氨基酸及氨基酸类药物

欢迎第五章氨基酸及氨基酸类药物氨基酸的分类,结构和性质氨基酸的化学反应氨基酸及其衍生物在医药中的应用氨基酸类药物的生产方法主要内容掌握氨基酸的分类和结构特点掌握氨基酸的性质熟悉氨基酸在医药中的应用了解氨基酸类药物的生产方法目的要求蛋白质H2O酸、碱或酶-氨基酸多肽H2O酸、碱或酶氨基酸---蛋白质的构件分子氨基酸结构•除甘氨酸和脯氨酸外，其他均具有如下结构通式。第一节氨基酸的结构和分类各种氨基酸的区别在于侧链R基的不同。20种基本氨基酸按R的极性可分为非极性氨基酸、极性氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸。COOHCHH2NR-氨基酸可变部分不变部分二十种常见蛋白质氨基酸的分类、结构及三字符号据营养学分类必需ＡＡ非必需ＡＡ据R基团化学结构分类脂肪族ＡA（中性、含羟基或巯基、酸性、碱性）芳香族ＡA(Phe、Tyr、Trp)杂环ＡＡ(His、Pro)据R基团极性分类极性R基团AA非极性R基团AA（８种）丙,缬,亮,异,苯,甲,脯,色不带电荷（７种）丝,苏,天,谷,酪,半,甘带电荷：正电荷（３种）负电荷（２种）据氨基、羧基数分类一氨基一羧基ＡＡ一氨基二羧基ＡＡ(Glu、Asp)二氨基一羧基ＡＡ(Lys、His、Arg)人的必需氨基酸LysTrpPheValMetLeuIleThrArg、His氨基酸的结构甘氨酸Glycine脂肪族氨基酸H2NCHCHOHOHydrophobicaliphaticaminoacidsGly:甘氨酸(G)HH2NCOOHHCglycine氨基酸的结构脂肪族氨基酸H2NCHCCH3OHO丙氨酸AlanineHydrophobicaliphaticaminoacidsAla:丙氨酸(A)CH3H2NCOOHHCalanine氨基酸的结构缬氨酸Valine脂肪族氨基酸H2NCHCCHOHOCH3CH3HydrophobicaliphaticaminoacidsVal:缬氨酸(V)HH3CCCH3H2NCCOOHHvaline氨基酸的结构亮氨酸Leucine脂肪族氨基酸H2NCHCCH2OHOCHCH3CH3HydrophobicaliphaticaminoacidsLeu:亮氨酸(L)HH3CCCH3CH2H2NCCOOHHleucine氨基酸的结构异亮氨酸Ileucine脂肪族氨基酸H2NCHCCHOHOCH3CH2CH3HydrophobicaliphaticaminoacidsisoleucinIle:异亮氨酸(I)CH3CH2H3CCHH2NCCOOHH氨基酸的结构脯氨酸Proline亚氨基酸HNCOHOHydrophobicaliphaticaminoacidsHH2CCH2CH2CNCOOHHprolinePro:脯氨酸(P)氨基酸的结构甲硫氨酸Methionine含硫氨基酸H2NCHCCH2OHOCH2SCH3HydrophobicaliphaticaminoacidsCH3SCH2CH2H2NCCOOHHmethionineMet:甲硫氨酸(M)氨基酸的结构半胱氨酸Cysteine含硫氨基酸H2NCHCCH2OHOSHHydrophobicaliphaticaminoacidsS-HCH2H2NCCOOHHCysteineCys:半胱氨酸(C)Cystine氨基酸的结构芳香族氨基酸苯丙氨酸PhenylalanineH2NCHCCH2OHOHydrophobicaromaticaminoacidsPhe:苯丙氨酸(F)CH2+H3NCHCOOPhenylalanine苯环氨基酸的结构芳香族氨基酸酪氨酸TyrosineH2NCHCCH2OHOOHHydrophobicaromaticaminoacidsTyr:酪氨酸(Y)CH2+H3NCHCOOOHTyrosine酚基氨基酸的结构芳香族氨基酸色氨酸TrytophanH2NCHCCH2OHOHNHydrophobicaromaticaminoacidsTrp:色氨酸(W)COONHCH2CHH3NTrptophan吲哚基氨基酸的结构碱性氨基酸精氨酸ArginineH2NCHCCH2OHOCH2CH2NHCNH2NHPolarchargedaminoacidsArg:精氨酸(R)NH2CNH2NHCH2CH2CH2H3NCHCOOArginine氨基酸的结构碱性氨基酸赖氨酸LysineH2NCHCCH2OHOCH2CH2CH2NH2PolarchargedaminoacidsLys:赖氨酸(K)NH3+CH2CH2CH2CH2H3NCHCOOLysine氨基酸的结构碱性氨基酸组氨酸HistidineH2NCHCCH2OHONNHPolarchargedaminoacidsHis:组氨酸(H)CH2H3NCHCOONH+HNHistidine咪唑基氨基酸的结构天冬氨酸Aspartate酸性氨基酸H2NCHCCH2OHOCOHOPolarchargedaminoacidsCOO-+H3NCHCH2COO-`AspartateAsp:天冬氨酸(D)氨基酸的结构谷氨酸Glutamate酸性氨基酸H2NCHCCH2OHOCH2COHOPolarchargedaminoacidsGlu:谷氨酸(E)O+NH3CHCO-CH2CH2COO-Glutamate氨基酸的结构丝氨酸Serine含羟基氨基酸H2NCHCCH2OHOOHPolarunchargedaminoacidsOHCH2H2NCCOOHHSerineSer:丝氨酸(S)氨基酸的结构苏氨酸Threonine含羟基氨基酸H2NCHCCHOHOOHCH3PolarunchargedaminoacidsThr:苏氨酸(T)+H3NCCOO-CHOHCH3Threonine氨基酸的结构天冬酰胺Asparagine含酰胺氨基酸H2NCHCCH2OHOCNH2OPolarunchargedaminoacidsAsn:天冬酰胺(N)+H3NCHCOO-CH2CONH2Asparagine氨基酸的结构谷氨酰胺Glutamine含酰胺氨基酸H2NCHCCH2OHOCH2CNH2OPolarunchargedaminoacidsONH2CCH2CH2H2NCCOOHHGlutamineGln:谷氨酰胺(Q)生物体内的氨基酸类别蛋白质氨基酸：蛋白质中常见的20种氨基酸稀有的蛋白质氨基酸：蛋白质组成中，除上述20种常见氨基酸外，从少数蛋白质中还分离出一些稀有氨基酸，它们都是相应常见氨基酸的衍生物。如4-羟脯氨酸、5-羟赖氨酸等。非蛋白质氨基酸：生物体内呈游离或结合态的氨基酸。几种重要的不常见氨基酸•在少数蛋白质中分离出一些不常见的氨基酸，通常称为不常见蛋白质氨基酸。•这些氨基酸都是由相应的基本氨基酸衍生而来的。•其中重要的有4-羟基脯氨酸、5-羟基赖氨酸、N-甲基赖氨酸、和3,5-二碘酪氨酸等。这些不常见蛋白质氨基酸的结构如下。NHHOCOOH4-羟基脯氨酸H2NCH2CHCH2CH2CHCOOHOHNH25-羟基赖氨酸NH2CH3NHCH2CHCH2CH2CHCOOH6-N-甲基赖氨酸HOIICH2CHCOOHNH23,5-二碘酪氨酸*营养必需氨基酸：体内需要但不能自身合成，必须由食物供给的氨基酸。包括8种：•◆非必需氨基酸•◆精氨酸、组氨酸，人体能合成，但量少，长期缺乏,导致负氮平衡。甲、色、赖、缬、异、亮、苯、苏；假设来写一两本书•甲硫氨酸（Met）•色氨酸（Trp）•赖氨酸（Lys）•缬氨酸（Val）•异亮氨酸（Ile）•亮氨酸（Leu）•苯丙氨酸（Phe）•苏氨酸（Thr物理性质化学性质第二节氨基酸的性质常见氨基酸均为无色结晶,其形状因构型而异(1)溶解性：各种氨基酸在水中的溶解度差别很大，并能溶解于稀酸或稀碱中，但不能溶解于有机溶剂。通常酒精能把氨基酸从其溶液中沉淀析出。(2)熔点：氨基酸的熔点极高，一般在200℃以上。(3)味感：其味随不同氨基酸有所不同，有的无味、有的为甜、有的味苦，谷氨酸的单钠盐有鲜味，是味精的主要成分。一氨基酸的物理性质(4)氨基酸的光吸收•构成蛋白质的20种氨基酸在可见光区都没有光吸收，但在远紫外区(220nm)均有光吸收。•在近紫外区(220-300nm)只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力。•酪氨酸的max＝275nm，275=1.4x103;•苯丙氨酸的max＝257nm，257=2.0x102;•色氨酸的max＝280nm，280=5.6x103;•酪氨酸的max＝275nm，275=1.4x103;•苯丙氨酸的max＝257nm，257=2.0x102;•色氨酸的max＝280nm，280=5.6x103;氨基酸的光吸收(5)氨基酸的旋光性•当光波通过尼克尔棱镜时,由于棱镜的结构只允许沿某一平面振动的光波通过,其它光波都被阻断,这种光称平面偏振光.•当平面偏振光通过旋光物质溶液时,光的偏振面会向右或向左旋转.•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。BasicStructureofanaminoacidCOO-NH3+CHRCOO-HCNH3+RL-AminoacidD-AminoacidThetwoenantiomersThetwoenantiomers二氨基酸的化学性质•氨基酸的离解和等电点•氨基酸的化学反应氨基酸的离解性质•氨基酸在结晶形态或在水溶液中，并不是以游离的羧基或氨基形式存在，而是离解成两性离子。在两性离子中，氨基是以质子化(-NH3+)形式存在，羧基是以离解状态(-COO-)存在。在不同的pH条件下，两性离子的状态也随之发生变化。COO-CHH3N+R-pK1'+H+H+COOHCHH3N+RH+H++pK2'-COO-CHH2NRPH1710净电荷+10-1正离子两性离子负离子等电点pI氨基酸的等电点•当溶液浓度为某一pH值时，氨基酸分子中所含的-NH3+和-COO-数目正好相等，净电荷为0。这一pH值即为氨基酸的等电点，简称pI。在等电点时，氨基酸既不向正极也不向负极移动，即氨基酸处于两性离子状态。中性氨基酸的解离：A+A0A-Ka1Ka2•侧链不含离解基团的中性氨基酸，其等电点是它的pKa1和pKa2的算术平均值：pI=(pKa1+pKa2)/2氨基酸的两性解离性质及等电点pH=pI净电荷=0pHpI净电荷为正pHpI净电荷为负CHRCOOHNH3+CHRCOONH2CHRCOONH3++H++OH-+H++OH-(pK´1)(pK´2)当氨基酸溶液在某一定pH值时，使某特定氨基酸分子上所带正负电荷相等，成为两性离子，在电场中既不向阳极也不向阴极移动，此时溶液的pH值即为该氨基酸的等电点(isoelectricpoint，pI)。酸性氨基酸和碱性氨基酸的等电点A+A0A-A2-Ka1Ka2Ka3A2+A+A0A-Ka1Ka2Ka3酸性氨基酸的解离：pI=(pKa1+pKa2)/2碱性氨基酸的解离：pI=(pKa2+pKa3)/2•对于侧链含有可解离基团的氨基酸，其pI值也决定于两性离子两边的pK’值的算术平均值。氨基酸等电点的计算可见，氨基酸的pI值等于该氨基酸的两性离子状态两侧的基团pK′值之和的二分之一。pI=2pK´1+pK´2一氨基一羧基AA的等电点计算：pI=2pK´2+pK´3二氨基一羧基AA的等电点计算：pI=2pK´1+pK´2一氨基二羧基AA的等电点计算：二氨基酸的化学性质1．-氨基参与的反应（1）与甲醛发生羟甲基化反应pK'2H+COO-CH2NH2COO-CH2NH3++COO-CH2NHCH2OHHCHOHCHOCOO-CH2NH(CH2OH)2用途：可以用来直接测定氨基酸的浓度。NaOH滴定二氨基酸的化学性质1．-氨基参与的反应（2）与亚硝酸反应用途：范斯来克法定量测定氨基酸的基本反应。NH2R-CH-COOH+HNO2OHR-CH-COOH+N2+H2O氨基酸的氨基在室温下与亚硝酸作用生成氮气二氨基酸的化学性质在弱碱性溶液中，氨基酸的α-氨基很容易