生物活性肽介绍

第一章、生物活性肽概述

—凌海军

按生物化学理论，所有蛋白质(无论植物蛋白抑或动物蛋白)均由氨基酸分子以肽链连接在一起。绝大多数蛋白质由 300个以上氨基酸分子组成．而已知氨基酸种类在 2O种以上，故蛋白质的种类十分复杂。科学家将氨基酸数量低于10个(分子量1000DAL以下)称为寡肽，10—100个(分子量1000DAL—10000DAL)的生化物质称之为“多肽”(polypeptides)，反之高于 100个(分子量10000DAL以上)氨基酸分子的物质为蛋白质(proteins)。

一、生物活性肽简介

多肽是分子结构介于氨基酸和蛋白质之间的一类化合物，任何一

种蛋白质中都有肽键结构。大多数蛋白质的分子结构非常复杂，相对

分子量在10万以上，并且分子高度压缩、折叠，形成了立体规则实体，正是这些复杂的结构严重影响机体的消化和吸收率。人体多肽物

质来源于蛋白质营养，主要是两个方面，一是食物在消化过程中蛋白

质产生多肽，被身体吸收，二是体内细胞利用蛋白质的降解物氨基酸

直接合成。多肽和蛋白质的结构是一样的，都是由氨基酸构成，从氨

基酸营养的角度来分析，两者是一样的。但是多肽的分子量比蛋白质

小很多，而且具有一些蛋白质所没有的生理调节功能。

肽优于高蛋白（大分子蛋白质），两者功能大不相同。首先，肽

是体现信息的信使，以引起各种各样不同的实效的正性或异性生理活

动和生化反应调节；其次，活性高，在微量和低浓度的情况下，多肽都能发挥其独特的生理作用；第三，分子量小，易于改造，相对于蛋白质而言较易人工化学合成；而高蛋白（大分子蛋白质）不具备这一特点。其四，透过多肽的片断可以深入研究蛋白质的性质，并且为改变和合成新的蛋白质提供基础材料。若氨基酸为二次深度开发，肽就是高蛋白的三次深度开发产品。

肽优于氨基酸，一是较氨基酸吸收快速；二是以完整的形式被机体吸收；三是主动吸收（氨基酸属被动吸收）；四是低耗，与氨基酸比较，肽吸收具有低耗或不需消耗能量的特点，肽通过十二指肠吸收后，直接进入血液循环，将自身能量营养输送到人体各个部位；五是肽吸收较氨基酸，具有不饱和的特点；六是氨基酸只有20种，功能可数，而肽以氨基酸为底物，可合成上千上万种。七是各种肽之间运转无竞争性和不存在抑制性。

一、生物活性肽研究的历史

所有的生物，从最简单的病毒直到人类，其体内复杂的蛋白质结构都是由相同的20种氨基酸组成，也就构成了千姿百态的蛋白质世界。生物学在对蛋白质的深入研究过程中，发现一类由氨基酸构成但又不同于蛋白质的中间物质，这类具有蛋白质特性的物质被称作多肽。肽是比蛋白质简单、分子量小,由氨基酸通过肽键相连的一类化合物。多肽具有调节机体生理功能和为机体提供营养的双重功效，它几乎影响着人体的一切代谢合成。一种肽含有的氨基酸少于10个称

为寡肽，超过的就称为多肽；氨基酸为50多个以上的多肽就是人们熟悉的蛋白质。

1902年，伦敦大学医学院的两位生理学家Bayliss和Starling 在动物胃肠里发现了一种能刺激胰液分泌的神奇物质。他们把它称为胰泌素。这是人类第一次发现的多肽物质。由于这一发现开创了多肽在内分泌学中的功能性研究，其影响极为深远，诺贝尔奖委员会授予他们诺贝尔生理学奖。

1931年，一种命名为P物质的多肽被发现，它能兴奋平滑肌并能舒张血管而降低血压。科学家们从此开始关注多肽类物质对神经系统的影响，并把这类物质称为神经肽。

1953年，由Vigneand领导的生化小组第一次完成了生物活性肽催产素的合成。此后整个50年代的多肽研究，主要集中于脑垂体所分泌的各种多肽激素。

1952年，生物化学家Stanley Cohen在将肉瘤植入小鼠胚胎的实验中，发现小鼠交感神经纤维生长加快、神经节明显增大这一现象。8年后的1960年，才发现这是一种多肽在起作用，并将之称为神经生长因子（NGF）。

50年代末，Merrifield发明了多肽固相合成法并因此荣获诺贝尔化学奖。

60年代初期，多肽的研究出现了惊人的发展，多肽的结构分析、生物功能等都相继取得成果。

1965年我国科学家完成了牛结晶胰岛素的合成，这是世界上第

一次人工合成多肽类生物活性物质。

70年代，神经肽的研究进入高潮，脑啡肽及阿片样肽相继发现，进入了多肽影响生物胚胎发育的研究。1975年Hughes和Kos terlitz从人和动物的神经组织中分离出内源性肽，丰富了生物制药内容，开拓了“细胞生长调节因子”这一生物制药的新领域。这一时发现的细胞生长调节因子多达100种,超过了临床应用的多肽激素和其他活性多肽的总和。

1986年的诺贝尔生理学奖颁给了发现多肽生长因子（NGF）的StanleyCohen，表彰他为基础科学研究开辟了一个具有广泛重要性的新领域。80年代开始多肽研究逐渐发展为独立的专业，它包含了生命科学最新的分子生物学、生物合成、免疫化学、神经生理、临床医学等多个学科。特别是基因工程的引入，使得许多多肽得以大规模的表达。1987年美国批准了第一个基因药物人胰岛素。

90年代，人类基因组计划启动。随着科学家们解密一个个基因，多肽研究及其应用出现了空前繁荣的局面。人们发现所有基因表达的生命现象都是由蛋白质而呈现，基因是合成蛋白质的信息指令，但人体所有的生理活动最终需要蛋白质才能完成。于是科学家把眼光放在生物工程的另一项庞大计划上，那就是蛋白质组计划。蛋白质工程是以蛋白质结构功能关系的知识为基础，通过周密的分子设计，把蛋白质改造为合乎人类需要的新的突变蛋白质。人们可以根据需要对负责编码某种蛋白质的基因进行重新设计，使合成出来的蛋白质的结构变得符合人们的要求。由于蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来

的，在技术方面有诸多同基因工程技术相似的地方，因此蛋白质工程也被称为第二代基因工程。肽是构成蛋白质的结构片段，也是蛋白质发挥作用的活性基因部分。实际上动物体内的功能性蛋白质多为载体，它们的作用多由挂在其上的肽段来完成。透过多肽既可深入研究蛋白质的性质，又为改变和合成新的蛋白质提供了基础材料。由此可见，蛋白质工程从某种意义上来说就是多肽的研究。

多肽是涉及生物体内各种细胞功能的生物活性物质。自从生物化学家用人工方法合成多肽40多年以来，伴随着分子生物学、生物化学技术的飞速发展，多肽的研究取得了惊人的、划时代的进展。人们发现存在于生物体的多肽已有数万种，并且发现所有的细胞都能合成多肽。同时，几乎所有细胞也都受多肽调节，它涉及激素、神经、细胞生长和生殖等各个领域，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。随着现代生物技术的进步和生命科学的发展，多肽在生物体内的生理功能受到越来越多重视，尤其是许多活性肽生理功能和结构的明朗，更是推动了科学界对活性肽的研究。

二、生物活性肽在我国的发展

1965年9月17日，人工合成胰岛素在中国首次发现，这也是世界上第一个蛋白质的全合成。这一成果促进了生命科学的发展，开辟了人工合成蛋白质的时代。这项工作的完成，被认为是六十年代多肽和蛋白质合成领域最重要的成就，极大的提高了我们国家的科学声誉，对我国在蛋白质和多肽合成方面的研究起了积极的推动作用。人