阿摩線上測驗
登入
阿摩線上測驗
登入
學習重點 掌握黃嘌呤骨架、四個氮原子與甲基取代位置，區分咖啡因、茶鹼及可可鹼。 理解甲基取代如何提高脂溶性，以及為何咖啡因在三者中穿透血腦屏障能力最佳。 熟記咖啡因的主要生合成順序，以及嘌呤環各氮原子的胺基酸來源。 建立含咖啡因生藥的「名稱—植物基原—科別」對照，並辨認不含咖啡因的生藥。 區別咖啡因的中樞刺激、輕度利尿作用與茶鹼的支氣管擴張作用。 核心觀念 一、嘌呤類生物鹼的共同骨架 咖啡因、茶鹼與可可鹼均屬嘌呤類生物鹼（purine alkaloids），更精確地說，是黃嘌呤（xanthine）的甲基化衍生物。嘌呤骨架由一個六員環（嘧啶環）與一個五員環（咪唑環）稠合而成，骨架內共有四個氮原子，位於 N-1、N-3、N-7、N-9。黃嘌呤則是嘌呤的 2、6 位含氧衍生物（2,6-dioxopurine）。 判斷結構時，先確認稠合雙環與四個氮，再數接在氮上的甲基。甲基化只改變氮上的取代基，不會增加或減少骨架內的氮原子數，因此茶鹼雖然只有兩個甲基，仍有四個氮原子。 化合物黃嘌呤上的甲基位置甲基數辨識重點 咖啡因 caffeine1、3、7 位31,3,7-trimethylxanthine；三個可甲基化的氮全被甲基化 茶鹼 theophylline1、3 位21,3-dimethylxanthine；六員環上兩個氮帶甲基，五員環 N-7 為 H 可可鹼 theobromine3、7 位23,7-dimethylxanthine；N-1 為 H 黃嘌呤 xanthine無0上述甲基黃嘌呤的母體，本身不算這類生物鹼的代表成分 題圖若以 R₁、R₂、R₃ 標示三個可取代的氮，茶鹼的判斷方式是：六員環上兩個氮（N-1、N-3）為 CH₃，五員環上的氮（N-7）為 H，也就是「兩個甲基、一個氫」。三個都是 CH₃ 是咖啡因；N-1 為 H、另兩個為 CH₃ 則是可可鹼。作答時仍應看各 R 實際接在哪個氮上。 尿嘧啶（uracil）屬嘧啶類（pyrimidine），只有一個六員環，雖同為含氮鹼基，但不是嘌呤類生物鹼。 二、甲基取代、脂溶性與血腦屏障穿透 氮上的 N—H 是氫鍵供體，會提高分子極性。甲基取代掉 N—H 後，分子極性下降、脂溶性提高，較容易通過血腦屏障。咖啡因的 N-1、N-3、N-7 全部甲基化，沒有這些 N—H，因此在咖啡因、茶鹼、可可鹼與黃嘌呤的比較中，咖啡因穿透血腦屏障的能力最佳，這也與它明顯的中樞神經刺激作用相呼應；未甲基化的黃嘌呤極性最高。可可鹼的中樞作用則相對較弱。 注意：此規律用於本類甲基黃嘌呤的比較，不宜推廣成所有藥物「甲基越多越好」；脂溶性與水溶性也不是同一項性質，不能單憑甲基數推斷溶水能力。 三、咖啡因的生合成與氮原子來源 咖啡因的嘌呤環來自嘌呤核苷酸代謝，不是由單一胺基酸直接脫羧形成。主要生合成途徑： 黃嘌呤核苷（xanthosine）→ 7-甲基黃嘌呤核苷 → 7-甲基黃嘌呤 → 可可鹼 → 咖啡因 先於 N-7 甲基化，再移除核糖形成 7-甲基黃嘌呤；接著於 N-3 甲基化形成可可鹼，最後於 N-1 甲基化形成咖啡因。甲基供體為S-腺苷甲硫胺酸（SAM）。所以可可鹼是咖啡因的直接前驅物，SAM 提供甲基。 咖啡因的四個氮承襲自嘌呤環的生合成，直接來源如下： 氮原子位置直接來源記憶重點 N-1天門冬胺酸 aspartic acid提供一個氮 N-3、N-9麩醯胺酸 glutamine 的醯胺氮提供兩個氮 N-7甘胺酸 glycine提供一個氮（甘胺酸整個分子併入，連同 C-4、C-5） 絲胺酸（serine）不是咖啡因氮原子的來源。它只經由葉酸一碳單位間接參與碳原子的供應，不提供氮。看到「原子來源」題型，必須先分辨是在問氮、碳，還是甲基。 四、含咖啡因生藥的植物基原與科別 生藥代表植物基原科別與成分辨識 咖啡豆 coffee beanCoffea arabica 等茜草科 Rubiaceae；含咖啡因 茶 teaCamellia sinensis山茶科 Theaceae；含咖啡因，另有少量茶鹼 巴拉圭茶 maté／Paraguay teaIlex paraguariensis冬青科 Aquifoliaceae；含咖啡因 瓜拿納 guaranaPaullinia cupana無患子科 Sapindaceae；種子富含咖啡因 可樂子 kola nutsCola nitida、Cola acuminata梧桐科 Sterculiaceae；含咖啡因 可可 cocoaTheobroma cacao梧桐科 Sterculiaceae；以可可鹼為主，亦含少量咖啡因 國考採傳統生藥學分類，可樂子與可可皆列梧桐科（新分類系統併入錦葵科 Malvaceae，作答仍以梧桐科為準）。可可不是茜草科，茜草科的代表是咖啡。 常被混入選項的不含咖啡因生藥： 東加豆／零陵香豆（tonka bean）：豆科 Dipteryx odorata，代表成分為香豆素（coumarin）。 阿比西尼亞茶（Abyssinian tea）：衛矛科 Catha edulis，即 khat，刺激成分為 cathinone、cathine，屬苯烷胺類，不含咖啡因。 五、成分與主要作用的對應 咖啡因能刺激中樞神經系統，並有輕度利尿作用，主要機轉為腺苷受體拮抗。茶鹼具有支氣管擴張作用，用於氣喘。茶中同時含有咖啡因與茶鹼，但能用於氣喘的是茶鹼，不是咖啡因。 巴拉圭茶的咖啡因含量約在 0.2～2% 的量級，寫成含 10～16% 咖啡因屬明顯偏高。複合敘述只要其中一項含量或科別錯誤，整句就不成立。 常考陷阱 茶鹼與可可鹼互換：兩者都有兩個甲基，茶鹼在 1、3 位，可可鹼在 3、7 位。 甲基數與氮原子數混淆：咖啡因三個甲基；茶鹼兩個甲基；但所有甲基黃嘌呤都有四個氮。 以為茶鹼或可可鹼較易入腦：三個氮全甲基化的咖啡因脂溶性最高、穿透血腦屏障最佳。 把所有含氮鹼基歸為嘌呤：uracil 是嘧啶；xanthine 是母體骨架。 把 serine 當作氮來源：咖啡因的氮只來自 aspartic acid、glutamine、glycine。 科別配錯：咖啡—茜草科、茶—山茶科、巴拉圭茶—冬青科、瓜拿納—無患子科、可樂子與可可—梧桐科。常見錯法是把巴拉圭茶配梧桐科、可樂配無患子科、茶配冬青科、可可配茜草科。 只憑名稱判斷成分：Abyssinian tea 名為「茶」但不含咖啡因；tonka bean 的重點為香豆素。 作用互換：咖啡因對應中樞刺激與輕度利尿；預防氣喘是茶鹼。 數量級錯誤：巴拉圭茶咖啡因不可能達兩位數百分比。 記憶口訣 「咖一三七，茶一三，可可三七；嘌呤四氮別忘記。」 「甲基越滿越油，咖啡因最會入腦。」 「氮：一天、兩麩、一甘，絲胺不供氮。」天門冬胺酸供 N-1，麩醯胺酸供 N-3、N-9，甘胺酸供 N-7。 「七先甲，去核糖；三成可可，一成咖。」串起生合成的甲基化順序。 「咖茜、茶山、巴冬、瓜無、可樂可可都梧桐。」