十四 氨基酸、多肽、蛋白质(制药工程)

十四氨基酸、多肽、蛋白质在豆类、花生、小麦和谷类中蛋白质是是生命的基础,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相关,不同结构的蛋白质,其生理功能也不同.禽流感病毒禽流感病毒正在侵蚀健康的肌体(蓝色的为禽流感病毒)(H5N1型禽流感病毒)2003年，非典曾让我们闻非色变！SARS病毒的电子图片蛋白质转运功能催化功能(绝大多数酶是由蛋白质组成)免疫防疫功能(如蛋白抗体)调控功能(如蛋白激素:胰岛素)运动功能神经刺激产生与传导功能………..蛋白质的功能第一节氨基酸分子中既含有-NH2,又含有羧酸的化合物叫氨基酸RCHCOOHNH2αRCHCH2COOHNH2αβRCHCH2CH2COOHNH2αβγ(一)氨基酸定义与分类氨基酸-氨基酸-氨基酸γ-氨基酸氨基酸需要量（每日mg/kg体重）婴儿（4-6个月）儿童（10-12岁）成人赖氨酸994412色氨酸2143苯丙氨酸1412216蛋氨酸492210苏氨酸68288亮氨酸1354216异亮氨酸832812缬氨酸92254合成人体蛋白质的有20种,都是-氨基酸(二)氨基酸构型标记除甘氨酸外，所有的氨基酸分子的α-碳原子都具手性碳原子OHCHOCH2OHHCOOHRHNH2COOHRHH2NCHOCH2OHHHOD-氨基酸L-氨基酸L-甘油醛D-甘油醛α-碳原子构型与甘油醛比较(三)氨基酸性质H3NCHCOO-R+两性离子R-CH-COOHNH2+HClR-CH-COOHNH3+Cl-铵盐(1)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：两性离子负离子正离子H3NCHCOO-R+H2NCHCOO-RH3NCHCOOHR+H2OH2OHO-++H3O+定义：溶液中正离子和负离子的量相等时的溶液pH值等电点(PI,isoelectricpoint)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。CH2CH2CH2H2CHCOOHNH2NH2赖氨酸HOOCCH2CH2CHCOOH谷氨酸NH2酸性氨基酸加H+，可达到等电点,pI7.pI7.6-10.8pI2.8-3.2碱性氨基酸加OH-,可达到等电点,pI7.问题:如何调节氨基酸的等电点?氨基的反应(2)氨基酸反应RCHCOOHNH2HNO2RCHCOOHOH+N2vanSlyke氨基测定法O2NNO2FO2NNO2NHCHCOOHR封闭氨基HFN(CH3)2SO2ClN(CH3)2SO2NHCHCOOHR分析氨基酸HCl(CH3)3COCOOCOOC(CH3)3RCHCOOHNHCOC(CH3)3O(缩写：t-Boc-氨基酸)保护氨基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-氨基酸的鉴别、薄层分析显色RCHCOOHNH2Ba(OH)2NNHCH2,组胺RCH2NH2(R=)PCl5RCHCOClNH2活化羧基PhCH2OHRCHCOOCH2PhNH2保护羧基羧基的反应环状交酰胺COCHH3CNH2OHCOHCCH3H2NHO+RCHNH2CH2COOHHNNHOOCH3H3C,-不饱和酸-氨基酸-氨基酸氨基与羧基的脱水反应RCHCHCOOH+NH3CH2CH2COOHCH2NHHCOCH2CH2CH2NH+H2O△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5个碳原子时,失水生成聚酰胺r-氨基酸失水二多肽与蛋白质一般把分子量小于1万的叫多肽,分子量大于1万的叫蛋白质由氨基酸相互脱水形成的聚酰胺称为肽(peptides)或蛋白质N端C端四肽NH3CHR1CONHCHR2CONHCHR3CONHCR4HCOO-肽键+1定义CNHONH2CHCH3CHCH2C6H5CONHCH2CONHCHCOOHCH2OH丙氨酰苯丙氨酰甘氨酰丝氨酸(丙·苯丙·甘·丝)(Ala-Phe-Gly-Ser)2多肽的命名从N端到C端，以末端酸为母体,其它氨基酸改酸为酰,3蛋白质的结构(1)一级结构—指氨基酸的排列顺序+H3NHCCNHCH2CNHCHCNHCHCNHCHCOO-OCH3OCH2CH2OOHOH2CCH(CH3)2OHSerGlyTyrAlaLeuN-terminateC-terminateA链：21个AAB链：30个AA由两个-S-S-相连而成牛胰岛素是由51个氨基酸组成，是牛胰脏中胰岛β-细胞所分泌的一种调节糖代谢的蛋白质激素.－螺旋(2)二级结构——指肽键的主链在空间的排列肽链呈右手螺旋状，每圈3.6个AA单位，螺距0.54nm。CONHCRCHONCOCHHCNHCRCHONHHNCOCHOCCHONHCRCHORR氢键氢键氢键氢键0.54nmβ－折叠维持作用力:氢键ONHONHRRONHONHRRONHONHRONHONHRRONHONHRRONHONHR氢键氢键(3)三级结构——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是其他次级键，如－S－S－（二硫键）、离子键、氢键、疏水键、支链等，共同作用的结果。烫发的过程是一个旧二硫键还原打开而后又氧化形成新的二硫键过程(1)谷氨酸HOOCCH2CH2CHCOOHNH2的等电点为3.22,在pH=2时的溶液中,主要存在形式为()-OOCCH2CH2CHCOO-AHOOCCH2CH2CHCOOHBNH2NH2HOOCCH2CH2CHCOOHCNH3+HOOCCH2CH2CHCOO-DNH3+(2)某氨基酸溶于pH=7的纯水中,所得溶液pH=6.若要使此氨基酸达到等电点,可()A加HCl溶液B加NaCl溶液C加NaOH溶液D加水溶液洪莜坤《有机化学习题集》P170二、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1多肽固相合成的基本原理主要设计思想：以此结合在固相载体上的氨基酸作为氨基组分脱去氨基保护基将所要合成肽链的羧末端氨基酸的羧基以共价键的结构同一个不溶性的高分子树脂相连同过量的活化羧基组分反应接长肽键，洗涤这样的步骤可以重复地多次进行下去即缩合洗涤-去保护-中和、洗涤-下一轮缩合最后达到所需要合成的肽链长度。载体自由肽连接臂与肽链之间的共价键断裂n次重复步骤3和4与下一个N端保护的氨基酸耦合选择性脱掉N端保护基N端保护的氨基酸与连接臂的官能团反应适当的连接臂连接到载体上xNOHOR1HNHRnOH2NRn+1On123456聚苯乙烯树脂HCHO,HClCH2ClCCHR1NHt-Boc-OOCH2OCCHNH-t-BocOR1CF3COOHorHCl/CH3COOHCH2OCCHNH2OR1CCHR2NHt-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；（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。L-（-）-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。α-氨基戊二酸HOOC-CH2CH2CH-COONaNH2HOOC-CH2CH2CH-COOHNH2谷氨酸单钠课外知识2常见的氨基酸、多肽（2）南瓜子氨酸NHNH2COOH从南瓜子中分离出来的一种氨基酸，熔点260℃。对血吸虫、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HOCH2CHC-NHCH2C-NHCH2CNH2OOO-NHCHC-NHCHCOOHCH2OCH2CH2SCH3（3）甲硫氨酸脑啡肽（酪-甘-甘-苯丙-蛋）（4）血管紧张肽Ⅱ存在于血液中的一种激素，名叫血管紧张肽Ⅱ，能调节血压，系八肽结构H2NCHCCH2COOHONHCHCCH2)3(ONHCHNNH2NHCHCONHCHCHCONHCHCCH2CH3CH3HCC2H5CH3ONHCHCONCH2NNHHCCONHCHCOOHCH2门冬精缬酪异亮组脯苯OH（5）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产后子宫出血，某些条件下也可用于催产。