第二讲 蛋白质合成、分离汇总

非水介质中酶结合水的位点及结合量

离子化基团水化：与酶分子表面的荷电基团结合；结合
量0-0.07g/g酶


极性水族生长：与酶分子表面极性基团结合；结合量
0.07-0.25g/g酶

弱吸附：与酶表面弱极性区域结合；结合量0.250.38g/g酶

完全水化：酶蛋白表面完全水化；结合量0.38g/g酶
非水介质中酶催化反应类型及应用
在非水介质中，酶与介质间的疏水相互作用平衡改变，
导致酶的专一性、催化性质等受到影响
酶的稳定性提高，例如脂肪酶
酶的特异性不变，但是对底物的催化效率会发生变化，
即催化效率增加了分配系数项
微量水的影响

是影响非水介质中酶活力及选择性的控制步骤 水的作用：调控酶构象 微量水对酶发挥有效催化是必需的，水分子直接 或间接参与酶稳定构象的各种非共价作用，弱化 荷电基团或极性基团间的相互作用，增加酶柔性 及选择性

酶催化反应的类型 C-O键的形成，包括酯合成、环氧化、糖苷合成、加氧氧化


C-N键的反应，包括肽的合成
C-C键的形成，包括羟醛、酮醛和羟醛转移、醛缩合、醛加成等
还原反应
氧化反应，包括C-H、C=C氧化，醇氧化，酚氧化，羧酸氧化，CN氧化，异构化反应

形成C-X的反应 （卤化反应） 包括烯烃、炔烃、芳香族及含有活泼的C-H键的化合物的卤化。
负电荷及抗菌。

该分子在头发上的附着力强，产生〝飘逸〞效果，
但无光亮。

该物质目前采用酸催化剂在140℃左右脱水合成
用脂肪酶在正己烷中合成，合成温度55℃，转化 率72.75%，酶可以反复使用多次。
C2H2OH HOH5C2 HN+ ClC2H2OH + lipase ROCOH5C2
C2H2OH HN+ Cl- + HOH5C2 C2H2OH
酶可转变成合成酶，将氨基酸合成肽。而且不需
要消耗ATP。该法优点是条件温和，步骤少，缺
点是氨基酸或肽的溶剂体系选择以及合成物的卸
载。
非水介质中生物催化简介
近25年来，生物催化剂在非水介质中催化反应以及应
用的研究论文呈现爆炸性增长。
这里的生物催化剂主要指酶，非水介质包括微水有机
溶剂体系；反胶束体系；水-水不互溶两相体系。 在有机介质中，酶改变反应方向，例如水解酶变成合 成酶；刚性增加，对底物的专一性大大提高；热稳定 性显著提高；可重复使用；避免微生物污染；可对水 敏感的底物进行催化。
NH2 CH C NH R2 CH COOH O
+
缩合剂
除
去
NH2 R2 CH C Z
保护基
H2 N R CH COOH + R1
O C Cl R
H2N CH
O C O R1

80年代，开发出固相合成技术。 合成肽链时，在聚苯乙烯树脂小珠固相上进行。

⑴待合成的第一个氨基酸的羧基先和氯甲基聚苯乙烯
树脂反应，共价地挂接在树脂上。

⑵除去该氨基酸的N-末端保护基; ⑶第二个氨基酸
（氨基被保护）以碳二亚胺为缩合剂，接到第一个氨
基酸的氨基上；⑷除去第二个氨基酸的氨基保护基；

重复上述步骤，使肽链按控制顺序从C端向N端延长。
合成一个十肽，花费27小时，产率85%。
肽链合成到最后一步时，把树脂悬浮在无水三氟
酶催化的反应
氧化还原酶
A 2H
2A 2H
A 2H
转移酶
+
+
+
B
O2
O2
A
2A
A
+
+
+
B 2H
H2O
H2O2
A
B
+
C
A
+
C
B
合成酶
A + B + ATP

A
B
+ ADP + Pi
水解酶
B + H2O AOH + BH
A
裂合酶
A
B
A
+
B
异构酶
A
B
非水介质中酶的状态
酶分子在非水介质中主要以下列形式存在，即： 固态-冻干粉或固定化酶或结晶酶；
可溶解酶-水溶性大分子修饰酶；非共价修饰的高分
子-酶复合物、表面活性剂-酶复合物、乳液酶等；
在非水介质中酶能保持整体结构的完整性；
其活性部位的结构与在水溶液中相同；
非水介质中的酶学性质

非水介质中，酶分子内的氢键起主要作用，导 致其〝刚性增加〞，维持其活性中心的构象与
在水介质中的一致。
O O H H C O H N O H H H H O C N H O H H
表现为捕获活性氧和自由基，螯合金属离子，结 合脂肪酸氧化产物-醛，是迄今发现的最有效天然 抗氧化、抗衰老二肽。
肌肽及其类似物的结构式
正丁醇中合成肌肽
40℃、pH6.5，转化率84.26%
四氢呋喃中合成肌肽类似物
50℃、pH8.5，转化率 76.35%
合成硬脂酰三乙醇铵单酯

硬脂酰三乙醇胺盐酸盐是一种季铵化合物，在日 化行业主要用于洗发香波中，中和头发蛋白质的
酶非水催化反应的应用

⑴制备光学活性化合物 ⑵合成旋光性高分子 ⑶糖和类固醇的选择性催化 ⑷功能性高分子合成 ⑸可生物降解高分子的酶促合成
合成肌肽及其类似物

存在于动物肌肉中的肌肽是由β-丙氨酸与L-组氨 酸组成的二肽，具有抗氧化、清除自由基，pH缓
冲等生理功能。其最显著的性质是抗氧化，主要
第二讲
肽合成及蛋白质分离

意义 解析蛋白质结构与功能的关系，为应用及人 工合成蛋白质提供全面信息；

许多肽具有独特的生物学活性，是目前合成 的主要物质；
第一节 肽合成
合成肽的方法有三类
第一类是由不同氨基酸按照一定顺序的控制合成； 第二类是由氨基酸自由共聚； 第三类由酶催化在非水介质中合成。
第一类是目前合成肽的主要方法，该方法在合 成前必须先将不参与形成肽键的活泼基团保护 起来。例如，羧基可用活性酯法（酰氯），氨
乙酸中，通入干燥的HBr，使肽与树脂脱离，同时
也切除保护基团。
现在多肽合成仪上进行，反应杯中的试剂按程序
泵入和除去。

第二类实际上在讲氨基酸成肽反应时已经讲过，
从理论上讲，该反应在工业上可以用来制备聚氨
基酸，但是该反应没有选择性。

第三类是用酶合成，在水环境下，合成肽需要消
耗能量（ATP）；在非水条件下，蛋白酶等水解
基可以采用碳二亚胺法形成卞氧甲酰胺，合成
后再将保护基水解下来。最后分离产物。
N
C
N
X R1
NH CH + NH2 CH COOH X R1 C O O N H C N H Y NH CH + C O H N CH R2 C O Y
R2
γ
γ
NH R1 CH COOH R1
NH CH C NH R2 O CH C Z O O R1