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反式-1,4-二氯丁烯 EDDS 4-乙烯基吡啶 5-Br-PADAP DTBP 油酸巯基乙酯 1-Boc-哌嗪 DDQ
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多肽是什么?


肽是由各种氨基酸分子之间经脱水形成肽键相连的聚合型有机化合物。与高分子聚合物不同,作为肽链基本构建的单体(monomer)是各种氨基酸残基,它们的侧链结构各不相同。因此肽不是高分子聚合物。与蛋白质相比,肽的共价键形成的链结构与前者相同,但链长度及分子量远远小于前者。因此,肽不是蛋白质。尽管如此,肽与蛋白质之间还是存在许多相近的理化性质,如亲水性、极性、二级结构、易酶解、金属络合性等。从分子量大小上很难在某个准确的数值上把肽与蛋白质区别开。至今人们习惯地按肽链长短进行如下的表示:

小于10个残基为寡肽(oligopeptide)或小肽分子。10~80(或100)个残基为多肽(polypeptide)或肽。大于80(或100)个残基为蛋白质,也有人主张只有在150个或200个残基以上的分子才是真正的蛋白质。


多肽的结构


肽分子主要骨架结构是由[-氮原子-碳原子-碳原子-]反复串接而成。其中两个碳原子的化学状态又不相同,N原子右侧的为带侧链基(Gly除外)的α-C原子,N原子左侧的为酰基C原子。除了Pro残基外,出现在肽及蛋白质分子中的其他十九种氨基酸残基上的N原子均带有一个H原子,后者作为H的供体可以与肽链上酰基中的O原子(H的受体)形成氢键。除了含残基数较少的寡肽外,一般的肽分子中往往存在密度很高的氢键缔合结构,即肽的二级结构。这些结构因为H供体与受体的位置差别,又存在一些不同的形式。
① α-螺旋(α-Helix)


基于各残基的α-C上侧链基团的空间位阻及电荷情况的差异,可使α-螺旋有三种类型。
② β-片条或β折叠(β-Sheet)


当肽链上连续存在许多疏水性残基(如Leu、He、Val、Met、Tyr、Trp、Phe、Ala)时,更容易在每个酰胺结构上发生链间平行方式的氢键缔合。
从β-Sheet的结构上可以看出沿着肽键延伸的方向主链两侧存在大量的氢键。它们可使肽链之间紧紧地聚集(aggregation)在一起。值得指出的是,当β-Sheet结构在整个主链二级结构中占的比例越大时,这个肽的溶解性就越差。这种特征不但会造成缩合接肽反应存在困难,而且在体内还会引发特殊的生物学后果。最明显的实例就是疯牛病、帕金森病及AD(早老年性痴呆)等的病理部位均含有大量的不溶性蛋白沉积,其中含有致密的β-Sheet结构。
③ β-转角(β-turn)


与α-Helix及β-Sheet结构中存在大量氢键不同的是,肽键中间有时存在相邻的三个残基由一个氢键形成的十元环结构,由此结构延伸出的N端主链及C端主链几乎沿同一方向平行展开。这种含三个残基的十元环就是β-turn结构。此外,尚有两个残基参与的相当于七元环的r-turn结构。但这种结构中的H键缔合强度较弱。β-turn处在肽键的U形拐弯的地方,很容易与体内蛋白受体接近。实际上,可引发许多生物活性效应的配基与受体如与底物、激素与靶点、抗原与抗体的结合往往是由β-turn结构的参与而完成的。因此许多新药研究也是基于β-turn的结构与功能而设计的。
④ 无序卷曲(random coil)


在肽链的序列结构中,如果没有可形成氢键缔合的一级结构就不会引发α-helix、β-sheet及β-turn等二级结构。这种肽分子的主链就会处于无规律、松散状态,称之为无序卷曲。这种结构与环境中的溶剂分子接触最充分,因而溶解性很好。具有无序卷曲链的肽化合物不但很容易组装合成,而且在机体内也易于转运。已有的研究表明,肽链中如果较多地存在Pro、Gly、Asn、Ser、Asp、Thr等残基,它们往往干扰规则的氢键缔合而出现无序卷曲状态。因此在结构设计中合理地引入这类残基,可能会改善中间体及终产物的溶解性。
多肽的亲水与疏水


除了少数疏水肽(如淀粉样蛋白中的Amyloidβ片段肽等)以外,多数肽分子往往具有许多极性侧链基团,如-OH、-NH2、-COOH等,它们可以与水分子形成氢键缔合或与正、负离子形成极性区……。所以很多肽化合物均具有水溶性。应该指出的是,在肽的合成过程中作为中间体的有关肽片段是处于侧链基团及端基(氨基或羧基)被保护的状态存在的,它们一般是不溶于水,而溶于有机溶剂的。只有当合成结束,各种保护基团被脱除,相应的极性功能基被游离以后,得到的游离肽才具有水溶性,由此往往伴随着纯化的困难(解决办法详见下文)。研究表明,存在肽与蛋白质中的二十种氨基酸残基的水溶性相对系数(以Gly为0)按下列顺序递增,因此分子中含Lys、Glu、Asp、Arg、Ser等残基越多的肽,水溶性就越强。
多肽的酸碱性


从氨基酸的侧链结构看,可以分为三大类:不含极性侧链的中性残基、含侧链羧基的酸性残基及含氨基、胍基或咪唑环的碱性残基。他们各自的酸碱性与其等电点相关
当肽链中含有的Asp及Glu残基数多于Lys、Arg及His的残基数时,该肽为酸性肽。反之为碱性肽。尤其是分子量很大的多肽化合物酸碱性的存在不但直接影响其水溶性及分离纯化的条件(如等电点沉淀法、电泳法等),而且存在由离子键介导的三级结构,因而对其生物活性也产生影响。

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