3.2 Peptide bond 肽键与方向性

返回总讲义：CHEM10712 slides 知识点整理与讲解
知识点索引：CHEM10712 知识点索引
上级章节：3. 氨基酸、肽与蛋白质化学
导航：上一节：3.1 alpha-amino acids （α-氨基酸）与 chirality 手性；下一节：3.3 20 种氨基酸的功能分组

详细内容

两个氨基酸形成 ==peptide bond 是 dehydration/amide bond formation 脱水/酰胺键==的形成。==在水中并非自发容易发生，需要生物体系活化和酶促。==

多肽写法约定：

==从 N-terminus 写到 C-terminus。==
==一条 polypeptide 只有一个 free N-terminus 和一个 free C-terminus，除非被修饰。==
==side chains 的电荷由 pH、pKa 和局部环境决定。==

组合复杂度：

若每个位置有 20 种氨基酸，长度 N 的多肽理论上有 20^N 种。
10 个氨基酸的精确序列，如 ELVISLIVES，随机出现概率是 1/20^10。
平均蛋白约数百个氨基酸，组合复杂度极大。

深入讲解

peptide bond 是 amide bond，形成时失去一分子水。热力学上在水中直接缩合不有利，所以细胞需要 activation 和 ribosome/enzymes 来驱动。形成 peptide bond 后，原来的 alpha-amino 和 alpha-carboxyl 大多不再自由电离，只有 N-terminus 和 C-terminus 保留对应官能团。

方向性非常重要：protein sequence 默认从 N 到 C 写。方向不同就是不同分子，因为 N-terminus/C-terminus 位置、side chain 顺序、可能的 folding interaction 全都会改变。

原文小点逐条解释

原文小点： ==从 N-terminus 写到 C-terminus。==
- 讲解： 这个小点是在说明 peptide bond 的形成、方向性或电荷状态；复习时要把 N-to-C sequence 与 termini/side-chain charges 分开。
原文小点： ==一条 polypeptide 只有一个 free N-terminus 和一个 free C-terminus，除非被修饰。==
- 讲解： 这个小点是在说明 peptide bond 的形成、方向性或电荷状态；复习时要把 N-to-C sequence 与 termini/side-chain charges 分开。
原文小点： ==side chains 的电荷由 pH、pKa 和局部环境决定。==
- 讲解： 这个小点是在说明 peptide bond 的形成、方向性或电荷状态；复习时要把 N-to-C sequence 与 termini/side-chain charges 分开。
原文小点： 若每个位置有 20 种氨基酸，长度 N 的多肽理论上有 20^N 种。
- 讲解： 这个小点是在说明 peptide bond 的形成、方向性或电荷状态；复习时要把 N-to-C sequence 与 termini/side-chain charges 分开。
原文小点： 10 个氨基酸的精确序列，如 ELVISLIVES，随机出现概率是 1/20^10。
- 讲解： 这个小点是在说明 peptide bond 的形成、方向性或电荷状态；复习时要把 N-to-C sequence 与 termini/side-chain charges 分开。
原文小点： 平均蛋白约数百个氨基酸，组合复杂度极大。
- 讲解： 这个小点是在说明 peptide bond 的形成、方向性或电荷状态；复习时要把 N-to-C sequence 与 termini/side-chain charges 分开。

做题和复习时怎么用

画 peptide 时先画 backbone N-Cα-C(=O) 的重复单元，再从 N-terminus 到 C-terminus 加 side chains 和电荷。不要给每个 peptide bond 中的 amide N 随意加正电。

常见误区

把 free amino acid 的电荷状态直接套到 peptide bond 内部。
忽略 side chain environment 对反应性和 pKa 的影响。