《生物制药工艺学》课程教学资源（PPT课件）第十二章 氨基酸类药物

第一节氨基酸类药物的基本概念 氨基酸类药物的基本知识 从各种生物体中发现的氨基酸已有180多种,但是 参与蛋白质组成的常见氨基酸或称基本氨基酸只有二 十种。1986年发现第21种硒代胱氨酸最近发现第22种 遗传基因编码的氨基酸吡咯赖氨酸。 180多种天然氨基酸大多数是不参与蛋白质组成的, 这些氨基酸被称为非蛋白质氨基酸。 氨基酸是构成机体蛋白质的基本单位,且构成生 物体蛋白质的氨基酸都是a-氨基酸,除甘氨酸外,a 碳原子均为不对称碳原子,具有立体异构现象,均是 L-型氨基酸

第一节 氨基酸类药物的基本概念 一、氨基酸类药物的基本知识 从各种生物体中发现的氨基酸已有180多种，但是 参与蛋白质组成的常见氨基酸或称基本氨基酸只有二 十种。1986年发现第21种 硒代胱氨酸 最近发现第22种 遗传基因编码的氨基酸 吡咯赖氨酸。 180多种天然氨基酸大多数是不参与蛋白质组成的， 这些氨基酸被称为非蛋白质氨基酸。 氨基酸是构成机体蛋白质的基本单位，且构成生 物体蛋白质的氨基酸都是α-氨基酸，除甘氨酸外，α- 碳原子均为不对称碳原子，具有立体异构现象，均是 L-型氨基酸

1、分类: (1)根据氨基酸在pH5.5溶液中带电状况分为酸性、 中性及碱性氨基酸三类 (2)依R基团差异亦分为: 脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸及杂环氨基酸三类 其中L-组氨酸、I-色氨酸、L-脯氨酸及L-羟脯氨 酸为杂环氨基酸, L-酪氨酸及L-苯丙氨酸为芳香族氨基酸, 其余均为脂肪族氨基酸

1、分类： （1）根据氨基酸在pH5.5溶液中带电状况分为酸性、 中性及碱性氨基酸三类。 （2）依R基团差异亦分为： 脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸及杂环氨基酸三类 其中L-组氨酸、L-色氨酸、L-脯氨酸及L-羟脯氨 酸为杂环氨基酸， L-酪氨酸及L-苯丙氨酸为芳香族氨基酸， 其余均为脂肪族氨基酸

2、性质: (1)物理通性: 天然氨基酸纯品均为白色结晶性粉末,熔点及分 解点均在200℃以上。 在有机溶剂中溶解度一般较小。 均为两性电解质,各有一定等电点。除甘氨酸外 都有旋光性。 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数降低。是以离子晶 格组成,而一般的有机化合物是由分子晶格组成的

2、性质： （1）物理通性： 天然氨基酸纯品均为白色结晶性粉末，熔点及分 解点均在200℃以上。 在有机溶剂中溶解度一般较小。 均为两性电解质，各有一定等电点。除甘氨酸外 都有旋光性。 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数降低。是以离子晶 格组成，而一般的有机化合物是由分子晶格组成的

(2)化学通性: a氨基酸共同的化学反应有两性解离及林海定反应 酰化、烷基化、酯化、酰氯化、酰胺化、叠氮化、脱 羧及脱氨反应、肽键结合反应及与甲醛和亚硝酸的反 应等。 特殊基团反应: 酪氨酸的酚羟基可产生米伦反应与福林一达尼斯反 精氨酸的胍基产生坂口反应;

（2）化学通性： α-氨基酸共同的化学反应有两性解离及林海定反应、 酰化、烷基化、酯化、酰氯化、酰胺化、叠氮化、脱 羧及脱氨反应、肽键结合反应及与甲醛和亚硝酸的反 应等。 特殊基团反应： 酪氨酸的酚羟基可产生米伦反应与福林－达尼斯反 应； 精氨酸的胍基产生坂口反应；

色氨酸的吲哚基与芳醛产生红色反应; 组氨酸的咪唑基产生Pau反应 苯丙氨酸硝化后于碱性条件下产生桔黄色反应; 胱氨酸及半胱氨酸经酸或碱破坏后可与醋酸铅产 生铅黑反应; 半胱氨酸在碱性条件下与亚硝基铁氰化钠(硝普 盐)反应生成紫红色化合物。 色氨酸、苯丙氨酸及酪氨酸均有特征紫外吸收光 谱,色氨酸最大吸收波长为279nrn,苯丙氨酸为 259nm,酪氨酸为278nm。但构成天然蛋白质的20种 氨基酸在可见光区均无吸收

色氨酸的吲哚基与芳醛产生红色反应； 组氨酸的咪唑基产生Pauly反应； 苯丙氨酸硝化后于碱性条件下产生桔黄色反应； 胱氨酸及半胱氨酸经酸或碱破坏后可与醋酸铅产 生铅黑反应； 半胱氨酸在碱性条件下与亚硝基铁氰化钠（硝普 盐）反应生成紫红色化合物。 色氨酸、苯丙氨酸及酪氨酸均有特征紫外吸收光 谱，色氨酸最大吸收波长为279nrn，苯丙氨酸为 259nm，酪氨酸为278nm。但构成天然蛋白质的20种 氨基酸在可见光区均无吸收

氨基酸的上述理化性质是蛋白质与氨基酸合成、转 化、分离纯化及定性定量检测的依据 氨基酸及其衍生物在医药中的应用 1、氨基酸是构成蛋白质的基本组成单位,故生物体 中众多蛋白质的生物功能,无不与构成蛋自质的氨基 酸种类、数量、排列顺序及由其形成的空间构象有密 切的关系。因此氨基酸对维持机体蛋白质的动态平衡 有极其重要的意义。生命活动中人及动物通过消化道 吸收氨基酸 通过体内转化而维持其动态平衡,若其动态平衡失 调,则机体代谢紊乱,甚至引起病变

氨基酸的上述理化性质是蛋白质与氨基酸合成、转 化、分离纯化及定性定量检测的依据 二、氨基酸及其衍生物在医药中的应用 1、氨基酸是构成蛋白质的基本组成单位，故生物体 中众多蛋白质的生物功能，无不与构成蛋白质的氨基 酸种类、数量、排列顺序及由其形成的空间构象有密 切的关系。因此氨基酸对维持机体蛋白质的动态平衡 有极其重要的意义。生命活动中人及动物通过消化道 吸收氨基酸 。 通过体内转化而维持其动态平衡，若其动态平衡失 调，则机体代谢紊乱，甚至引起病变

2、许多氨基酸尚有其特定的药理效应。 (一)氨基酸的营养价值及其与疾病治疗的关系 氨基酸为构成天然蛋白质的基本单位,故蛋白质营 养价值实际是氨甚酸作用的反映。健康人靠膳食中的 蛋白质获取各种氨基酸满足机体需求。缺乏蛋白质贝 影响机体生长及正常生理功能,抗病力减弱引起病变。 消化道功能严重障碍者及手术后病人常因禁食无法 获得足够蛋白质,自身蛋白质过量消耗,致使营养不 良而导致病情恶化或预后不良

2、许多氨基酸尚有其特定的药理效应。 （－）氨基酸的营养价值及其与疾病治疗的关系 氨基酸为构成天然蛋白质的基本单位，故蛋白质营 养价值实际是氨甚酸作用的反映。健康人靠膳食中的 蛋白质获取各种氨基酸满足机体需求。缺乏蛋白质则 影响机体生长及正常生理功能，抗病力减弱引起病变。 消化道功能严重障碍者及手术后病人常因禁食无法 获得足够蛋白质，自身蛋白质过量消耗，致使营养不 良而导致病情恶化或预后不良

临床上常通过直接输入氨基酸制剂改善患者营养 状况,增加治疗机会,促进康复。 赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸 亮氨酸、异亮氨酸及缬氨酸等8种氨基酸 必需氨基酸:人及哺乳动物自身不能合成,需由 食物供应 半必需氨基酸:氨基酸(胱氨酸及酪氨酸)可分 别由其他氨基酸(蛋氨酸和苯丙氨酸)产生,若食物中 提供了足够的该氨基酸(氨酸及酪氨酸),可减少对 其他氨基酸(蛋氨酸及苯丙氨酸)的需求量

临床上常通过直接输入氨基酸制剂改善患者营养 状况，增加治疗机会，促进康复。 赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、 亮氨酸、异亮氨酸及缬氨酸等8种氨基酸 必需氨基酸：人及哺乳动物自身不能合成，需由 食物供应。 半必需氨基酸：氨基酸（胱氨酸及酪氨酸）可分 别由其他氨基酸（蛋氨酸和苯丙氨酸)产生，若食物中 提供了足够的该氨基酸（氨酸及酪氨酸），可减少对 其他氨基酸（蛋氨酸及苯丙氨酸）的需求量

氨基酸(精氨酸及组氨酸)合成速度较低,通常 难以满足需求,需由外界补充一部分。 (二)治疗消化道疾病的氨基酸及其衍生物 (三)治疗肝病的氨基酸及其衍生物 (四)治疗脑及神经系统疾病的氨基酸及其衍生物 (五)用于肿瘤治疗的氨基酸及其衍生物 (六)其它氨基酸类药物的临床应用

氨基酸（精氨酸及组氨酸）合成速度较低，通常 难以满足需求，需由外界补充一部分。 （二）治疗消化道疾病的氨基酸及其衍生物 （三）治疗肝病的氨基酸及其衍生物 （四）治疗脑及神经系统疾病的氨基酸及其衍生物 （五）用于肿瘤治疗的氨基酸及其衍生物 （六）其它氨基酸类药物的临床应用

第二节氨基酸类药物的生产方法 1、目前全世界天然氨基酸的年总产量在百万吨左 右,其中产量较大者有谷氨酸、蛋氨酸及赖氨酸,其 次为天门冬氨酸、苯丙氨酸及胱氨酸等。它们主要用 于医药、食品、饲料及化工行业中 2、目前构成天然蛋白质的20种氨基酸的生产方法 有天然蛋白质水解法、发酵法、酶转化法及化学合成 法等四种。 3、氨基酸及其衍生物类药物已有百种之多,但主 要是以20种氨基酸为原料经酯化、酰化、取代及成盐 等化学方法或酶转化法生产

第二节 氨基酸类药物的生产方法 1、 目前全世界天然氨基酸的年总产量在百万吨左 右，其中产量较大者有谷氨酸、蛋氨酸及赖氨酸，其 次为天门冬氨酸、苯丙氨酸及胱氨酸等。它们主要用 于医药、食品、饲料及化工行业中。 2、 目前构成天然蛋白质的20种氨基酸的生产方法 有天然蛋白质水解法、发酵法、酶转化法及化学合成 法等四种。 3、 氨基酸及其衍生物类药物已有百种之多，但主 要是以20种氨基酸为原料经酯化、酰化、取代及成盐 等化学方法或酶转化法生产