什么是肽
肽是由肽键连接起来的氨基酸链。每个氨基酸都有一个氨基、一个羧基和一条侧链;二十种标准氨基酸只在侧链上不同,构成了大多数天然肽和蛋白质。链中氨基酸的排列顺序称为序列,它决定了这是哪一种肽。
例如,GHK 就是甘氨酸、组氨酸和赖氨酸按这个顺序连接而成的。改变顺序或换掉其中一个氨基酸,得到的就是另一种肽,名称、分子式和质量都不同。
肽键是如何形成的
肽键是一个氨基酸的羧基与下一个氨基酸的氨基之间形成的酰胺键。形成肽键时会脱去一分子水,所以这是缩合反应;把水加回去,肽键又会断开,这就是水解。由于 C–N 键带有部分双键性质,其周围的原子处在同一平面上,不能自由旋转,这影响着肽链如何折叠。
每形成一个肽键就脱去一分子水,所以肽的分子量等于各氨基酸分子量之和,再减去每个肽键约 18.02。以 KPV(赖氨酸、脯氨酸、缬氨酸)为例:146.19 + 115.13 + 117.15 = 378.47,378.47 − 2 × 18.02 = 342.43,与其化合物资料中的分子量一致。
在实验室中,肽是一次连接一个氨基酸、逐个形成这些键而合成的,通常采用固相肽合成,然后经 HPLC 纯化并冻干。
二肽、寡肽、多肽和蛋白质
肽按链中氨基酸的数目命名。这些界限是约定俗成的,并非固定规则,不同教科书划分的位置也略有不同。
区分蛋白质与长肽的主要是结构:蛋白质会折叠成稳定的三维形状,常常由几条链组成,而大多数短肽没有固定的折叠。
| 术语 | 氨基酸数目 | 说明与示例 |
|---|---|---|
| 二肽 | 2 | 甘氨酰甘氨酸(Gly-Gly),常用作缓冲剂。 |
| 三肽 | 3 | GHK(Gly-His-Lys)和 KPV(Lys-Pro-Val)。 |
| 寡肽 | 最多约 20 | SNAP-8(乙酰基八肽-3)含 8 个。 |
| 多肽 | 约 20 以上 | 任何更长的无支链肽链;也指蛋白质中的每一条链。 |
| 蛋白质 | 通常约 50 以上 | 一条或多条多肽链折叠成确定的结构。 |
如何阅读肽序列
序列从 N 端(带游离氨基的一端)写到 C 端(带游离羧基的一端),可以用三字母代码,例如 Gly-His-Lys,也可以用单字母代码,例如 GHK。
前缀和后缀表示末端基团:H- 表示游离的氨基端,Ac- 表示乙酰化的氨基端;-OH 表示游离酸,-NH2 表示酰胺。SNAP-8 写作 Ac-EEMQRRAD-NH2:八个氨基酸,N 端带乙酰基,C 端为酰胺。其他记法还会标出 D-氨基酸、环肽以及两个半胱氨酸之间的二硫键。
| 氨基酸 | 三字母代码 | 单字母代码 |
|---|---|---|
| 甘氨酸 | Gly | G |
| 丙氨酸 | Ala | A |
| 缬氨酸 | Val | V |
| 亮氨酸 | Leu | L |
| 异亮氨酸 | Ile | I |
| 脯氨酸 | Pro | P |
| 苯丙氨酸 | Phe | F |
| 色氨酸 | Trp | W |
| 甲硫氨酸 | Met | M |
| 丝氨酸 | Ser | S |
| 苏氨酸 | Thr | T |
| 半胱氨酸 | Cys | C |
| 酪氨酸 | Tyr | Y |
| 天冬酰胺 | Asn | N |
| 谷氨酰胺 | Gln | Q |
| 天冬氨酸 | Asp | D |
| 谷氨酸 | Glu | E |
| 赖氨酸 | Lys | K |
| 精氨酸 | Arg | R |
| 组氨酸 | His | H |
不在序列中的键和组成部分
肽类分子中的连接并不都是标准肽键。谷胱甘肽(γ-L-谷氨酰-L-半胱氨酰甘氨酸)是通过谷氨酸侧链上的羧基、而不是主链羧基连接的,即 γ-谷氨酰键,所以按组成它是三肽,但不是标准三肽。
材料的其他组成部分会出现在分子式中,却不在序列中。在 GHK-Cu 中,铜(II) 与三肽 GHK 结合。合成肽通常以盐的形式供应,例如醋酸盐或三氟乙酸盐,这些反离子会增加重量,但不属于肽链。这些细节会改变分子式和分子量,所以请在化合物资料和分析证书上核对。
比较肽材料时要核对什么
序列及其末端基团决定了一种肽。比较两种材料时,请核对:
- 完整序列,包括末端基团,而不只是名称:名称相同的两种材料,末端可能不同。
- 分子式和分子量是否与序列相符:乙酰基约增加 42,酰胺端比游离酸约轻 1。
- 质谱(确认肽链的质量)和 HPLC 纯度(显示检出信号中主峰所占的比例)。
- 供应形式:肽在溶液中比在干燥固体中变化得快,原因包括肽键水解以及氧化、脱酰胺等反应,这也是肽通常以冻干形式供应的原因之一。
仅供实验室研究,不供人体或动物使用。