肽及氨基酸衍生物

（優(yōu)選）肽及氨基酸衍生物第一頁，共六十六頁。肽及氨基酸衍生物概述肽的結(jié)構與分類肽的理化性質(zhì)與提取分離肽的結(jié)構測定重要多肽及氨基酸衍生物第二頁，共六十六頁。一、概述：肽為何物？肽（Peptide）:兩個或兩個以上的氨基酸通過肽鍵共價鍵連接形成的聚合物。肽是介于氨基酸和蛋白質(zhì)之間的物質(zhì)。氨基酸的分子最小，蛋白質(zhì)最大，多個肽進行多級折疊就組成一個蛋白質(zhì)分子。

第三頁，共六十六頁。肽為何物？人體吸收蛋白質(zhì)的主要形式不是以氨基酸，而是以多肽的形式吸收的，這是人體吸收蛋白質(zhì)機制研究的重大突破。

第四頁，共六十六頁。一、概述生理功能：調(diào)節(jié)機體生理功能、為機體提供營養(yǎng)。發(fā)展歷史：(1)1902年，人類第一次發(fā)現(xiàn)多肽：胰泌素W.M.BaylissE.H.Starling第五頁，共六十六頁。1901年，法國科學家Wertheimer，把實驗狗的一段游離小腸袢的神經(jīng)全部切除，只保留血管與身體其它部分相連，當把鹽酸溶液輸入這段小腸袢后，仍能引起胰液分泌。但他認為神經(jīng)難以切除干凈，提出“局部分泌反射”假說。英國兩位生理學家Balysiss和Starling于1902年1月，在研究小腸的局部運動反射時看到了Wertheimer的論文，產(chǎn)生了極大的興趣并重復了上述實驗。他們深信神經(jīng)切除完全，設想：可能是一個新現(xiàn)象––“化學反射”。也就是說，在鹽酸的作用下，小腸粘膜可能產(chǎn)生了一個化學物質(zhì)，當其被吸收入血液后，隨著血液被運送到胰腺，引起胰液分泌。為了證實該設想，他們立即把同一條狗的另一段空腸剪下來刮下粘膜，加砂子和鹽酸研碎，再把浸液中和、過濾，做成粗提取液，注射到同一條狗的靜脈。結(jié)果，引起比前面切除神經(jīng)的實驗具有更明顯的胰液分泌。這樣，一個刺激胰液分泌的化學物質(zhì)被發(fā)現(xiàn)了，這個物質(zhì)被命名為促胰液素(secretin)。這是生理學史上一個偉大的發(fā)現(xiàn)。這一發(fā)現(xiàn)開創(chuàng)了多肽物質(zhì)在內(nèi)分泌學中的功能性研究，意義和影響深遠。第六頁，共六十六頁。一、概述發(fā)展歷史：(2)1931年P物質(zhì)：興奮平滑肌、舒張血管而降低血壓

H.H.Dale1936年諾貝爾生理學醫(yī)學獎P物質(zhì)，十一肽第七頁，共六十六頁。1931年，英國生理學家戴爾正在研究神經(jīng)遞質(zhì)的作用（他因此在1936年獲得諾貝爾生理學及醫(yī)學獎）。當時已知的神經(jīng)遞質(zhì)是乙酰膽堿。戴爾讓其研究生馮·歐拉做一個實驗，證明小腸釋放的乙酰膽堿能刺激小腸的收縮。馮·歐拉發(fā)現(xiàn)從兔子的小腸提取出來的溶液的確能引起小腸收縮。為了證明收縮是由乙酰膽堿引起的，馮·歐拉又加入藥物阿托品。阿托品能阻斷乙酰膽堿的作用，如果收縮是乙酰膽堿引起的，就會被阿托品抑制住。然而小腸卻還在收縮，這就說明在小腸提取液中另外還有一種能刺激小腸收縮的物質(zhì)。馮·歐拉和實驗室的另一名研究人員隨后發(fā)現(xiàn)這種活性物質(zhì)在腦組織里最多。他們把它從編號“P”的制劑中提取了出來，又不知道那究竟是什么東西，就把它叫做P物質(zhì)。這個臨時亂叫名稱后來就沿用了下來。第八頁，共六十六頁。一、概述發(fā)展歷史：(3)1953年：Vigneaud領導的生化小組第一次完成生物活性肽催產(chǎn)素的合成

V.Du.Vigneand1955年諾貝爾化學獎此后整個50年代的多肽研究，主要集中于腦垂體所分泌的各種多肽激素。第九頁，共六十六頁。一、概述發(fā)展歷史：(4)1952年：生物化學家StanleyCohen在將肉瘤植入小鼠胚胎的實驗中，發(fā)現(xiàn)小鼠交感神經(jīng)纖維生長加快、神經(jīng)節(jié)明顯增大這一現(xiàn)象。1960年，才發(fā)現(xiàn)這是一種多肽在起作用，并將之稱為神經(jīng)生長因子（NGF）。

1986年StanleyCohen獲諾貝爾生理學獎

第十頁，共六十六頁。一、概述發(fā)展歷史：(5)

50年代末，R.B.Merrifield發(fā)明了多肽固相合成法并因此榮獲諾貝爾化學獎。

(6)60年代初期，多肽的研究出現(xiàn)了驚人的發(fā)展，多肽的結(jié)構分析、生物功能等都相繼取得成果。

(7)1965年我國科學家完成了牛結(jié)晶胰島素的合成，這是世界上第一次人工合成多肽類生物活性物質(zhì)。

第十一頁，共六十六頁。一、概述發(fā)展歷史：(8)

70年代,神經(jīng)肽的研究進入高潮，腦啡肽及阿片樣肽相繼發(fā)現(xiàn)，進入了多肽影響生物胚胎發(fā)育的研究。

(9)80年代開始多肽研究逐漸發(fā)展為獨立的專業(yè)，它包含了生命科學最新的分子生物學、生物合成、免疫化學、神經(jīng)生理、臨床醫(yī)學等多個學科。特別是基因工程的引入，使得許多多肽得以大規(guī)模的表達。

第十二頁，共六十六頁。一、概述發(fā)展歷史：(10)

90年代，人類基因組計劃啟動。隨著科學家們解密一個個基因，多肽研究及其應用出現(xiàn)了空前繁榮的局面。隨著現(xiàn)代生物技術的進步和生命科學的發(fā)展，多肽在生物體內(nèi)的生理功能受到越來越多重視，尤其是許多活性肽生理功能和結(jié)構的明朗，更是推動了科學界對活性肽的研究。第十三頁，共六十六頁。

直至現(xiàn)在，人們發(fā)現(xiàn)存在于生物體的多肽已有數(shù)萬種，并且發(fā)現(xiàn)所有的細胞都能合成多肽。同時，幾乎所有細胞也都受多肽調(diào)節(jié)，它涉及激素、神經(jīng)、細胞生長和生殖等各個領域，生命活動中的細胞分化、神經(jīng)激素遞質(zhì)調(diào)節(jié)、腫瘤病變、免疫調(diào)節(jié)等均與活性多肽密切相關。一、概述第十四頁，共六十六頁。神經(jīng)系統(tǒng)中，神經(jīng)肽是人和動物生長和激素調(diào)節(jié)的重要物質(zhì)，例如：P物質(zhì)能興奮平滑肌和由于舒張血管而降低血壓；神經(jīng)緊張肽（N）能降低血壓，對腸和子宮還具有收縮作用；內(nèi)非肽和腦非肽的衍生物很強的鎮(zhèn)痛作用。內(nèi)分泌系統(tǒng)中，促甲狀腺素釋放激素（TRH）是一種能促進產(chǎn)婦乳汁分泌的多肽；促性腺激素（LHRH）是一種能刺激女性器官中的黃體分泌，引起排卵并促進刺激素合成的多肽。一、概述第十五頁，共六十六頁。免疫系統(tǒng)中，白蛋白多肽、胸腺肽、血清胸腺因子等均可以引起免疫T細胞的分化。運動系統(tǒng)中，降鈣素通過刺激骨形成細胞引起磷酸鈣在骨架上的沉積，可以有效治療骨萎縮、骨質(zhì)疏松、佝僂病。一、概述第十六頁，共六十六頁。一、概述生物活性多肽的來源：從生物體中分離的各類天然活性肽；酶解蛋白質(zhì)產(chǎn)生的生物活性肽；通過化學法或DNA重組技術合成的生物活性肽；微生物發(fā)酵法制備的生物活性肽。第十七頁，共六十六頁。一、概述生物活性多肽的來源：（一）天然活性多肽(1)

動物組織：

海蛇毒素芋螺毒素70個左右的氨基酸10-30個左右的氨基酸動物的抗菌肽20-60個左右的氨基酸光譜抗菌蝎毒素鎮(zhèn)痛第十八頁，共六十六頁。一、概述生物活性多肽的來源：（一）天然活性多肽(1)

植物組織：

鵝膏菌毒素二環(huán)八肽，亦稱毒傘肽真核生物mRNA合成的專一性抑制劑；基因的組織結(jié)構和細胞定位；基因的表達和調(diào)控；腫瘤和病毒的研究；細胞結(jié)構與功能

第十九頁，共六十六頁。天然活性肽來源活性肽結(jié)構（名稱）活性肽功能人腦皮層組織Tyr-Pro-Lys-Gly-NH3具有阿片類樣作用人乳蛋白Gly-Leu-Phe-NH2刺激吞噬細胞增長、提高免疫鴕鳥b-防御素具有抗細菌活性海鞘血細胞Val-Phe-Gln-Phe-Lys-Gly-Ile-Glu-His-His-Val-Gly-Asn-Phe-Val-His-Gly-Phe-Ser-His-Val-Phe-NH2具有光譜抗菌活性姬松茸子實體Bestlifin治療肝昏迷和抗疲勞等作用苦瓜P-insulin降低血糖含量東海細菌F8712環(huán)[Ile-Pro]對鰻弧菌具有較強的抑制作用一、概述第二十頁，共六十六頁。一、概述生物活性多肽的來源：（二）化學合成法制備活性肽固相合成:將帶有氨基保護基的氨基酸的羧基端固定到不溶樹脂上，脫去氨基保護基，同下一個氨基酸的活化羧基形成酯鍵，從而延伸肽鏈。應用：多肽和蛋白質(zhì)的研究領域，尤其是短肽的合成。缺點：序列短、耗時、合成效率低、純度低、成本高、合成試劑毒性大。第二十一頁，共六十六頁。一、概述生物活性多肽的來源：（二）化學合成法制備活性肽蛋白質(zhì)合成的片段連接法:采用固相合成制備適當長度的肽鏈，結(jié)合液相合成的方法，將不同肽鏈相互連接，合成長肽鏈或蛋白質(zhì)。缺點：需對片段中不希望參與反應的端基及側(cè)鏈進行保護，不易純化、相互連接時縮合效率低、連接產(chǎn)物難分離。第二十二頁，共六十六頁。一、概述生物活性多肽的來源：（三）酶法制備活性肽利用蛋白酶直接水解蛋白質(zhì)，分離純化得到生物活性肽。優(yōu)點：多肽產(chǎn)品具有良好的溶解性、耐酸和耐熱穩(wěn)定性及較高的速溶性。缺點：產(chǎn)生苦味肽，影響生物活性肽的實際應用?？朔椒ㄊ遣捎秒p酶法或多酶法。蛋白酶使用量大且價格昂貴。第二十三頁，共六十六頁。一、概述生物活性多肽的來源：（四）微生物發(fā)酵法制備活性肽利用蛋白酶產(chǎn)生菌產(chǎn)酶水解蛋白質(zhì)，分離純化得到生物活性肽。優(yōu)點：微生物蛋白酶來源廣、酶產(chǎn)量高、生長周期短、生產(chǎn)成本低；可直接生產(chǎn)脫苦的活性肽。蛋白酶的生產(chǎn)源：米曲霉、黑曲霉、枯草芽孢桿菌等，很多優(yōu)良的產(chǎn)酶菌株是有毒或有害的。第二十四頁，共六十六頁。一、概述常見生物活性多肽及功能：（一）大豆肽大豆肽是大豆蛋白經(jīng)蛋白酶水解后，利用分離、脫色、脫臭等工藝制成的低分子肽，其氨基酸組成幾乎與大豆蛋白完全一樣。增加肌紅蛋白的合成、緩解機體的缺氧癥狀、達到抗疲勞的效果以及增強機體免疫功能；有效抑制血管緊張素轉(zhuǎn)換酶(ACE)的活性，對于因ACE引起的人體血壓升高具有一定的控制作用。第二十五頁，共六十六頁。一、概述常見生物活性多肽及功能：（二）谷胱甘肽谷氨酸、半胱氨酸、甘氨酸組成的活性三肽，廣泛存在于動植物組織中，以酵母、谷物種子胚芽和動物肝臟含量最高。清除自由基、解毒、機體免疫、物質(zhì)運輸?shù)戎匾纳砉δ堋５诙?，共六十六頁。一、概述常見生物活性多肽及功能：（三）白蛋白肽是將卵清蛋白通過定向酶切制成的小分子多肽，其氨基酸序列與人體血清蛋白極為相似，生物利用率高。調(diào)節(jié)人體免疫功能，增強免疫；可抑制ACE，起到降血壓和保護肝臟的功能；捕獲自由基、抗氧化、防衰老；調(diào)節(jié)腸胃道功能等。第二十七頁，共六十六頁。一、概述常見生物活性多肽及功能：（四）魚肉肽魚肉肽是魚類蛋白經(jīng)蛋白酶水解所制得的一系列肽，其較蛋白質(zhì)更容易吸收。由鰱魚制備的抗氧化肽具有較強的抗氧化活性，可作為食品添加劑防止食品氧化變質(zhì)；由鳙魚酶解所得的生物活性肽則表現(xiàn)出抗氧化、促進鈣吸收、增強免疫力等生理功效。第二十八頁，共六十六頁。一、概述常見生物活性多肽及功能：（五）其它活性肽玉米肽水溶性高，易被機體吸收，具有降血壓、降血脂、抗疲勞、改善肝臟功能、促進體力恢復等作用；低聚合度的小麥肽主要包括降血壓肽、陣痛多肽、阿片樣活性肽和抗菌肽等，具有調(diào)節(jié)機體功能、提高免疫、保持健康等生理功能；乳源肽主要為乳中蛋白質(zhì)的水解產(chǎn)物，在消化系統(tǒng)、心血管、免疫系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)中發(fā)揮重要功能。第二十九頁，共六十六頁。一、概述生物活性多肽的主要應用(1)作為藥物、疫苗、導向藥物、診斷試劑、酶抑制劑及藥物先導化合物。

舟山眼鏡蛇毒素中分離得到一種細胞毒素多肽(CTX2F)，能夠一直人肺腺癌A549細胞的增值。在診斷試劑中，多肽可作為抗原檢測病毒、細菌、支原體、螺旋體等微生物和寄生蟲的抗體。第三十頁，共六十六頁。一、概述生物活性多肽的主要應用(2)功能食品的開發(fā)

日本永森乳業(yè)先后開發(fā)了8種乳蛋白營養(yǎng)肽：W-800沒有苦味，更易消化；C-2500溶解性和酸、堿、熱穩(wěn)定均較好；C-700起泡性和乳化性較好，可用于食品添加劑。

飼料添加劑也是生物活性肽的一個重要方面，如抗菌肽具有廣譜的抗菌作用，對禽畜具有促生長和治療疾病的功能，是無毒、無害、無殘留的綠色產(chǎn)品。第三十一頁，共六十六頁。肽及氨基酸衍生物

概述肽的結(jié)構與分類肽的理化性質(zhì)與提取分離肽的結(jié)構測定重要多肽及氨基酸衍生物第三十二頁，共六十六頁。二、結(jié)構類型(一)肽的結(jié)構第三十三頁，共六十六頁。二、結(jié)構類型肽的結(jié)構旋轉(zhuǎn)異構體反式順式蛋白質(zhì)形成多級結(jié)構的原因之一第三十四頁，共六十六頁。肽及氨基酸衍生物一級結(jié)構：氨基酸序列，標號由氨基酸端開始。第三十五頁，共六十六頁。二、結(jié)構類型二級結(jié)構：多肽主鏈骨架盤繞折疊而形成的構象。維系力：H鍵a-螺旋（側(cè)視）a-螺旋（俯視）b-折疊第三十六頁，共六十六頁。三級結(jié)構：一個蛋白質(zhì)中所有原子的整體排列。維系力：H鍵、疏水相互作用二、結(jié)構類型第三十七頁，共六十六頁。四級結(jié)構：兩個或多個多肽鏈通過相互作用形成。單獨的一條鏈被稱為亞基二、結(jié)構類型血紅蛋白第三十八頁，共六十六頁。第三十九頁，共六十六頁。多級結(jié)構的形成原因：肽鍵的旋轉(zhuǎn)異構二硫鍵分子間作用力二、結(jié)構類型第四十頁，共六十六頁。二、結(jié)構類型第四十一頁，共六十六頁。第四十二頁，共六十六頁。二、結(jié)構類型

根據(jù)氨基酸的數(shù)目分類：寡肽(<10)、多肽(10-50)

（二）結(jié)構類型甘氨酰-丙氨酸丙氨酰-甘氨酸丙-酪-甘Ala-Tyr-Gly第四十三頁，共六十六頁。根據(jù)肽分子的形狀分類：（二）結(jié)構類型

直鏈肽：肽鏈以直鏈方式形成

環(huán)肽：氨基酸肽鍵形成的環(huán)狀結(jié)構二、結(jié)構類型第四十四頁，共六十六頁。二、結(jié)構類型第四十五頁，共六十六頁。二、結(jié)構類型第四十六頁，共六十六頁。二、結(jié)構類型第四十七頁，共六十六頁。

根據(jù)肽的來源分類

（二）結(jié)構類型：

內(nèi)源性肽：人體本身就存在的肽，這是天然活性肽存在的主要方式例如：促生長激素釋放激素、促甲狀腺素、胸腺肽、胰島素等。

外源性肽：來源于除人體外的植物、動物組織等主要分為植物肽、動物肽等例如：蜂毒、蛇毒、蛙毒、芋螺毒素等。

二、結(jié)構類型第四十八頁，共六十六頁。肽及氨基酸衍生物概述肽的結(jié)構與分類肽的理化性質(zhì)與提取分離肽的結(jié)構測定重要多肽及氨基酸衍生物第四十九頁，共六十六頁。三、肽的物理性質(zhì)（1）直鏈肽：固態(tài)：兩性離子；水溶液：有等電點、可解離、質(zhì)子化（2）環(huán)肽化合物的相對分子量和理化性質(zhì)與直鏈肽有很大區(qū)別；與氨基酸的物理性質(zhì)和部分化學性質(zhì)有明顯不同。第五十頁，共六十六頁。四、肽的化學性質(zhì)1.酰化反應:多肽與丹磺酰氯(DNS-Cl)在堿性條件下反應得到DNS-肽化合物。其目的是保護氨基。第五十一頁，共六十六頁。四、肽的化學性質(zhì)2.顏色反應:肽(Peptide)紫藍色衍生物茚三酮顏色反應直鏈肽第五十二頁，共六十六頁。四、肽的化學性質(zhì)3.烷基化反應:降低肽類化合物的極性，利于多肽的分離鑒定；制備衍生物、增加分子多樣性發(fā)生在多肽的氨基、羧基、羥基、巰基等。第五十三頁，共六十六頁。五、肽的高分子性質(zhì)(1)

擴散性：在水溶液中自由擴散，達到均勻分布擴散速度比蛋白質(zhì)快。(2)

黏度：隨分子的不對稱性增加而增加黏度比蛋白質(zhì)小。第五十四頁，共六十六頁。六、肽的提取分離研究多肽分子的結(jié)構和組成，需要純的樣品，結(jié)晶狀態(tài)；研究具有生物活性的多肽，需要保持天然構象；去除干擾物質(zhì)或拮抗成分。第五十五頁，共六十六頁。六、肽的提取分離1.提取:物理提?。换瘜W提?。ǔ杀?、含量、穩(wěn)定性）機械破碎法：組織搗碎機、膠體磨、勻漿器、球磨機

超聲波破碎法：局部發(fā)熱，活性有損失酶消化法：滲透破碎法：通過滲透壓的變化，使組織變性。交替凍融法：于冷藏庫或干冰反復于-15~-20度使之凍固，然后緩慢溶解。反復操作，使細胞內(nèi)顆粒破壞。第五十六頁，共六十六頁。六、肽的提取分離2.粗分:目的：富集目標化合物

要求：設備和方法簡單、處理量大、適合工業(yè)化常用方法：等電點法鹽析法有機溶劑分級沉淀法第五十七頁，共六十六頁。六、肽的提取分離3.純化:要求：根據(jù)多肽的理化性質(zhì)選擇純化方法分子量、溶解度差異等常用方法：凝膠過濾透析超濾電泳