氨基酸、多肽、蛋白质制药工程

《氨基酸、多肽、蛋白质制药工程》由会员分享，可在线阅读，更多相关《氨基酸、多肽、蛋白质制药工程（41页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、十四十四 氨基酸、多肽、蛋白质氨基酸、多肽、蛋白质在豆类、花生、小麦和谷类中在豆类、花生、小麦和谷类中蛋白质是是生命的基础蛋白质是是生命的基础,组成细胞的基本物质组成细胞的基本物质一切重要的生命现象与生理机能都与蛋白质密切一切重要的生命现象与生理机能都与蛋白质密切相关相关,不同结构的蛋白质不同结构的蛋白质,其生理功能也不同其生理功能也不同.禽流感病毒禽流感病毒禽流感病毒正在侵蚀健康的肌体禽流感病毒正在侵蚀健康的肌体 (蓝色的为禽流感病毒蓝色的为禽流感病毒)(H5N1型禽流感病毒型禽流感病毒)2003年，非典曾让我们闻非色变！年，非典曾让我们闻非色变！vSARS病毒的电子图片病毒的电子图片蛋白质

2、蛋白质转运功能转运功能催化功能催化功能(绝大多数酶是由蛋白质组成绝大多数酶是由蛋白质组成)免疫防疫功能免疫防疫功能(如蛋白抗体如蛋白抗体)调控功能调控功能(如蛋白激素如蛋白激素:胰岛素胰岛素)运动功能运动功能神经刺激产生与传导功能神经刺激产生与传导功能.蛋白质的功能蛋白质的功能 第一节第一节 氨基酸氨基酸 分子中既含有分子中既含有-NH2,又含有羧酸的化合物叫氨基酸又含有羧酸的化合物叫氨基酸RCHCOOHNH2RCHCH2COOHNH2RCHCH2CH2COOHNH2(一一)氨基酸定义与分类氨基酸定义与分类氨基酸氨基酸-氨基酸氨基酸 -氨基酸氨基酸-氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸 需要量（每日需要量

3、（每日 mg/kg 体重）体重）婴儿（婴儿（4-6个月）个月）儿童（儿童（10-12岁）岁）成人成人赖氨酸赖氨酸 99 44 12色氨酸色氨酸 21 4 3苯丙氨酸苯丙氨酸 141 22 16蛋氨酸蛋氨酸 49 22 10苏氨酸苏氨酸 68 28 8亮氨酸亮氨酸 135 42 16异亮氨酸异亮氨酸 83 28 12缬氨酸缬氨酸 92 25 4合成人体蛋白质的有合成人体蛋白质的有2020种种,都是都是-氨基酸氨基酸(二二)氨基酸构型标记氨基酸构型标记 除甘氨酸外，所有的氨基酸分子的除甘氨酸外，所有的氨基酸分子的-碳原子都具手性碳原子碳原子都具手性碳原子OHCHOCH2OHHCOOHRHNH2CO

4、OHRHH2NCHOCH2OHHHOD-氨基酸氨基酸L-氨基酸氨基酸L-甘油醛甘油醛D-甘油醛甘油醛-碳原子构型与甘油醛比较碳原子构型与甘油醛比较(三三)氨基酸性质氨基酸性质H3N CH COO-R+两性离子两性离子R-CH-COOHNH2+HClR-CH-COOHNH3+Cl-铵盐(1)两性两性+NaOHR-CH-COOHNH2R-CH-COO-Na+NH2羧酸盐实际上，氨基酸分子以内盐形式存在：实际上，氨基酸分子以内盐形式存在：两性离子两性离子负离子负离子正离子正离子H3NCH COO-R+H2NCH COO-RH3NCH COOHR+H2OH2OHO-+H3O+定义：溶液中正离子和负离子

5、的量相等时的溶液定义：溶液中正离子和负离子的量相等时的溶液pHpH值值u 等电点等电点(PI,isoelectric point)等电点时，氨基酸溶解度最小，在电场中不移动等电点时，氨基酸溶解度最小，在电场中不移动 利用等电点特性，可分离各种不同氨基酸。利用等电点特性，可分离各种不同氨基酸。CH2CH2CH2H2CHCOOHNH2NH2赖氨酸HOOCCH2CH2CHCOOH谷氨酸NH2酸性氨基酸酸性氨基酸加加H+，可达到，可达到等电点等电点,pI7.问题问题:如何调节氨基酸的等电点如何调节氨基酸的等电点?u氨基的反应氨基的反应(2)氨基酸反应氨基酸反应RCHCOOHNH2HNO2RCHCOOH

6、OH+N2van Slyke氨基测定法O2NNO2FO2NNO2NHCHCOOHR封闭氨基HFN(CH3)2SO2ClN(CH3)2SO2NHCHCOOHR分析氨基酸HCl(CH3)3COCOO COOC(CH3)3RCHCOOHNH C OC(CH3)3O(缩写：t-Boc-氨基酸)保护氨基与水合茚三酮的反应与水合茚三酮的反应 OOOOOOHOH茚茚三酮水合茚三酮OOOHOH+H2NCHCOOHROONCH2R+H2O +CO2蓝紫色此反应常用于此反应常用于-氨基酸的鉴别、薄层分析显色氨基酸的鉴别、薄层分析显色RCHCOOHNH2Ba(OH)2NNHCH2,组胺RCH2NH2(R=)PCl5

7、RCHCOClNH2活化羧基PhCH2OHRCHCOOCH2PhNH2保护羧基u羧基的反应羧基的反应环状交酰胺环状交酰胺COCHH3CNH2OHCOHCCH3H2NHO+RCHNH2CH2COOHHNNHOOCH3H3C,-不饱和酸不饱和酸 -氨基酸氨基酸-氨基酸氨基酸u 氨基与羧基的脱水反应氨基与羧基的脱水反应R CH CH COOH+NH3CH2CH2COOHCH2NHHCOCH2CH2CH2NH+H2O环状内酰胺环状内酰胺H2N(CH2)5COOHnH2N(CH2)5CONH(CH2)5CONHn-2(CH2)5COOH当氨基和羧基距离超过当氨基和羧基距离超过5个碳原子时个碳原子时,失水

8、生成失水生成聚酰胺聚酰胺r-氨基酸失水氨基酸失水二二 多肽与蛋白质多肽与蛋白质一般把分子量小于一般把分子量小于1万的叫多肽万的叫多肽,分子量大于分子量大于1万的叫蛋白质万的叫蛋白质由氨基酸相互脱水形成的聚酰胺称为肽由氨基酸相互脱水形成的聚酰胺称为肽(peptides)或蛋白质或蛋白质N端端C端端四肽四肽1 定义定义C NHONH2CHCH3CHCH2C6H5CONH CH2CONH CHCOOHCH2OH 丙氨酰苯丙氨酰甘氨酰丝氨酸丙氨酰苯丙氨酰甘氨酰丝氨酸 (丙丙苯丙苯丙甘甘丝丝)(Ala-Phe-Gly-Ser)2 多肽的命名多肽的命名从从N端到端到C端，以末端酸为母体端，以末端酸为母体,

9、其它氨基酸改酸为酰其它氨基酸改酸为酰,3 蛋白质的结构蛋白质的结构(1)一级结构一级结构指氨基酸的排列顺序指氨基酸的排列顺序+H3NHCC NHCH2C NHCHC NHCHCNHCHCOO-OCH3OCH2CH2OOHOH2CCH(CH3)2OHSerGlyTyrAlaLeuN-terminateC-terminateA链：2 1 个 AAB链：3 0 个 AA由两个-S-S-相 连 而 成牛胰岛素牛胰岛素是由是由51个氨基酸组成，是牛胰脏中胰岛个氨基酸组成，是牛胰脏中胰岛-细胞所分泌细胞所分泌的一种调节糖代谢的蛋白质激素的一种调节糖代谢的蛋白质激素.螺旋螺旋(2)二级结构二级结构指肽键的主

10、链在空间的排列指肽键的主链在空间的排列肽链呈右手螺旋状，每圈个肽链呈右手螺旋状，每圈个AA单位，螺距。单位，螺距。C ONHCRCHONC OCHHCNHCRCHONHHNCOCHOCCHONHCRCHORR氢键氢键氢键氢键0.54nm 折叠折叠维持作用力维持作用力:氢键氢键 ONHONHRRONHONHRRONHONHRONHONHRRONHONHRRONHONHR氢键氢键(3)三级结构三级结构在二级结构的基础上再进一步卷曲、褶叠、盘绕在二级结构的基础上再进一步卷曲、褶叠、盘绕蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构是其他次级键，如是其他次级键，如SS（二硫（二硫键）、离子键、氢键）、离子键、氢键、

11、疏水键、支链键、疏水键、支链等，共同作用的结等，共同作用的结果。果。烫发的过程是一个旧二烫发的过程是一个旧二硫键还原打开而后又氧硫键还原打开而后又氧化形成新的二硫键过程化形成新的二硫键过程(1)谷氨酸谷氨酸HOOCCH2CH2CHCOOHNH2的等电点为的等电点为3.22,在在pH=2时时的溶液中的溶液中,主要存在形式为主要存在形式为()-OOCCH2CH2CHCOO-AHOOCCH2CH2CHCOOHBNH2NH2HOOCCH2CH2CHCOOHCNH3+HOOCCH2CH2CHCOO-DNH3+(2)某氨基酸溶于某氨基酸溶于pH=7的纯水中的纯水中,所得溶液所得溶液pH=6.若要使此氨基若

12、要使此氨基酸酸达到等电点达到等电点,可可()A 加加HCl溶液溶液B 加加NaCl溶液溶液 C 加加NaOH溶液溶液D 加水溶液加水溶液洪莜坤洪莜坤有机化学习题集有机化学习题集P170二、蛋白质、氨基酸二、蛋白质、氨基酸1.（2）（）（6）2.（1）（）（3）（）（5）3.（1）（）（2）（）（3）4.（1）（）（2）8.（1）（）（2）（）（3）（4）（）（5）12.课外知识课外知识1 多肽固相合成的基本原理多肽固相合成的基本原理主要设计思想：以此结合在以此结合在固相载体上固相载体上的氨基酸作的氨基酸作为氨基组分为氨基组分脱去氨基保脱去氨基保护基护基将所要合成将所要合成肽链的羧末肽链的羧末端

13、氨基酸的端氨基酸的羧基羧基以共价以共价键的结构同键的结构同一个不溶性一个不溶性的高分子树的高分子树脂相连脂相连同过量的活同过量的活化羧基组分化羧基组分反应接长肽反应接长肽键，洗涤键，洗涤这样的步骤可以重复地多次进行下去这样的步骤可以重复地多次进行下去即缩合洗涤即缩合洗涤-去保护去保护-中和中和、洗涤洗涤-下一轮缩合下一轮缩合最后达到所需要合成的肽链长度。最后达到所需要合成的肽链长度。xNOHOR1HNHRnOH2NRn+1On123456聚苯乙烯树脂HCHO,HClCH2ClC CHR1NH t-Boc-OOCH2OCCHNH-t-BocOR1CF3COOHor HCl/CH3COOHCH2O

14、CCHNH2OR1C CHR2NH t-Boc-OODCCCH2OCCHNHOR1CCHNH-t-BocOR2.CH2肽链H2/Pd多肽脱离树脂多肽的固相合成与液相合成相比优点在于：（1）大大简化反应后处理操作：不溶性载体键合的聚合物只要简单地反复过滤和洗涤，即可从可溶性的溶剂和副产物中分离出来，省时、省力；（2）可充分利用热力学和动力学因素促进反应：可溶性试剂可以过量以使反应完全和获得高产率过量的试剂可简单地用溶剂冲洗，过滤清除；（3）逐步合成更为简化：因为所有的反应都可以在一个容器中进行，因而也避免了反应中间体转移的手续和损失；（4）易于实现自动化：所有的操作包括聚合链的增长都可实现自动化

15、；（5）树脂再生：如果选择适当的连接分子和裂解条件，高分子树脂可再生重复使用。由此，Merrifield固相合成法以快速简便的操作和高产率，为多肽研究开辟了广阔的天地，出现了许多用固相法合成多肽和蛋白质的报道。（1）谷氨酸谷氨酸 谷氨酸是难溶水的结晶。通常由面筋和豆饼的蛋白质谷氨酸是难溶水的结晶。通常由面筋和豆饼的蛋白质酸水解而得，故名。谷氨酸可用于抢救肝昏病。酸水解而得，故名。谷氨酸可用于抢救肝昏病。L-（-）-谷氨酸的单钠盐就是味精，工业上可由糖类谷氨酸的单钠盐就是味精，工业上可由糖类物质发酵或植物蛋白水解制取。物质发酵或植物蛋白水解制取。-氨基戊二酸氨基戊二酸HOOC-CH2CH2CH-

16、COONaNH2HOOC-CH2CH2CH-COOHNH2谷氨酸单钠谷氨酸单钠课外知识课外知识2 常见的氨基酸、多肽常见的氨基酸、多肽（2）南瓜子氨酸南瓜子氨酸NHNH2COOH从南瓜子中分离出来的一种氨基酸，熔点从南瓜子中分离出来的一种氨基酸，熔点260。对血吸虫、。对血吸虫、童虫生长发育有明显的抑制作用。童虫生长发育有明显的抑制作用。人脑中发现的五肽，具有镇痛和吗啡样麻醉作用人脑中发现的五肽，具有镇痛和吗啡样麻醉作用HOCH2CHC-NHCH2C-NHCH2CNH2OOO-NHCHC-NHCHCOOHCH2OCH2CH2SCH3（3）甲硫氨酸脑啡肽）甲硫氨酸脑啡肽（酪（酪-甘甘-甘甘-苯丙

17、苯丙-蛋）蛋）（4）血管紧张肽血管紧张肽 存在于血液中的一种激素，名叫血管紧张肽存在于血液中的一种激素，名叫血管紧张肽，能调节血，能调节血压，系八肽结构压，系八肽结构 H2NCHCCH2COOHONHCHCCH2)3(ONHCHNNH2NHCHCONHCHCHCONHCHCCH2CH3CH3HCC2H5CH3ONHCHCONCH2NNHHC CONHCHCOOHCH2门冬精缬酪异亮组脯苯OH（5）催产素催产素 由垂体后叶分泌的催产素则为九肽，内含门冬氨酸、半胱由垂体后叶分泌的催产素则为九肽，内含门冬氨酸、半胱氨酸（两个）、谷氨酰胺、甘氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、脯氨氨酸（两个）、谷氨酰胺、甘氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、脯氨酸、酪氨酸。催产素在临床上，主要用于产后子宫收缩不良和酸、酪氨酸。催产素在临床上，主要用于产后子宫收缩不良和产后子宫出血，某些条件下也可用于催产。产后子宫出血，某些条件下也可用于催产。