生物素是一种重要的水溶性维生素，也是维生素B族中的一员。它在合成维生素C和维持脂肪和蛋白质代谢中起着关键作用，对人体的生长、发育和机能健康至关重要。

生物素不仅对防止脱发和头顶见光有功效，还能预防少年白发和维护皮肤健康。虽然其对神经系统的影响尚未完全证实，但对于缓解忧郁和失眠有一定帮助。

生物素是多种羧化酶的辅酶，能够在羧化酶反应中承载CO2。

01

基本信息

中文名称：生物素

中文别名：维生素H;D-生物素;D-(+)-生物素;VH

英文名称：VitaminH

CAS：58-85-5

EINECS：200-399-3

分子式：C10H16N2O3S

分子结构式：

分子量：244.3032

熔点：232-233C

比旋光度：89o(c=1，0.1NNaOH)

折射率：90.5°(C=2，0.1mol/LNaOH)

性状与稳定性：生物素为无色长针状结晶，具有尿素与噻吩相结合的骈环，并带有戊酸侧链；微溶于水和乙醇，较易溶于热水和稀碱液，不溶于其他常见的有机溶剂。遇强碱或氧化剂会发生分解。

02

合成方法

生物素是维生素中最复杂的一种，也是最后实现国产化的维生素。它的合成需要经过多步反应，使用的原材料包括环酸、右胺、硼氢化钾和硫代乙酸钾等。具体的合成过程如下图所示：

背景及概述

五氟苯酚生物素酯又称为d-生物素-O-PFP，是一种胺反应生物素衍生物，可与抗生物素或链霉亲和素高亲和力结合。五氟苯酚酯在pH 7-9与胺基反应形成稳定的酰胺键。与其他胺反应性官能团相比，五氟苯酚生物素酯具有更高的反应性，但在水溶液中具有更好的稳定性。五氟苯酚生物素酯不仅与伯胺基团反应，还与仲胺反应。

溶解性

五氟苯酚生物素酯溶于大部分有机溶剂，如：DCM、DMF、DMSO、THF等等，在水中有很好的溶解性。

处理和使用

五氟苯酚生物素酯取用时候需要注意温差，空气湿度，防止吸潮。在反应中尽可能地处于惰性气体保护中。

制备

生物素与抗生物素蛋白（或链霉抗生物素蛋白）缀合物之间的特异性结合亲和力提供了将荧光染料，酶或EM标记物附着到生物分子上的特异性，五氟苯酚生物素酯为生物素化学修饰产物，通过五氟苯酚和D-生物素合成五氟苯酚生物素酯，收率约98%；通过三氟乙酸五氟苯酯和D-生物素合成五氟苯酚生物素酯，收率约95%[1]。

图1 五氟苯酚生物素酯合成反应式

五氟苯酚生物素酯合成

将1mmold-生物素，0.1mmol的N,N-二异丙基乙基胺，0.1mmol的1-羟基苯并三唑，1.2mmol苯酚溶于10ml二甲基甲酰胺中。向混合物中加入1.1mmolN,N'-二环己基碳二亚胺。在室温下反应进行反应24小时，同时摇动。滤出混合物中出现的白色晶体。向溶液中加入10ml二氯甲烷以沉淀五氟苯酚生物素酯。用二氯甲烷洗涤沉淀物，并从甲醇：乙酸乙酯溶液中结晶。五氟苯酚生物素酯的产率为53％，熔点172-174℃，MW为410gr/mol。

应用

五氟苯酚生物素酯是一种 PROTAC linker,属于 alkyl/ether 类。可用于合成 PROTAC 分子。应用于医学研究，药物释放，纳米技术和新材料研究，细胞培养，以及配体研究，多肽合成支持，接枝高分子化合物，新材料和聚乙二醇改性功能涂层等活性化合物方面。

参考文献

[1] Korshun, Vladimir A.; Pestov, Nikolai B.; Nozhevnikova, Elena V.; Prokhorenko, Igor A.; Gontarev, Sergei V.; Berlin, Yuri A.Synthetic Communications, 1996 , vol. 26, # 13 p. 2531 - 2547

生物素-N-琥珀酰亚胺基酯，常用的英文缩写为BIOTIN-NHS，常温常压下为白色至类白色固体粉末，它难溶于水但是可溶于强极性有机溶剂例如N,N-二甲基甲酰胺，二甲基亚砜。生物素-N-琥珀酰亚胺基酯是一种在生物化学领域中常见的生物标记物，它被用作识别蛋白质与几种生物分子相互作用的工具，如蛋白质-多糖相互作用、蛋白质-蛋白质相互作用、蛋白质-核酸相互作用和蛋白质-配体相互作用，在生物化学基础研究领域中应用广泛。

图1 (+)生物素-N-琥珀酰亚胺基酯的性状图

生理作用

(+)生物素-N-琥珀酰亚胺基酯修饰生物分子有助于目标赖氨酸残基在ε-氨基上的生物素化，并识别表面赖氨酸残基。(+)生物素-N-琥珀酰亚胺基酯被用作识别蛋白质与几种生物分子相互作用的工具，可用于蛋白、抗原、抗体、核酸（DNA、RNA)等的标记如蛋白质-多糖相互作用、蛋白质-蛋白质相互作用、蛋白质-核酸相互作用和蛋白质-配体相互作用。此外，有文献报道该物质可用于蛋白和肽的生物素化，它通常在6.5-8.5的pH范围内通常偶联至伯胺。

生物应用

在研究蛋白质-蛋白质、蛋白质-核酸、蛋白质-配体等生物分子相互作用时，(+ )生物素-N-琥珀酰亚胺基酯可以作为标记工具帮助识别和分析这些相互作用。这种标记有助于提高实验的准确性和灵敏度。(+)生物素-N-琥珀酰亚胺基酯可对溶液中的抗体，蛋白质和任何其他含伯胺的大分子进行简单有效的生物素标记，它在生物化学领域中已用于生物素化Hyb 246-4，用于表面活性剂蛋白D酶联免疫吸附试验（SP-D ELISA）。生物素化蛋白质以形成预成型络合物，标记和修饰单克隆抗微纤维相关蛋白4，以结合到alphaLISA链霉亲和素涂层供体珠。

参考文献

[1] 孙瑞艳.痕量邻苯二甲酸酯类塑化剂的新型免疫分析方法的研究[D].博士学位论文，上海交通大学,2016.

       生物素是一种水溶性维生素，属于维生素B族B7，目前是合成维生素C的必要物质，也是身体脂肪、蛋白质正常代谢所必需的物质，缺少会影响身体健康。但在服用该药物时，需要了解适合哪些人群服用以及需要注意哪些问题。

       生物素有多种用途，如治疗糖尿病、美容养颜和科研等，对各个用途都起重要作用。例如，在治疗糖尿病时，能有效改善胰岛素调节和血糖，确保患者生活不受干扰。此外，生物素还能保持皮肤嫩白，有效实现美容养颜，已广泛应用于美容化妆品行业。

       尽管生物素具有很高的价值，但在服用时需要注意剂量，否则无法发挥其优质药物的作用，也无法实现美容养颜、改善血脂和胰岛素的效果。服用时应按照医生的嘱托或说明书上的用量用法进行，不必担心对身体产生不良影响。然而，如果在服用生物素过程中出现不良反应，应及时就医，以恢复身体健康。

       通过上述几点，我们可以了解生物素的主要功效以及在服用时需要注意的问题，这样在服用时就不必担心会出现不良反应了。

背景^[1-3]

生物素标记的人IGG是经亲和层析纯化成高纯度IgG成分，将活化生物素（羟基琥珀酰亚胺酯，BNHS）共价交联到抗体IgG分子上制成。生物素化人IgG标记的样品可应用酶标或荧光染料标记的亲和素或生物素-亲和素复合物来检测。生物素又称维生素H、辅酶R，是水溶性维生素，也属于维生素B族，B7。它是合成维生素C的必要物质，是脂肪和蛋白质正常代谢不可或缺的物质,是一种维持人体自然生长、发育和正常人体机能健康必要的营养素。

生物素可以用作核酸探针的标记物，它能与核酸分子的UTP或dUTP 5‘位上的C相结合，并可与亲和素结合而被检测。在检测的过程中，生物素只用作固定连接，而不用作信号检测。抗体的产生是对外来分子侵入体内的一种响应。抗体以一个或多个由四条多肽链组成的Y形单体存在。每个Y形单体包含两条相同的重链和两条相同的轻链，重链和轻链的序列和长度不同。Y形单体的顶部包含可变区，该区可与抗原上的表位特异性紧密结合。

IgG是免疫球蛋白G(Immunoglobulin G，IgG)的缩写，是血清主要的抗体成分，约占血清Ig的75%。其中40～50%分布于血清中，其余分布在组织中。IgG是唯一可以通过胎盘的免疫球蛋白。IgG的功能作用主要在机体免疫中起保护作用，大多数抗菌、抗病毒；应对麻疹、甲型肝炎等，能有效地预防相应的感染性疾病。其指标对于诊断某些疾病具有意义。

应用^[4][5]

用于基于生物素—亲和素系统引入的蛋白质芯片研究

选用的自组装试剂是11-巯基十一烷酸（MUA）,分子式为HS-（CH2）10-COOH,其一端的巯基（-SH）可以和Au发生化学吸附,形成的S-Au键键能约177kJ/mol,这种强的键合作用使得巯基化合物在金表面吸附有明显的优越性,另一端的羧基（-COOH）则暴露在基片的表面。另外从分子式还可以看出它是一个具有11个碳原子的长链有机分子,它一端的巯基与Au结合,另一端则可以与待测蛋白质分子共价结合,这样一来待测蛋白质分子与基体表面就有11个碳原子的距离,很好的保持了待测蛋白质分子原来的空间构象,从而也就降低了检测的假阴性率,提高了检测的准确性。自组装之后,由于基片表面的羧基不能直接与人IgG上的氨基（-NH2）反应,需首先将羧基活化,使它变为活泼酯,进而才可以与氨基反应。

在蛋白质芯片上引入生物素-亲和素系统,它是以生物素-亲和素之间具有很高的结合能力为基础,二者还可以偶联抗原、抗体、酶、荧光素等大分子生物活性物质,它们的结合迅速、专一、稳定。其中亲合素是由4个相同的亚单位构成的四聚体,每个亲合素亚单位通过其结构中的色氨酸残基与生物素中的咪唑酮环结合。这样1个亲合素分子具有4个与生物素分子结合的位点,使其具有放大效应。亲合素与生物素之间的亲和力极强,二者的亲和系数（Ka）为1015mol-1,比抗原与抗体的亲和力(Ka=10511mol-1)至少高104倍,所以能高速结合,而且反应不受外界干扰,具有高度特异性和稳定性。免疫学实验部分是本文的重要内容,实验中用到了酶标仪,荧光扫描仪等仪器,主要内容分为两大部分:一是以酶作为标记的在96孔板上做的微孔板ELISA实验;二是以荧光分子作为标记的在自制基片上做的微阵列实验,每种实验又分为常规实验和加了生物素-亲和素的实验。

参考文献

[1]Selective adsorption of alkyl thiols on gold in different geometries[J].Philipp Schapotschnikow,RenéPool,Thijs J.H.Vlugt.Computer Physics Communications.2007(1)

[2]Diagnosis of congenital disorders of glycosylation type‐I using protein chip technology[J].KevinMills,PhilippaMills,MarieJackson,VikiWorthington,ClareBeesley,AnúskaMann,PeterClayton,StephanieGrunewald,GeoffreyKeir,LizYoung,JamesLangridge,NasiMian,BryanWinchester.Proteomics.2006(7)

[3]Protein microarrays as tools for functional proteomics[J].Joshua LaBaer,Niroshan Ramachandran.Current Opinion in Chemical Biology.2005(1)

[4]Next generation of protein microarray support materials:[J].Journal of Chromatography A.2003(1)

[5]崔浩巍.基于生物素—亲和素系统引入的蛋白质芯片研究[D].华中科技大学,2010.

背景及概述

生物素酰基甘氨酰组氨酰赖氨酸是一种由三个氨基酸组成的多肽，具有促进头发生长和增强睫毛的功能。

图1 生物素酰基甘氨酰组氨酰赖氨酸的性状图

药理活性研究

生物素酰基甘氨酰组氨酰赖氨酸可以促进毛球角质形成细胞的增殖，有助于头发更强壮并保持更长时间。

液相合成方法

一种液相合成方法涉及多肽合成技术，通过特定的化学反应步骤合成生物素酰基甘氨酰组氨酰赖氨酸。

实验操作：

详细的实验步骤包括取特定化合物，在特定条件下进行反应，最终得到生物素酰基甘氨酰组氨酰赖氨酸。

参考文献

[1]CN113896762A - 一种生物素三肽-1的液相合成方法