酸性多肽

酸性多肽

酸性多肽是指由3到100個胺基酸殘基組成的,水溶液呈現酸性Ph<7)的一類有機高分子化合物

基本介紹

  • 中文名:酸性多肽
  • 外文名:Acidic Polypeptide
  • 化學分類:有機類,高分子化合物
  • 性狀:常溫下純品多呈粉末狀
  • 可燃性:常溫下可燃
  • 用途:化工、醫藥保健品原料
定義,分類,自然分泌類,人工合成類,用途,營養作用,生理功能,信使和載體功能,常見和典型的酸性多肽,胰島素,生長激素,天然水蛭素,谷胱甘肽,套用前景,

定義

多肽的酸鹼性定義來源於胺基酸的酸鹼性。對我們常見的二十種胺基酸來說,大致按照R基團極性(polarity)或在生理pH(接近pH7.0)下與水相互作用的趨勢等可將它們分為非極性、極性不帶電、帶正電(鹼性)、帶負電(酸性)R基團的胺基酸。
比如鹼性胺基酸是指能水解的氨基個數多於能水解的羧基個數(溶液呈鹼性)的胺基酸,如精氨酸賴氨酸組氨酸;相反,則為酸性胺基酸。如天冬氨酸、谷氨酸等;其餘的胺基酸為中性(不帶電)胺基酸。
常見的多肽是由3~100個胺基酸通過肽鍵連結形成的化合物,其酸鹼性一般由其含酸鹼性胺基酸的多寡決定。某些多肽含鹼性胺基酸較多,其水溶液等電點偏於鹼性,被稱為鹼性多肽,例如胃泌素;某些多肽含酸性胺基酸較多,其水溶液等電點偏於酸性,被稱為酸性多肽,例如胰島素水蛭素等。
值得注意的是,多肽的酸鹼性並不是由其所含酸性胺基酸或鹼性胺基酸的個數多寡決定,而是根據其水溶液等電點酸鹼偏向決定。
蛋白質的酸鹼性劃定與多肽類似。

分類

酸性多肽按其來源可分為自然分泌類和人工合成兩大類別。

自然分泌類

其中自然分泌的酸性多肽主要來自於各種動植物的腺體分泌物(激素)。比如對人體來說,下丘腦垂體甲狀旁腺胰島胃腸道內壁腺體等的分泌物多屬於酸性多肽,如降鈣素甲狀旁腺素胸腺素胰高血糖素促胰液素縮膽囊素胃泌素抗利尿激素縮宮素生長激素催乳素等,又如吸血水蛭唾液腺里分泌的水蛭素等。

人工合成類

人工合成的酸性多肽主要是利用各類蛋白質水解製備,比如用常見的蛋白水解酶大豆蛋白進行特定條件下的水解,再經過修飾即可得到大豆多肽
此外,少數酸性多肽也可以通過胺基酸進行定向合成,如我國在1965年在世界上首次通過胺基酸人工合成的牛胰島素,就是酸性多肽的一種。

用途

酸性多肽作為多肽的一個分類,具有三大功能用途。

營養作用

酸性多肽本身由胺基酸合成或者蛋白質水解形成,與胺基酸和蛋白質一樣是人體的重要胺基酸來源,而且由於其分子量比蛋白質小得多,更容易通過腸胃道細胞膜進行消化吸收,效率更高。

生理功能

與蛋白質類似,酸性多肽由胺基酸通過肽鍵連線而成,甚至某些不相鄰的胺基酸還通過過氧鍵二硫鍵進行連結,從而在空間上形成了立體結構手性結構,這些特定的位點和結構使得酸性多肽可參與眾多的細胞內生理活動,如催化反應、特異性結合免疫等,這是胺基酸所不具備的。

信使和載體功能

這點是多肽獨有的功能。多肽分子量介於胺基酸蛋白質之間,而且保持了蛋白質擁有而胺基酸缺乏的生理活性,這使得多肽可以相對自由自主的攜帶基團、小分子聚合物等穿梭於細胞膜之間,充當信使和載體的功能。而蛋白質的進出細胞膜則需要專門的轉運蛋白質完成。

常見和典型的酸性多肽

胰島素

胰島素(包括類胰島素物)由哺乳動物的胰島分泌,是典型的酸性多肽。人胰島素是由兩條亞肽鏈通過三對半胱氨酸的二硫化形成穩定的空間結構,A鏈有11種21個胺基酸,B鏈有15種30個胺基酸,共16種51個胺基酸。其中A7(Cys)-B7(Cys)、A20(Cys)-B19(Cys)四個半胱氨酸中的巰基形成兩個二硫鍵,使A、B兩鏈連線起來。此外A鏈中A6(Cys)與A11(Cys)之間也存在一個二硫鍵牛胰島素類似,僅僅是部分胺基酸殘基的不同。
胰島素是機體內唯一降低血糖的激素,同時促進糖原脂肪蛋白質合成。外源性胰島素主要用來糖尿病治療。

生長激素

生長激素(hGH)是腺垂體細胞分泌的蛋白質,是一種肽類激素。生長激素分子是由191個胺基酸殘基構成,相對分子質量22124道爾頓。分子構造具有4個α螺旋,使生長激素分子結構可以和其受器有良好結合。
生長激素的主要生理功能是促進神經組織以外的所有其他組織生長;促進機體合成代謝蛋白質合成;促進脂肪分解;對胰島素有拮抗作用;抑制葡萄糖利用而使血糖升高等作用。

天然水蛭素

天然水蛭素為單鏈多肽結構,常見酸性多肽的一種。
天然水蛭素(Hirudin)是吸血水蛭(Leech)及其唾液腺中已提取出多種活性成分中活性最顯著並且研究得最多的一種成分,它是由65~66個胺基酸殘基組成的單鏈低分子多肽,其分子量約為7000道爾頓。現代科學研究表明,天然水蛭素對凝血酶有極強的抑制作用,是迄今為止所發現最強的凝血酶天然特異抑制劑,對防治人類心腦血管疾病尤其是血栓性疾病有較高的療效。
天然水蛭素能在極端的pH和熱條件下穩定存在。水蛭素的形狀類似蝌蚪,蝌蚪頭部是多肽的N端富含半胱氨酸(cys),半胱氨酸間相互作用形成3個二硫鍵(Cys6-Cys14,Cys16-Cys28,Cys22-Cys39)。使N末端結構緊密;蝌蚪尾部是含有多個酸性胺基酸和一個被磺酸化的酪氨酸(Tyr63)的多肽C末端。

谷胱甘肽

谷胱甘肽是由谷氨酸半胱氨酸甘氨酸肽鍵縮合而成的活性三肽,廣泛存在於動物肝臟血液酵母小麥胚芽中,各種蔬菜等植物組織中也有少量分布。
谷胱甘肽是最為簡單的酸性多肽之一,分子有一個特異的γ-肽鍵,主要參與人體內三羧酸循環及糖代謝,是人體能量代謝的重要中間體之一。

套用前景

胺基酸僅具有營養作用不同,酸性多肽的小分子量和空間結構並存,決定了它在人機體中更多的是承擔重要的生理功能。血液循環系統中的凝血抗凝血平衡、細胞遺傳物質中蛋白質和核糖核酸的合成、體液酸鹼度平衡的氧氣二氧化碳代謝、糖類脂類在體內的代謝、自由基代謝、酶催化反應等都少不了酸性多肽的參與。
目前,國內外對酸性多肽的生產已形成了提取與合成兩大手段齊頭並進的良好局面,提取技術主要利用動植物的組織如肝臟、血液、胚芽、腺體等作為原料,通過酶切割修飾、超濾、層析等手段進行。如大豆多肽主要來自對大豆蛋白的酶水解;天然水蛭素來自對水蛭唾液分泌物的提純。
而合成技術主要是藉助胺基酸轉錄等手段,在培養液甚至細菌內部進行胺基酸的生物合成。例如人工合成牛胰島素谷胱甘肽等。
酸性多肽由於具有營養和生理活性兩大功效,目前許多產品如大豆多肽等已形成批量規模化生產,廣泛運用於化工、醫藥產品和食物添加劑等。

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