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1、蛋白质分子基础蛋白质分子基础 -肽的人工合成肽的人工合成化学合成多肽的意义1）验证一个新的多肽的结构，设计新的多肽，用于研究结构与功能的关系；2）为多肽生物合成反应机制提供重要信息；3）建立模型酶；4）合成新的多肽药物等。化学合成多肽的研究进展EmilFischer于上世纪初设计的多肽合成方法，称为液相合成法，合成的肽链从N端向C端方向延伸。首先一个氨基酸的羧基和另一个氨基酸的氨基被保护基团封闭，然后参与肽键形成的羧基被激活，如形成脂酰氯，或酸酐。激活的羧酸受到游离氨基的亲电攻击形成一个封闭的二肽，最后通过水解有选择地除去保护基团而留下一个完整的肽键。化学合成多肽的研究进展在肽合成的技术方面取
2、得了突破性进展的是在肽合成的技术方面取得了突破性进展的是R.Bruce Merrifield，他设计了一种肽的合，他设计了一种肽的合成途径并定名为肽固相合成途径。成途径并定名为肽固相合成途径。 Merrifield成功地合成出了舒缓激肽（9肽）和具有124个氨基酸残基的核糖核酸酶。1965年9月，中国科学家在世界上首次人工合成了牛胰岛素。进入80年代,以Merrifield固相合成法为基础固相合成法为基础的多肽合成仪不断得到完善、应用和商业化。的多肽合成仪不断得到完善、应用和商业化。化学合成多肽现在可以在程序控制的自动化多肽合成仪上进行。多肽合成的基本过程多肽的合成是一项很繁杂的工作。要求有旋
3、要求有旋光性的光性的 -氨基酸，按一定顺序连接起来，又氨基酸，按一定顺序连接起来，又要保持旋光性不变要保持旋光性不变。例如：由丙氨酸和甘氨酸两种氨基酸合成二肽，两个氨基和两个羧基的反应活性相差不大，可得四种产物。四种产物是甘-甘氨酸，甘-丙氨酸，丙-甘氨酸，丙-丙氨酸多肽合成的基本过程多肽中有肽键存在，易发生各种反应，如水多肽中有肽键存在，易发生各种反应，如水解、氨解等，这就要求合成条件必须缓和，解、氨解等，这就要求合成条件必须缓和，也就要对参与反应的氨基、羧基进行也就要对参与反应的氨基、羧基进行“活化活化”，使反应容易进行；，使反应容易进行；有多个有多个 -NH2 和和 -COOH 存在，可
4、能同时参存在，可能同时参加反应，这就要求把不需要参加反应的加反应，这就要求把不需要参加反应的 -NH2 和和 -COOH 暂时暂时“保护保护”起来，只留下起来，只留下参加反应的参加反应的 -NH2 和和 -COOH。多肽合成的基本过程多肽合成大致可以分为三个步骤：多肽合成大致可以分为三个步骤： （1）-氨基和氨基和-羧基以及基以及侧链基基团的保的保护； （2）羧基的活化和形成基的活化和形成肽键； （3）脱保）脱保护基和基和钝化。化。 一、氨基的保护与羧基的活化一、氨基的保护与羧基的活化保护氨基：保护氨基： 常用氯甲酸苄酯保护，因为反应后，氨常用氯甲酸苄酯保护，因为反应后，氨基上的苄氧羰基很容易
5、用催化加氢的方法解基上的苄氧羰基很容易用催化加氢的方法解除保护：除保护：（用Z-NH-表示）一、氨基的保护与羧基的活化一、氨基的保护与羧基的活化活化羧基：活化羧基： 常使常使 -COOH 转化成酰氯，酸酐或酯，转化成酰氯，酸酐或酯，增强增强 -COOH 中中C 原子上的正电性，利于原子上的正电性，利于 -NH2 的亲核反应：的亲核反应：一、氨基的保护与羧基的活化一、氨基的保护与羧基的活化合成的一般过程为：合成的一般过程为： 一、氨基的保护与羧基的活化一、氨基的保护与羧基的活化例：例： 由丙氨酸和甘氨酸合成二肽甘氨酰丙氨酸：由丙氨酸和甘氨酸合成二肽甘氨酰丙氨酸： （氯甲酸苄酯）（甘氨酸）（苄氧碳
6、酰甘氨酸）（苄氧碳酰甘氨酰氯）（甘氨酰丙氨酸）一、氨基的保护与羧基的活化一、氨基的保护与羧基的活化若合成长链的多肽，需要反复进行保护若合成长链的多肽，需要反复进行保护 -NH2，活化，活化 -COOH，去保护基等的操作。，去保护基等的操作。用这种方法，在用这种方法，在1953年人工合成催产素，由年人工合成催产素，由9个氨基酸组成，由半胱氨酸的个氨基酸组成，由半胱氨酸的 -S-S- 连成连成环状结构；在环状结构；在1965年，中国合成由年，中国合成由51个氨个氨基酸组成的结晶牛胰岛素，由基酸组成的结晶牛胰岛素，由 A、B 两个链两个链组成。组成。1979年日本合成的由年日本合成的由124个氨基酸
7、组个氨基酸组成的牛胰核糖核酸酶。成的牛胰核糖核酸酶。 二、固相合成技术二、固相合成技术20世纪世纪70年代美国化学家梅里菲尔德年代美国化学家梅里菲尔德（Merrifield R B）发明了一项快速、定量、）发明了一项快速、定量、能连续合成多肽的方法，能连续合成多肽的方法，-固相合成技术，固相合成技术，由此他获得由此他获得1984年年 Noble 化学奖。化学奖。 二、固相合成技术二、固相合成技术20世纪世纪70年代美国化学家梅里菲尔德年代美国化学家梅里菲尔德（Merrifield R B）发明了一项快速、定量、）发明了一项快速、定量、能连续合成多肽的方法，能连续合成多肽的方法，-固相合成技术，
8、固相合成技术，由此他获得由此他获得1984年年 Noble 化学奖。化学奖。 二、固相合成技术二、固相合成技术原理：原理：把要合成的肽链的末端氨基酸的羧基以把要合成的肽链的末端氨基酸的羧基以共价键的形式与不溶性（固相）高分子树脂共价键的形式与不溶性（固相）高分子树脂（如氯甲基化的聚苯乙烯小球）相连，形成（如氯甲基化的聚苯乙烯小球）相连，形成高分子树脂为酯基的氨基酸酯；另一氨基保高分子树脂为酯基的氨基酸酯；另一氨基保护的氨基酸与之反应，形成肽键，脱去氨基护的氨基酸与之反应，形成肽键，脱去氨基保护，再与另一个氨基保护的氨基酸反应，保护，再与另一个氨基保护的氨基酸反应，形成第二个肽键，重复上述操作，
9、形成第三形成第二个肽键，重复上述操作，形成第三个，第四个个，第四个肽键，最后从固相上断裂下肽键，最后从固相上断裂下来合成的多肽链，得到纯净的多肽。来合成的多肽链，得到纯净的多肽。 二、固相合成技术二、固相合成技术通式：通式： 二、固相合成技术二、固相合成技术重复重复2）、）、-3）-4）步操作，接上第三个氨）步操作，接上第三个氨基酸，第四个氨基酸基酸，第四个氨基酸最后用无水最后用无水 HF 断断下高分子，得到多肽。下高分子，得到多肽。1）是把第一个氨基酸接到树脂上，）是把第一个氨基酸接到树脂上，2）是脱去是脱去 -NH2 保护基，保护基，3）是形成第一个肽）是形成第一个肽键，即接上第二个氨基酸，键，即接上第二个氨基酸，4）脱去连在树）脱去连在树脂上的二肽的脂上的二肽的 -NH2 保护基保护基 二、固相合成技术二、固相合成技术固相合成技术的优点：固相合成技术的优点： （1）操作简单，每步产率高；）操作简单，每步产率高； （2）分离纯化过程无中间产物损失；）分离纯化过程无中间产物损失； （3）容易实现自动化。）容易实现自动化。
