蛋白質(zhì)分子基礎(chǔ)7-肽的人工合成.ppt

1、蛋白質(zhì)分子基礎(chǔ) -肽的人工合成,化學(xué)合成多肽的意義,1）驗(yàn)證一個(gè)新的多肽的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)新的多肽，用于研究結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系； 2）為多肽生物合成反應(yīng)機(jī)制提供重要信息； 3）建立模型酶； 4）合成新的多肽藥物等。,化學(xué)合成多肽的研究進(jìn)展,Emil Fischer于上世紀(jì)初設(shè)計(jì)的多肽合成方法，稱為液相合成法，合成的肽鏈從N端向C端方向延伸。首先一個(gè)氨基酸的羧基和另一個(gè)氨基酸的氨基被保護(hù)基團(tuán)封閉，然后參與肽鍵形成的羧基被激活，如形成脂酰氯，或酸酐。激活的羧酸受到游離氨基的親電攻擊形成一個(gè)封閉的二肽，最后通過(guò)水解有選擇地除去保護(hù)基團(tuán)而留下一個(gè)完整的肽鍵。,化學(xué)合成多肽的研究進(jìn)展,在肽合成的技術(shù)方面取得了突

2、破性進(jìn)展的是R.Bruce Merrifield，他設(shè)計(jì)了一種肽的合成途徑并定名為肽固相合成途徑。 Merrifield成功地合成出了舒緩激肽（9肽）和具有124個(gè)氨基酸殘基的核糖核酸酶。 1965年9月，中國(guó)科學(xué)家在世界上首次人工合成了牛胰島素。 進(jìn)入80年代,以Merrifield固相合成法為基礎(chǔ)的多肽合成儀不斷得到完善、應(yīng)用和商業(yè)化?；瘜W(xué)合成多肽現(xiàn)在可以在程序控制的自動(dòng)化多肽合成儀上進(jìn)行。,多肽合成的基本過(guò)程,多肽的合成是一項(xiàng)很繁雜的工作 。要求有旋光性的 -氨基酸，按一定順序連接起來(lái)，又要保持旋光性不變 。 例如： 由丙氨酸和甘氨酸兩種氨基酸合成二肽，兩個(gè)氨基和兩個(gè)羧基的反應(yīng)活性相差不

3、大，可得四種產(chǎn)物。 四種產(chǎn)物是甘-甘氨酸，甘-丙氨酸，丙-甘氨酸，丙-丙氨酸,多肽合成的基本過(guò)程,多肽中有肽鍵存在，易發(fā)生各種反應(yīng)，如水解、氨解等，這就要求合成條件必須緩和，也就要對(duì)參與反應(yīng)的氨基、羧基進(jìn)行“活化”，使反應(yīng)容易進(jìn)行； 有多個(gè) -NH2 和 -COOH 存在，可能同時(shí)參加反應(yīng)，這就要求把不需要參加反應(yīng)的 -NH2 和 -COOH 暫時(shí)“保護(hù)”起來(lái)，只留下參加反應(yīng)的 -NH2 和 -COOH。,多肽合成的基本過(guò)程,多肽合成大致可以分為三個(gè)步驟： （1）-氨基和-羧基以及側(cè)鏈基團(tuán)的保護(hù)； （2）羧基的活化和形成肽鍵； （3）脫保護(hù)基和鈍化。,一、氨基的保護(hù)與羧基的活化,保護(hù)氨基： 常

4、用氯甲酸芐酯保護(hù)，因?yàn)榉磻?yīng)后，氨基上的芐氧羰基很容易用催化加氫的方法解除保護(hù)：,（用Z-NH-表示）,一、氨基的保護(hù)與羧基的活化,活化羧基： 常使 -COOH 轉(zhuǎn)化成酰氯，酸酐或酯，增強(qiáng) -COOH 中C 原子上的正電性，利于 -NH2 的親核反應(yīng)：,一、氨基的保護(hù)與羧基的活化,合成的一般過(guò)程為：,一、氨基的保護(hù)與羧基的活化,例： 由丙氨酸和甘氨酸合成二肽甘氨酰丙氨酸：,（氯甲酸芐酯） （甘氨酸） （芐氧碳酰甘氨酸）（芐氧碳酰甘氨酰氯） （甘氨酰丙氨酸）,一、氨基的保護(hù)與羧基的活化,若合成長(zhǎng)鏈的多肽，需要反復(fù)進(jìn)行保護(hù) -NH2，活化 -COOH，去保護(hù)基等的操作。 用這種方法，在1953年人工

5、合成催產(chǎn)素，由9個(gè)氨基酸組成，由半胱氨酸的 -S-S- 連成環(huán)狀結(jié)構(gòu)；在1965年，中國(guó)合成由51個(gè)氨基酸組成的結(jié)晶牛胰島素，由 A、B 兩個(gè)鏈組成。1979年日本合成的由124個(gè)氨基酸組成的牛胰核糖核酸酶。,二、固相合成技術(shù),20世紀(jì)70年代美國(guó)化學(xué)家梅里菲爾德（Merrifield R B）發(fā)明了一項(xiàng)快速、定量、能連續(xù)合成多肽的方法，-固相合成技術(shù)，由此他獲得1984年 Noble 化學(xué)獎(jiǎng)。,二、固相合成技術(shù),20世紀(jì)70年代美國(guó)化學(xué)家梅里菲爾德（Merrifield R B）發(fā)明了一項(xiàng)快速、定量、能連續(xù)合成多肽的方法，-固相合成技術(shù)，由此他獲得1984年 Noble 化學(xué)獎(jiǎng)。,二、固相合成技術(shù),原理：把要合成的肽鏈的末端氨基酸的羧基以共價(jià)鍵的形式與不溶性（固相）高分子樹(shù)脂（如氯甲基化的聚苯乙烯小球）相連，形成高分子樹(shù)脂為酯基的氨基酸酯；另一氨基保護(hù)的氨基酸與之反應(yīng)，形成肽鍵，脫去氨基保護(hù)，再與另一個(gè)氨基保護(hù)的氨基酸反應(yīng)，形成第二個(gè)肽鍵，重復(fù)上述操作，形成第三個(gè)，第四個(gè)肽鍵，最后從固相上斷裂下來(lái)合成的多肽鏈，得到純凈的多肽。,二、固相合成技術(shù),通式：,二、固相合成技術(shù),重復(fù)2）、-3）-4）步操作，接上第三個(gè)氨基酸，第四個(gè)氨基酸最后用無(wú)水 HF 斷下高分子，得到多肽。1）是把第一個(gè)氨基酸接到樹(shù)脂上，2）是脫去 -NH2 保護(hù)基，3）是形成第一個(gè)肽鍵，即接上第