60.脯氨酸.

内容提要：脯氨酸和赖氨酸都是生产羟脯氨酸和羟赖氨酸所需要的，这两种氨基酸构建胶原蛋白。身体可以由谷氨酸生产脯氨酸。脯氨酸分布于多种蛋白质中，最好的天然食物来源包括肉类，奶制品和鸡蛋等。富含脯氨酸的食物有：猪蹄、软骨、鸡翅、鸡皮、鱼皮、牛蹄筋类的动物筋腱和猪皮等。摄取脯氨酸时加摄取维生素C，有利于进吸收和心血管健康。羟基脯氨酸是在肠胃道由脯氨酸结合维生素C产生的。脯氨酸是非必需氨基酸，它几乎存在于所有的蛋白质中，它在体内的含量很丰富，仅次于谷氨酰胺和丙氨酸。身体中的胶原质大约一半包含着脯氨酸。占身体中蛋白质的30％。胶原蛋白是健康皮肤、结缔组织和骨骼必不可少的。脯氨酸的功能有：促进蛋白质合成，缓解营养不良、蛋白质缺乏等症状，改善胃肠道功能；对牙釉质有修复作用，帮助人体分解蛋白质，用于创造体内健康细胞，尤其对维持皮肤和结缔组织健康成长非常重要；治疗骨关节炎，有助于伤口和软骨组织的愈合，维护关节、韧带和肌腱的完整性，保持和加强心脏肌肉，以及慢性背痛等疾病；脯氨酸对肌肉组织的作用，运动员等体力活动者要补充；对高血压有疗效作用；属氨基酸类药，用于营养不良、蛋白质缺乏症、严重胃肠道疾病，烫伤及外科手术后的蛋白质补充，无明显毒副作用。

***（连载15·脯氨酸）.

L-脯氨酸(简称脯氨酸)是人体合成蛋白质的20多种氨基酸之一，属α亚氨基酸（除了脯氨基酸为α亚氨基酸外，其他氨基酸均为α氨基酸）。我们知道脯氨酸有三种形式DL-脯氨酸，L-脯氨酸、D-脯氨酸，通常所说的脯氨酸就是L-脯氨酸，天然存在的一种氨基酸，常温下本品为柱状晶体。

脯氨酸是非必需氨基酸，它几乎存在于所有的蛋白质中，它在体内的含量很丰富，仅次于谷氨酰胺和丙氨酸，身体可以由谷氨酸生产脯氨酸。脯氨酸是身体生产胶原蛋白和软骨所需的氨基酸。脯氨酸和赖氨酸都是生产羟脯氨酸和羟赖氨酸所需要的，这两种氨基酸构建胶原蛋白。身体中的胶原质大约一半包含着脯氨酸。占身体中蛋白质的30％。胶原蛋白是健康的皮肤、结缔组织和骨骼必不可少的。它保持肌肉和关节灵活，并有减少紫外线暴露和正常老化造成皮肤下垂和起皱的作用。它们也作为脯氨酸主要的仓储，其分解产物为羟脯氨酸。

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。

脯氨酸分布于多种蛋白质中，最好的天然食物来源包括肉类，奶制品和鸡蛋等。也为为海洋浮游生物中一种含量居中的氨基酸；也存在于海水、颗粒物和海洋沉积物中。富含脯氨酸的食物有：猪蹄、软骨、鸡翅、鸡皮、鱼皮、牛蹄筋类的动物筋腱和猪皮等。素食和低蛋白饮食者应该考虑采取组合了其他氨基酸的脯氨酸补充剂。这类营养品有胶囊和片剂形式可以选择，但这种氨基酸还常常包含在其他治疗药物和补充剂里，如治疗单纯疱疹病毒，关节炎，背部疼痛药物，以及一些运动饮料等。

【脯氨酸小史】.

1890年，德国化学家里夏德·维尔施泰特(1915年诺贝尔化学奖得主)透过丙二酸二乙酯的钠盐与1,3-二溴丙烷的反应合成脯氨酸。

1901年，德国著名有机化学家、现代生物化学奠基人赫尔曼·埃米尔·费歇尔(1902年诺贝尔化学奖得主)从酪蛋白和γ-邻苯二甲酰酯的分解产物分离脯氨酸。他把它命名为吡咯烷酮羧酸，为了简化，就成为“Proline”。

而中文名称“脯氨酸”则是因为它是胶原蛋白的重要构成成分，其中“脯”就有肉干、果干之意。脯氨酸是唯一的一个不含有完整氨基的非必需氨基酸。因为脯氨酸含有吡咯啉环，所以脯氨酸proline的名称来源于吡咯啉pyrroline。
20世纪40年代出现的离子交换树脂色谱分离法由Moore和Stein发明。20世纪50年代未他们又设计了自动装置，但分析一个样品需一周。20世纪60年代的仪器将分析时间缩短为一天。20世纪70年代再缩短为几小时和一小时左右。同时样品量也从mmol减少到nmol，使灵敏度提高千、万倍，并采用了自动化分析仪，使得各种生理体液，如血浆、血清、尿液、脑脊液、羊水、房水、精液、乃至细胞内液（如红细胞、白细胞和肌肉）的用量只需数十至数百微升，在2～4h内，即可得出脯氨酸的含量。

【脯氨酸对人体的主要作用】.
脯氨酸是身体生产胶原蛋白和软骨所需的氨基酸。它有保持肌肉和关节灵活，并有减少紫外线暴露和正常老化造成皮肤下垂和起皱的作用。
1.促进蛋白质合成，缓解营养不良、蛋白质缺乏等症状，改善胃肠道功能。脯氨酸作为氨基酸可以补充养分，是氨基酸输液的主要原料。脯氨酸对胶原蛋白的产生，减少胶原蛋白流失和预防衰老过程是至关重要。 一般情况下，采取健康饮食的人不太可能缺乏脯氨酸。然而，遭受外伤（特别是皮肤损伤）的人，如严重烧伤，就可能需要补充这种氨基酸。软骨或胶原蛋白引起疼痛的病人也可以从脯氨酸补充剂获得好处。
2.对牙釉质有修复作用，帮助人体分解蛋白质，用于创造体内健康细胞，尤其对维持皮肤和结缔组织健康成长非常重要。

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，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，抗冻蛋白，淀粉样蛋白，朊蛋白等。 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。

脯氨酸的作用还包括帮助人体分解蛋白质，用于创造体内健康细胞。它对维持皮肤和结缔组织健康成长非常重要（特别是组织创伤部位）。

3.治疗骨关节炎，有助于伤口和软骨组织的愈合，维护关节、韧带和肌腱的完整性，保持和加强心脏肌肉，以及慢性背痛等疾病。 胶原有助于愈合软骨，并给关节和脊椎提供缓冲。由于这个原因，脯氨酸营养补充剂有治疗骨关节炎，软组织持续紧张，以及慢性背痛等疾病的功效。 脯氨酸对肌肉组织的作用，研究人员已经注意到长跑运动员和其他从事长时间体力劳动的人脯氨酸水平会降低。因此，一些从事高强度训练的运动员可能需要这种补充剂避免肌肉损失。

4.对高血压有疗效作用.

脯氨酸通常还结合维生素C用于促进心血管健康，它是合成卡托普利、依那普利等一线降压药的重要中间体。推荐的治疗剂量是每天500-1000毫克，加上1000毫克维生素C。有肝脏或肾脏疾病的患者不适合采用脯氨酸补充剂，因此在采取这类保健品之前首先咨询医生是明智的做法。

应该记住的是，过量摄入任何一种氨基酸都会造成柠檬酸循环失去平衡，从而加重肝和肾消除毒素的负担，产生轻重不同的副作用。

【脯氨酸的主要衍生物——羟脯氨酸】
羟（基）脯氨酸是从另一种叫做脯氨酸的氨基酸分离出来的非必需氨基酸。它是通过脯氨酸与抗坏血酸维生素C交互作用产生的。这一过程产生绑定氢氧分子的羟基，连接到脯氨酸的碳分子并转变成羟基脯氨酸。
这种氨基酸最早是在1902年从凝胶分离出来的。它是22种构成人体蛋白质所需氨基酸的其中一种，也是人类标准基因代码的一部分。羟基脯氨酸是在肠胃道产生的。

没有维生素C就不可能产生羟基脯氨酸。没有它也会带来严重问题，因为身体也不能产生最重要的蛋白质结构胶原蛋白。脯氨酸和羟基脯氨酸都对这种关键物质的形成很重要，并且缺乏任何一种都会导致体内胶原蛋白严重不稳定。缺乏这种氨基酸往往是坏血病最早可见的症状。坏血病的最根本原因是缺乏维生素C，但会通过缺乏胶原蛋白表现出来，这与羟基脯氨酸分泌量不足有直接关系。没有它，人体胶原蛋白就会变得不稳定，并会通过尿液排出体外。而缺乏胶原蛋白会导致皮肤容易瘀伤，连接组织损坏，并且有内出血的可能。此外，缺乏这种氨基酸还会引起脱发和牙龈收缩。

除了胶原蛋白以外，使用羟基脯氨酸生产的唯一哺乳动物蛋白质是弹性蛋白。正如其名所示，这是一种负责提供皮肤弹性的蛋白质。这种机制能确保人体在压力和运动时不会导致畸形。但缺乏羟基脯氨酸也会造成这种蛋白质不足，但不像胶原蛋白的影响快或富有戏剧性。
没有必要从饮食获得这种氨基酸。它的前驱形式脯氨酸也是一种可以由人体自己产生的非必需氨基酸。然而，维生素C是人体重要的营养素，并且大多数必需通过水果和蔬菜摄入才能确保人体正常功能。

【脯氨酸的主要应用】
脯氨酸广泛用于药品、保健食品以及医学领域。
【用途一】保健药品
氨基酸类药。用于氨基酸注射剂、复合氨基酸输液、食品添加剂、营养增补液等。为复方氨基酸大输液原料之一，用于营养不良，蛋白质缺乏症，严重肠胃道疾患，烫伤及外科手术后的蛋白质补充。无明显毒副作用。

【用途二】临床营养.
用于生化研究，医药上用于营养不良、蛋白质缺乏症、肠胃疾病、烫伤及术后蛋白质的补充等。
【用途三】营养增补剂和风味剂.
营养增补剂：可以提高组织的抗性，增加愈伤组织成活率。
风味剂：L-脯氨酸与糖共热发生氨基酸-羧基反应，可生成有特殊香味的物质。按我国GB 2760-86规定可用作香料。

【用途四】植物学.
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。
【用途五】工业.
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。

【用途六】其他领域应用.
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。
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）。
胆矸酯抑制剂的合成原料。

【脯氨酸的生产方法】.
1.植物合成.   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。

2.化学合成.    L-型以L-谷氨酸与无水乙醇酯化、还原而制得。

***补充学习.

脯氨酸（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162 g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。通常所说的脯氨酸就是L-脯氨酸，天然存在的一种氨基酸，常温下本品为柱状晶体。加热下到215-220℃ 迅速分解。能溶于热水和乙醇。微具甜味，有吸湿性。在碱性溶液中消旋化。[α]D25-86.5°(水)，-60.4°(5N盐酸)。分布于多种蛋白质中。为海洋浮游生物中一种含量居中的氨基酸；也存在于海水、颗粒物和海洋沉积物中。

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。
医药行业应用.
氨基酸类药。复方氨基酸大输液原料之一。用于营养不良、蛋白质缺乏症、严重胃肠道疾病，烫伤及外科手术后的蛋白质补充。无明显毒副作用。
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，由于脯氨酸亲水性极强，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。