第二节生物技术

第二节生物技术第一页，共三十页，2022年，8月28日第二节蛋白质类药物的结构特点与理化性质第二页，共三十页，2022年，8月28日1.

氨基酸的结构与分类

氨基酸是组成蛋白质的基本单元。

除少数氨基酸为二氨基一羧基结构外，大多数氨基酸含一个氨基和一个羧基。构成蛋白质的氨基酸均为L型α-氨基酸：

HR-Cα-COOHNH2第三页，共三十页，2022年，8月28日根据侧链R结构和性质，氨基酸可分为：脂肪族极性正电性芳香族杂环族非极性负电性根据侧链结构的不同，氨基酸可分为脂肪族、芳香族和杂环氨基酸。根据侧链的亲水性不同，可分为极性（含

-H，-OH，-SH，或-CONH2）和非极性氨基酸。根据电荷不同分为正电性与负电性氨基酸。第四页，共三十页，2022年，8月28日2.肽的结构一个氨基酸的羧基与另一氨基酸的氨基脱去1分子水而生成肽。

HH-H2OHOHH2N-C-COOH+H2N-C-COOH→H2N-C-C-N-C-COOHR1R2R1H

R2

肽键(共价键、酰胺键）两个氨基酸组成的肽称为二肽，10个以上氨基酸组成的肽称为多肽。第五页，共三十页，2022年，8月28日3.

蛋白质的结构蛋白质是由20多种L型α-氨基酸通过肽键相连而组成。蛋白质的分子量一般在5×103~5×106。蛋白质结构中的化学键包括:肽键二硫键(-S-S-键)氢键疏水键离子键范德华力配位键共价键非共价键第六页，共三十页，2022年，8月28日一、氨基酸蛋白质——多聚氨基酸如图什么是氨基酸呢？第七页，共三十页，2022年，8月28日

牛胰脏核糖核酸酶蛋白分子氨基酸组成第八页，共三十页，2022年，8月28日蛋白质的组成单位——氨基酸含有氨基的羧酸1.化学结构R-CH(NH2)-COOHR代表氨基酸之间相异的部分，叫R基(Rgroup)，又称为侧链(sidechain)。无色晶体、溶于水酪氨酸分子第九页，共三十页，2022年，8月28日地球上天然形成的氨基酸有300

种以上，但是构成人体蛋白质的氨基酸只有20种,且都是α-氨基酸（可能还存在更多的）。提问：什么是α-氨基酸？答案：----C-C-C-C-COOHγβα----C-C-C-C(NH2)-COOHα-氨基酸----C-C-C(NH2)-C-COOHβ-氨基酸----C-C(NH2)-C-C-COOHγ-氨基酸第十页，共三十页，2022年，8月28日构成蛋白质的前二十种氨基酸的名称、符号、化学结构和疏水性指数。指数愈正表示疏水性愈强。

第十一页，共三十页，2022年，8月28日天冬氨酸赖氨酸精氨酸组氨酸酪氨酸色氨酸谷氨酸第十二页，共三十页，2022年，8月28日苯丙氨酸半胱氨酸蛋氨酸丝氨酸苏氨酸天冬酰胺谷氨酰胺第十三页，共三十页，2022年，8月28日甘氨酸丙氨酸缬氨酸亮氨酸异亮氨酸脯氨酸第十四页，共三十页，2022年，8月28日一级结构是指蛋白质多肽链中氨基酸的组成与排列顺序，是由共价键相连的。一级结构是区别不同蛋白质最基本、最重要的标志。二级结构为多肽链的有规律或无规律的折叠方式，包括α螺旋与β折叠结构等。三级结构是指螺旋或折叠的肽链的空间排列组合方式；每条多肽链都具备固有的三级结构，称为蛋白质的亚基。四级结构则是指两个以上的亚基通过非共价键连接而形成的空间排列组合方式。

蛋白质的四级结构第十五页，共三十页，2022年，8月28日胰岛素一级结构，1953年，英国生物化学家FredSanger报道了胰岛素(insulin)的一级结构，这是世界上第一个被确定一级结构的蛋白质第十六页，共三十页，2022年，8月28日蛋白质二级结构第十七页，共三十页，2022年，8月28日蛋白质高级结构第十八页，共三十页，2022年，8月28日4.

蛋白质的理化性质

A.一般性质

旋光性紫外吸收两性电解质胶体性质第十九页，共三十页，2022年，8月28日旋光性

蛋白质分子总体旋光性由构成氨基酸各个旋光度的总合决定,通常是右旋，它由螺旋结构引起。蛋白质变性，螺旋结构松开，则其左旋性增大。第二十页，共三十页，2022年，8月28日紫外吸收

大部分蛋白质均含有带苯丙氨酸、酪氨酸、与色氨酸，苯核在紫外280nm有最大吸收。氨基酸在紫外230nm显示强吸收。第二十一页，共三十页，2022年，8月28日蛋白质两性本质与电学性质

蛋白质除了肽键N-末端有自由的氨基和C-末端有自由的羧基等，这些基团在一定的pH条件下都能发生解离而带电。因此，蛋白质是两性电解质，在不同pH条件下蛋白质会成为阳离子、阴离子或二性离子。第二十二页，共三十页，2022年，8月28日纯晶体状态COO-H4N+水溶后等电荷状态总电荷0加酸H+H+H+H总电荷“＋”第二十三页，共三十页，2022年，8月28日COO-H4N+水溶后等电荷状态总电荷0加碱OH－OH－OH－总电荷“-”H3NH2O第二十四页，共三十页，2022年，8月28日在酸性溶液中在晶体状态或水溶液中在碱性溶液中即等电点（pI）“+”

“不带电”

“

—”pI——等电点时的pH不同氨基酸等电点（pI）不同提问：为什么？+_第二十五页，共三十页，2022年，8月28日

B.等电点时的氨基酸溶解度最小，易于沉淀提问：为什么？较小的同性排斥C.吸光性含苯环氨基酸大π键吸收紫外光，蛋白质故也具有紫外吸光性，实验室利用紫外分光光度仪在280nm处测定蛋白质含量；氨基酸是如何聚合为蛋白质的呢？成肽反应第二十六页，共三十页，2022年，8月28日答案：-R有电性区别。中性氨基酸pH一般为6.0提问：为什么偏酸性？答案：-COOH解离程度略大于-NH2的得电子能力提问：酸性氨基酸的pI(更偏酸、更偏碱）？更酸（3.0左右）碱性氨基酸pI更碱（7.6~10.7)(只有三种）提问：

大多数氨基酸在中性（pH=7）时，带

电？-第二十七页，共三十页，2022年，8月28日B.蛋白质的不稳定性1、蛋白质中的共价键破坏引起不稳定性蛋白质的水解：蛋白质在酸、碱、酶的催化下可发生肽键的水解与脱酰氨基作用，产生多肽片段、氨基酸或氨基酸残基等；蛋白质的氧化：在氧化剂存在下，蛋白质中的某些氨基酸侧链（如-SH和-SCH3）很容易被氧化，结果使蛋白质失活，或引起聚集等；消旋化作用：蛋白质在碱水解中常伴有某些氨基酸的消旋化作用，使氨基酸成为非代谢形式；二硫键断裂及交换：加热可引起二硫键的断裂或交换，而二硫键的破坏可严重影响蛋白质的生物活性。第二十八页，共三十页，2022年，8月28日B.蛋白质的不稳定性1、蛋白质中的共价键破坏引起不稳定性蛋白质的水解：蛋白质在酸、碱、酶的催化下可发生肽键的水解与脱酰氨基作用，产生多肽片段、氨基酸或氨基酸残基等；蛋白质的氧化：在氧化剂存在下，蛋白质中的某些氨基酸侧链（如-SH和-SCH3）很容易被氧化，结果使蛋白质失活，或引起聚集等；消旋化作用：蛋白质在碱水解中常伴有某些氨基酸的消旋化作用，使氨基酸成为非代谢形式；二硫键断裂及交换：加热可引起二硫键的断裂或交换，而二硫键的破坏可严重影响蛋白质的生物活性。第二十九