肽鍵

肽鍵是一分子胺基酸的α－羧基和一分子胺基酸的α－氨基脫水縮合形成的醯胺鍵，即-CO-NH-中第二個“-”代表的鍵。胺基酸借肽鍵聯結成多肽鏈。是蛋白質分子中的主要共價鍵，性質比較穩定。它雖是單鍵，但具有部分雙鍵的性質，難以自由旋轉而有一定的剛性，因此形成肽鍵平面，則包括連線肽鍵兩端的C═O、N－H和2個C共6個原子的空間位置處在一個相對接近的平面上，而相鄰2個胺基酸的側鏈R又形成反式構型，從而形成肽鍵與肽鏈複雜的空間結構。

基本介紹

• 中文名：肽鍵
• 外文名：peptide bond
• 別名：醯胺鍵
• 化學式：-CO-NH-
• 作用：連結胺基酸

形成原理

胺基酸通過肽鍵連線形成的產物稱為肽（peptide）（如圖）。最簡單的肽是由二個胺基酸殘基形成的肽，稱為二肽。由於肽中的胺基酸已經不是游離的胺基酸了，所以稱為胺基酸殘基。一條多肽鏈的一端含有一個游離的氨基，另一端含有一個游離的羧基。所以，一般肽鏈中形成的肽鍵數比胺基酸分子數少一個。每兩個分子的胺基酸脫水縮合反應成一個肽鍵失去一個水分子，肽鍵數等於失去的水分子數等於胺基酸數減形成的肽鏈數。

由三個殘基形成的肽稱為三肽，依此類推，下圖給出了一個五肽結構式。每形成一個肽鍵將丟失一分子水。肽鏈中的氨基酸的α-氨基和α-羧基都用於形成肽鍵，所以一個肽鏈只有一個游離的α-氨基（常稱為肽鏈N端）和一個游離的α-羧基（常稱為肽鏈C端），共價修飾的末端和環形的肽鏈除外。高分子量的多肽一般都稱為蛋白質。

肽鍵的形成

從多肽的結構可以看出，多肽的大多數離子電荷都是由它的組成胺基酸殘基的側鏈貢獻的。所以一個多肽和蛋白質的離子特性和它的溶解性都取決於它的胺基酸組成。此外就象我們將在下面看到的那樣，胺基酸殘基側鏈之間的相互作用對於穩定一個蛋白質分子的三維結構有重要貢獻。有些肽比較大，例如胰島素就是含有51個胺基酸殘基的多肽，具有重要的生物學活性。但有些肽雖然比較小，也具有重要的生理功能。例如加壓素（9肽）和催產素（9肽）。一些神經多肽的類似物，如內啡肽，就是一種天然的止痛藥。還有一些非常簡單的肽也常用作食物的調味劑。如甜味劑就是天冬氨醯苯丙氨酸的甲基酯。它的甜度是蔗糖的200倍，所以廣泛用於食品飲料中。

最新途徑

美國范德堡大學（Vanderbilt University）的科研人員發現了一種生成肽鍵的新方法。

該方法使用溴化硝基烷烴與碘活化的胺反應產生醯胺。該反應可以和不對稱的aza-Henry反應連用，提供了生產非天然胺基酸醯胺和多肽的新途徑。

文章的第一作者沈博2003年畢業於中國科技大學，在范德堡大學獲得化學博士學位後，在麻省理工學院（MIT）從事博士後研究。沈博本科期間曾工作於化學系郭慶祥實驗室，參與發表了三篇科研文章。

肽鍵作為天然肽和蛋白的骨幹普遍存在。胺基酸借肽鍵聯結成蛋白質，肽鍵如同關節一樣構建了蛋白質的骨架。同時肽鍵也廣泛存在於很多藥物小分子中，例如人們常用的消炎藥青黴素和阿莫西林。化學家們常用的生成肽鍵方法是羧酸和胺的脫水縮合反應。其中羧酸為親電試劑，胺為親核試劑。而在《自然》新報導的這一方法中，作者發現可以使用溴化硝基烷烴作為羧酸的替代物，與碘活化的胺反應。反應物的極性與經典的脫水縮合反應相反（umpolung）。溴化硝基烷烴的使用提供了生成肽鍵的一種全新的理念。

當反應分子體積增大、位阻或立體化學複雜程度增強的時候，常用的脫水縮合反應有時就難以達到要求。比如芳香基甘氨酸的肽鍵生成中就常會伴隨一定程度的消旋（導致純度降低）。而新報導的這一方法可以和不對稱的aza-Henry反應連用，成功避免了芳香基甘氨酸的醯胺產生過程中的消旋。此方法將會對醯胺和多肽的合成產生廣泛和深遠的影響。

《自然》雜誌為此刊發了編者按，同時還在“新聞和觀點”欄目中配發了一篇署名文章來重點推薦新報導的這一方法。文章稱讚這一新方法“簡便，通用，激動人心。這不僅僅是一項令人滿意的智力成果，還有更深遠的套用價值。藥物化學家可以很快地套用這一方法來合成含有肽鍵的具有生物活性的分子，而它們中的一些某一天也許會被用來治療疾病。”從某種意義上來說，這一新方法無異於化學領域內的新發掘的一座金礦。