生物分子、聚合物與合成

肽鍵(peptide bond)

/ PEP-tide /

肽鍵是把一個胺基酸連到下一個的連接,是把一串胺基酸縫成蛋白質的那一針。儘管有個專門的名字,它其實不過是一個醯胺鍵——正是你學過的、羧酸與胺之間那種 C-N 連接——只是在這裡形成於一個胺基酸的 -COOH 與下一個的 -NH2 之間。兩個胺基酸相連成二肽;許多個相連成多肽;折疊好的多肽就是蛋白質。

它的形成很好想像。第一個胺基酸的羧基和第二個胺基酸的胺基靠攏;酸的 C-OH 和胺的一個 H 以一分子水的形式離去,一根新的 C-N 鍵把兩者繫在一起:-CO-NH-。這是一次縮合(失去了水),也正是醯胺的生成。所得的肽鍵有一個你早就了解的、關於醯胺的、悄悄重要的特徵:共振。氮上的孤對電子離域到羰基氧上,使 C-N 鍵帶有部分雙鍵性質。這意味著肽基的六個原子(羰基的 C 和 O、N 和它的 H、以及兩側的兩個碳)被鎖成平面而剛硬,繞 C-N 鍵的旋轉受到限制——這個結構事實塑造了整個蛋白質如何折疊。

肽鍵之所以重要,是因為蛋白質是生命的主力分子,而它的整條主鏈就是一連串這樣的醯胺連接。沿主鏈排列的胺基酸順序(一級結構)決定了鏈如何盤成螺旋和片層(二級結構)、如何折疊成三維形狀(三級結構)、如何與別的鏈組裝(四級結構)。肽鍵的剛性,以及它能形成氫鍵的羰基和 N-H,正是使那些折疊形狀成為可能的東西。所以生物學裡最重要的聚合物,在它的接頭處,不過是醯胺化學的反覆。

甘胺酸加丙胺酸縮合成二肽 Gly-Ala:甘胺酸的 -COOH 與丙胺酸的 -NH2 連成 -CO-NH-,排出一分子水。共振使這個醯胺基變平,並阻止繞 C-N 鍵的自由旋轉,這就是蛋白質主鏈會折疊成規則形狀、而不是隨意癱軟的原因。

兩個胺基酸縮合成一個醯胺;共振使肽鍵平面而剛硬。

肽鍵就是一個醯胺;它不需要什麼特殊的「生物」化學才能斷開——酸、鹼或酶都能把它水解回胺基酸,和任何醯胺水解一樣。它著名的剛性來自共振,而不是來自一根真正獨立存在的雙鍵。

又稱
amide bond (in proteins)peptide linkage酰胺键