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肽單位

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肽單位（peptide unit）又稱為肽基（peptide group），肽鍵的所有四個原子和與之相連的兩個α-碳原子所組成的基團。是肽鍵主鏈上的重複結構。是由參與肽鏈形成的氮原子，碳原子和它們的4個取代成分：羰基氧原子，酰氨氫原子和兩個相鄰α-碳原子組成的一個平面單位，與氨基酸殘基不同，肽單位側重於研究蛋白質的高級結構。
肽鏈中的酰胺基(-CO-NH-)稱為 肽基（peptide group）或 肽單位（peptide unit）。 [3] 
中文名
肽單位
外文名
peptide unit
所屬學科
化學
應    用
研究蛋白質的高級結構的基本單位

目錄

  1. 1 形態結構
  2. 2 分類
  3. ▪ 一般肽單位
  4. ▪ 脯氨酸的肽單位

肽單位形態結構

圖1 肽單位構成 圖1 肽單位構成
氨基酸殘基是通過肽鍵連接形成線性的多肽鏈的，仔細觀察發現一個多肽鏈的骨架是由通過肽鍵連接的重複單位N-C-C組成的，酰胺氫和羰基氧結合在骨架上，而不同氨基酸殘基的側鏈連接在α-碳上。
參與肽鍵形成的2個原子以及另外4個取代成員：羰基氧原子、酰胺氫原子、以及2個相鄰的α-碳原子構成了一個肽單位（peptide group）（如圖1） [1]  。
肽單位的二面角
α-碳原子和亞氨基的N及羰基C之間都是單鍵，均可自由旋轉。N-Cα鍵的轉動角度用Φ表示，Cα-C鍵的轉動角度用ψ表示，他們被稱為肽單位的二面角，理論上Φ、ψ可以取－180°至+180°之間的任一個角度。
二面角大小的判斷：
將兩個相鄰的肽單位從N(氨基)末端到C(羧基)末端，從第一個α-碳原子開始將肽鏈上的原子編為Cα1-C1-N1-Cα2-C2-N2.
當Cα2-C2鍵與C1-N1鍵呈順式時Φ=0°，反式時Φ=±180°；沿N1-Cα2鍵軸從Cα2端觀察，鍵以順時針旋轉Φ增大，逆時針Φ減小.
當N1-Cα2鍵與C2-N2鍵呈反式時ψ=180° 當N1-Cα2鍵與C2-N2鍵呈反式時ψ=180°
當N1-Cα2鍵與C2-N2鍵呈順式時ψ=0°，反式時ψ=±180°；沿Cα2-C2鍵軸從Cα2端觀察，鍵以順時針旋轉ψ增大，逆時針ψ減小. [2] 
L-Ala(丙氨酸)的Ramachandran圖 L-Ala(丙氨酸)的Ramachandran圖
生物物理學家G.N.Ramachandran等人構建了一個空間填充的肽的模型，並通過計算來確定多肽鏈中Φ和ψ立體上允許的值。用Φ對ψ作圖，得到一個二維的圖，稱之Ramachandran構象圖

肽單位分類

肽單位一般肽單位

肽單位 肽單位
肽鍵的部分雙鍵特性可以充分地防止C-N鍵的旋轉，其結果造成肽單位實際上是個平面。但蛋白質中的每一個N-C鍵和每一個C-N鍵都可以自由旋轉。
儘管繞肽鍵旋轉存在很大的障礙，但肽單位可以選擇兩種可能構象中的一種：反式（trans）構象，或順式（cis）構象。

肽單位脯氨酸的肽單位

由於連接在兩個α-碳上的側鏈基團之間的立體干擾，不利於順式構象的形成，對伸展的反式構象的形成有利，因此蛋白質中幾乎所有的肽單位都是反式構象。但也有例外，一般都出現在脯氨酸的酰胺氮參與的肽鍵，只是順式構象引起的立體干擾比反式構象多些。通過X-射線晶體分析發現蛋白質中大約有6%的脯氨酸殘基處於順式構象．
圖2 肽單位繞N-C鍵和C-N鍵的旋轉 圖2 肽單位繞N-C鍵和C-N鍵的旋轉
一個蛋白質的構象取決於肽單位繞N-C鍵和C-N鍵的旋轉，旋轉本身受到肽鏈的主鏈和相鄰殘基的側鏈原子之間的立體干擾的限制(如圖2)。
參考資料
  • 1.    黃熙泰，於自然，李翠鳳．生物化學．北京：化學工業出版社，2012：40-42
  • 2.    David L. Nelson,Michael M. Cox．Lehninger Principles of Biochemistry：W. H. Freeman and Company，2008：113-116
  • 3.    David L. Nelson & Michael M. Cox.Lehninger Principles of Biochemistry SEVENTH EDITION.:W. H. Freeman and Company,2017: