脯氨酸(Proline,缩写为Pro 或P),化学式为C5H9NO2,分子量为115.13,是一种环状的
亚氨基酸。α-亚
氨基酸,中性,
等电点为6.30,水中
溶解度比任何氨基酸都大,25℃时100g水中可溶162g左右。易潮解不易得结晶,有甜味。与
茚三酮溶液共热,生成黄色化合物。一旦进入
肽链后,可发生
羟基化作用,从而形成4-
羟脯氨酸,是组成动物
胶原蛋白的重要成分。羟脯氨酸也存在于多种植物
蛋白质中,尤其与
细胞壁的形成有关。植物体在干旱、高温、低温、盐渍等多种逆境下,常常有脯氨酸的明显积累。在临床、
生物材料、工业等方面均有广泛应用。
化合物
理化性质
外观与性状:白色结晶粉末
密度:1.35
熔点:228°C(dec.)(lit.)
沸点:252.2ºC at 760 mmHg
闪点:106.3ºC
稳定性:稳定,与强氧化剂不相容
储存条件:室温
可从
乙醇/
乙醚中得到无色针状结晶,从水中得到斜方晶,有强甜味,与
水合茚三酮试液反应呈黄色,但被
冰醋酸酸化后呈红色,与
硫氰酸铵反应产生
难溶性盐。
极性
脯氨酸从整个
分子结构来看是
极性分子,但属于非
极性氨基酸。这是因为氨基酸极性的判断根据为
侧链的性质而非整个氨基酸分子。现实中存在许多像这样的是极性分子的非极性氨基酸。
生产方法
植物脯氨酸的合成有两条途径:一条途径是以
谷氨酸(Glu)为底物合成脯氨酸,另一条途径是以
鸟氨酸为底物合成脯氨酸,通常在植物受到胁迫或
氮素缺乏的情况下,脯氨酸的主要来源就是谷氨酸合成途径,在氮素供应充足的情况下,植物中脯氨酸的主要合成途径是鸟氨酸为底物合成的。
药典标准
来源及含量
本品为(L)-
吡咯烷-2-羧酸。按干燥品计算,含C5H9NO2不得少于99.0%。
性状
本品在水中
易溶,在乙醇中溶解,在
乙醚或
正丁醇中不溶。
比旋度
取本品,精密称定,加水溶解并定量稀释制成每1ml中约含40mg的溶液,依法测定(2010年版
药典二部附录ⅥE),
比旋度为-84.5°至-86.0°。
鉴别
(1)取本品与脯氨酸
对照品各适量,分别加水溶解并稀释制成每1ml中约含0.4mg的溶液,作为
供试品溶液与对照品溶液。照其他
氨基酸项下的色谱条件试验,供试品溶液所显主斑点的位置和颜色应与对照品溶液的主斑点相同。
(2)本品的
红外光吸收图谱应与对照的图谱(《
药品红外光谱集》1041图)一致。
检查
1酸度
取本品2.0g,加水20ml溶解后,依法测定(2010年版药典二部附录Ⅵ H),pH值应为5.9~6.9。
取本品1.0g,加水10ml溶解后,照紫外-可见分光光度法(2010年版药典二部附录ⅣA),在430nm的波长处测定透光率,不得低于98.0%。
取本品0.25g,依法检查(2010年版药典二部附录ⅧA),与
标准氯化钠溶液5.0ml制成的对照液比较,不得更浓(0.02%)。
取本品1.0g,依法检查(2010年版药典二部附录Ⅷ B),与
标准硫酸钾溶液2.0ml制成的对照液比较,不得更浓(0.02%)。
5铵盐
取本品0.10g,依法检查(2010年版药典二部附录Ⅷ K),与标准
氯化铵溶液2.0ml制成的对照液比较,不得更深(0.02%)。
6其他氨基酸
取本品,加水溶解并稀释制成每1ml中约含50mg的溶液,作为供试品溶液;精密量取1ml,置200ml
量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀,作为
对照溶液。另取脯氨酸对照品与
苏氨酸对照品各适量,置同一量瓶中,加水溶解并稀释制成每1ml中各约含0.4mg的溶液,作为
系统适用性试验溶液。照
薄层色谱法(2010年版药典二部附录ⅤB)试验,吸取上述三种溶液各2μl,分别点于同一
硅胶G薄层板上,以正丁醇-
无水乙醇-
浓氨溶液-水(8:8:1:3)为
展开剂,展开,晾干,喷以
茚三酮的
丙酮溶液(1→50),在80℃加热至斑点出现,立即检视。对照溶液应显一个清晰的斑点,系统适用性试验溶液应显两个完全分离的斑点。供试品溶液如显杂质斑点,其颜色与对照溶液的主斑点比较,不得更深(0.5%)。
取本品,在105℃干燥3小时,减失重量不得超过0.3%(2010年版药典二部附录Ⅷ L)。
不得超过0.1%(2010年版药典二部附录Ⅷ N)。
取本品1.0g,依法检查(2010年版药典二部附录Ⅷ G),与标准铁溶液1.0ml制成的对照液比较,不得更深(0.001%)。
10重金属
取本品1.0g,加水23ml溶解后,加
醋酸盐缓冲液(pH3.5)2ml,依法检查(2010年版药典二部附录Ⅷ H第一法),含重金属不得超过百万分之十。
11砷盐
取本品2.0g,加
盐酸5ml与水23ml溶解后,依法检查(2010年版药典二部附录Ⅷ J第一法),应符合规定(0.0001%)。
取本品,依法检查(2010年版药典二部附录ⅪE),每1g脯氨酸中含
内毒素的量应小于10EU(供注射用)。
含量测定
取本品约0.1g,精密称定,加
冰醋酸50ml使溶解,照
电位滴定法(2010年版药典二部附录ⅦA),用
高氯酸滴定液(0.1
mol/L)滴定,并将滴定的结果用
空白试验校正。每1ml高氯酸滴定液(0.1mol/L)相当于11.51mg的C5H9NO2。
体内代谢
在谷氨酰激酶(γ-GK)的作用下
谷氨酸生成谷氨酰
磷酸(γ-GP),而后在谷氨酸一半
醛脱氢酶(GSADH)的作用下生成谷氨酸一半醛(GSA),GSA自发环化为
吡咯琳-5-
羧酸(P5C),在吡咯琳-5-羧酸还原酶(P5CR)的作用下还原为脯氨酸。
脯氨酸在植物体内的降解基本上是合成过程的逆过程,这一过程首先发生在
线粒体中,脯氨酸在线粒体中由脯氨酸
脱氢酶(ProDH)催化,生成P5C,P5C在吡咯琳-5-羧酸脱氢酶(P5CDH)作用下生成谷氨酸,在植物受到
渗透胁迫时,
氧化降解的过程受到抑制,这样细胞中脯氨酸含量增加,植物复水,此过程又会被诱导,导致脯氨酸含量下降。
作用与用途
医药行业应用
植物抗寒性
脯氨酸(Pro)是
植物蛋白质的组分之一,并可以
游离状态广泛存在于植物体中。在干旱、盐渍等胁迫条件下,许多植物体内脯氨酸大量积累。积累的脯氨酸除了作为
植物细胞质内
渗透调节物质外,还在稳定
生物大分子结构、降低细胞酸性、解除
氨毒以及作为
能量库调节细胞
氧化还原等方面起重要作用。
在逆境条件下(旱、盐碱、热、冷、冻),植物体内脯氨酸的含量显著增加。植物体内脯氨酸含量在一定程度上反映了植物的
抗逆性,
抗旱性强的品种往往积累较多的脯氨酸。因此测定脯氨酸含量可以作为抗旱育种的生理指标。另外,由于脯氨酸
亲水性强,能稳定
原生质胶体及组织内的代谢过程,因而能降低
凝固点,有防止细胞脱水的作用。在低温条件下,
植物组织中脯氨酸增加,可提高植物的
抗寒性,因此,亦可作为抗寒育种的生理指标。
生物体内作用
在生物体内,脯氨酸不仅仅是理想的渗透调节物质,而且还可作为膜和酶的保护物质及
自由基清除剂,从而对植物在
渗透胁迫下的生长起到保护作用,对于
钾离子生物体内另外一种重要的渗透调节物质在
液泡中的积累情况,脯氨酸又可起到对
细胞质渗透平衡的调节作用。
工业应用
在合成工业上,脯氨酸可参与诱导
不对称反应,可作为氢化、聚合、水介等反应的催化剂,它作为此类反应的催化剂时,具有活性强,
立体专一性好等特点。
其他领域应用
1.脯氨酸和其衍生物通常在
有机反应中当作对称催化剂,
CBS的减少和脯氨酸被催化
羟醛缩合反应是突出的例子。
2.在酿造时,蛋白质富含和
多酚结合的脯氨酸,可产生
雾度(浊度)。
3.胆矸酯抑制剂的合成原料。
4.风味剂,与糖共热发生
氨基一氢基反应,可生成具有特殊香味的物质。
实验用途
脯氨酸以天然
存在形式,
胶原的主要成分之一。DL-型以
明胶为原料,经
盐酸水解等多步处理后可制得该品盐酸盐。为
生化试剂,用于生化及营养研究,微生物试验,制备
培养基。L-型以
L-谷氨酸与
无水乙醇酯化、还原而制得。
牙釉质的修复作用
根据
伊利诺斯大学一项最新的研究,在
牙釉质的蛋白中心,一种简单
氨基酸的重复,使得牙齿更加坚固并更富有弹性。
在
两栖动物和
动物模型中,研究人员比较了脯氨酸的重复。他们发现,当重复片段较短时,比如在青蛙中,牙齿将不会产生牙釉质
棱柱(enamel prism),这些结构对牙齿的坚固很重要。相反的,当蛋白重复片段较长时,他们会聚集一系列分子以帮助牙釉质
晶体生长。
这项研究结果发布在2009年12月21日《PLoS Biology》的在线版本上。这项研究的负责人生物学教授Tom Diekwisch介绍说,脯氨酸重复是很令人惊奇的,这对于理解许多天然蛋白的结构和功能来说也是很重要的,比如
粘蛋白(mucins),
抗冻蛋白(antifreeze
proteins),
淀粉样蛋白,朊蛋白(prion protein)等。
牙釉质在生长过程中,会被泡沫状的蛋白块包围,在不同的动物中蛋白泡沫的大小也是不一样的,从奶牛的5纳米到老鼠的20纳米,和青蛙的40纳米。这项发现表明,脯氨酸重复片段越长,蛋白泡沫就越大。此外,蛋白泡沫越小则牙釉质
晶体越长。
研究人员希望这些发现能够有助于其他重要科学领域的研究,包括
神经组织退化疾病的治疗。此外,这项发现或将有助于设计新的牙釉质,使人们能拥有健康的牙釉质层。
说明书
急救措施
【食入】如果受害人是清醒和警觉,给2-4杯牛奶或水。立即就医。
【吸入】立即从现场至空气新鲜的地方。如果没有呼吸,进行人工呼吸。如
呼吸困难,给输氧。获得
医疗救助。
【皮肤】至少15分钟,用大量的肥皂水冲洗皮肤,脱去被污染的衣服和鞋子。如果刺激加剧或持续,寻求
医疗援助。
【眼睛】立即冲洗眼睛,用大量的清水冲洗至少15分钟,并不时提起上下眼睑。获得医疗救助。
处理
【处理】操作后彻底清洗。有足够的通风条件下使用。减少灰尘生成和堆积。避免接触皮肤和眼睛。保持容器密闭。避免食入和吸入。
危害辨识
【皮肤】危险性低,对通常的工业处理。
【眼睛】没有发现有关刺激眼睛和其他潜在的影响。接触可能引起短暂眼睛刺激。
【食入】这种物质的毒理学性质没有得到充分的调查。
【个人防护】眼睛:佩戴合适的
防护眼镜或化学安全
护目镜,
OSHA的眼睛和面部防护条例29 CFR 1910.133或欧洲标准EN166。皮肤:穿戴适当的
防护手套,以防止皮肤接触。服装:穿适当的防护服以防止皮肤接触。
【
呼吸器】按照OSHA呼吸器条例29CFR 1910.134或欧洲标准EN 149。请务必使用一个NIOSH或欧洲标准EN 149批准的呼吸器必要时。
【暴露的影响】可能会刺激眼睛,皮肤和
呼吸道。预期为低的摄入危害。
消防措施。
【闪点】106
【灭火】在压力需佩戴自给式呼吸器设备,MSHA / NIOSH(或同等标准),和全身防护服。足够浓度的粉尘可与空气形成
爆炸性混合物。燃烧会产生
有毒气体。灭火剂:小火,使用水喷雾,化学干粉,
二氧化碳或
化学泡沫。使用最合适的灭火剂。
意外泄漏处理措施
【小泄漏/泄露】扫掉,然后放入合适的容器中进行处理。避免产生尘土飞扬的条件。提供良好的通风。
【出售编号】31
【稳定性】稳定在正常的温度和压力。
储运特性
【贮藏】储存在阴凉,干燥,通风良好的地方,远离不相容的物质。