刀豆氨酸（Canavanine）是一种非蛋白氨基酸，它是精氨酸的类似物，具有多种抗代谢活性。这种氨基酸主要存在于一些豆科植物的种子与幼苗中，例如洋刀豆（Canavalia ensiformis）和紫花苜宿（Medicago sativa）。刀豆氨酸作为植物的化学防御物质，能够抵御某些生物对植物的侵害。

与L-精氨酸相比，刀豆氨酸在结构上有所不同，特别是在其δ位亚甲基上的碳原子被替换为氧原子，这一改变导致了其胍基的pKa值发生显著变化（刀豆氨酸的pKa为7.01，而精氨酸的pKa为12.48）。这种结构上的差异使得刀豆氨酸可以替代L-精氨酸掺入到蛋白质中，形成所谓的刀豆氨酸蛋白。由于两种氨基酸R基带电荷的差异，这种替代可能导致蛋白质结构和功能的改变，进而抑制细胞生长并可能导致细胞凋亡。

刀豆氨酸的生物活性不仅仅局限于其作为蛋白氨基酸类似物的作用，它还可能通过其他机制发挥作用。例如，刀豆氨酸可以作为诱导型一氧化氮合酶的选择性抑制剂，干扰一氧化氮（NO）的合成，并可能造成氧化应激，产生活性氧和活性氮，因此在研究精氨酸依赖型活性氮形成方面具有潜在的工具药物价值。此外，刀豆氨酸还具有潜在的抗肿瘤活性，在体内外实验中对多种恶性肿瘤显示出抑制作用。

需要注意的是，尽管刀豆氨酸具有一定的生物活性和潜在的应用价值，但在食用含有刀豆氨酸的植物时应当谨慎，因为其可能对人类和其他动物造成不利影响。例如，刀豆氨酸错误掺入蛋白质可能导致免疫原性改变，可能与一些自身免疫疾病的发生有关。因此，在食品和医药领域应用刀豆氨酸时，需要对其安全性和作用机制进行深入研究和评估。