非蛋白氨基酸的应用和功能研究进展Word格式文档下载.docx
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(1)基本氨基酸合成后的修饰;
(2)基本氨基酸代谢产生的中间产物;
(3)L一氨基酸的消旋.事实上,非蛋白氨基酸在生物体内合成的途径十分复杂,有些合成机理尚不十分清楚,还需进一步研究.非蛋白氨基酸可以说是对天然氦基酸的有益补充,与蛋白氨基酸相比,它自身代谢与结构功能方面有着蛋白氨基酸所不能起到的作用.人们在它的发现与合成上,对其功能与应用的研究也逐渐深入.如能深入地了解非蛋白氨基酸的作用机理,将有助于研究和开发出结构特殊的非蛋白氨基酸药物.118J广东科技20094总第209I一,已打开应用大门的非蛋白氨基酸1.牛磺酸——它首发于牛黄,在神经系统中亦颇丰.先是发现它为婴幼儿和动物早期大脑以及视力发育所必需,继而发现它能降低血脂,胆固醇,血糖及血压,还能改善心肌缺血,防治心律失常.由于它能够促进婴幼儿的生长发育,老年的保健,在上世纪八十年代,就取得了FAD认证,列入食品添加剂.由于它能防治高血压,中风,糖尿病,成为现代人抵抗疾病的四大杀手之一和健康卫士,近几年间在婴幼儿奶粉,老年保健品中被广泛应用,因此其需求用量大增,已突破万吨,尚供不应求.牛磺酸是视神经和大脑发育的必需氨基酸,它已被用于婴幼儿,老人,病人的强化剂.大脑中轴突,树突的生长发育以及神经递质的合成需要特定的脑营养物质(如牛磺酸等).而牛磺酸属于激发态物质,能有效促进轴突和树突的快速生长发育和神经递质的加速合成,抑制脑疲劳,保持脑组织高效率地运转,极大地激发智力的发展.牛磺酸对人类脑神经细胞的增殖,分化及存活过程具有明显的促进功能,而且它有抗氧化作用,能遏制脑细胞退化,提高脑细胞的活力,刺激人脑沟回加深和脑皱褶纹的增多.而人脑中的沟回越深,皱褶纹越多,人就越聪明.正如脑科专家所揭示,人类一般的脑力劳动者如学生,教师,科技工作者等,最好每天能补充食用300—500mg牛磺酸.一般的食品中不含牛磺酸,人类牛磺酸的来源一是人的乳汁,二是高科技人工合成的产品,如”生命一号”.”生命一号”产品采用以日本ED-AC(要素膳)和美国EN—SURE(加营素)为基础原料,加入牛磺酸,脑磷脂等成份,使其功效有了新的突破,能营造脑力劳动者学习工作的最佳状态,激发大脑潜能,促进智力的超常发展,对记忆有显着提高.它的应用,必将给我国国人智力和科技发展带来新的飞跃.2.y一氨基丁酸(GABA):
它是一种广泛存在于自然界的非蛋白氨基酸,是中枢神经系统主要的抑制性神经递质.人脑缺乏它时,常导致癫痫;
老年人脑内一氨基丁酸明显下降,常出现耳不聪,目不明现象.在临床上它已成为降血压,促进大脑新陈代谢的护脑药,也常用于小儿麻痹症,脑溢血,煤气中毒及缓解头部外伤后遗症的防治药.其生理功能主要如下:
①健脑的作用.由于GABA为谷氨酸的三羧酸循环提供了另外一种途径(GABASHUNT),所以能有效地改善血脑循环,促进脑的代谢功能;
②降压作用,其作用于延髓的血管运动中枢可使血压降低,神经镇定;
③抑制神经进度兴奋,亦是保护机体神经系统脑组织的良法;
④改善脂质代谢,防止动脉硬化,在临床上已经作为降血压,促进大脑新陈代谢的护脑药,它常用于小儿麻痹症,脑溢血,煤气中毒及缓解头部外伤后遗症等防治药和改善脑动脉硬化引起的各种症状的药物;
⑤醒酒功能;
⑥增强风味.类似于谷氨酸的甜味,能够增强食品的风味.3.茶多酚:
茶多酚是茶树特有的氦基酸,是绿茶的风味和功能因子物质.它占茶叶游离氨基酸约50%干重之l一2%,纯品为白色针状结晶.其生理功能有:
①降低血压,茶叶中的类黄酮能降低心血管病和中风的危险;
②有放松功能和安神作用.实验表明饮5杯茶后吸收的茶氨酸,4O分钟后在大脑表面可检出明显的a脑波,促使人进入放松状态;
⑧提高学习记忆能力——因它能使脑线粒体内神经传导物——多巴胺增多,可提高细胞兴奋性和学习能力.④抗衰老,抗感染,防癌,防痴呆.它通过一氨基丁酸,5一羟色胺等神经递质,抑制环一AMP的合成和干扰谷氨酰胺代谢来抑制癌细胞:
茶类黄酮还有助缓解骨质疏松和某些过敏,也能降低癌症的风险.其应用主要有:
①改善食品风味,能改善强化锌食品,可可及草药饮料的苦涩味;
②生产放松,安神食品:
饮用0.1一O.2mg茶氨酸便见其功效;
③茶氦酸是衡量茶叶质量等级的重要标志,对次级茶叶添加茶氨酸可提高茶叶的质量,级别,档次和价格.在外贸中可以创造出更佳的经济效益,为提高中国茶叶的地位与形象作出贡献;
④茶是21世纪最主要的饮料,茶氨酸在医疗保健方面也有广阔前景.最近,哈佛大学的研究报告指出,茶氨酸能提高免疫力至5倍,故可把茶列为功能饮料.只要把茶氨酸的合成搞上去,应用到茶ntm去定可大大提高中国茶的地位和竞争力,为中国茶业发展作出更大贡献.4.南瓜子氨基酸:
南瓜子氨基酸是从葫芦科植物中找到的一种水溶I”m-~P蛋白氨基酸,其化学名为3一氨基一3一羧基吡烷酸.结构式在吡咯烷的第3号碳原子上同时连接了一个氨基和一个羧基的化合物.以往它常作为抗寄生虫药如作为驱虫剂.科研工作者不久前又发现,它还有一个很宝贵的新功能:
可抑制组氨酸脱羧酶活性,从而降低血清和组织中胺的浓度.众所周知,组氨酸是变态(过敏)反应的介质,它可成为解决皮肤过敏和美容的好帮手.现代医学虽然很昌明,但对过敏和皮肤的变态反应的有效治疗办法并不多,抗过敏药物不下十种,但副作用多和使用禁忌多,均须小心限量使用.如对支气管哮喘,肌肉用力剧痛,痉挛性鼻炎,气管炎,枯草热,因变态反应引起的荨麻疹,湿疹,皮肤红斑,痉挛,昆克氏水肿,结膜炎及医源性药物过敏等,常用抗过敏药物是经常令医生们头痛的问题.1998年5月,400余中外医学家首聚羊城(广州)进行对日益增多的变态(过敏)反应的学术交流和研讨.这表明日益增多的过敏反应问题,已成为世界医学中令人关注的热点.日本专家曾对1336名幼儿进行过调查,发现有13%的孩子有食物过敏的表现(对气体,药物等尚缺调查数据).变态(过敏)反应问题可大可小,而且目前常用的抗过敏药物——激素类或其它化学合成物,往往副作用大,适应性不广,医生们皆认为这是棘手的问题.抗过敏药皆耍慎为使用.南瓜子氨基酸能适用于天然过敏源或滥用药物引起的各种过敏症,是目前治疗由变态反应所引起的过敏症的最安全和最简便的方法.如今发现南瓜子氨基酸对过敏反应有良好的治疗作用,又安全,实是对临床医学的一大贡献.南瓜子氨基酸可从南瓜种子提取,来源广泛,唯原料中含量不高,要获取大量产品有困难.而人工化学合成,适合大规模生产,但所得产品是消旋体,有一半是无用的,成本亦不高;
至于用猪肝酯酶立体定向合成法,工艺过于繁多,且成本也较高,不是理想的方法.故仍多采用简便和廉价的提取法.南瓜品种多,生长环境差异大,何种南瓜子氨基酸最好,尚未知详,提取技术的收得率也有待提高,要进一步降低成本,才能更好地为人民健康服务.5.谷氨酰胺:
谷氨酰胺是人体内谷氨酸和氨在谷氨酰胺合成酶催化作用下的生成物,它是人体内含量最多的氨基酸.但机体需要时,谷氨酰胺可提供用于合成新的氨基酸和合成核苷酸的嘧啶,嘌呤.它是氨的解毒产物和氨的运输,储存形式.人血浆L一谷氨酰胺水平常作为体育界评价是否过度训练的一个指标备受关注;
健美爱好者及竞技运动员在进行高强度的力量训练时,体内L一谷氨酰胺的水平可下降50%,此时应当及时补充L一谷氨酰胺,因为它能有效防止肌肉蛋白的分解,通过细胞的水合作用,增加细胞的体积,广东科技...总第0g期l119可促进肌肉的生长.口服L一谷氨酰胺能使生长激素的水平提高4倍,并使胰岛素和睾酮分泌增加,促进肌肉的生长,身高的增加,体质的增强.谷氨酰胺可大量用于治疗运动员的运动综合症和高强度劳动或运动后的疲劳恢复,重建免疫系统,有利于治疗和支持肝脏功能,减少癌症治疗中放疗和化疗的副作用.二,非蛋白氨基酸在医药方面的应用1.非蛋白氨基酸的肝昏迷治疗作用肝昏迷是指由于严重肝病所导致的中枢神经系统功能紊乱,出现意识改变和昏迷为主的一种神经症状,又称肝性脑病.氨基酸在降低血氨,影响中枢传递介质及纠正氨基酸不平衡上都有很好的作用.因此在肝昏迷治疗上,氨基酸有肯定的功效.对肝昏迷病人的研究表明,患者脑组织,脑脊液,血液中的谷氨酰胺浓度增加,且与昏迷程度呈正比.在正常情况下,氨的解毒是在肝脏中进行的,由二分子氨,一分子C0经尿素循环(鸟氨酸循环)合成一分子尿素排除体外.精氮酸,瓜氨酸,乌氨酸都是尿素循环的参加者,其中瓜氨酸,乌氨酸是非蛋白氨基酸,只存在于肝脏中,其功能是解氨毒.当肝功能降低时,参加上述尿素循环的几种酶的活性降低,尿素循环难以进行,血氨浓度急剧增加,应用精氨酸等,可使尿素循环活化,血氨浓度降低,肝昏迷症状得到缓解.2.非蛋白氨基酸的抗氧化作用对氨基酸的生物抗氧化能力的研究主要是针对生物体内潜在的氧化活性物种(如O一)的清除能力而开展的.用化学发光法测定氨基酸对活性氧自由基的清楚能力研究证明,氨基酸普遍具有生物抗氧化能力.张英等在竹叶及其提取物中,检出一种特殊的非蛋白氦基酸——8一羟基赖氨酸,其化学发光和核磁共振结果表明,赖氦酸羟化后清除活性氧自由基的能力显着提高.羟化以后的赖氨酸在8一氨基的邻位上增加了一个羟基,其可能的增效机理是由于羟基的供氢作用和分子内氢键的稳定效应.邻位的氦基和羟基的存在有利于形成分子内氢键,由于供氢作用使s一羟基赖氨酸的氧化态产物具有一定的稳定性,从而增强了它的清除活性氧自由基的能力.由于这一特殊的非蛋白氨基酸以相当的含量存在于竹叶中,表明它对生物保持自身稳定具有重要的生物学意义.3.抗肿瘤(癌)的作用从20世纪50年代至今,有700多种非蛋白氨基酸和氮基酸衍生物已经被合成或分离出来.进而进行了抗肿瘤120广东科技20094总第209期的研究,这些化合物大致可分为以下几种类型:
氨基酸作为载体的抗肿瘤剂(如负载芥子气或重氨基化合物)作为肿瘤细胞特殊需要的氨基酸的结构类似物(抗代澍物)作为一种酶抑制剂的抗肿瘤剂.目前,人类对抗肿瘤作用的生化机制尚不十分清楚.初步研究结果表明,这种抑制作用与肿瘤的核酸,蛋白质的合成受到破坏密切相关.如甲胺酰基从甲氢酰磷酸转移到L一天门冬氨酸生成甲胺酰一L一天门冬氨酸是在体内嘧啶核苷酸生物合成的一个步骤.这~反应是由L一天门冬氨酸甲胺酰基转移酶(ACT酶)催化的.而N一磷酸乙酸一L天门冬氨酸(PAPL)由于其结构与这个酶的过渡状态在结构上相似,作为竞争性的抑制剂,使ACT酶受到抑制,导致体内嘧啶核苷酸物合成受到抑制,从而抑制肿瘤的生长.此外,非蛋白氨基酸还可能通过与体系中金属离子结合而破坏细胞分裂和DNA合成来阻止肿瘤细胞合成.含羞草碱广泛存在于豆科植物中,是一种有毒的非蛋白氨基酸.其结构中吡啶环4位上的氧和3位羟基上的氧通常可结合Fe,Cu,zn等.人体乳腺癌细胞实验表明,含羞草碱能阻止正常细胞的循环过程,从而起到一定的抗癌作用.大量证据表明,铁离子是细胞分裂和DNA合成所必需的.含羞草碱可以通过以下两种途径阻碍细胞循环过程:
①直接结合某一必需蛋白质或酶;
②与铁离子或其它二价阳离子整合,从而降低酶的活性.4.在消化系统病(胃肠病)中的应用L一谷氨酰胺对肠道黏膜有积极的营养和保护作用,在治疗腹部溃疡和Crohrisdis—ease时,它可作为单一的氨基酸营养物质发挥作用.L一谷氨酰胺是肠道黏膜的主要能源物质和蛋白质的氮源供体,它为肠粘膜重量,DNA和蛋白质含量的增加提供了物质基础.由于L~谷氨酰胺提供了DNA复制所需的能量,核苷酸和碱基,亦成为肠道细胞发挥功能的基础.谷氨酰胺对经常有上消化道症状的病人和必须服用非激素类抗炎药物者,如关节炎,痛经和严重头痛的病人,常是一种合理的选择.L一谷氨酰胺可引起门静脉血中胰高血糖素的浓度增加,而胰高血糖素可增高L一谷氨酰胺酶活性,从而增加肠粘膜对谷氨酰胺的作用.谷氨酰胺可伎肠上皮细胞内的多胺含量增加,促进上皮细胞的分化.可防止胃溃疡,缓解腹泻及防止药物性胃炎.由于L~谷氨酸的少过敏和减轻炎症症状的特性,它已被应用于肠道综合症——间歇性腹泻或便秘及腹疼痛.(作者单位:
华南师范大学老教授协会)
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- 蛋白 氨基酸 应用 功能 研究进展