氨基酸类药物—生化制药学课件.ppt

氨基酸类药物氨基酸类药物序序 言言氨基酸是构成蛋白质的基本骨架，生物体氨基酸是构成蛋白质的基本骨架，生物体中众多蛋白质的生物功能都与构成蛋白质中众多蛋白质的生物功能都与构成蛋白质的氨基酸种类、数量、排列序列有密切关的氨基酸种类、数量、排列序列有密切关系，对于人体和动物维持机体的蛋白质动系，对于人体和动物维持机体的蛋白质动态平衡有着重要的作用，故氨基酸的生产态平衡有着重要的作用，故氨基酸的生产和应用早就受到了人们的重视和应用早就受到了人们的重视18201820，用，用水解蛋白质获得了氨基酸水解蛋白质获得了氨基酸18501850年在实验室内用化学合成法合成了氨年在实验室内用化学合成法合成了氨基酸19561956年用微生物直接发酵糖类生产谷氨酸年用微生物直接发酵糖类生产谷氨酸获得成功，并运用到工业化大规模生产，获得成功，并运用到工业化大规模生产，并认为是现代发酵工业的重大突破并认为是现代发酵工业的重大突破目前全世界氨基酸每年的产量为目前全世界氨基酸每年的产量为100100万万t t，耐需求总，耐需求总量是量是800800万万t t，其中蛋氨酸，其中蛋氨酸2525万万t t，赖氨酸，赖氨酸5050万万t t；中国氨基酸的需求总量为中国氨基酸的需求总量为10101515万万t t（实际产量为（实际产量为3 3万万t t），其中蛋氨酸），其中蛋氨酸5 5万万t t，赖氨酸，赖氨酸6.46.4万万t t。

从组成上看，中国自从组成上看，中国自2020世纪世纪6060年代起，年代起，食品工业食品工业的的氨基酸用量占氨基酸用量占61%61%，饮料工业饮料工业的氨基酸用量占的氨基酸用量占30%30%，医药、日用化工、农业、冶金、环保、轻工、生物医药、日用化工、农业、冶金、环保、轻工、生物工程技术等方面占用的比例逐年增加工程技术等方面占用的比例逐年增加第一节第一节 概述概述一、氨基酸的组成与结构一、氨基酸的组成与结构 氨氨基基酸酸是是构构成成机机体体蛋蛋白白质质的的基基本本单单位位，且且构构成成生生物物体体蛋蛋白白质质的的氨氨基基酸酸都都是是-氨氨基基酸酸，除除甘甘氨氨酸酸外外，-碳碳原原子子均均为为不不对对称称碳碳原原子子，具具有有立立体体异异构构现现象象，均均是是L-L-型型氨氨基基酸二、氨基酸的命名与分类二、氨基酸的命名与分类:1.1.氨基酸的命名氨基酸的命名氨基酸的化学名称是根据有机化学的标氨基酸的化学名称是根据有机化学的标准命名法命名的准命名法命名的.氨基的位置有氨基的位置有之分之分(氨基的位置与氨基的位置与-OH)-OH)2.2.氨基酸的分类氨基酸的分类（1 1）蛋白氨基酸）蛋白氨基酸-多结合状态多结合状态（2 2）非蛋白氨基酸）非蛋白氨基酸-多游离存在多游离存在（3 3）衍生氨基酸）衍生氨基酸从人体营养的角度从人体营养的角度,从氨基酸对人体生理的重要性和从氨基酸对人体生理的重要性和人体能否合成分为必需氨基酸和非必需氨基酸人体能否合成分为必需氨基酸和非必需氨基酸方法方法(1)(1)根据氨基酸在根据氨基酸在pH=5.0pH=5.0溶液中的带电情况分为溶液中的带电情况分为:酸酸性性,碱性和中性氨基酸碱性和中性氨基酸.如谷氨酸如谷氨酸,天冬氨酸为酸性氨基酸天冬氨酸为酸性氨基酸:精氨酸精氨酸,赖氨酸赖氨酸,组氨酸为碱性氨基酸等组氨酸为碱性氨基酸等(2)(2)根据氨基酸侧链的化学结构根据氨基酸侧链的化学结构,可将氨基酸分为可将氨基酸分为:脂脂肪族氨基酸肪族氨基酸,芳香族氨基酸芳香族氨基酸,杂环族氨基酸和亚氨杂环族氨基酸和亚氨基酸四大类基酸四大类(3)(3)按氨基酸侧链基团的极性分为极性氨基酸和非极按氨基酸侧链基团的极性分为极性氨基酸和非极性氨基酸性氨基酸20种常见氨基酸：种常见氨基酸：结构结构 名称名称缩写缩写等电点等电点甘氨酸甘氨酸Gly5.97丙氨酸丙氨酸Ala6.00*颉氨酸颉氨酸Val5.96*异亮氨酸异亮氨酸Ile5.98I、中性、中性 结构结构 名称名称缩写缩写等电点等电点*亮氨酸亮氨酸Leu6.02*苯丙氨酸苯丙氨酸Phe5.48半胱氨酸半胱氨酸Cys5.07*苏氨酸苏氨酸Thr5.6谷酰胺谷酰胺Gln5.56天冬酰胺天冬酰胺Asn5.07结构结构名称名称缩写缩写等电点等电点*蛋氨酸蛋氨酸Met5.74丝氨酸丝氨酸Ser5.68 结构结构 名称名称缩写缩写等电点等电点脯氨酸脯氨酸pro6.30酪氨酸酪氨酸Tyr5.66*色氨酸色氨酸Trp5.89天冬氨酸天冬氨酸Asp2.77II酸性酸性 结构结构 名称名称缩写缩写等电点等电点谷氨酸谷氨酸Glu3.22III碱性碱性*赖氨酸赖氨酸Lys9.74精氨酸精氨酸Arg10.76组氨酸组氨酸His7.59(*为必要氨基酸，人体内不能合成，只能从食物中得到）为必要氨基酸，人体内不能合成，只能从食物中得到）-氨基酸分子的手性氨基酸分子的手性“反应停反应停”事件事件20世纪五六十年代，欧洲出现畸形儿事件，畸形世纪五六十年代，欧洲出现畸形儿事件，畸形婴儿没有臂和腿，手和脚直接连在身体上，很像婴儿没有臂和腿，手和脚直接连在身体上，很像海豹的肢体，故称为海豹的肢体，故称为“海豹肢畸形儿海豹肢畸形儿”，引起畸，引起畸形的原因是妇女在怀孕初期服用形的原因是妇女在怀孕初期服用“反应停反应停”（酞（酞胺哌啶酮胺哌啶酮）三、理化性质1、物理通性：物理通性：1）晶型和熔点天然氨基酸纯品均为白色结晶性粉末白色结晶性粉末，熔熔点及分解点点及分解点均在200200以上以上。

2）溶解度 在有机溶剂有机溶剂中溶解度一般较小水中溶解度相差较大 除甘氨酸外，氨基酸均含有一个手性除甘氨酸外，氨基酸均含有一个手性-碳原子，因此都具有旋光性碳原子，因此都具有旋光性比旋光比旋光度是氨基酸的重要物理常数之一，是鉴度是氨基酸的重要物理常数之一，是鉴别各种氨基酸的重要依据别各种氨基酸的重要依据 3）氨基酸的）氨基酸的旋光性旋光性 构成蛋白质的构成蛋白质的2020种氨基酸在可见光区都没有种氨基酸在可见光区都没有光吸收，但在远紫外区光吸收，但在远紫外区(220nm)(220nm)均有光吸收均有光吸收在近紫外区在近紫外区(220-300(220-300nm)nm)只有酪氨酸、苯丙氨只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力酸和色氨酸有吸收光的能力酪氨酸的酪氨酸的 maxmax275nm275nm，275275=1.4x10=1.4x103 3;苯丙氨酸的苯丙氨酸的 maxmax257nm257nm，257257=2.0 x10=2.0 x102 2;色氨酸的色氨酸的 maxmax280nm280nm，280280=5.6x10=5.6x103 3;4）氨基酸的）氨基酸的光吸收光吸收PH1710净电荷净电荷+10-1正离子正离子兼性离子兼性离子负离子负离子等电点等电点PI6)氨基酸的等电点氨基酸的等电点 在在等等电电点点时时，氨氨基基酸酸既既不不向向正正极极也也不不向向负负极移动，即氨基酸处于两性离子状态。

极移动，即氨基酸处于两性离子状态侧侧链链不不含含离离解解基基团团的的中中性性氨氨基基酸酸，其其等等电电点点是是它它的的p pK K1 1和和p pK K2 2的的算算术术平平均均值值：p pI I =(p(pK K1 1+p+pK K2 2)/2)/2 同同样样，对对于于侧侧链链含含有有可可解解离离基基团团的的氨氨基基酸酸，其其p pI I值值也也决决定定于于两两性性离离子子两两边边的的p pK K值值的的算算术术平均值酸酸性性氨氨基基酸酸：p pI I =(p(pK K1 1 +p pK KR R-COO-COO-)/2)/2 硷性氨基酸：硷性氨基酸：p pI I=(p=(pK K2 2+p+pK KR-NH2 R-NH2)/2)/2 7 7）氨基酸）氨基酸能使水的介电常数增高,而一般的有机化合物乙醇、丙酮等却使水的介电常介电常数降低数降低是以离子晶格离子晶格组成，而一般的有机化合物是由分子晶格分子晶格组成的2 2、化学通性：化学通性：-氨氨基基酸酸共同的化学反应有两两性性解解离离及林林海海定定反反应应、酰酰化化、烷烷基基化化、酯酯化化、酰酰氯氯化化、酰酰胺胺化化、叠叠氮氮化化、脱脱羧羧及及脱脱氨氨反反应应、肽肽键键结结合合反反应应及及与与甲甲醛醛和和亚亚硝酸的反应硝酸的反应等。

1)-氨基参与的反应氨基参与的反应（1 1）与与甲甲醛醛发发生生羟羟甲甲基基化化反反应应用途用途：可以用来直接测定氨基酸的浓度可以用来直接测定氨基酸的浓度即氨基酸的甲醛滴定即氨基酸的甲醛滴定1)-氨基参与的反应氨基参与的反应（2 2）与与与与亚亚亚亚硝硝硝硝酸酸酸酸反反反反应应应应用途用途：范斯来克法定量测定氨基酸的基本反应范斯来克法定量测定氨基酸的基本反应1)-氨基参与的反应氨基参与的反应（3 3）酰酰化化反反应应用途用途：用于保护氨基以及肽链的氨基端测定等用于保护氨基以及肽链的氨基端测定等1)-氨基参与的反应氨基参与的反应（4 4）烃烃基基化化反反应应用途用途：是鉴定多肽是鉴定多肽N-N-端氨基酸的重要方法端氨基酸的重要方法1)-氨基参与的反应氨基参与的反应（5 5）生生成成西西佛佛碱碱的的反反应应用途用途：是多种酶促反应的中间过程1)-氨基参与的反应氨基参与的反应（6 6）脱脱氨氨基基和和转转氨氨基基反反应应用途用途：酶催化的反应酶催化的反应氨基酸与碱作用生成相应的盐氨氨基酸与碱作用生成相应的盐氨基酸的碱金属盐能溶于水基酸的碱金属盐能溶于水,而重金属盐而重金属盐则不溶于水则不溶于水。

2)-羧基参与的反应（1 1）成成盐盐反反应应1 1（2 2）形形成成酯酯的的反反应应用途用途：是合成氨基酸酰基衍生物的重要中间体是合成氨基酸酰基衍生物的重要中间体2)-羧基参与的反应1 1（3 3）形形成成酰酰卤卤的的反反应应用途用途：这是使氨基酸羧基活化的一个重要反应这是使氨基酸羧基活化的一个重要反应2)-羧基参与的反应（4 4）叠叠叠叠氮氮氮氮化化化化反反反反应应应应用途用途：常作为多肽合成活性中间体常作为多肽合成活性中间体2)-羧基参与的反应1 1（5 5）脱脱羧羧反反应应用途用途：酶催化的反应酶催化的反应2)-羧基参与的反应1 1(1 1)与与茚茚三三酮酮反反应应用途用途：常用于氨基酸的定性或定量分析常用于氨基酸的定性或定量分析3)-氨基和羧基共同参与的反应氨基和羧基共同参与的反应茚三酮茚三酮水合茚三酮水合茚三酮1 1（2 2 2 2）成成成成肽肽肽肽反反反反应应应应用途用途：是多肽和蛋白质生物合成的基本反应是多肽和蛋白质生物合成的基本反应3)-氨基和羧基共同参与的反应氨基和羧基共同参与的反应成肽反应成肽反应脱水缩合脱水缩合多个多个氨基酸氨基酸 多肽多肽 蛋白质蛋白质缩聚缩聚结合结合4)侧侧链链基基团团的的化化学学性性质质(1)(1)巯基（巯基（-SH-SH）的性质的性质1作用：作用：这些反应可用于巯基的保护这些反应可用于巯基的保护。

4)侧侧链链基基团团的的化化学学性性质质(1)(1)巯基（巯基（-SH-SH）的性质的性质作用：作用：与金属离子的螯合性质可用于体内解毒与金属离子的螯合性质可用于体内解毒4)侧侧链链基基团团的的化化学学性性质质(1)(1)巯基（巯基（-SH-SH）的性质的性质作用：作用：氧化还原反应可使蛋白质分子中二硫键形成或氧化还原反应可使蛋白质分子中二硫键形成或端裂端裂胱氨酸胱氨酸4)侧侧链链基基团团的的化化学学性性质质(1)(1)巯基（巯基（-SH-SH）的性质的性质作用：作用：可用于可用于比色法定量测定半胱氨酸的含量硝基苯甲酸二硫化合物硝基苯甲酸二硫化合物(DTNB(DTNB)4)侧侧链链基基团团的的化化学学性性质质（2）羟基的性质羟基的性质1作用：可用于修饰蛋白质作用：可用于修饰蛋白质二异二异丙基氟磷酸丙基氟磷酸酯酯4)侧侧链链基基团团的的化化学学性性质质（3）咪唑基的性质咪唑基的性质组氨酸含有咪唑基，它的组氨酸含有咪唑基，它的p pK 。