肽及氨基酸衍生物

关于肽及氨基酸衍生物第一页，共七十一页，编辑于2023年，星期三学习目标掌握氨基酸、多肽和蛋白质的结构特点及多肽的分类、理化性质、结构测定方法掌握Edman降解反应原理与应用了解多肽分离原理及主要分离方法了解多肽药物与生物活性肽的作用机制第二页，共七十一页，编辑于2023年，星期三肽及氨基酸衍生物概述肽的结构与分类肽的理化性质与提取分离肽的结构测定重要多肽及氨基酸衍生物第三页，共七十一页，编辑于2023年，星期三一、概述：肽为何物？肽（Peptide）:两个或两个以上的氨基酸通过肽键共价键连接形成的聚合物。肽是介于氨基酸和蛋白质之间的物质。氨基酸的分子最小，蛋白质最大，多个肽进行多级折叠就组成一个蛋白质分子。

第四页，共七十一页，编辑于2023年，星期三肽为何物？人体吸收蛋白质的主要形式不是以氨基酸，而是以多肽的形式吸收的，这是人体吸收蛋白质机制研究的重大突破。

第五页，共七十一页，编辑于2023年，星期三一、概述生理功能：调节机体生理功能、为机体提供营养。发展历史：(1)1902年，人类第一次发现多肽：胰泌素W.M.BaylissE.H.Starling第六页，共七十一页，编辑于2023年，星期三1901年，法国科学家Wertheimer，把实验狗的一段游离小肠袢的神经全部切除，只保留血管与身体其它部分相连，当把盐酸溶液输入这段小肠袢后，仍能引起胰液分泌。但他认为神经难以切除干净，提出“局部分泌反射”假说。英国两位生理学家Balysiss和Starling于1902年1月，在研究小肠的局部运动反射时看到了Wertheimer的论文，产生了极大的兴趣并重复了上述实验。他们深信神经切除完全，设想：可能是一个新现象––“化学反射”。也就是说，在盐酸的作用下，小肠粘膜可能产生了一个化学物质，当其被吸收入血液后，随着血液被运送到胰腺，引起胰液分泌。为了证实该设想，他们立即把同一条狗的另一段空肠剪下来刮下粘膜，加砂子和盐酸研碎，再把浸液中和、过滤，做成粗提取液，注射到同一条狗的静脉。结果，引起比前面切除神经的实验具有更明显的胰液分泌。这样，一个刺激胰液分泌的化学物质被发现了，这个物质被命名为促胰液素(secretin)。这是生理学史上一个伟大的发现。这一发现开创了多肽物质在内分泌学中的功能性研究，意义和影响深远。第七页，共七十一页，编辑于2023年，星期三一、概述发展历史：(2)1931年P物质：兴奋平滑肌、舒张血管而降低血压

H.H.Dale1936年诺贝尔生理学医学奖P物质，十一肽第八页，共七十一页，编辑于2023年，星期三1931年，英国生理学家戴尔正在研究神经递质的作用（他因此在1936年获得诺贝尔生理学及医学奖）。当时已知的神经递质是乙酰胆碱。戴尔让其研究生冯·欧拉做一个实验，证明小肠释放的乙酰胆碱能刺激小肠的收缩。冯·欧拉发现从兔子的小肠提取出来的溶液的确能引起小肠收缩。为了证明收缩是由乙酰胆碱引起的，冯·欧拉又加入药物阿托品。阿托品能阻断乙酰胆碱的作用，如果收缩是乙酰胆碱引起的，就会被阿托品抑制住。然而小肠却还在收缩，这就说明在小肠提取液中另外还有一种能刺激小肠收缩的物质。冯·欧拉和实验室的另一名研究人员随后发现这种活性物质在脑组织里最多。他们把它从编号“P”的制剂中提取了出来，又不知道那究竟是什么东西，就把它叫做P物质。这个临时乱叫名称后来就沿用了下来。第九页，共七十一页，编辑于2023年，星期三一、概述发展历史：(3)1953年：Vigneaud领导的生化小组第一次完成生物活性肽催产素的合成

V.Du.Vigneand1955年诺贝尔化学奖此后整个50年代的多肽研究，主要集中于脑垂体所分泌的各种多肽激素。第十页，共七十一页，编辑于2023年，星期三一、概述发展历史：(4)1952年：生物化学家StanleyCohen在将肉瘤植入小鼠胚胎的实验中，发现小鼠交感神经纤维生长加快、神经节明显增大这一现象。1960年，才发现这是一种多肽在起作用，并将之称为神经生长因子（NGF）。

1986年StanleyCohen获诺贝尔生理学奖

第十一页，共七十一页，编辑于2023年，星期三一、概述发展历史：(5)

50年代末，R.B.Merrifield发明了多肽固相合成法并因此荣获诺贝尔化学奖。

(6)60年代初期，多肽的研究出现了惊人的发展，多肽的结构分析、生物功能等都相继取得成果。

(7)1965年我国科学家完成了牛结晶胰岛素的合成，这是世界上第一次人工合成多肽类生物活性物质。

第十二页，共七十一页，编辑于2023年，星期三一、概述发展历史：(8)

70年代,神经肽的研究进入高潮，脑啡肽及阿片样肽相继发现，进入了多肽影响生物胚胎发育的研究。

(9)80年代开始多肽研究逐渐发展为独立的专业，它包含了生命科学最新的分子生物学、生物合成、免疫化学、神经生理、临床医学等多个学科。特别是基因工程的引入，使得许多多肽得以大规模的表达。

第十三页，共七十一页，编辑于2023年，星期三一、概述发展历史：(10)

90年代，人类基因组计划启动。随着科学家们解密一个个基因，多肽研究及其应用出现了空前繁荣的局面。随着现代生物技术的进步和生命科学的发展，多肽在生物体内的生理功能受到越来越多重视，尤其是许多活性肽生理功能和结构的明朗，更是推动了科学界对活性肽的研究。第十四页，共七十一页，编辑于2023年，星期三

直至现在，人们发现存在于生物体的多肽已有数万种，并且发现所有的细胞都能合成多肽。同时，几乎所有细胞也都受多肽调节，它涉及激素、神经、细胞生长和生殖等各个领域，生命活动中的细胞分化、神经激素递质调节、肿瘤病变、免疫调节等均与活性多肽密切相关。一、概述第十五页，共七十一页，编辑于2023年，星期三神经系统中，神经肽是人和动物生长和激素调节的重要物质，例如：P物质能兴奋平滑肌和由于舒张血管而降低血压；神经紧张肽（N）能降低血压，对肠和子宫还具有收缩作用；内非肽和脑非肽的衍生物很强的镇痛作用。内分泌系统中，促甲状腺素释放激素（TRH）是一种能促进产妇乳汁分泌的多肽；促性腺激素（LHRH）是一种能刺激女性器官中的黄体分泌，引起排卵并促进刺激素合成的多肽。一、概述第十六页，共七十一页，编辑于2023年，星期三免疫系统中，白蛋白多肽、胸腺肽、血清胸腺因子等均可以引起免疫T细胞的分化。运动系统中，降钙素通过刺激骨形成细胞引起磷酸钙在骨架上的沉积，可以有效治疗骨萎缩、骨质疏松、佝偻病。一、概述第十七页，共七十一页，编辑于2023年，星期三一、概述生物活性多肽的来源：从生物体中分离的各类天然活性肽；酶解蛋白质产生的生物活性肽；通过化学法或DNA重组技术合成的生物活性肽；微生物发酵法制备的生物活性肽。第十八页，共七十一页，编辑于2023年，星期三一、概述生物活性多肽的来源：（一）天然活性多肽(1)

动物组织：

海蛇毒素芋螺毒素70个左右的氨基酸10-30个左右的氨基酸动物的抗菌肽20-60个左右的氨基酸光谱抗菌蝎毒素镇痛第十九页，共七十一页，编辑于2023年，星期三一、概述生物活性多肽的来源：（一）天然活性多肽(1)

植物组织：

鹅膏菌毒素二环八肽，亦称毒伞肽真核生物mRNA合成的专一性抑制剂；基因的组织结构和细胞定位；基因的表达和调控；肿瘤和病毒的研究；细胞结构与功能

第二十页，共七十一页，编辑于2023年，星期三一、概述第二十一页，共七十一页，编辑于2023年，星期三一、概述生物活性多肽的来源：（二）化学合成法制备活性肽固相合成:将带有氨基保护基的氨基酸的羧基端固定到不溶树脂上，脱去氨基保护基，同下一个氨基酸的活化羧基形成酯键，从而延伸肽链。应用：多肽和蛋白质的研究领域，尤其是短肽的合成。缺点：序列短、耗时、合成效率低、纯度低、

成本高、合成试剂毒性大。第二十二页，共七十一页，编辑于2023年，星期三一、概述生物活性多肽的来源：（二）化学合成法制备活性肽蛋白质合成的片段连接法:采用固相合成制备适当长度的肽链，结合液相合成的方法，将不同肽链相互连接，合成长肽链或蛋白质。缺点：需对片段中不希望参与反应的端基及侧链进行保护，不易纯化、相互连接时缩合效率低、连接产物难分离。第二十三页，共七十一页，编辑于2023年，星期三一、概述生物活性多肽的来源：（三）酶法制备活性肽利用蛋白酶直接水解蛋白质，分离纯化得到生物活性肽。优点：多肽产品具有良好的溶解性、耐酸和耐热稳定性及较高的速溶性。缺点：产生苦味肽，影响生物活性肽的实际应用。克服方法是采用双酶法或多酶法。蛋白酶使用量大且价格昂贵。第二十四页，共七十一页，编辑于2023年，星期三一、概述生物活性多肽的来源：（四）微生物发酵法制备活性肽利用蛋白酶产生菌产酶水解蛋白质，分离纯化得到生物活性肽。优点：微生物蛋白酶来源广、酶产量高、生长周期短、生产成本低；可直接生产脱苦的活性肽。蛋白酶的生产源：米曲霉、黑曲霉、枯草芽孢杆菌等，很多优良的产酶菌株是有毒或有害的。第二十五页，共七十一页，编辑于2023年，星期三一、概述常见生物活性多肽及功能：（一）大豆肽大豆肽是大豆蛋白经蛋白酶水解后，利用分离、脱色、脱臭等工艺制成的低分子肽，其氨基酸组成几乎与大豆蛋白完全一样。增加肌红蛋白的合成、缓解机体的缺氧症状、达到抗疲劳的效果以及增强机体免疫功能；有效抑制血管紧张素转换酶(ACE)的活性，对于因ACE引起的人体血压升高具有一定的控制作用。第二十六页，共七十一页，编辑于2023年，星期三一、概述常见生物活性多肽及功能：（二）谷胱甘肽谷氨酸、半胱氨酸、甘氨酸组成的活性三肽，广泛存在于动植物组织中，以酵母、谷物种子胚芽和动物肝脏含量最高。清除自由基、解毒、机体免疫、物质运输等重要的生理功能。第二十七页，共七十一页，编辑于2023年，星期三一、概述常见生物活性多肽及功能：（三）白蛋白肽是将卵清蛋白通过定向酶切制成的小分子多肽，其氨基酸序列与人体血清蛋白极为相似，生物利用率高。调节人体免疫功能，增强免疫；可抑制ACE，起到降血压和保护肝脏的功能；捕获自由基、抗氧化、防衰老；调节肠胃道功能等。第二十八页，共七十一页，编辑于2023年，星期三一、概述常见生物活性多肽及功能：（四）鱼肉肽鱼肉肽是鱼类蛋白经蛋白酶水解所制得的一系列肽，其较蛋白质更容易吸收。由鲢鱼制备的抗氧化肽具有较强的抗氧化活性，可作为食品添加剂防止食品氧化变质；由鳙鱼酶解所得的生物活性肽则表现出抗氧化、促进钙吸收、增强免疫力等生理功效。第二十九页，共七十一页，编辑于2023年，星期三一、概述常见生物活性多肽及功能：（五）其它活性肽玉米肽水溶性高，易被机体吸收，具有降血压、降血脂、抗疲劳、改善肝脏功能、促进体力恢复等作用；低聚合度的小麦肽主要包括降血压肽、阵痛多肽、阿片样活性肽和抗菌肽等，具有调节机体功能、提高免疫、保持健康等生理功能；乳源肽主要为乳中蛋白质的水解产物，在消化系统、心血管、免疫系统和神经系统中发挥重要功能。第三十页，共七十一页，编辑于2023年，星期三一、概述生物活性多肽的主要应用(1)作为药物、疫苗、导向药物、诊断试剂、酶抑制剂及药物先导化合物。

舟山眼镜蛇毒素中分离得到一种细胞毒素多肽(CTX2F)，能够一直人肺腺癌A549细胞的增值。

在诊断试剂中，多肽可作为抗原检测病毒、细菌、支原体、螺旋体等微生物和寄生虫的抗体。第三十一页，共七十一页，编辑于2023年，星期三一、概述生物活性多肽的主要应用(2)功能食品的开发

日本永森乳业先后开发了8种乳蛋白营养肽：W-800没有苦味，更易消化；C-2500溶解性和酸、碱、热稳定均较好；C-700起泡性和乳化性较好，可用于食品添加剂。

饲料添加剂也是生物活性肽的一个重要方面，如抗菌肽具有广谱的抗菌作用，对禽畜具有促生长和治疗疾病的功能，是无毒、无害、无残留的绿色产品。第三十二页，共七十一页，编辑于2023年，星期三肽及氨基酸衍生物

概述肽的结构与分类肽的理化性质与提取分离肽的结构测定重要多肽及氨基酸衍生物第三十三页，共七十一页，编辑于2023年，星期三二、结构类型

(一)肽的结构第三十四页，共七十一页，编辑于2023年，星期三二、结构类型肽的结构旋转异构体反式顺式蛋白质形成多级结构的原因之一第三十五页，共七十一页，编辑于2023年，星期三肽及氨基酸衍生物一级结构：氨基酸序列，标号由氨基酸端开始。第三十六页，共七十一页，编辑于2023年，星期三二、结构类型二级结构：多肽主链骨架盘绕折叠而形成的构象。

维系力：H键a-螺旋（侧视）a-螺旋（俯视）b-折叠第三十七页，共七十一页，编辑于2023年，星期三三级结构：一个蛋白质中所有原子的整体排列。

维系力：H键、疏水相互作用二、结构类型第三十八页，共七十一页，编辑于2023年，星期三四级结构：两个或多个多肽链通过相互作用形成。

单独的一条链被称为亚基二、结构类型血红蛋白第三十九页，共七十一页，编辑于2023年，星期三第四十页，共七十一页，编辑于2023年，星期三多级结构的形成原因：肽键的旋转异构二硫键分子间作用力二、结构类型第四十一页，共七十一页，编辑于2023年，星期三二、结构类型第四十二页，共七十一页，编辑于2023年，星期三第四十三页，共七十一页，编辑于2023年，星期三二、结构类型

根据氨基酸的数目分类：寡肽(<10)、多肽(10-50)

（二）结构类型甘氨酰-丙氨酸丙氨酰-甘氨酸丙-酪-甘Ala-Tyr-Gly第四十四页，共七十一页，编辑于2023年，星期三根据肽分子的形状分类：（二）结构类型

直链肽：肽链以直链方式形成

环肽：氨基酸肽键形成的环状结构二、结构类型第四十五页，共七十一页，编辑于2023年，星期三二、结构类型第四十六页，共七十一页，编辑于2023年，星期三二、结构类型第四十七页，共七十一页，编辑于2023年，星期三二、结构类型第四十八页，共七十一页，编辑于2023年，星期三

根据肽的来源分类

（二）结构类型：

内源性肽：人体本身就存在的肽，这是天然活性肽存在的主要方式例如：促生长激素释放激素、促甲状腺素、胸腺肽、胰岛素等。

外源性肽：来源于除人体外的植物、动物组织等主要分为植物肽、动物肽等例如：蜂毒、蛇毒、蛙毒、芋螺毒素等。

二、结构类型第四十九页，共七十一页，编辑于2023年，星期三肽及氨基酸衍生物概述肽的结构与分类肽的理化性质与提取分离肽的结构测定重要多肽及氨基酸衍生物第五十页，共七十一页，编辑于2023年，星期三三、肽的物理性质（1）直链肽：固态：两性离子；水溶液：有等电点、可解离、质子化（2）环肽化合物的相对分子量和理化性质与直链肽有很大区别；与氨基酸的物理性质和部分化学性质有明显不同。第五十一页，共七十一页，编辑于2023年，星期三四、肽的化学性质1.酰化反应:多肽与丹磺酰氯(DNS-Cl)在碱性条件下反应得到DNS-肽化合物。其目的是保护氨基。第五十二页，共七十一页，编辑于2023年，星期三四、肽的化学性质2.颜色反应:肽(Peptide)紫蓝色衍生物茚三酮颜色反应直链肽第五十三页，共七十一页，编辑于2023年，星期三四、肽的化学性质3.烷基化反应:降低肽类化合物的极性，利于多肽的分离鉴定；制备衍生物、增加分子多样性发生在多肽的氨基、羧基、羟基、巯基等。第五十四页，共七十一页，编辑于2023年，星期三五、肽的高分子性质(1)

扩散性：在水溶液中自由扩散，达到均匀分布扩散速度比蛋白质快。(2)

黏度：随分子的不对称性增加而增加黏度比蛋白质小。第五十五页，共七十一页，编辑于2023年，星期三六、肽的提取分离研究多肽分子的结构和组成，需要纯的样品，结晶状态；研究具有生物活性的多肽，需要保持天然构象；去除干扰物质或拮抗成分。第五十六页，共七十一页，编辑于2023年，星期三六、肽的提取分离1.提取:物理提取；化学提取（成本、含量、稳定性）机械破碎法：组织捣碎机、胶体磨、匀浆器、球磨机

超声波破碎法：局部发热，活性有损失酶消化法：渗透破碎法：通过渗透压的变化，使组织变性。交替冻融法：于冷藏库或干冰反复于-15~-20度使之冻固，然后缓慢溶解。反复操作，使细胞内颗粒破坏。第五十七页，共七十一页，编辑于2023年，星期三六、肽的提取分离2.粗分:目的：富集目标化合物

要求：设备和方法简单、处理量大、适合工业化常用方法：等电点法盐析法有机溶剂分级沉淀法第五十八页，共七十一页，编辑于2023年，星期三六、肽的提取分离3.纯化:要求：根据多肽的理化性质选择纯化方法分子量、溶解度差异等常用方法：凝胶过滤透析超滤电泳柱色谱第五十九页，共七十一页，编辑于2023年，星期三六、肽的提取分离4.分析:目的：分析多肽的一级结构和三维结构

常用方法：氨基酸序列分析：末端分析、二硫键的裂解、氨基酸组成、质谱分析三维结构：晶体衍射、多维核磁共振、质谱、圆二色谱第六十页，共七十一页，编辑于2023年，星期三六、肽的提取分离分离原理与分离方法：反相高效液相色谱、离子交换色谱、分子排阻色谱、亲核色谱、多维分离多肽