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蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第1頁(yè)蛋白質(zhì)基礎(chǔ)組成蛋白質(zhì)基礎(chǔ)單位——氨基酸氨基酸分類(lèi)氨基酸化學(xué)性質(zhì)氨基酸光學(xué)性質(zhì)蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第2頁(yè)蛋白質(zhì)基礎(chǔ)組成蛋白質(zhì)基礎(chǔ)單位——氨基酸氨基酸分類(lèi)氨基酸化學(xué)性質(zhì)氨基酸光學(xué)性質(zhì)蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第3頁(yè)44一、氨基酸Gly,Phe,Leu,Asp,Lys,

……生物體內(nèi)發(fā)覺(jué)氨基酸有180各種,組成蛋白質(zhì)分子氨基酸只有20種。人類(lèi)是怎樣知道數(shù)以萬(wàn)計(jì)蛋白質(zhì)僅由20種常見(jiàn)氨基酸組成呢?蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第4頁(yè)55(一)蛋白質(zhì)水解蛋白質(zhì)Glu,Tyr,Arg,Cys,……酸水解堿水解酶水解肽段水解酸、堿水解個(gè)別水解產(chǎn)物完全水解產(chǎn)物蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第5頁(yè)66(一)蛋白質(zhì)水解個(gè)別水解:

蛋白質(zhì)被水解為大小不等肽段和氨基酸混合物,叫做個(gè)別水解,又稱(chēng)不完全水解。完全水解:

蛋白質(zhì)被徹底水解為氨基酸混合物,叫做完全水解,又稱(chēng)徹底水解。

蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第6頁(yè)77(一)蛋白質(zhì)水解

1.酸水解

所用酸:6mol/LHCl或4mol/LH2SO4,回

流20hr。產(chǎn)物:L-氨基酸混合物,Trp完全被破壞,個(gè)別Ser和Thr(含-OH)被分解,Asn

和Gln酰胺基被水解。優(yōu)點(diǎn):不引發(fā)消旋蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第7頁(yè)88(一)蛋白質(zhì)水解

2.

堿水解所用堿:5mol/LNaOH,回流10-20hr。產(chǎn)物:Trp穩(wěn)定,但多數(shù)氨基酸被破壞,產(chǎn)物消旋。堿水解是酸水解補(bǔ)充,由堿水解可知蛋白質(zhì)中是否存在Trp及其含量蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第8頁(yè)99(一)蛋白質(zhì)水解3.酶水解

所用酶:蛋白質(zhì)水解酶產(chǎn)物:小肽段優(yōu)點(diǎn):不消旋,不破壞氨基酸結(jié)構(gòu)缺點(diǎn):時(shí)間長(zhǎng),經(jīng)常需要幾個(gè)酶聯(lián)合水解蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第9頁(yè)1010(二)、α-氨基酸結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

組成蛋白質(zhì)常見(jiàn)氨基酸有20種,其中1種是亞氨基酸,全部氨基酸都是α-氨基酸,即:-COOH

α-位上有一個(gè)-NH2,氨基酸結(jié)構(gòu)改變僅在于側(cè)鏈R基不一樣蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第10頁(yè)1111(二)、α-氨基酸結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

α-氨基酸結(jié)構(gòu)通式蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第11頁(yè)1212(二)、α-氨基酸結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

1.在生理?xiàng)l件下氨基酸以帶電荷-COO-和-NH3+

離子形式存在2.除Gly外,其余全部氨基酸都含有旋光性,而且都是L構(gòu)型3.氨基酸是白色晶體,熔點(diǎn)高,>200℃4.氨基酸有特殊結(jié)晶形狀5.大多數(shù)氨基酸溶于水氨基酸性質(zhì)蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第12頁(yè)13蛋白質(zhì)基礎(chǔ)組成蛋白質(zhì)基礎(chǔ)單位——氨基酸氨基酸分類(lèi)氨基酸化學(xué)性質(zhì)氨基酸光學(xué)性質(zhì)蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第13頁(yè)1414二、氨基酸分類(lèi)~200種氨基酸蛋白質(zhì)氨基酸非蛋白氨基酸常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸不常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸基礎(chǔ)氨基酸蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第14頁(yè)1515(一)常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸名稱(chēng)三字母符號(hào)單字母符號(hào)名稱(chēng)三字母符號(hào)單字母符號(hào)丙氨酸(alanine)AlaA亮氨酸(leucine)LeuL精氨酸(arginine)ArgR賴(lài)氨酸(lysine)LysK天冬酰胺(asparagine)AsnN甲硫氨酸(methionine)MetM天冬氨酸(asparticacid)AspD苯丙氨酸(phenylalanine)PheFAsn和/或AspB半胱氨酸(cysteine)CysC脯氨酸(proline)ProP谷氨酰胺(glutamine)GlnQ絲氨酸(serine)SerS谷氨酸(glutamicacid)GluE蘇氨酸(threonine)ThrTGln和/或GluZ甘氨酸(glycine)GlyG色氨酸(tryptophan)TrpW組氨酸(histidine)HisH酪氨酸(tyrosine)TyrY異亮氨酸(isoleucine)IleI纈氨酸(valine)ValV蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第15頁(yè)1616(一)常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸

氨基酸結(jié)構(gòu)區(qū)分在于側(cè)鏈R基不一樣,所以能夠依據(jù)R基團(tuán)化學(xué)結(jié)構(gòu)、極性大小和所帶電荷不一樣分類(lèi)蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第16頁(yè)1717(一)常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸1、脂肪族氨基酸(15個(gè))

中性氨基酸(5):Gly,Ala,Val,Leu,IleGly無(wú)旋光性按結(jié)構(gòu)分類(lèi)蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第17頁(yè)1818(一)常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸

酸性氨基酸(4):Asp,Glu,Asn,Gln

生理?xiàng)l件下Asn,Gln酰胺基不被質(zhì)子化,所以側(cè)鏈不帶電荷蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第18頁(yè)1919(一)常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸堿性氨基酸(2):Lys,ArgArg是動(dòng)物體內(nèi)尿素形成中間物。賴(lài)氨酸(Lys,K)堿性氨基酸精氨酸(Arg,R)蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第19頁(yè)2020(一)常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸

含-OH或-SH氨基酸(4)

:Ser,Thr,Cys,Met

Cys常以氧化形式存在,而Met是體內(nèi)代謝中甲基供體。蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第20頁(yè)2121(一)常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸2、芳香族氨基酸:(3個(gè))

Phe,Tyr,Trp蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第21頁(yè)2222(一)常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸3、雜環(huán)族:(2個(gè))His,Pro

Pro沒(méi)有α-NH2,是α-亞氨基酸

組氨酸(His,H)脯氨酸(Pro,P)雜環(huán)氨基酸蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第22頁(yè)2323(一)常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸1、非極性R基氨基酸(8個(gè))

Ala,Val,Leu,Ile,Phe,Trp,Met,Pro

性質(zhì):在水中溶解度小,Ala疏水性最小2、不帶電荷極性R基氨基酸(7個(gè))

Ser,Thr,Tyr,Asn,Gln,Cys,Gly

性質(zhì):比非極性R基氨基酸易溶于水。GlyR基是H,介于極性與非極性之間。Cys和Tyr

極性最強(qiáng)。

按極性分類(lèi)蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第23頁(yè)2424(一)常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸3、R基帶正電荷氨基酸(3個(gè))

Lys,Arg,His

性質(zhì):pH7時(shí)帶正電荷。His在pH6.0時(shí),50%

以上質(zhì)子化,pH7時(shí),質(zhì)子化程度<10%,是唯一pKa≈7氨基酸4、R基帶負(fù)電荷氨基酸(2個(gè))

Asp,Glu

性質(zhì):pH7時(shí)完全解離,所以分子帶負(fù)電荷蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第24頁(yè)2525(二)不常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸

有些蛋白質(zhì)含有個(gè)別特殊氨基酸,由基礎(chǔ)氨基酸修飾而來(lái)

5-羥賴(lài)氨酸和4-羥脯氨酸是結(jié)締組織膠原蛋白中成份蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第25頁(yè)2626(二)不常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸γ-羧基谷氨酸存在于凝血酶原和其它與血液凝固相關(guān)蛋白

焦谷氨酸存在于細(xì)菌視紫紅質(zhì)中(光驅(qū)動(dòng)質(zhì)子泵蛋白質(zhì))蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第26頁(yè)2727(二)不常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸

絲氨酸磷酸酯發(fā)覺(jué)于包括細(xì)胞生長(zhǎng)和調(diào)整蛋白質(zhì)中

蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第27頁(yè)2828(三)、非蛋白質(zhì)氨基酸

非蛋白氨基酸:生物體內(nèi)不參加蛋白質(zhì)組成氨基酸

1、L-型α-氨基酸衍生物

肌氨酸(N-甲基甘氨酸),一碳單位代謝中間物。

瓜氨酸、鳥(niǎo)氨酸、高絲氨酸

蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第28頁(yè)29

(三)、非蛋白質(zhì)氨基酸2、β-、γ-、δ-氨基酸

β-丙氨酸

H3N+CH2CH2COO-

γ-氨基丁酸

H3N+CH2CH2CH2COO-

神經(jīng)遞質(zhì),傳遞神經(jīng)沖動(dòng)化學(xué)介質(zhì)

蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第29頁(yè)30蛋白質(zhì)基礎(chǔ)組成蛋白質(zhì)基礎(chǔ)單位——氨基酸氨基酸分類(lèi)氨基酸化學(xué)性質(zhì)氨基酸光學(xué)性質(zhì)蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第30頁(yè)3131三、氨基酸化學(xué)性質(zhì)(一)氨基酸兩性解離氨基酸酸性??堿性??中性??蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第31頁(yè)3232

(一)氨基酸兩性解離蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第32頁(yè)3333(一)氨基酸兩性解離

氨基酸完全質(zhì)子化時(shí),能夠視為二元酸酸性氨基酸和堿性氨基酸可視為三元酸

蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第33頁(yè)3434(一)氨基酸兩性解離解離常數(shù)蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第34頁(yè)3535BApKa2=9.6pI=5.97pKa1=2.34蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第35頁(yè)3636(一)氨基酸兩性解離對(duì)于R基不解離氨基酸,滴定曲線(xiàn)與Gly類(lèi)似,pKa1范圍為2.0-3.0,pKa2范圍為9.0–10.0對(duì)于類(lèi)似于三元酸酸性或堿性氨基酸,會(huì)出現(xiàn)三個(gè)pKa,pKa1,pKa2,pKa3,滴定曲線(xiàn)會(huì)復(fù)雜些。因?yàn)閜Ka值靠近,A、B段或B、C段會(huì)重合

蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第36頁(yè)3737(一)氨基酸兩性解離蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第37頁(yè)3838(一)氨基酸兩性解離表3-3氨基酸解離常數(shù)和等電點(diǎn)氨基酸-COOHpKa+NH3pKaR基pKapIGly2.349.605.97Ala2.349.696.02Leu2.369.605.98Thr2.6310.436.53Asp2.099.823.86(βCOOH)2.97Lys2.188.9510.5(ε+NH3)9.74His1.829.176.00(咪唑基)7.59Phe1.839.135.48蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第38頁(yè)3939(一)氨基酸兩性解離

氨基酸在pKa值附近會(huì)有緩沖容量,HispKa為6.0,恰處于生理pH附近,所以His在生理?xiàng)l件下有顯著緩沖作用His特殊性蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第39頁(yè)4040(二)氨基酸等電點(diǎn)

在溶液pH值等于pI時(shí),氨基酸在電場(chǎng)中不移動(dòng),所以溶液pH值會(huì)改變氨基酸攜帶電荷量。普通來(lái)說(shuō),處于pI時(shí),氨基酸為兼性離子狀態(tài)(兩性電解質(zhì)),電中性氨基酸分子極少。等電點(diǎn)(isoelectricpoint)pI

氨基酸或帶電顆粒處于凈電荷為0兼性離子狀態(tài)時(shí),介質(zhì)pH值稱(chēng)等電點(diǎn),用pI表示,也叫作等電pH蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第40頁(yè)4141(二)氨基酸等電點(diǎn)以Gly為例計(jì)算氨基酸pI

兩式相乘

A+Ka1A0A-Ka2蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第41頁(yè)4242

(二)氨基酸等電點(diǎn)

等電點(diǎn)時(shí)

所以

兩邊取對(duì)數(shù)

整理

Gly等電點(diǎn)

所以,pI是氨基酸

pKa1和pKa2平均值蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第42頁(yè)4343

(二)氨基酸等電點(diǎn)表3-3氨基酸解離常數(shù)和等電點(diǎn)氨基酸-COOHpKa+NH3pKaR基pKapIGly2.349.605.97Ala2.349.696.02Leu2.369.605.98Thr2.6310.436.53Asp2.099.823.86(βCOOH)2.98Lys2.188.9510.53(ε+NH3)9.74His1.829.176.00(咪唑基)7.59Phe1.839.135.48蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第43頁(yè)4444(二)氨基酸等電點(diǎn)

酸性或堿性氨基酸有三個(gè)pKa,pI為與凈電荷為零兼性離子相關(guān)兩個(gè)pKa之和算術(shù)平均值堿性氨基酸如LysA2+Ka1A+A0A-Ka3Ka2蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第44頁(yè)4545

(二)氨基酸等電點(diǎn)酸性氨基酸如AspA+Ka1A0A-A2-Ka3Ka2蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第45頁(yè)46蛋白質(zhì)基礎(chǔ)組成蛋白質(zhì)基礎(chǔ)單位——氨基酸氨基酸分類(lèi)氨基酸化學(xué)性質(zhì)氨基酸光學(xué)性質(zhì)蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第46頁(yè)4747(一)、旋光性

在20個(gè)基礎(chǔ)氨基酸中,除Gly沒(méi)有旋光外,其余19個(gè)都有手性,而且都是L-構(gòu)型因?yàn)棣?C不對(duì)稱(chēng)性,氨基酸是手性分子

Thr,Ile含二個(gè)手性C,有四種光學(xué)異構(gòu)體蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第47頁(yè)4848(一)、旋光性蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第48頁(yè)4949(一)、旋光性

胱氨酸也是一個(gè)特殊氨基酸,它由2個(gè)Cys組成,能夠有3種異構(gòu)體蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第49頁(yè)5050氨基酸α]D(H2O)[α]D(5mol/LHCl)氨基酸[α]D(H2O)[α]D(5mol/LHCl)GlyArg+12.5+27.6Ala+1.8+14.6Lys+13.5+26.0Val+5.6+28.3His-38.5+11.8Leu-11.0+16.0胱氨酸-232Ile+12.4+39.5Cys-16.5+6.5Ser-7.5+15.1Met-10.0+23.2Thr-28.5-15.0Phe-34.5-4.5Asp+5.0+25.4Tyr-10.0Asn-5.30+33.2(3mol/LHCl)Trp-33.7+2.8(1mol/LHCl)Glu+12.0+31.8Pro-86.2-60.4Gln+6.3.+31.8(1mol/LHCl)羥脯氨酸-76.0-50.5蛋白質(zhì)中常見(jiàn)L型氨基酸比旋蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第50頁(yè)5151(二)、紫外吸收

氨基酸在紅外和遠(yuǎn)紫外區(qū)都有光吸收,但在200-400nm近紫外區(qū),只有芳香氨基酸有吸收

λ(波長(zhǎng))

ε(摩爾消光系數(shù))

Phe257nm2.0×102mol-1/L.cm-1Tyr275nm1.4×103mol-1/L.cm-1Trp280nm5.61×103mol-1/L.cm-1蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第51頁(yè)5252(二)、紫外吸收

蛋白質(zhì)在近紫外區(qū)也有吸收能力。普通蛋白質(zhì)最大吸收波長(zhǎng)為280

nm??衫?80nm波長(zhǎng)光吸收值檢測(cè)蛋白質(zhì)純度和區(qū)分蛋白質(zhì)與核酸蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第52頁(yè)53多肽肽和肽鏈結(jié)構(gòu)肽物理化學(xué)性質(zhì)活性多肽蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第53頁(yè)54多肽肽和肽鏈結(jié)構(gòu)肽物理化學(xué)性質(zhì)活性多肽蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第54頁(yè)5555(一)、肽和肽鏈結(jié)構(gòu)

肽經(jīng)過(guò)肽鍵由氨基酸線(xiàn)性聚合而成。肽鍵與酰胺鍵類(lèi)似。最簡(jiǎn)單肽是二肽,含幾個(gè)氨基酸肽可稱(chēng)為幾肽,如八肽、十肽蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第55頁(yè)5656(一)、肽和肽鏈結(jié)構(gòu)

少于20個(gè)氨基酸殘基肽稱(chēng)為寡肽,多于20個(gè)氨基酸殘基肽叫多肽。

為何是氨基酸殘基而不是氨基酸?蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第56頁(yè)5757(一)、肽和肽鏈結(jié)構(gòu)肽命名要求從N(-NH2)端開(kāi)始到C(-COOH)端,氨基酸次序從左向右

Ser-Gly-Phe,絲氨酰甘氨酰苯丙氨酸

Phe-Gly-Ser,苯丙氨酰甘氨酰絲氨酸

蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第57頁(yè)5858(一)、肽和肽鏈結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第58頁(yè)5959(一)、肽和肽鏈結(jié)構(gòu)

全部肽主鏈結(jié)構(gòu)都相同。主鏈由N-Cα-C序列重復(fù)排列,只是側(cè)鏈R不一樣肽鏈結(jié)構(gòu)通式蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第59頁(yè)60多肽肽和肽鏈結(jié)構(gòu)肽物理化學(xué)性質(zhì)活性多肽蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第60頁(yè)6161(二)、肽物理化學(xué)性質(zhì)1、熔點(diǎn)高偶極離子酸堿性:末端α-氨基和α-羧基,以及側(cè)鏈R基上可解離基團(tuán)蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第61頁(yè)6262(二)、肽物理化學(xué)性質(zhì)2、滴定曲線(xiàn):與氨基酸類(lèi)似,但更復(fù)雜多價(jià)離子等電點(diǎn)蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第62頁(yè)6363肽α-COOHpKaα-NH3+pKaR基pKapIGly-Asp2.818.604.453.63Gly-Gly3.068.13——5.59Ala-Gly3.178.24——5.70Gly-Ala3.267.91——5.58Gly-Gly-Gly3.267.91——5.68Ala-Ala-Ala-Ala3.427.94——5.68Ala-Ala-Lys-Ala3.588.0110.589.30表4-5一些肽pKa蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第63頁(yè)6464(二)、肽物理化學(xué)性質(zhì)Gly-Glu-Lys-Ala四肽甘氨酰谷氨酰賴(lài)氨酰丙氨酸酸堿性質(zhì)分析溶液pH官能團(tuán)解離(帶電)情況占優(yōu)勢(shì)離子凈電荷α-COOH側(cè)鏈COOHα-NH2ε-NH2<3.5-COOH-COOH-NH3+-NH3++23.7-4.5-COO--COOH-NH3+-NH3++14.5-7.8-COO--COO--NH3+-NH3+07.8-10.2-COO--COO--NH2-NH3+-1>10.2-COO--COO--NH2-NH2-2蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第64頁(yè)6565(二)、肽物理化學(xué)性質(zhì)3、化學(xué)反應(yīng)生成有色物質(zhì),肽定性或定量測(cè)定茚三酮反應(yīng)蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第65頁(yè)66(二)、肽物理化學(xué)性質(zhì)

含兩個(gè)或兩個(gè)以上肽鍵化合物與CuSO4在堿性溶液中反應(yīng),生成藍(lán)紫色復(fù)合物雙縮脲反應(yīng)蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第66頁(yè)6767(二)、肽物理化學(xué)性質(zhì)利用該反應(yīng)可定性了解蛋白質(zhì)水解程度,測(cè)定蛋白質(zhì)含量二肽和氨基酸無(wú)此反應(yīng)蛋白質(zhì)專(zhuān)題知識(shí)講座第67頁(yè)6868(二)、肽物理化學(xué)性質(zhì)

肽含有旋光性。短肽旋光度近似等于氨基酸旋光度之和,長(zhǎng)鏈肽

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