多肽及蛋白质
多肽与蛋白质的提取与分离
关键词：多肽蛋白质提取分离摘要：多肽是由多个氨基酸缩合形成的，蛋白质是由几十到几千个氨基酸分子借助肽键和二硫键相互连接的多肽链，随肽数目，氨基酸组成及排列顺序不同，蛋白质分子呈现三维空间结构，并且有生物活性。
采取何种分离方法要由所提取的组织材料、所要提取物质的性质决定。
对蛋白质、多肽提取分离常用的方法包括：盐析法、超滤法、凝胶过滤法、等电点沉淀法、离子交换层析、亲和层析、吸附层析、逆流分溶、酶解法等。
这些方法常常组合到一起对特定的物质进行分离纯化。
﹑多肽的提取与分离多肽类化合物广泛存在于自然界中，其中对具有一定生物学活性的多肽的研究，一直是药物开发的一个主要方向。
生物体内已知的活性多肽主要是从内分泌腺组织器官、分泌细胞和体液中产生或获得的，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。
随着现代科技的飞速发展，从天然产物中获得肽类物质的手段也不断得到提高。
相1. 高效液色谱（HPLC）HPLC的出现为肽类物质的分离提供了有利的方法手段，因为蛋白质、多肽的HPLC应用与其他化合物相比，在适宜的色谱条件下不仅可以在短时间内完成分离目的，更重要的是HPLC能在制备规模上生产具有生物活性的多肽。
因此在寻找多肽类物质分离制备的最佳条件上，不少学者做了大量的工作。
如赵骏等以酪蛋白为原料，采用微生物蛋白酶A水解，其酶解产物为血管紧张素转化酶（ACE）。
2.反相高效液相色谱（RP-HPLC）.用反相色谱法分离多肽和蛋白质的原理是基于蛋白质的疏水性，在不同介质条件下，使不同的蛋白质得以分离，具有快速高效和高回收的特点，在分离和制备多肽及蛋白质上有独特的优越性。
吴亚丽等利用反相高效液相色谱法分析降血压肽AHP的最佳工艺条件。
3. 疏水作用色谱(Hydrophobic interaction chromatography,HIC)HIC是利用多肽中含有疏水基团，可与固定相之间产生疏水作用而达到分离分析的目的，其比RP-HPLC具有较少使多肽变性的特点。
多肽是蛋白质吗
多肽是蛋白质吗
不是，二者有很大区别：
1、在结构上：
多肽指的是，多个氨基酸脱水缩合形成的线性氨基酸链。
蛋白质，可能只具有一条多肽链，也可能是由多条多肽链构成。
2、在功能上：
多肽有些具有生物学活性，有些不具有生物学活性。
蛋白质都具有生物学活性。
3、在内涵上：
多肽，一般只是强调它的线性序列，即一级结构。
蛋白质，是一个强调三维空间结构的术语，即蛋白质具有二级结构、三级结构或者四级结构。
人体很多活性物质都是以肽的形式存在的。
肽涉及人体的激素、神经、细胞生长和生殖各领域，其重要性在于调节体内各个系统和细胞的生理功能，激活体内有关酶系，促进中间代谢膜的通透性，或通过控制DNA转录或影响特异的蛋白合成，最终产生特定的生理效应。
肽是涉及人体内多种细胞功能的重要物质。
肽可以合成细胞，并调节细胞的功能活动。
肽在人体作为神经递质，传递信息。
肽可在人体作为运输工具，将人体所食的各种营养物质与各种维生素、生物素、钙及对人体有益的微量元素输送到人体各细胞、器官和组织。
肽是人体重要的生理调节物，它可全面调节人体生理功能，增强和发挥人体生理活性，它具有重要的生物学功能。
肽对人的细胞活性、功能活动、生命存在太重要了。
但现代人因各种因素使人体中的肽流失、损失，合成肽的能力大大减弱，因此现代人体缺乏肽，必须补充人工合成肽，补肽就是补活性，补肽就是补活力，补肽就是补生命。
多肽到蛋白质发生的变化
多肽到蛋白质发生的变化
多肽到蛋白质发生的变化可以概括为以下几个步骤：
1. 氨基酸连接：多肽和蛋白质都由氨基酸组成，多肽是由少量氨基酸连接而成，而蛋白质则由较长的氨基酸序列连接而成。
在转化过程中，多肽的氨基酸序列会经过蛋白质合成机制中的翻译过程，氨基酸通过肽键连接起来，形成较长的氨基酸序列。
2. 折叠与构象变化：在蛋白质的转化过程中，氨基酸序列会逐渐折叠成特定的三维结构。
这种折叠是由非共价相互作用力（如氢键、离子键、疏水相互作用）和共价连接（如二硫键）共同作用形成的。
折叠后的蛋白质具有特定的构象，这决定了其功能和活性。
3. 翻译后修饰：除了氨基酸连接和折叠外，蛋白质转化过程中还可能发生其他修饰。
这包括翻译后修饰，如磷酸化、醋酸化、甲基化等，以及修饰后的切割，如蛋白质酶的切割。
4. 蛋白质功能：蛋白质的转化不仅仅是指其从多肽到蛋白质的过程，还包括其功能的发挥。
蛋白质的多样性功能基于其特定的氨基酸序列和结构。
蛋白质可以发挥催化酶、抗体、结构支持、传导信号等多种功能。
总之，多肽到蛋白质的转化过程是一个复杂且精确的过程，它涉及多个步骤，包括氨基酸连接、折叠与构象变化、修饰及蛋白质功能的发挥。
这些步骤都对蛋白质的最终结构和功能产生重要影响。
蛋白质和多肽的差异是什么？
蛋白质和多肽是生物体内重要的生物分子，它们之间的主要差异在于大小和功能。
1. 大小：蛋白质通常指的是由一条或多条多肽链组成的大分子，具有复杂的结构和功能。
通常来说，蛋白质的分子量较大，一般超过100个氨基酸残基。
而多肽则是相对较小的分子，由较少的氨基酸残基组成，一般小于100个氨基酸残基。
2. 功能：蛋白质和多肽在生物体内的功能也有所不同。
蛋白质通常承担多种生物学功能，包括构建细胞结构、催化化学反应、传递信号、参与免疫反应等。
而多肽的功能更多地与信号传导、激素调节、抗菌等方面有关。
总的来说，蛋白质相对来说更大、更复杂，其功能也更加多样化；而多肽则相对较小，更多地参与于细胞信号传导和激素调节等方面。
这两者都是生物体内重要的分子，对于维持生命活动有着重要的作用。
多肽与蛋白质类药物-氨基酸多肽蛋白质
二.多肽与蛋白质类药物的制造方法
3.分离纯化
多肽及蛋白质的分离纯化是将提取液中的目的蛋 白质与其他非蛋白质杂质及各种不同蛋白质分离 开来的过程. 常用的分离纯化方法有: (1) 根据蛋白质等电点的不同来纯化蛋白质 在等电点时蛋白质性质比较稳定,其物理性质如 导电性,溶解度,黏度,渗透压等皆最小,因此可利用 蛋白质等电点时溶解度最小的性质来制备蛋白质.
不十分清楚，从活性肽或细胞生长调节因子的角度去研究 它们的物质基础和作用机制，预计可获得成效
主要多肽类药物
1．多肽激素 ① 垂体多肽激素： 促皮质素(ACTH),促黑激素(MSH),催产素(OT) ② 下丘脑激素： 促甲状腺激素释放激素（TRH），生长素抑制激素（GRIF） ③ 甲状腺激素： 甲状旁腺激素（PTH），降钙素（CT）。 ④ 胰岛激素： 胰高血糖素γ，胰解痉多肽γ。 ⑤胃肠胃道激素： 胃泌素，胆囊收缩素一促胰激素（CCK-PZ）,缓激肽 ⑥ 胸腺激素： 胸腺素、胸腺肽, 胸腺血清因子
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（一）蛋白类药物的分类
6．碱性蛋白质
硫酸鱼精蛋白，存在于鱼类成熟的精子中，强碱
性。
7．蛋白酶抑制剂 胰蛋白酶抑制剂，亦称抑肽酶。
8．植物凝集素 PHA、ConA。
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（二）蛋白类药物作用方式
已从生化药物对机体各系统和细胞生长的调节 扩展到被动免疫、替代疗法、抗凝血剂以及蛋 白酶的抑制物等多种领域
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（三）应用基因工程技术制备重要的 蛋白类药物
已实现产品工业化的有几十种，并正从微生物 和动物细胞的表达转向基因动植物的表达。
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（四）蛋白质工程技术的应用
多肽与蛋白质类药物 ppt课件
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多肽和蛋白质类药物研发技术与方向
1) 化学合成方法
2) 改造生物活性多肽及现有多肽药物
3) 提高活性多肽及现有多肽药物档次
4) 针对具生物活性的多肽天然产物研发
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三、多肽及蛋白质类药物的生产方法
（3）胰岛素及其它激素 生长素释放抑制因子，是一种人 脑激素，治疗肢端肥大症， 50万个羊脑提取5mg. 工程菌：7.5L培养液可得到5mg.
肢端肥大症
2.血浆蛋白质
白蛋白，纤维蛋白溶酶原，血纤蛋白等
3.蛋白质类细胞生长调节因子 干扰素α、 β、 γ（IDN）,白细胞介素（1~16）（IL）神经生 长因子等
IFN：干扰素 IL：白细胞介素 hGH：生长激素 FDGF：成纤维细胞衍化生长因子
CSF：克隆刺激因子 EPO：红细胞生成素
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二、多肽和蛋白质类药物特点
1) 基本原料简单易得 多肽和蛋白质类药物主要以20种天然氨基酸为基本结构
单元依序连接而得,代谢物氨基酸为人体生长的基本营养成分, 可通过农产品发酵而制备。
t-PA(tissue-plasminogen activator)译成中文为组织纤溶 酶原激活剂，人体内自然存在，同时也是临床上用于急性心 肌梗死的一种生物蛋白药物，有18个半胱氨酸，9对二硫键
1953年，人类用化学合成法合成了有生物活性的多
肽----催产素。
（2）天然动植物及重组动植物提取法
通过生化工程技术，从天然动植物中分离纯化。由 于天然动植物中的有效成分含量过低，杂质太多，引起人 们对重组动植物的重视。
重组动植物只通过基因工程技术手段，将药物基因 或能对药物基因起调节作用的基因转导入动植物细胞，以 提高动植物合成药用成分的能力，再经过生化分离，制得 生物制品。
多肽和蛋白质的合成和结构确定
多肽和蛋白质的合成和结构确定多肽和蛋白质是生命体系中非常重要的分子，它们在细胞的结构和功能上发挥着至关重要的作用。
因此，研究多肽和蛋白质的合成和结构确定，对于深入理解细胞和生命的机理非常重要。
多肽和蛋白质的合成是一个非常复杂的过程，涉及到众多的基本单元和反应。
在生命体系中，多肽和蛋白质的合成通常发生在核糖体上，这是一种复杂的蛋白质和RNA的组合物，能够根据RNA的信息将氨基酸连接在一起，形成多肽和蛋白质分子。
在多肽和蛋白质的合成过程中，会涉及到许多不同的反应。
其中最常见的反应是肽键的形成。
这种反应会将两个氨基酸分子连接在一起，形成肽链。
在这个过程中，两个氨基酸化学反应，产生一个水分子和一个肽键。
这个反应在许多不同的地方都会发生，包括合成多肽和蛋白质分子的过程中，以及在分解蛋白质的过程中。
在多肽和蛋白质的合成过程中，还会涉及到其他不同的反应。
例如，在一些情况下，会涉及到残基的修饰。
这种修饰可以改变分子的形状和化学性质，从而改变它们的功能。
例如，磷酸化可以将磷酸基附加到蛋白质分子上，从而改变它们的电子荷分布，进而改变它们的结构和功能。
在多肽和蛋白质的结构确定方面，一些非常复杂的技术和方法被广泛应用。
其中最主要的是X射线晶体学。
这种技术利用X射线和晶体学的原理，将分子的结构解析出来。
这个过程需要使用高度精密的仪器和技术，包括X射线衍射仪和计算机模拟。
这个过程非常耗费时间和精力，因为对于每个蛋白质分子，需要进行大量的实验和模拟才能确定其精确的结构。
总的来说，多肽和蛋白质的合成和结构确定是非常重要的研究领域。
它们对于深入理解生命体系和细胞机制非常关键，同时也为新药物和治疗方案的开发提供了基础和依据。
随着科学技术的不断发展和研究方法的不断创新，我们相信未来会有更多的突破性发现和进展。
多肽和蛋白质的合成和表征
多肽和蛋白质的合成和表征多肽和蛋白质是生物体中不可缺少的大分子，它们参与着细胞信号传递、酶催化、抗体作用等多种生命活动。
这些大分子的组成单元是氨基酸，它们通过肽键的形成连接成不同长度和序列的多肽和蛋白质。
本文将简要介绍多肽和蛋白质的合成和表征。
一、多肽的合成1. 固相合成法固相合成法是一种基于无机载体的肽链从端到端互相扩展而形成多肽的方法。
其原理是，首先将C端氨基酸保护基固定在固相载体表面，然后将依次加入其余的氨基酸，每次加入后反应前需要对待接的氨基酸羧基和旧的氨基酸C端氨基进行保护处理，最后通过消除保护基进行反应，得到完整的多肽。
2. 液相合成法液相合成法是直接在溶液中进行合成的方法。
其原理是，在氨基酸官能团上挂载一定长度的保护基，不断进行反应脱保护来形成新的肽键，同样需要反复保护处理。
二、蛋白质的合成1. 原核系统表达法原核系统表达法是大肠杆菌等细菌原生质体内表达基因，从而得到蛋白质的方法。
该方法具有高效快捷、生产成本低等特点，但蛋白质表达具有一定难度，还可能出现蛋白质不纯和亲和性低等问题。
2. 哺乳动物细胞表达法哺乳动物细胞表达法主要通过细胞的“自我机制”，通过人工的基因植入，将目标蛋白合成成为细胞的“工具”。
该方法易于合成过量、促繁殖和质量优良的蛋白质，但成本较高。
三、多肽和蛋白质的表征1. 分子量的测定分子量是多肽和蛋白质的一个重要性质，可以通过凝胶过滤层析、聚丙烯酰胺凝胶电泳等方法进行测定。
2. 氨基酸序列的分析氨基酸序列是多肽和蛋白质确定的一个重要特征，可以通过胰蛋白酶、舍氏酶、丝氨酸氨基内酰胺酶等酶的酶解和质谱等技术进行分析。
3. 二级结构的测定二级结构是多肽和蛋白质的一种原始结构，可以通过核磁共振谱、圆二色光谱等方法进行测定。
本文介绍了多肽和蛋白质的合成和表征，相信读者对这两种大分子有了更加深入的了解。
在今后的生物医学领域和食品加工领域等方面，多肽和蛋白质的合成和表征将继续发挥重要作用。
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O
OH + RCHCOOH
OH
O
NH2
水合茚三酮
O
O
N
O
OH
紫色
+ RCHO
可以用于氨基酸的比色测定和纸上层析的显色。
３ 氨基酸的制法
氨基酸的生产： 蛋白质水解法，从蛋白质水解液中利用等电点沉淀分
离氨基酸； 发酵法，如味精(谷氨酸钠)的生产等； 化学合成法，得到的氨基酸都是外消旋产物。
(1) 还原氨化：又称为仿生合成。
叠氮化物可用于蛋白质的合成中羧基的活化。
Z NHCHCON3+ NH2CHCOY
R1
R2
Z NHCHCO NHCHCOY
R1
R2
(5) 羧基的反应
酯化反应
C6H5CH2CHCOO－
CH3OH
Δ
,
HCl
N+ H3
C6H5CH2CHCOOCH3 N+ H3Cl－
在合成蛋白质时常用于保护羧基。
氧化脱氨
酰化反应
R'C Cl + H2NCHCOOH
O
R
R'C HNCHCOOH + HCl OR
CH2O C Cl +H2NCHCOOH
O
R
CH2O C NHCHCOOH OR
用于在人工合成蛋白质时保护氨基。
转化为酰基叠氮化合物
Z NHCHCOOR' NH2NH2 Z NHCHCONHNH2
R
R
HNO2 Z NHCHCON3 R
酸的生物功能。
教学重点和难点
重点 1.氨基酸的化学性质 2.多肽的合成方法 难点 多肽的合成、蛋白质的结构确定、蛋白质的空 间结构
本章提纲
第一节 氨基酸 第二节 多肽 第三节 蛋白质 第四节 酶 第五节 核酸
１ 氨基酸的结构、分类和命名
结构：组成蛋白质的氨基酸有20种，都是α-氨基酸。
R CH COOH NH2
OH－
COOH
R
H+
CH
COO－ OH－ R
H+
CH
COO －
NH3+
NH3+
NH2
低pH
高pH
(3) 等电点
pI：氨基酸所带的正电荷数目与负电荷数目正好相等 时的pH值。
关系式：pI = (pK1 + pK2)／2
CH3CHCOOH NH3+
OH－ CH3CHCOO－ OH－ CH3CHCOO－
α-氨基酸的偶极矩比分子量相近的羧酸或胺都大得多。
是以偶极离子形式存在的。
CH3 CH COO － NH3+
丙氨酸
HOOCCH2CH2CHCOO－ NH3+
谷氨酸
(2) 酸碱性 氨基酸既能和酸反应生成铵盐，也能和碱反应生成羧 酸盐，是两性化合物。 氨基酸在溶液中存在下列平衡：
K1
K2
R
CH
CO NH
CO
KOH
CO
① C2H5ONa
N CO
CH(COOEt)2②CH3SCH2CH2Cl
CO
N C(COOEt)2 CO
NH3（过量）
R C COOH
R C COONH4
O
NH
H2 , Pd R CH COOH
NH2 反应实际上是一步完成的。
C6H5CH2
C
COOH NH3
H2,Pd
C6H5CH2
CH
COO－NH4+
O
NH2
(2) 卤代酸氨解
RCH2COOH Br2 , P RCHCOOHNH3（过量）RCHCOOH
H+
H+
NH3+
NH3
丙氨酸
pK1=2.34
pK2=9.69
pI =
2.34 + 9.69 2
=
6.02
在等电点时，氨基酸几乎全部以两性离子形式存在。
溶液的pH<pI时，氨基酸以正离子形式存在； 溶液的pH>pI时，氨基酸以负离子形式存在。 处于等电点的氨基酸溶解度最小。 分子结构不同的氨基酸，等电点各不相同。 中性氨基酸：pI=6.2~6.8； 酸性氨基酸：pI=2.8~3.2； 碱性氨基酸：pI=7.6~10.8。
除甘氨酸(α-氨基乙酸)外，都有旋光性，且都是L
型的。 COOH
HO H CH3
COOH
H2N
H
CH3
COOH H2N
OH CH3
L-乳酸
L-丙氨酸
L-苏氨酸
命名：天然氨基酸常采用习惯名称。 构成蛋白质的20种氨基酸，有一套通用的符号，这
些符号象元素符号一样，是国际通用的。
分类：
①氨基酸可按分子中氨基和羧基的相对数目，分为中 性氨基酸(含1个氨基1个羧基)、酸性氨基酸(含1个氨 基2个羧基)和碱性氨基酸(含2个氨基1个羧基)。 ②也可按烃基的结构分为脂肪族氨基酸、芳香族氨基 酸和杂环氨基酸。
２ 氨基酸的性质
(1) α-氨基酸的物理性质 α-氨基酸都是高熔点固体，多数在熔化时分解。
甘氨酸：262℃(分解) 酪氨酸：310℃(分解) 但α-氨基酸的N-酰基化合物和酰胺的熔点却较低。
C6H5CONHCH2COOH：190℃； H2NCH2CONH2：67~68℃。
α-氨基酸不溶于乙醚等非极性溶剂，在水里的溶解度 大小不一，但都比在乙醚中的大。
Chapter 14
Amino acid Polypeptide Protein
And nucleic acid
目的与要求
1.掌握α-氨基酸的结构、两性、等电点、主要化 学性质及 制法。
2.了解肽的命名、结构和多肽结构的测定方法。 3.掌握蛋白质的性质，了解蛋白质复杂结构及在
构成生命体上的作用。 4.了解酶的组成及酶催化反应的特异性。 5.了解核酸（RNA和DNA）的组成、结构及核
Br
NH2
反应为亲核取代，常有仲胺和叔胺等副产物生成。
用Gabriel法代替，可得较纯的氨基酸。
Br CHCOOC2H5 R
CO NK
CO
CO N
CO
CHCOOC2H5 R
①H2O , OH－ ② HCl
COOH
+R CH COOH + C2H5OH
COOH
NH2
(3) 丙二酸酯法 CH2(COOEt)2 Br2 , CCl 4 BrCH(COOEt) 2
可以通过测定氨基酸的等电点来鉴别氨基酸。
(4) 氨基的反应 和亚硝酸反应
R CH COOH + HNO2 NH2
R CH COOH + N2 + H2O OH
反应是定量完成的，根据放出氮气的量，算出样 品中氨基的含量。
称为Van slyke氨基测定法。
和甲醛反应
CH2O
R CH COOH R CH COOH
NH2
NH CH2OH
R CH COOH N CH2
由于反应产物不能再生成两性离子，因此可以用标 准碱溶液来滴定，进行氨基酸的分析。
烃基化反应
R'X+ H2NCHCOOH R
R' HNCHCOOH + HX R
O2N
F + H2NCHCOOH
NO2
R
O2N
HNCHCOOH
NO2 R
黄色
用于测定氨基酸在蛋白质中的排列次序。