彻斯特大学的科学家们一项长达15年的研究取得重大突破成果,他们希望这一结果将促进研发对危险空气污染物,例如多氯联苯(PCBs)和二氧(杂)芑进行去毒的有效方法。这项发表在期刊《自然》上的研究细节描述了某些生物体是如何降低污染物的毒素。

    曼彻斯特大学生物技术研究所的研究小组调查了某些自然生物体是如何降低毒素水平并缩短严重污染物的寿命。

    大卫·里斯教授解释称:“我们已经知道某些最毒的污染物包含卤原子,而大多数生物系统并不知道如何处理这些分子。然而,某些生物体可以利用维生素B12移除这些卤原子。我们的研究已经能够确定它们利用维生素的方式与我们所知的大不相同。”

    人工合成/维生素B12 编辑

    维生素B12维生素B12

    Woodward最杰出的成就,维生素B12的合成

    1965年,伍德沃德因在有机合成方面的杰出贡献而荣获诺贝尔化学奖。获奖后,他并没有因为功成名就而停止工作。而是向着更艰巨复杂的化学合成方向前进“。他组织了14个国家的110位化学家,协同攻关,探索维生素B12的人工合成问题。在他以前,这种极为重要的药物,只能从动物的内脏中经人工提炼,所以价格极为昂贵,且供不应求。

    维生素B12,的结构极为复杂,伍德沃德经研究发现,它有181个原子,在空间呈魔毡状分布,性质极为脆弱,受强酸、强碱、高温的作用都会分解,这就给人工合成造成极大的困难。伍德沃德设计了一个拼接式合成方案,即先合成维生素B12的各个局部,然后再把它们对接起来。这种方法后来成了合成所有有机大分子普遍采用的方法。

    合成维生素B12过程中,不仅存在一个创立新的合成技术的问题,还遇到一个传统化学理论不能解释的有机理论问题。为此,伍德沃德参照了日本化学家福井谦一提出的“边界电子论”,和他的学生兼助手霍夫曼一起,提出了分子轨道对称守恒原理,这一理论用对称性简单直观地解释了许多有机化学过程,如电环合反应过程、环加成反应过程、σ键迁移过程等。该原理指出,反应物分子外层轨道对称一致时,反应就易进行,这叫“对称性允许”反应物分子外层轨道对称性不一致时,反应就不易进行,这叫“对称性禁阻”。分子轨道理论的创立,使霍夫曼和福井谦一共同获得了1981年诺贝尔化学奖。因为当时,伍德沃德已去世2年,而诺贝尔奖又不授给已去世的科学家,所以学术界认为,如果伍德沃德还健在的话,他必是获奖人之一,那样,他将成为少数两次获得诺贝尔奖金的科学家之一。

    伍德沃德合成维生素B12时,共做了近千个复杂的有机合成实验,历时11年,终于在他谢世前几年实现了,完成了复杂的维生素B12的合成工作。参加维生素B12合成的化学家,除了霍夫曼以外,还有瑞士著名化学家埃申莫塞(A.Escheni11oser)等。

    工业制造/维生素B12 编辑

    维生素B12的工业制造是通过微生物发酵法制得Streptomyces griseus曾经多年来是维生素B12 的来源。通常是来自 Pseudomonas denitrificans和 Propionibacterium shermanii. 它们一般需要在特殊的条件下培养以增加产率。世界上主要的维生素B12生产商在中国,其中河北玉星生物工程有限公司产量为世界最大,占据全球VB12产量近70%,并在早期得到了美国FDA药监局认证。产品常年出口到世界各国。
    2014年全世界维生素B12的总产量约有50吨。大多数的产品被用于维生素B12制剂和动物饲料添加剂。

    药理学/维生素B12 编辑

    药效学
    ①维生素B12为一种含钴的红色化合物,需转化为甲基钴胺和辅酶B12后才具有活性。叶酸在体内必须经还原作用转变为二氢叶酸,然后在二氢叶酸还原酶作用下,成为四氢叶酸。甲基钴胺能使四氢叶酸转化为N5,N10-甲烯基四氢叶酸,后者在尿嘧啶脱氧核苷酸转化过程中具有供给“一碳基团”的作用。N5,N10-甲烯基四氢叶酸还原酶可催化N5,N10-甲烯基四氢叶酸,使之还原为N5-甲烯基四氢叶酸。在甲基钴胺参与下,N5-甲烯基四氢叶酸脱去甲烯基,再成为四氢叶酸,而甲烯基则转移给同型半胱氨酸以形成蛋氨酸。这样体内必须维持足够量四氢叶酸,以供大量DNA合成。因此缺乏维生素B12时,其对血液学影响与叶酸相似,即DNA合成受阻,导致巨幼细胞贫血。所以维生素B12间接参与胸腺嘧啶脱氧核苷酸合成。②奇数碳脂肪酸和某些氨基酸氧化生成的甲基丙二酰辅酶A转变为琥珀酰辅酶A必须有甲基丙二酰辅酶A变位酶和辅酶B12参与。人体缺乏维生素B12时,可引起甲基丙二酸排泄增加和脂肪酸代谢异常。如果甲基丙二酸沉着于神经组织中,可能使之变性。③S-腺苷蛋氨酸和蛋氨酸主要由同型半胱氨酸接受N5-甲基四氢叶酸的甲基而形成。甲基维生素B12是上述反应的辅酶。因此维生素B12的缺乏,可以导致蛋氨酸和S-腺苷蛋氨酸的合成障碍,很可能是神经系统病变的原因之一。
    药动学
    口服维生素B12在胃中与胃粘膜壁细胞分泌的内因子形成维生素B12-内因子复合物。当该复合物进入至回肠末端时与回肠粘膜细胞的微绒毛上的受体相结合,通过胞饮作用进入肠粘膜细胞,再吸收入血液。口服后8~12小时血药浓度达峰值;肌注40分钟时,约50%吸收入血液。肌注维生素B121mg后,血药浓度在1ng/ml以上的时间平均2.1个月。维生素B12吸收入血液后即与转钴胺相结合,转入组织中。转钴胺有三种,其中转钴胺Ⅱ是维生素B12转运的主要形式,占血浆中维生素B12总含量的2/3。肝脏是维生素B12的主要贮存部位。人体内维生素B12贮存总量为3~5mg,其中1~3mg贮于肝脏。口服维生素B12,24小时后肝中维生素B12的浓度达到高峰。5~6日后,约有用量的60~70%仍集中在肝脏。主要经肾,除肌体需求量外,几呼皆以原形随尿排出。肌注维生素B121mg,72小时后,总量的75%以原形随尿排出。尿排出量随注入量而增加,肌注5μg后,8小时排出3~4μg;肌注1mg后,8小时排出量可达330~470μg。

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