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多肽和蛋白质

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第十九章蛋白质和核酸

第一节氨基酸

一、分类、命名和构型

组成蛋白质的氨基酸(天然产氨基酸)都是α-氨基酸,即在α-碳原子上有一个氨基,可用下式表示:

天然产的各种不同的α-由氨基酸只R不同而已。氨基酸目前已知的已超过100种以上,但在生物体内作为合成蛋白质的原料只有二十种。

1.分类:按烃基类型可分为脂肪族氨基酸,芳香族氨基酸,含杂环氨基酸。

按分子中氨基和羧基的数目分为中性氨基酸,酸性氨基酸,碱性氨基酸。

2.命名:多按其来源或性质而命名。国际上有通用的符号。

3.构型:用D/ L体系表示--在费歇尔投影式中氨基位于横键右边的为D型,位于左边的为L型。例如:

D-氨基酸L-氨基酸

天然氨基酸(出甘氨酸外)其他所有α-碳原子都是手性的,都有旋光性,而且发现主要是L型的(也有D型的,但很少)。

二、氨基酸的性质

1.氨基酸的酸-碱性--两性与等电点。

氨基酸分子中的氨基是碱性的,而羧基是酸性的,因而氨基酸既能与酸反应,也能与碱反应,是一个两性化合物。(1)两性

氨基酸在一般情况下不是以游离的羧基或氨基存在的,而是两性电离,在固态或水溶液中形成内盐。

(2)等电点

在氨基酸水溶液中加入酸或碱,至使羧基和氨基的离子化程度相等(即氨基酸分子所带电荷呈中性--处于等电状态)时溶液的pH值称为氨基酸的等电点。常以pI表示。

注:1°等电点为电中性而不是中性(即pH=7),在溶液中加入电极时其电荷迁移为零。

中性氨基酸pI = 4.8~6.3

酸性氨基酸pI = 2.7~3.2

碱性氨基酸pI = 7.6~10.8

2°等电点时,偶极离子在水中的溶解度最小,易结晶析出。

2.氨基酸氨基的反应

(1)氨基的酰基化氨基酸分子中的氨基能酰基化成酰胺。

乙酰氯、醋酸酐、苯甲酰氯邻苯二甲酸酐等都可用作酰化剂。在蛋白质的合成过程中为了保护氨基则用苄氧甲酰氯作为酰化剂。

选用苄氧甲酰氯这一特殊试剂,是因为这样的酰基易引入,对以后应用的种种试剂较稳定,同时还能用多种方法把它脱下来。

(2)氨基的烃基化氨基酸与RX作用则烃基化成N-烃基氨基酸:

氟代二硝基苯在多肽结构分析中用作测定N端的试剂。

(3)与亚硝酸反应

反应是定量完成的,衡量的放出N2,测定N2的体积便可计算出氨基酸只氨基的含量。

4)与茚三酮反应

α-氨基酸在碱性溶液中与茚三酮作用,生成显蓝色或紫红色的有色物质,是鉴别α-氨基酸的灵敏的方法。

3.氨基酸羧基的反应

氨基酸分子中羧基的反应主要利用它能成酯、成酐、成酰胺的性质。这里值得特别提出的是将氨基酸转化为叠氮化合物的方法(氨基酸酯与肼作用生成酰肼,酰肼与亚硝酸作用则生成叠氮化合物)。

叠氮化合物与另一氨基酸酯作用即能缩合成二肽(用此法能合成光学纯度的肽)P618。

三、氨基酸的制备

氨基酸的制取主要有三条途径:即蛋白质水解、有机合成和发酵法。

氨基酸的合成方法主要有三种:

1.由醛制备醛在氨存在下加氢氰酸生成α-氨基腈,后者水解生成α-氨基酸。

例如:

2.α- 卤代酸的氨化

此法有副产物仲胺和叔胺生成,不易纯化。因此,常用盖伯瑞尔法代替上法。

盖伯瑞尔法生成的产物较纯,适用于实验室合成氨基酸。

3.由丙二酸酯法合成此法应用的方式多种多样,其基本合成路线是:

D,L-苯丙氨酸

合成法合成的氨基酸是外消旋体,拆分后才能得到D-合L-氨基酸。氨基酸的化学合成1850年就已实现,但氨基酸的发酵法生产在一百年后的1957年才得以实现用糖类(淀粉)发酵生产谷氨酸。

第二节多肽

一、多肽的组成和命名

1.肽和肽键

一分子氨基酸中的羧基与另一分子氨基酸分子的氨基脱水而形成的酰胺叫做肽,其形成的酰胺键称为肽键。

由n个α-氨基酸缩合而成的肽称为n肽,由多个α-氨基酸缩合而成的肽称为多肽。一般把含100个以上氨基酸的多肽(有时是含50个以上)称为蛋白质。

无论肽脸有多长,在链的两端一端有游离的氨基(-NH2),称为N端;链的另一端有游离的羧基(-COOH),称为C端。

2.肽的命名

根据组成肽的氨基酸的顺序称为某氨酰某氨酰…某氨酸(简写为某、某、某)。

例如:

很多多肽都采用俗名,如催产素、胰岛素等。

二、多肽结构的测定

由氨基酸组成的多肽数目惊人,情况十分复杂。假定100个氨基酸聚合成线形分子,可能具有20100中多肽。

例如:由甘氨酸、缬氨酸、亮氨酸三种氨基酸就可组成六种三肽。

甘-缬-亮;甘-亮-缬;缬-亮-甘;缬-甘-亮;亮-甘-缬;亮-缬-甘。

多肽结构的测定主要是作如下工作:

①了解某一多肽是由哪些氨基酸组成的。

②各种氨基酸的相对比例。

③确定各氨基酸的排列顺序。

多肽结构测定工作步骤如下:

1.测定分子量

2.氨基酸的定量分析

现代方法是将水解后的氨基酸混和液用氨基酸分析仪进行分离和测定。°

3.端基分析(测定N端和C端)

(1)测定N端(有两种方法)

a 2,4- = 硝基氟苯法--桑格尔(Sanger-英国人)法

2,4- = 硝基氟苯与氨基酸的N端氨基反应后,再水解,分离除N-二硝基苯基氨基酸,用色谱法分析,即可知道N端为何氨基酸。

此法的缺点是所有的肽键都被水解掉了。

b 异硫氰酸苯酯(Ph-N=C=S)法--艾德曼(Edman)降解法。

测定咪唑衍生物的R,即可知是哪种氨基酸。

异硫氰酸苯酯法的特点是,除多肽N端的氨基酸外,其余多肽链会保留下来。这样就可以继续不断的测定其N端。(2)测定C端

a 多肽与肼反应

所有的肽键(酰胺)都与肼反应而断裂成酰肼,只有C端的氨基酸有游离的羧基,不会与肼反应成酰肼。这就是说与肼反应后仍具有游离羧基的氨基酸就是多肽C端的氨基酸。

b 羧肽酶水解法

在羧肽酶催化下,多肽链中只有C端的氨基酸能逐个断裂下来。

4.肽链的选择性断裂及鉴定

上述测定多肽结构顺序的方法,对于分子量大的多肽是不适用的。对于大分子量多肽顺序的测定,是将其多肽用不同的蛋白酶进行部分水解,使之生成二肽、三肽等碎片,再用端基分析法分析个碎片的结构,最后将各碎片在排列顺序上比较并合并,即可推出多肽中氨基酸的顺序。

部分水解法常用的蛋白酶有:

胰蛋白酶--只水解羰基属于赖氨酸、精氨酸的肽键。

糜蛋白酶--水解羰基属于苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸的肽键。

溴化氰---只能断裂羰基属于蛋氨酸的肽键。

例1:催产素的(一个八肽)结构分析。P623~625 。

例2:某八肽

完全水解后,经分析氨基酸的组成为:丙、亮、赖、苯丙、脯、丝、酪、缬。

端基分析:N-端丙……………………亮C-端。

胰蛋白酶催化水解:分离得到酪氨酸,一种三肽和一种四肽。

用Edman降解分别测定三肽、四肽的顺序,结果为:丙-脯-苯丙;赖-丝-缬-亮。

由上述信息得知,八肽的顺序为:

F.Sanger及其他工作者化了约10年时间与1953年(35岁)首先测定出牛胰岛素的氨基酸顺序,由此Sanger获得了1958年(41岁)的诺贝尔化学奖。此后,有几百种多肽和蛋白质的氨基酸顺序被测定出来,其中包括含333个氨基酸单位的甘油醛-3-磷酸酯脱氢酶。

以后F.Sanger又测定了DNA核苷酸顺序,因而他第二次(1980年62岁)获得了诺贝尔奖(同美国人伯格、吉尔伯特共享)。两次获得诺贝尔奖的化学家是很少见的,所以说,F.Sanger是一个伟大的化学家。

三、多肽的合成

要使各种氨基酸按一定的顺序连接起来形成多肽是一向十分复杂的化学工程,需要解决许多难题,最主要的是要解决四大问题。

1.保护-NH2或-COOH

氨基酸是多官能团化合物,在按要求形成肽键时,必须将两个官能团中的一个保护起

来,留下一个去进行指定的反应,才能达到合成的目的。

对保护基的要求是:易引入,之后又易除去。

我们把保护-NH2称为代帽子,保护羧基称为穿靴子。

2.活化反应基团(活化-NH2或-COOH)

通常是保护-NH2及-OH、-SH等,活化-COOH(具体方法-略)

3.生物活性

合成多肽必须保证氨基酸的排列顺序与天然多肽相同,并与天然多肽不论在物理、化学性质和生物活力各方面都一样,才具有意义。

我国1965年6月发表合成成功牛胰岛素的文章,生物活性1.2~70%

西德…………7月………………羊………………,…………0.5~10%

美国1967年发表文章(胰岛素合成方法的改进)

前苏联1972年发表文章(胰岛素合成方法的改进)

胰岛素是一种激素,可用于治疗糖尿病,但只能用和人体结构相近的胰岛素,如猪胰岛素,其它的则不起疗效。

第三节蛋白质

分子量在1000以上,构型复杂的多肽称为蛋白质

一、蛋白质的分类

1.根据蛋白质的形状分为:

(1)纤维蛋白质如丝蛋白、角蛋白等;

(2)球状蛋白质如蛋清蛋白、酪蛋白、血红蛋白、γ-球代表蛋白(感冒抗体)等。

2.根据组成分:

(1)单纯蛋白质--其水解最终产物是α- 氨基酸。

(2)结合蛋白质--α- 氨基酸+ 非蛋白质(辅基)

辅基为糖时称为糖蛋白;辅基为核酸时称为核蛋白;辅基为血红素时称为血红素蛋白等。

2.根据蛋白质的功能分;

(1)活性蛋白按生理作用不同又可分为;酶、激素、抗体、收缩蛋白、运输蛋白等。

(2)非活性蛋白担任生物的保护或支持作用的蛋白,但本身不具有生物活性的物质。例如:贮存蛋白(清蛋白、酪蛋白等),结构蛋白(角蛋白、弹性蛋白胶原等)等等。

二蛋白质的结构

各种蛋白质的特定结构,决定了各种蛋白质的特定生理功能。蛋白质种类繁多,结构极其复杂。通过长期研究确定,蛋白质的结构可分为一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。

1.蛋白质的一级结构

由各氨基酸按一定的排列顺序结合而形成的多肽链(50个以上氨基酸)称为蛋白质的一级结构。

对某一蛋白质,若结构顺序发生改变,则可引起疾病或死亡。例如,血红蛋白是由两条α-肽链(各为141肽)和两条β-肽链(各为146肽)四条肽链(共574肽)组成的。

在β链,N-6为谷氨酸,若换为缬氨酸,则造成红血球附聚,即由球状变成镰刀状,若得了这种病(镰刀形贫血症)不到十年就会死亡。

2.蛋白质的二级结构

多肽链中互相靠近的氨基酸通过氢键的作用而形成的多肽在空间排列(构象)称为蛋白质的二级结构。

蛋白质的二级结构主要有三中形式;°

1°α-螺旋--右螺旋..2°β-折叠和β-转角3°无规则卷曲--没有确定规律性。

3.蛋白质的三级结构

由蛋白质的二级结构在空间盘绕、折叠、卷曲而形成的更为复杂的空间构象称为蛋白质的三级结构。

维持三级结构的作用力有:共价键(-S-S-)、静电键(盐键)、氢键、憎水基(烃基等)。

形成三级结构后,亲水基团在结构外,憎水基团在结构内,故球状蛋白溶于水。

4.蛋白质的四级结构

由一条或几条多肽链构成蛋白质的最小单位称为蛋白质亚基,由几个亚基借助各种副键的作用而构成的一定空间结构称为蛋白质的四级结构。

三、蛋白质的性质

1.两性及等电点

多肽链中有游离的氨基和羧基等酸碱基团,具有两性。

2.胶体性质与沉淀作用

蛋白质是大分子化合物,分子颗粒的直径在胶粒幅度之内(0.1~0.001μ)呈胶体性质。蛋白质颗粒表面都带电荷,在酸性溶液中带正电荷,在碱性溶液中带负电荷,达到帮助带有同性电荷就于周围电性相反的的离子构成稳定的双电层。由于同性电荷相斥,颗粒互相隔绝而不粘合,形成稳定的胶体体系。

蛋白质与水形成的亲水胶体,也和其它胶体一样不是十分稳定,在各种因素的影响之下,蛋白质容易析出沉淀。(1)可逆沉淀(盐析)

(2)不可逆沉淀

蛋白质与重金属盐作用,或在蛋白质溶液中加入有机溶剂(如丙酮、乙醇等)则发生不可逆沉淀。如70-75%的酒精可破坏细菌的水化膜,是细菌发生沉淀和变性,从而起到消毒的作用。

3.蛋白质的变性作用

蛋白质在一定条件下,共价键不变,但构象发生变化而丧失生物活性的过程成为蛋白质的变性作用。

变性条件:

物理因素:干燥、加热、高压、振荡或搅拌、紫外线、X射线、超声等等。

化学因素:强酸、强碱、尿素、重金属盐、生物碱试剂(三氯乙酸、乙醇等等)。

变性后的特点:①丧失生物活性②溶解度降低③易被水解(对水解酶的抵抗力减弱)。

变性作用的利用:①消毒、杀菌、点豆腐等;②排毒(重金属盐中毒的急救);③肿瘤的治疗(放疗杀死癌细胞);

变性作用的防治:①种子的贮存;②人体衰老(缓慢变性);③防止紫外光灼伤皮肤。

4.蛋白质的颜色反应

(1)缩二脲反应蛋白质与新配置的碱性硫酸铜溶液反应,呈紫色,称为缩二脲反应。

(2)蛋白黄反应蛋白质中含有苯环的氨基酸,遇浓硝酸发生硝化反应而生成黄色硝基化合物的反应称为蛋白黄反应。

(3)米勒反应蛋白质中酪氨酸的酚基遇到硝酸汞的硝酸溶液

(4)茚三酮反应蛋白质与稀的茚三酮溶液共热,即呈现蓝色。

第四节酶

酶是生物化学反应的催化剂。

一、酶的分类和组成

它可以分为单纯酶和结合酶两类。单纯酶的催化活性仅由蛋白质结构决定的。结合酶的催化活性除蛋白质部分外,还需要非蛋白质物质,这种非蛋白质物质就称为酶的辅助因子,辅助因子可以是分子量低的有机物或某些金属元素。通常把辅助因子称为辅酶。除去辅助因子后剩余部分称为酶蛋白。辅酶以什么方式与酶蛋白结合,目前还了解的不多,多数情况下辅酶与酶蛋白通过其他方式连接,结合很疏松易与酶蛋白分开而脱落,但也有一些辅酶与酶蛋白较牢固不易脱落(以共价键结合)则称为辅基。

许多种酶类特别是氧化还原酶类都含有辅基或辅酶,辅基或辅酶就其化学组成可分两类,一类是无机金属元素,如铜、锌、锰;另一类是低分子量的有机化合物,如血红素、叶绿素,某些维生素如:B1、B2、B6、B12等。辅酶是酶起作用不可缺少的一部分,如果把辅酶除去,单纯的酶蛋白就会失去活性,把辅酶补入后,又恢复活性。医疗上口服或注射维生素B就是给人体补充辅酶,以提高机体内某些酶的活性,调节代谢,而达到治疗和增进健康的目的。因此,结合酶蛋白的催化作用是由酶蛋白和辅酶共同配合完成的。

二、酶的特性

1、强大的催化能力:其催化效率比一般催化剂要高108-1010倍。

2、专一性

具有化学选择性:从混合物中排选特殊的作用物。

具有主体化学选择性辨别对映体。

3、一般在温和条件下进行催化作用,PH=7,37度左右进行(当然也有例外,如胃蛋白酶可以在Ph=1~2时催化)。

第五节核酸

核酸以游离态蛋白质结合核蛋白存在于细胞之内,它的两个极为重要的生物功能是生命遗传和蛋白质的合成。在细胞质中,核酸以可溶的形式存在,特别是在细胞质的粒质之中,含有丰富的核酸。有些核酸的分子量非常巨大,它们是决定生命遗传的重要物质,是生物化学近些年来研究的的最广泛的最活跃的一个课题。下面我们只从有机化学的角度对它们的结构稍微加以讨论。

核酸是由核苷酸聚合而成的大分子。核苷酸是由一个杂环碱基和一个核糖或脱氧核糖结合形成的核苷。通过核糖中的羟基与磷酸形成的磷酸酯。细胞核核酸的细胞质核酸彻底水解分别得到下列的化合物:

一、核苷酸

1、碱基:

存在于核苷酸中的碱基都是嘧啶或嘌呤的羟基和氨基衍生物(只有一种还含有甲基),并常见的只有五种。

2、核糖和脱氧核糖

3、核苷

核酸中两种核糖与上述的五种碱基形成的糖苷统称为糖苷。每个糖上的C-l通过β-糖苷键和多种杂环碱基之一相连。一个碱基-糖单元称为核苷。现举一两个例子来说明:

4、核苷酸

核苷酸是核苷的磷酸酯,也就是一个碱基-糖-磷酸单元称为核苷酸。核苷酸是核酸3'或5'位(糖分子中的碳原子用1'、2'、3'等编号)的羟基被磷酸酯化生成的。如:

二、核酸的结构

1、核酸的一级结构

核酸的初级结构是指核酸中各核苷酸单位排列的次序。测定的方法和测定多肽中氨基酸单位排列次序相似。一般是将核酸部分水解,取得大小合适的核苷酸链片段,并测定每一片段的末端碱基,通过逐步降低和分析,测的每一片段核苷酸链的排列次序,最后从各链的结构推出整个多肽核苷酸链中各核苷酸的次序。如部分DNA链的结构式:(人类有30亿碱基对序,约3万个基因。基因是DNA分子上具有遗传效应的特定核苷酸序列的总称。

2、核酸的二级结构

分析MNA的组成及时发现嘌碱的摩尔百分数与嘧啶碱的摩尔百分数接近相等,即(%G+%A)/(%C+%T)≈1,腺嘌呤的摩尔百分数与胸腺嘌呤的摩尔百分数接近相等,%A/%T≈1,而鸟嘌呤的摩尔百分数则与胞嘧啶的摩尔百分数接近相等,%G/%C≈1。这就是说,A和C,G和T是成对出现的。

根据X射线研究和分子模型的推论以及各碱基的性质,瓦特生(J.D.Watson)和克利格(F.H.C.Crick)提出了双螺旋的结构模型,两条DNA链的氢键相连,一条链上T与另一条链上的A或一条链上的C与另一条链上的G之间生成

氢键。

因此,两条键是互补的,每一配对中包含一个嘌呤碱或一个嘧啶碱,两条链具有相对应的碱基排列次序,如:

这两条链从相反的方向围绕着同一个轴盘绕,形成右旋的双螺旋,这样的双螺旋,每转一周约相当于十个核苷酸直径在2nm左右。

3、核酸的三级结构

核酸的三级结构由于X射线衍射所需的晶体制备困难,很难制得完整的原样DNA,但用温和条件已经从某些小病毒、叶绿素等分离出来降解的DNA。研究这些DNA的结构,发现它们在双螺旋的基础上进一步紧缩成用链环或开链环状以及麻花状等形式的三级结构。

三、核酸的生物功能

从生理功能上讲蛋白质所发挥的作用种差繁多,如多种的酶,激素等,而核酸的功能却很专一,根据已知的事实,它只控制着生命规律的各种遗传作用(DNA)和蛋白质的合成(RNA)。

(一)DNA的复制事实

DNA的双螺旋结构学说,可以解释DNA分子本身的复制机制。细胞分裂时,DNA的两条链可以拆开,分别到两个子细胞里,每条链通过碱基配对,即A-T,G-C各自复制出一条与自相对应的链子,并一起组成一个新的DNA分子。

(二) 蛋白质的生物合成

蛋白质的生物生成主要通过三种RNA来完成。

1、信息核糖核酸(mRNA):存在于细胞核内DNA是通过mRNA来传递信息的,所以称为信息核糖核酸。当生物体需要合成某一种蛋白质时,DNA中相当于这种蛋白质的一段双股链就拆开,并以这拆开的单股链作为模板,按碱基互补原则在细胞核内合成了相当的mRNA(碱基配对的规律与DNA不同的地方在于用U代替T),然后通过核膜进入细胞质。MRNA链上按一定次序排列的碱基每三个组成一个遗传密码,每个密码代表一个氨基酸。

2、核糖核蛋白简称核糖体(rRNA):核糖体是存在于细胞质内的一种小球状颗粒,分子量约为五十万到一百万,由大小两个亚基组成。核糖体是合成蛋白质的场所。

3、转移核糖核酸(tRNA):转移核糖核酸存在于细胞质内。目前大多数的tRNA的核苷酸顺序及其空间结构都已弄清楚了,即所谓的三叶菜形态,tRNA与激活后的氨基酸结合成氨基酰tRNA,具有携带和转运氨基酸的作用,所以称为转移核糖核酸。一种tRNA只能转运一种氨基酸。在tRNA分子中间的转运部位具有三个核苷酸的碱基未配对,所谓反密码处。这三个未配对的核苷酸决定了它与什么氨基酸结合成氨基酰tRNA。如教材中图20-20中酵母丙氨酸tRNA的中间转移部位三个未配对的核苷酸为GGC(I是次黄嘌呤核酸,是"修饰"过的G),按互补原则它只能与CCG 配对,形成氢键,因而CCG就是丙氨酸的代号或密码,而GGC就是反密码了。所有的tRNA都具有相同的部分,它就是链端由ACC三个核苷酸所组成的单链部分,这一端核糖3'位上羟基在酶作用下可以同特定的氨基酸生成酯。蛋白质的合成可用图26.7中的示意图表示<南京"有机"下册,P318>。在合成蛋白质肽链时,mRNA附着在核糖体上,当mRNA与核酸结合的部分的密码为AUG时,与N-甲酰基蛋氨酸相应的tRNA,带着氨基酸的反密码UAG与mRNA 结合,于是蛋白质的合成开始。

mRNA上下一个密码是AAA,相当于赖氨酸,相应的tRNA2带着赖氨酸以它的反密码UUU与mRNA结合,特定的酶使N-甲酰基氨基酸与赖氨酸之间形成肽键。TRNA1完成它的工作后离开,同时核糖体沿着mRNA链移动,使下一个密码GUA(代表缬氨酸)开始作用,相应的tRNA3 带着缬氨酸到达指定位置,在另一种酶的作用下,在肽链上增加一个缬氨酸结构单位,完成工作的tRNA2 离开,同时核糖体继续沿着mRNA链往前移动,使下一个密码

UUU(代表苯丙氨酸)开始作用。如此继续进行,肽链不断延伸,当核糖体移至mRNA上表示蛋白质合成终止的密码UAA处时核糖体脱离mRNA,蛋白质的合成完成,最后一个tRNAn 也从多肽链上脱下。

氨基酸、多肽及蛋白质类药物

氨基酸、多肽及蛋白质类药物 山东药品食品职业学院张慧婧 第一部分氨基酸、多肽及蛋白质基本知识 一、蛋白质基本知识 蛋白质是一切生命的物质基础,是生物体的重要组成成分之一。无论是病毒、细菌、寄生虫等简单的低等生物,还是植物、动物等复杂的高等生物,均含有蛋白质。蛋白质占人体重量的16%~20%,约达人体固体总量的45%,肌肉、血液、毛发、韧带和内脏等都以蛋白质为主要成分的形式存在;植物体内蛋白质含量较动物偏低,但在植物细胞的原生质和种子中蛋白质含量较高,如大豆中蛋白含量约为38%,而黄豆中高达40%;微生物中蛋白质含量也很高,细菌中的蛋白质含量一般为50%~80%,干酵母中蛋白质含量也高达46.6%,病毒除少量核酸外几乎都由蛋白质组成,疯牛病的病原体——朊病毒仅由蛋白质组成。 这些不同种类的蛋白质,具有独特的生物学功能,几乎参与了所有的生命现象和生理过程,可以说一切生命现象都是蛋白质功能的体现。 1.生物催化作用 作为生命体新陈代谢的催化剂——酶,是被认识最早和研究最多的一大类蛋白质,它的特点是催化生物体内的几乎所有的化学反应。生物催化作用是蛋白质最重要的生物功能之一。正是这些酶类决定了生物的代谢类型,从而才有可能表现出不同的各种生命现象。 2.结构功能 第二大类蛋白质是结构蛋白,它们构成动、植物机体的组织和细胞。在高等动物中,纤维状胶原蛋白是结缔组织及骨骼的结构蛋白,α-角蛋白是组成毛发、羽毛、角质、皮肤的结构蛋白。丝心蛋白是蚕丝纤维和蜘蛛网的主要组成成分。膜蛋白是细胞各种生物膜的重要成分,它与带极性的脂类组成膜结构。 3.运动收缩功能 另一类蛋白质在生物的运动和收缩系统中执行重要功能。肌动蛋白和肌球蛋白是肌肉收缩系统的两种主要成分。细菌的鞭毛或纤毛蛋白同样可以驱动细胞作相应的运动。 4.运输功能 有些蛋白质具有运输功能,属于运载蛋白,它们能够结合并且运输特殊的分子。如脊椎动物红细胞中的血红蛋白和无脊椎动物的血蓝蛋白起运输氧的功能,血液中的血清蛋白运输脂肪酸,β-脂蛋白运输脂类。许多营养物质(如葡萄糖、氨基酸等)的跨膜输送需要载体蛋白的协助,细胞色素类蛋白在线粒体和叶绿体中担负传递电子的功能。 5.代谢调节功能 执行该功能的主要是激素类蛋白质,如胰岛素可以调节糖代谢。细胞对许多激素信号的响应通常由GTP结合蛋白(G蛋白)介导。 6.保护防御功能 细胞因子、补体和抗体等是参与机体免疫防御和免疫保护最为直接和最为有效的功能分子,其化学本质大都为蛋白质,免疫细胞因子、补体和抗体等目前也已用于免疫性疾病和一些非免疫性疾病的预防和治疗。

多肽、蛋白质类药物给药系统

多肽、蛋白质类药物给药系统 摘要随着重组DNA技术的发展.基因工程肽和蛋白质药物的大规模生产已成现实,这类药物应用于临床的数量越来越多。与传统的化学合成约物相比,其优点受到了广泛的关注,即与体内正常生理物质十分接近,更易为机体吸收,其药理活性高、针对性强、毒性低。但由丁多肽、蛋门质类约物(1)分子质量大、稳定性高、易被胃肠道中的的蛋白水解酶降解;(2)生物半衰期短、生物膜渗透性差、生物利用度不高、不易通过生物屏障等,故其给药系统的研究一直足约剂学领域的一个热点。许多学者曾尝试对肽类、蛋白质类约物进衍化学修饰、制成前体药物、应用吸收促进剂、使用酶抑制刺、采用离子电渗法皮肤给药以及设计各种给药系统解决上述问题.此炎药物一般注射给药,基本剂型足注射剂和冻粉针剂,常需频繁注射,患者顺从性差,且加重了患者的身体、心理和经济负担。近年来,脂质体、微球、纳米粒等制剂新技术发展迅述歼逐渐完善,国内外学者将其广泛应用于多肽、蛋白质炎约物给约系统(drug deiivery system,DDS)的研究中,为此炎药物的临床应用铺平了道路。 本文就多肽、蛋白质类约物的给药系统及新技术进行综述。主要介绍注射给药系统和非注射给约系统,及其下属几个分支。重点介绍非注射给药系统。 关键字给药系统注射非注射 l 新型注射给药系统 1.1 控释微球制剂 为了达到多肽、蛋白质类药物控制释放,可将其制成生物可降解的微球制剂。目前已经实际应用的生物可降解材料主要有淀粉、明胶、葡糖糖、清蛋白、聚乳酸(PLA)、聚乳酸乙醇酸共聚物(PIGA)、聚邻酯、聚内酯和聚酐等;其中PLGA最为常用,改变乳酸乙醇酸的比例或相对分子质量,可得到不同降解时间的微球。 PLGA 微球相对于常规注射剂具有如下优点:(1)释药周期长,避免频繁给药; (2)使用安全;(3)药理作用增强;(4)避免发生明显的不良反应;(5)生物利用度显著提高。 1.2 脉冲式给药系统 普通注射剂(疫苗、类毒素)一般至少接种3次,才能确保免疫效果,血药浓度波动大,且不能保证在疾病发作时相应的血药浓度。而脉冲给药制剂具有普通制剂不可比拟的优点,它可以根据忠者发病的节律性提前给药,使给药时间与释药时间有一个与生理周期相匹配的时间差,从而预防发病,降低药物的不良反应,且不易产生耐受性,提高患者的顺应性,是现代药剂学研究的新模式。 2 非注射给药系统 2.1 口服给药系统 多肽、蛋白质类药物口服给药主要存在4个问题:(1)在胃内酸催化降解;(2)在胃肠道内的酶水解;(3)对胃肠道黏膜的透过性差;(4)存在肝的首过效应。因此研制新的剂型,提高多肽、蛋白质类药物的生物利用度是人们关注的 热点。 2.1.1 纳米粒 Kawashima等以降钙素为模型药物制备壳聚糖包衣PLGA纳米粒来评价黏膜黏附纳米粒对肽类药物吸收的影响。体外实验表明,壳聚糖包衣PI GA纳米粒对十二指肠、空肠和回肠的黏膜黏附效应无部位特异性,且壳聚糖的黏附特性要强于聚乙烯醇和海藻酸钠。药物的释放特性与未包衣纳米粒相比没有变化。

多肽蛋白质粉

多肽蛋白质粉 当人们身体出现一些问题的时候总会出现有许多的不良反应,人们面对这些不良反应也会很及时的采取一些措施来调理,比如当人们身体缺少蛋白质时就会食用一些多肽蛋白质粉,其对于人体就起着补充蛋白质以及改善体质提高免疫力、促进细胞活力等等,下面就来详细介绍一下多肽蛋白质粉有何作用。 多肽粉,又可称白蛋白多肽粉,其功用是补充基础营养,改善血液品质,维护细胞活力,调整免疫功能,帮助转运物质,维护胃肠微生态平衡,提高身体素质,促进疾病康复。对于体质虚弱、免疫力低下及营养不良人群具有广泛的适用性和良好的应用前景。 多肽粉,又可称白蛋白多肽粉,其功用是补充基础营养,改善血液品质,维护细胞活力,调整免疫功能,帮助转运物质,维护胃肠微生态平衡,提高身体素质,促进疾病康复。对于体质虚弱、免疫力低下及营养不良人群具有广泛的适用性和良好的应用前景。 适用人群 1、蛋白质摄入不足者:如营养不良,消化吸收功能的慢性胃肠道疾患者。另外,如妇女妊娠后期,哺乳期,儿童,青少年发育期,大运动量,重体力劳动人群需要量增加,而摄入量相对不足者。 2、白蛋白合成障碍者:如各种慢性肝炎,肝硬化腹水,以及

合成功能降低的老年人。 3、白蛋白分解过度者:如糖尿病,肿瘤以及放化疗期间,创伤,感染,甲状腺机能亢进,各种慢性病患者。 4、白蛋白丢失过多者:如肾病综合症,急慢性肾炎,骨髓瘤,剥脱性皮炎,渗出性皮肤病变,烧伤,严重月经不调和胃肠疾病患者。 5、体质较弱,常患感冒,易疲劳者。 多肽粉作用:补充基础营养,改善血液品质,维护细胞活力,调整免疫功能,帮助转运物质,维护胃肠微生态平衡,提高身体素质,促进疾病康复。对于体质虚弱、免疫力低下及营养不良人群具有广泛的适用性和良好的应用前景。作为基础功能蛋白,能补充人体蛋白,提高细胞中各种免疫因子的活性和含量,促进各种抗体形成,使人体免疫力处于最佳状态,抗病防病,提高体质。 维持血浆胶体渗透压,以保持身体内血液分布平衡和体液交换的正常进行。血浆白蛋白是在血浆中含量最多的蛋白质,血浆中总蛋白质的增减变化,实际是由白蛋白的变化来决定的。白蛋白对于细胞具有较高的营养价值,人体的各种组织细胞均需要从血浆中摄取白蛋白,经过酶解来合成各种组织所需要的新的蛋白质,以补充人体的需要。

氨基酸、多肽及蛋白质类药物

氨基酸、多肽及蛋白质类药物 氨基酸、多肽及蛋白质类药物 山东药品食品职业学院张慧婧 第一部分氨基酸、多肽及蛋白质基本知识 一、蛋白质基本知识 蛋白质是一切生命的物质基础,是生物体的重要组成成分之一。无论是病毒、细菌、寄生虫等简单的低等生物,还是植物、动物等复杂的高等生物,均含有蛋白质。蛋白质占人体重量的16%-20%约达人体固体总量的45%肌肉、血液、毛发、韧带和内脏等都以蛋白质为主要成分的形式存在;植物体内蛋白质含量较动物偏低,但在植物细胞的原生质和种子中蛋白质含量较咼,如大豆中蛋白含量约为38%而黄豆中咼达40%微生物中蛋白质含量也很高,细菌中的蛋白质含量一般为50%-80%干酵母中蛋白质含量也高达46. 6%病毒除少量核酸外几乎都由蛋白质组成,疯牛病的病原体——朊病毒仅由蛋白质组成。 这些不同种类的蛋白质,具有独特的生物学功能,几乎参与了所有的生命现象和生理过程,可以说一切生命现象都是蛋白质功能的体现。 1?生物催化作用 作为生命体新陈代谢的催化剂一一酶,是被认识最早和研究最多的一大类蛋白质,它的特点是催化生物体内的几乎所有的化学反应。生物催化作用是蛋白质最重要的生物功能之一。正是这些酶类决定了生物的代谢类型,从而才有可能表现出不同的各种生命现象。 2?结构功能 第二大类蛋白质是结构蛋白,它们构成动、植物机体的组织和细胞。在高等动物中,纤维状胶原蛋白是结缔组织及骨骼的结构蛋白, a -角蛋白是组成毛发、羽毛、角质、皮肤的结 构蛋白。丝心蛋白是蚕丝纤维和蜘蛛网的主要组成成分。膜蛋白是细胞各种生物膜的重要成分,它与带极性的脂类组成膜结构。 3.运动收缩功能 另一类蛋白质在生物的运动和收缩系统中执行重要功能。肌动蛋白和肌球蛋白是肌肉收缩系统的

多肽、蛋白质类药物缓释剂型的研究进展天烽

多肽、蛋白质类药物缓释剂型的研究进展 作者:文章来源:点击数:3201 更新时间:2004-7-13 随着生物技术的高速发展,多肽、蛋白质类药物不断涌现。目前已有35种重要治疗药物上市,生物技术与生物制药企业的发展也日益全球化。生物技术药物研究的重点是应用重组技术开发可应用于临床的多肽、蛋白、酶、激素、疫苗、细胞生长因子及单克隆抗体等。据's 报道,目前已有723种生物技术药物正在接受审评(包括Ⅰ~Ⅲ期临床及评估),700种药物处于早期研究阶段(研究与临床前),还有200种以上药物已进入最后批准阶段(Ⅲ期临床与评估)[1]。 生物技术药物的基本剂型是冻干剂。常规制剂尽管其疗效早为临床所证实,但由于半衰期短,需要长期频繁注射给药,从患者的心理与经济负担角度看,这些都是难以接受的问题。为此,各国学者主要从两方面着手研究开发方便合理的给药途径和新制剂:①埋植剂和缓释注射剂。 ②非注射剂型,如呼吸道吸入、直肠给药、鼻腔、口服和透皮给药等[2]。缓释生物技术药物的注射制剂,是很有应用前景的新剂型,有一些品种如能缓释1至3个月的黄体生成素释放激素()类似物微球注射剂已经上市[3],本文着重介绍这类制剂。 1多肽、蛋白质药物缓释制剂的主要类型 多肽、蛋白质药物缓释制剂的研究与开发,从发展过程及剂型看,主要分埋植剂和微球注射剂两类。 1.1埋植剂() 1.1.1细棒型埋植剂[4]埋植剂外形为一空心微型细棒,一头封闭,另一头开口,棒材为聚四氟乙烯等非生物降解聚合物。腔内灌入药物与硅胶(,聚二甲基硅氧烷)混合物。埋植剂埋入人体皮下,药物通过硅胶基质开口处缓慢释放。美国内科医生手册()上收载了商品名为?的埋植剂,药物为左旋-18乙基炔诺酮,用于计划生育。该制剂每根直径 2.4 ,长34 ,医生通过手术将6根细棒状物埋植在患者上臂内侧,药物可在体内按零级模式释药达5年,药物释完后再经手术取出。 1.1.2微型渗透泵埋植剂美国公司20世纪70年代开发了外形像胶囊的埋植剂,该制剂埋植于皮下或其它部分,体液可渗透过外壳,溶解夹层电解层,使体积膨胀的夹层压向塑性内腔,促使药物溶液从开口定速释放。有不少生物大分子药物,如胰岛素、肝素、神经生长因子等作为模型药物的动物体内外研究报道[5]。埋植剂对需要长期用药的慢性患者的治疗具有积极的意义,但它存在以下缺陷:①必须经手术途径植入。②制剂骨架材料为非生物降解聚合物,释药结束后还需经手术取出。③制剂在局部组织有刺激与不适感。 1.1.3可注射的埋植剂可生物降解聚合物作为埋植型或注射型缓释制剂骨架是近20年来国内外学者大力研究的方向,这类聚合物包括两大类:①天然聚合物,如明胶、葡聚糖、白蛋白、甲壳素等。②合成聚合物,如聚乳酸、聚丙交酯、聚乳酸-羟乙酸()、聚丙交酯乙交酯()、聚己内酯、聚羟丁酸等。 近年合成聚合物尤为人们重视,于20世纪70年代起即用作外科缝线及体内埋植材料,如人工关节、护板、螺栓等。聚合物在体内可逐渐

多肽和蛋白质类药物的应用及发展前景

生物制药学课程论文题目多肽和蛋白质类药物的应用及发展前景 学院 专业班级 姓名学号 指导教师 2013 年04 月25 日 新疆农业大学教务处制

多肽和蛋白质类药物的应用及发展前景 摘要:生物技术被认为是21世纪最具主导地位的高新技术,生物技术药物基本都是多肽蛋白类药物,对肿瘤遗传性和非遗传性疾病有着特殊的疗效。随着科学与技术的不断发展以及人民对生活质量的要求在不断提高蛋白药物的制备必将发展成为21世纪我国最具吸引力的新技术产业之一。多肽类和蛋白质作为药物,具有生理活性强、免疫原性低、疗效高等诸多优点,随着生物技术的不断发展,其在人类疾病治疗中的地位也日趋重要,目前已成为国际药学界研究的热点之一。本文从多肽和蛋白类药物的认识,多肽和蛋白类药物开发的技术研究,多肽和蛋白类药物给药方法,以及对多肽和蛋白类药物的研究前景等方面,对多肽和蛋白类药物的开发有了综合性的认识。 关键词:蛋白类药物蛋白质多肽开发生物技术发展 随着生物技术和基因工程的发展,越来越多的多肽和蛋白类药物用于临床治疗。近年来,蛋白类药物使用虽呈现上升趋势,但因制备工艺复杂、投递效率低、生物利用度差等诸多原因而受到限制,其中给药途径最为关键。随着生物物理学、生物化学以及材料学在药学中的应用,诸如脂质体、微球、微囊以及纳米囊等技术的出现为解决上述问题提供了新的思路,其中微球以制备工艺简便、生物利用度高、靶向性强等优点而备受关注。迄今为止,蛋白类药物由于诸多原因未能得到广泛应用,主要原因之一是较低的生物利用度问题难以解决。而可生物降解微球在药物投递过程中可有效改善上述问题,它特有的载药方式能够明显减少蛋白类药物被机体复杂生理环境以及酶类物质的破坏,另外缓释及靶向特性对发挥其生物学效应也会起到十分重要的作用。目前,其优势主要在疫苗和少数几个蛋白药物上得到验证和肯定。想要在蛋白类药物的开发上有更新的进展,必须对它的开发有一个全面的了解。 一、多肽和蛋白类药物的基本认识 1多肽和蛋白类药物的概念 多肽和蛋白质类药物指用于预防、治疗和诊断的多肽和蛋白质类物质生物

蛋白多肽类药物药代动力学分析方法研究进展

蛋白多肽类药物药代动力学分析方法研究进展 作者:张琪王广基 摘要通过查阅近期国内外有关文献10余篇,综述了现代分析方法在蛋白多肽类药物代谢动力学研究中的应用,重点介绍了生物检定法、同位素标记法、免疫学、色谱等方法的原理、特点、及发展状况。 关键词蛋白质;多肽;药物动力学;生物检定法;同位素标记法;免疫学;色谱文章编号:1005-8915(2000)02-0126-03 The Progress of the Analysis Method of Protein Polypeptide Drug Pharmac okinetics Zhang Qi Wang Guangji (Center of Pharmacokinetics, China Pharmaceutical University,Nanjing 210009) Abstract A review of application of modern analysis methods in studying the pha rmacokinetics of protein polypeptide drug is presented with 16 references. The paper emphasizes the principle, characteristic, and progress of bioassay, radioi odination, immunoassay, and chromatography. Key Words Protein, Polypeptide, Pharmacokinetics, Bioassay, Rad ioiodination, Immunoassay, Chromatography 在国家确定的发展高新技术计划中,生物技术产品一直作为优先开发的领域之一。蛋白多肽类药物在实现产品的产业化过程中,受到诸多因素的制约,其中药物动力学的研究面临着更高的要求。其主要原因是蛋白多肽类药物的结构特殊、用药量很小、生物体内有大量相似物质的干扰,这一切都使得该类药的分析方法不同于传统药物,大大增加了检测的难度。本文就目前进行该类药药物代谢动力学过程中所使用或发展中的几种分析方法做一概述。 1蛋白多肽类药物的分析方法 1.1生物检定法 由于蛋白多肽类药物多为有生物活性的物质,且生物活性不仅取决于药物的一级结构,

多肽类药物

多肽类药物

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多肽类药物 多肽和蛋白质类生物药物按药物的结构分类可分为:氨基酸及其衍生物类药物、多肽和蛋白质类药物、酶和辅酶类药物、核酸及其降解物和衍生物类药物、糖类药物、脂类药物、细胞生长因子和生物制品类药物。 结构分析 多肽的定性至少应包括氨基酸分析、序列分析及质谱分析。纯肽的氨基酸分析可提供该多肽的氨基酸组成和数量。序列分析则提供氨基酸残基的精确排列顺序。基于多种技术的质谱,如快原子轰击、电喷雾、激光解吸, 经常用于提供多肽的相对分子量及其序列信息。肽谱是蛋白质或多肽通过酶解得到的肽片段经分离和分析所得到的“指纹图谱”。当多肽含有20个以上的氨基酸残基时, 肽谱分析对多肽结构研究和特性鉴别具有重要意义。 2. 1氨基酸分析 用于氨基酸分析的水解方法主要是酸水解, 同时辅以碱水解。酸水解中使用最广泛的是盐酸(一般浓度为6mo l?L )。多肽于110 ℃真空或充氮的安瓿瓶内水解10~ 24 h, 然后除去盐酸。水解过程中氨基酸遭破坏的程度与保温时间有线性关系,因此该氨基酸在多肽中的真实含量可通过以不同的保温时间对相应时间的样品中该氨基酸的含量作图,用外推法求出。高氨基酸分析仪的使用使氨基酸的分析越来越准确, 如W aters 公司的氨基酸分析系统的检出限已达100 fmol。 2. 2 序列分析 氨基酸测序主要为化学法, 酶法也有一定的意义。化学法以Edman 降解法最为经典, 它对所有氨基酸残基具有普适性和近乎定量的高产率, 是近50年N 2端顺序分析技术的基础。

多肽和蛋白质类药物发展过程

多肽和蛋白质类药物的发展过程 药物佐剂学 随着蛋白组学计划的逐步深入,蛋白质结构与功能关系逐渐被***,近年来越来越多的多肽及蛋白质类物质在诊断、治疗或作为疫苗预防各种疾病方面发挥着重要作用。与小分子药物相比,多肽及蛋白质类大分子药物稳定性差、易于被酶降解、故生物半衰期短;而扩散差、分配系数小,又使其难以通过生物屏障及脂质膜[1],所以,如何将这些生物技术类物质有效地送达人体相应部位,一直是制剂研究面临的重大课题。/i ekww^54 目前,生物技术类药物大多以注射用溶液或冻干粉针剂应用于临床,但常需要频繁给药,致使病人的顺应性较差,且治疗费用较高。而将大分子药物通过可生物降解微球系统给药,不仅能有效防止生物大分子在体内很快被降解,还能将药物定向送达体内有效部位,并通过可生物降解聚合物的降解达到缓释长效目的。现已有的多肽及蛋白质类药物微球制剂主要有:注射用缓释制剂,口服及鼻腔吸入剂等。随着对这类微球制剂研究的深入,制备过程中蛋白质的稳定性差、包封率低、载药量小、且易于产生聚集而使其生物活性降低并可能引起免疫反应、体外释放时具有明显突释效应等问题严重影响着这类制剂的发展。本文将就目前多肽及蛋白质类微球制剂的应用、制备方法、出现的问题及常用的各种增加稳定性、减少其突释效应的物理化学方法进行综述。?sBbe @OC? AmmU oS\ 1、多肽及蛋白质微球制剂的主要类型BV pRk UC" 1.1 注射剂? YO$NYwE 采用可生物降解聚合物为骨架材料,将多肽及蛋白质药物制成微球制剂用于肌肉或皮下注射,给药后随着聚合物的降解,药物以扩散、溶蚀方式释放,可达到缓释长效的目的[2]。 tu6Q7CjW8 ),肌肉注射后可缓释1或2个月。 这类制剂中,只有10个氨基酸的LHRH 类似物微球的研究最为成功,第一个多肽微球产品——曲普瑞林于1986年问世,随后亮丙瑞林、布舍瑞林、高舍瑞林、那法瑞林等长效微球制剂相继上市。2000年美国Genentech公司推出了重组人生长激素(rhGH)PLGA微球(Nutropin p; V H g 1.2 口服制剂a:(.{z?nM 多肽及蛋白质类药物应用于口服须克服两大障碍,一是抑制胃肠道各种酶对其降解,二是选用合适的制剂形式及载体材料使药物透过生物屏障。粒径范围处于1-1000nm的毫微粒制剂是目前研究最多的口服多肽制剂,但毫微粒的表面带电荷情况及聚合物疏水性能均影响多肽在小肠部位的吸收。 s - H e 近年来的研究主要在对毫微粒表面进行修饰,如在毫微粒表面连接各种生物粘附材料,如脱乙酰壳多糖、Carbopol?等。Kawashima等研究者[3]采用乳化溶剂扩散法在降钙素的PLGA毫微粒表面覆盖一层粘附材料脱乙酰壳多糖后,与原PLGA毫微粒相比,虽然药物扩散形式没有显著改变,但能明显降低血钙水平,且能维持48小时。Lubben等报道[1],脱乙酰壳多糖及其衍生物能有效提高亲水性大分子物质的吸收,因其能增加细胞间的紧密连接的开放而有利于药物的细胞旁转运。 P` -K? k< 另外,将毫微粒的疏水性聚合物骨架上连接亲水性聚合物侧链,可大大提高多肽药物的吸收,这可能是由于亲水性聚合物能打开小肠上皮细胞间的紧密连接。'v"{frh

多肽类药物个人见解

多肽类药物 氨基酸是蛋白质的基本单位,两个以上的氨基酸缩合形成肽链(polypeptide chain)。蛋白质是机体内最重要的一类生物大分子,目前被广泛地作为药物用于疾病的治疗。但是,蛋白质类药物也有缺点,如分子量大、制备困难、存在抗原性、体内易降解等。令人惊喜的是,人们发现某些分子量较小的多肽同样具有类似蛋白质的活性,且功能更显著。随着对这类生物活性多肽的进一步研究,已为新药的研制和开发提供了一个新的途径。从生物学角度看,多肽和蛋白质的区别只是前者结构小一些,后者结构大一些。在人的生命活动中,蛋白质不断分解变化,蛋白质分解后形成多肽,多肽聚合又形成蛋白质。在人体中,多肽是涉及各种细胞功能的生物活性物质,几乎所有的细胞都能合成多肽,所有细胞又受多肽调节。生命科学之所以将目光投向多肽,原因恰恰在于多肽在人体内担当的这种独特的生理和生化反应的信使角色。 蛋白质和多肽之间在分子量上并无明确的区分,习惯上将胰岛素(51个氨基酸组成,分子量5733)视为多肽和蛋白质的界限。也有人将分子量小于104(或2×104)的氨基酸链称为多肽。目前生物医学在人体中已发现了1000多种具有活性的多肽,仅脑中就存在近40种,它们在生物体内的浓度很低,血液中一般仅有10-12~10-9mol/L,但生理活性很强,在神经、内分泌、生殖、消化、生长等系统中发挥着不可或缺的生理调节作用。人们比较熟悉的有谷胱甘肽(3肽)、催产素(9肽)、加压素(9肽)、脑啡肽(5肽)、β-内啡肽(31肽)、P物质(10肽)等。 作为药用的肽,通常是由几个到二十几个氨基酸组成的比较短的多肽。开发和发展内源性活性物质作为治疗疾病的药物具有重要的实用价值,因为它是最符合人体生物学调节规律的治疗手段,可以避免许多其他类型药物给人体带来的不良反应。目前,全世界已经应用于临床的多肽类药物约有几十种,包括人们熟知的胰岛素、胸腺肽、抗艾滋病新药T20以及肽类激素等。近几年蛋白质/多肽类药物市场的发展速度惊人,年增长率达24%,与增长率仅为9%的总体医药市场相比,该领域令人注目。鉴于多肽生物活性高,一些肽在人的生长发育、细胞分化、大脑活动、肿瘤病变、免疫防御、生殖控制、抗衰防老及分子进化等方面又具有极其特殊的功能,多肽类药物的研发自然成为近年生命科学的一大热门领域。 1. 多肽药物的优势 多肽药物是近年来世界新药研究开发的热点,也是我国生物医药研究的重点方向之一。与传统药物相比,多肽药物具有以下明显的优势:

多肽和蛋白质类药物的发展过程

多肽和蛋白质类药物的发展过程 悬赏分:30 - 解决时间:2007-10-28 21:16 各位学识之士帮帮手啊,要写论文啊 提问者:5TY67J - 魔法学徒一级 最佳答案 随着蛋白组学计划的逐步深入,蛋白质结构与功能关系逐渐被***,近年来越来越多的多肽及蛋白质类物质 在诊断、治疗或作为疫苗预防各种疾病方面发挥着重要作用。与小分子药物相比,多肽及蛋白质类大分子 药物稳定性差、易于被酶降解、故生物半衰期短;而扩散差、分配系数小,又使其难以通过生物屏障及脂 质膜[1],所以,如何将这些生物技术类物质有效地送达人体相应部位,一直是制剂研究面临的重大课题。 /i ekww^54 目前,生物技术类药物大多以注射用溶液或冻干粉针剂应用于临床,但常需要频繁给药,致使病人的顺应 性较差,且治疗费用较高。而将大分子药物通过可生物降解微球系统给药,不仅能有效防止生物大分子在 体内很快被降解,还能将药物定向送达体内有效部位,并通过可生物降解聚合物的降解达到缓释长效目的。 现已有的多肽及蛋白质类药物微球制剂主要有:注射用缓释制剂,口服及鼻腔吸入剂等。随着对这类微球制剂研究的深入,制备过程中蛋白质的稳定性差、包封率低、载药量小、且易于产生聚集而使其生物活性降低并可能引起免疫反应、体外释放时具有明显突释效应等问题严重影响着这类制剂的发展。本文将就目前多肽及蛋白质类微球制剂的应用、制备方法、出现的问题及常用的各种增加稳定性、减少其突释效应的物理化学方法进行综述。?sBbe @OC? AmmU oS\ 1、多肽及蛋白质微球制剂的主要类型BV pRk UC" 1.1 注射剂? YO$NYwE 采用可生物降解聚合物为骨架材料,将多肽及蛋白质药物制成微球制剂用于肌肉或皮下注射,给药后随着 聚合物的降解,药物以扩散、溶蚀方式释放,可达到缓释长效的目的[2]。 tu6Q7CjW8 ),肌肉注射后可缓释1或2个月。 这类制剂中,只有10个氨基酸的LHRH类似物微球的研究最为成功,第一个多肽微球产品——曲普瑞林于1986年问世,随后亮丙瑞林、布舍瑞林、高舍瑞林、那法瑞林等长效微球制剂相继上市。2000年美国Genentech公司推出了重组人生长激素(rhGH)PLGA微球(Nutropin p; V H g 1.2 口服制剂a:(.{z?nM 多肽及蛋白质类药物应用于口服须克服两大障碍,一是抑制胃肠道各种酶对其降解,二是选用合适的制剂形式及载体材料使药物透过生物屏障。粒径范围处于1-1000nm的毫微粒制剂是目前研究最多的口服多肽制剂,但毫微粒的表面带电荷情况及聚合物疏水性能均影响多肽在小肠部位的吸收。 s - H e 近年来的研究主要在对毫微粒表面进行修饰,如在毫微粒表面连接各种生物粘附材料,如脱乙酰壳多糖、Carbopol?等。Kawashima等研究者[3]采用乳化溶剂扩散法在降钙素的PLGA毫微粒表面覆盖一层粘附材料脱乙酰壳多糖后,与原PLGA毫微粒相比,虽然药物扩散形式没有显著改变,但能明显降低血钙水平,且能维持48小时。Lubben等报道[1],脱乙酰壳多糖及其衍生物能有效提高亲水性大分子物质的吸收,因其能增加细胞间的紧密连接的开放而有利于药物的细胞旁转运。 P` -K? k< 另外,将毫微粒的疏水性聚合物骨架上连接亲水性聚合物侧链,可大大提高多肽药物的吸收,这可能是由 于亲水性聚合物能打开小肠上皮细胞间的紧密连接。'v"{frh 1.3 鼻腔吸入剂=A, 6KY=E 将多肽及蛋白质类药物以微球制剂的形式在鼻腔给药可提高这类药物的吸收及生物利用度,这在胰岛素、 降钙素、人生长激素等微球制剂中都得到了证实。尽管微球对多肽及蛋白类药物的这种促吸收机理尚不确 定,但一般认为,微球与鼻粘膜直接接触而吸水溶胀,使上皮细胞脱水导致紧密连接开放,使多肽及蛋白 质易于透过[4]。mqg[2VT RP 目前,将疫苗通过鼻腔给药产生局部免疫反应又是研究的一个热点。微球包载疫苗在鼻腔内给药,通过适

氨基酸、多肽及蛋白质类药物

氨基酸、多肽及蛋白质类药物

氨基酸、多肽及蛋白质类药物 山东药品食品职业学院张慧婧 第一部分氨基酸、多肽及蛋白质基本知识 一、蛋白质基本知识 蛋白质是一切生命的物质基础,是生物体的重要组成成分之一。无论是病毒、细菌、寄生虫等简单的低等生物,还是植物、动物等复杂的高等生物,均含有蛋白质。蛋白质占人体重量的16%~20%,约达人体固体总量的45%,肌肉、血液、毛发、韧带和内脏等都以蛋白质为主要成分的形式存在;植物体内蛋白质含量较动物偏低,但在植物细胞的原生质和种子中蛋白质含量较高,如大豆中蛋白含量约为38%,而黄豆中高达40%;微生物中蛋白质含量也很高,细菌中的蛋白质含量一般为50%~80%,干酵母中蛋白质含量也高达46.6%,病毒除少量核酸外几乎都由蛋白质组成,疯牛病的病原体——朊病毒仅由蛋白质组成。 这些不同种类的蛋白质,具有独特的生物学功能,几乎参与了所有的生命现象和生理过程,可以说一切生命现象都是蛋白质功能的体现。 1.生物催化作用 作为生命体新陈代谢的催化剂——酶,是被认识最早和研究最多的一大类蛋白质,它的特点是催化生物体内的几乎所有的化学反应。生物催化作用是蛋白质最重要的生物功能之一。正是这些酶类决定了生物的代谢类型,从而才有可能表现出不同的各种生命现象。 2.结构功能 第二大类蛋白质是结构蛋白,它们构成动、植物机体的组织和细胞。在高等动物中,纤维状胶原蛋白是结缔组织及骨骼的结构蛋白,α-角蛋白是组成毛发、羽毛、角质、皮肤的结构蛋白。丝心蛋白是蚕丝纤维和蜘蛛网的主要组成成分。膜蛋白是细胞各种生物膜的重要成分,它与带极性的脂类组成膜结构。 3.运动收缩功能 另一类蛋白质在生物的运动和收缩系统中执行重要功能。肌动蛋白和肌球蛋白是肌肉收缩系统的两种主要成分。细菌的鞭毛或纤毛蛋白同样可以驱动细胞作相应的运动。 4.运输功能 有些蛋白质具有运输功能,属于运载蛋白,它们能够结合并且运输特殊的分子。如脊椎动物红细胞中的血红蛋白和无脊椎动物的血蓝蛋白起运输氧的功能,血液中的血清蛋白运输脂肪酸,β-脂蛋白运输脂类。许多营养物质(如葡萄糖、氨基酸等)的跨膜输送需要载体蛋白的协助,细胞色素类蛋白在线粒体和叶绿体中担负传递电子的功能。 5.代谢调节功能 执行该功能的主要是激素类蛋白质,如胰岛素可以调节糖代谢。细胞对许多激素信号的响应通常由GTP结合蛋白(G蛋白)介导。 6.保护防御功能 细胞因子、补体和抗体等是参与机体免疫防御和免疫保护最为直接和最为有效的功能分子,其化学本质大都为蛋白质,免疫细胞因子、补体和抗体等目前也已用于免疫性疾病和一

多肽和蛋白质

第十九章蛋白质和核酸 第一节氨基酸 一、分类、命名和构型 组成蛋白质的氨基酸(天然产氨基酸)都是α-氨基酸,即在α-碳原子上有一个氨基,可用下式表示: 天然产的各种不同的α-由氨基酸只R不同而已。氨基酸目前已知的已超过100种以上,但在生物体内作为合成蛋白质的原料只有二十种。 1.分类:按烃基类型可分为脂肪族氨基酸,芳香族氨基酸,含杂环氨基酸。 按分子中氨基和羧基的数目分为中性氨基酸,酸性氨基酸,碱性氨基酸。 2.命名:多按其来源或性质而命名。国际上有通用的符号。 3.构型:用D/ L体系表示--在费歇尔投影式中氨基位于横键右边的为D型,位于左边的为L型。例如: D-氨基酸L-氨基酸 天然氨基酸(出甘氨酸外)其他所有α-碳原子都是手性的,都有旋光性,而且发现主要是L型的(也有D型的,但很少)。 二、氨基酸的性质 1.氨基酸的酸-碱性--两性与等电点。 氨基酸分子中的氨基是碱性的,而羧基是酸性的,因而氨基酸既能与酸反应,也能与碱反应,是一个两性化合物。(1)两性 氨基酸在一般情况下不是以游离的羧基或氨基存在的,而是两性电离,在固态或水溶液中形成内盐。 (2)等电点 在氨基酸水溶液中加入酸或碱,至使羧基和氨基的离子化程度相等(即氨基酸分子所带电荷呈中性--处于等电状态)时溶液的pH值称为氨基酸的等电点。常以pI表示。

注:1°等电点为电中性而不是中性(即pH=7),在溶液中加入电极时其电荷迁移为零。 中性氨基酸pI = 4.8~6.3 酸性氨基酸pI = 2.7~3.2 碱性氨基酸pI = 7.6~10.8 2°等电点时,偶极离子在水中的溶解度最小,易结晶析出。 2.氨基酸氨基的反应 (1)氨基的酰基化氨基酸分子中的氨基能酰基化成酰胺。 乙酰氯、醋酸酐、苯甲酰氯邻苯二甲酸酐等都可用作酰化剂。在蛋白质的合成过程中为了保护氨基则用苄氧甲酰氯作为酰化剂。 选用苄氧甲酰氯这一特殊试剂,是因为这样的酰基易引入,对以后应用的种种试剂较稳定,同时还能用多种方法把它脱下来。 (2)氨基的烃基化氨基酸与RX作用则烃基化成N-烃基氨基酸: 氟代二硝基苯在多肽结构分析中用作测定N端的试剂。 (3)与亚硝酸反应 反应是定量完成的,衡量的放出N2,测定N2的体积便可计算出氨基酸只氨基的含量。 4)与茚三酮反应 α-氨基酸在碱性溶液中与茚三酮作用,生成显蓝色或紫红色的有色物质,是鉴别α-氨基酸的灵敏的方法。

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。 ㈠﹑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①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②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。利用HIC分离生产激素(GH)产品的结构与活性比RP-HPLC分离的要稳定,活性较稳定。Geng 等利用HIC柱的低变性特点,将大肠杆菌表达出的经盐酸胍乙啶变性得到人重组干扰素-γ,通过HIC柱纯化、折叠出高生物活性的产品。不同人尿表皮生长因子(EGF)也利用HIC纯化到了,均具有良好的生物活性。HIC可将未经离子交换柱的样品纯化。而RP-HPLC则不能达到这一要求。 4.分子排阻色谱(Size-Exclusion chromatography,SEC) SEC是利用多肽分子大小、形状差异来分离纯化多肽物质,特别对一些较大的聚集态的分子更为方便。如人重组生长激素(hGH)的分离,不同结构、构型的GH在SEC柱上的分离行为完全不同,从而可分离不同构型或在氨基酸序列上有微小差异的变异体。利用SEC研究修饰化的PEG的分离方法,此PEG

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