Кіріспе
Пептидтік байланыс – органикалық химияда екі тікелей ілесіп келетін альфа-аминоқышқылдарды байланыстыратын ковалентті химиялық байланыс. Оны эупептидтік байланыс деп те атайды. Мұндай конденсация кезінде екі аминоқышқыл бір-біріне жақындасады, біреуінің тізбекке қатыспайтын (С1) карбоксил тобы екіншісінің тізбекке қатыспайтын (N2) амин тобына жақындап келеді. Біреуі карбоксил тобынан (COOH) сутегі мен оттегін, ал екіншісі амин тобынан (NH2) сутегін жоғалтады. Бұл реакция нәтижесінде су молекуласы (H2O) және пептидтік байланыспен (−CO−NH−) біріктірілген екі аминоқышқыл пайда болады. Екі біріккен аминоқышқыл дипептид деп аталады. Амидтік байланыс бір аминоқышқыл молекуласының карбоксил тобы екінші аминоқышқыл молекуласының амин тобымен реакцияға түскенде синтезделеді, бұл су молекуласының (H2O) шығарылуына себеп болады, сондықтан бұл процесс дегидратациялық синтез реакциясы болып табылады. Пептидтік байланыстың қалыптасуы энергияны қажет етеді, ал организмдерде бұл энергия АТФ-тан алынады. Пептидтер мен ақуыздар – пептидтік байланыстармен (кейде бірнеше изопептидтік байланыстармен) байланысқан аминоқышқылдардың тізбектері. Организмдер ферменттерді рибосомалық емес пептидтерді өндіру үшін, ал рибосомаларды дегидратациялық синтезден өзгеше реакциялар арқылы ақуыздарды өндіру үшін пайдаланады. Кейбір пептидтер, мысалы, альфа-аманитин, рибосомалық пептидтер деп аталады, себебі олар рибосомалармен жасалады, бірақ көптеген пептидтер рибосомалық емес, арнайы ферменттермен синтезделеді. Мысалы, трипептид глютатион екі фермент арқылы, еркін аминоқышқылдардан екі қадамда синтезделеді: глутамат-цистеин лигазасы (пептидтік емес, изопептидтік байланысты құрайды) және глютатион синтетазасы (пептидтік байланысты құрайды).
In organic chemistry, a peptide bond is an amide type of covalent chemical bond linking two consecutive alpha amino acids from C1 (carbon number one) of one alpha amino acid and N2 (nitrogen number two) of another, along a peptide or protein chain. It can also be called a eupeptide bond In this kind of condensation, two amino acids approach each other, with the non side chain (C1) carboxylic acid moiety of one coming near the non side chain (N2) amino moiety of the other. One loses a hydrogen and oxygen from its carboxyl group (COOH) and the other loses a hydrogen from its amino group (NH2). This reaction produces a molecule of water (H2O) and two amino acids joined by a peptide bond (−CO−NH−). The two joined amino acids are called a dipeptide. The amide bond is synthesized when the carboxyl group of one amino acid molecule reacts with the amino group of the other amino acid molecule, causing the release of a molecule of water (H2O), hence the process is a dehydration synthesis reaction. The formation of the peptide bond consumes energy, which, in organisms, is derived from ATP. Peptides and proteins are chains of amino acids held together by peptide bonds (and sometimes by a few isopeptide bonds). Organisms use enzymes to produce nonribosomal peptides, and ribosomes to produce proteins via reactions that differ in details from dehydration synthesis. Some peptides, like alpha amanitin, are called ribosomal peptides as they are made by ribosomes, but many are nonribosomal peptides as they are synthesized by specialized enzymes rather than ribosomes. For example, the tripeptide glutathione is synthesized in two steps from free amino acids, by two enzymes: glutamate–cysteine ligase (forms an isopeptide bond, which is not a peptide bond) and glutathione synthetase (forms a peptide bond).
Деградация
Пептидтік байланысты гидролиз (су қосылу) арқылы бұзуға болады. Судағы пептидтік байланыстардың гидролизі 8–16 кДж/моль (2–4 ккал/моль) Гиббс энергиясын бөліп шығарады. Бұл процесс өте баяу, 25 °C температурада бір байланыс үшін жартылай ыдырау мерзімі 350 мен 600 жыл аралығында. Тірі организмдерде бұл процесті әдетте пептидазалар немесе протеазалар деп аталатын ферменттер катализдейді, бірақ пептид/белок өзінің табиғи құрылымына жиырылған кезде конформациялық кернеудің салдарынан пептидтік байланыстың гидролизі туралы хабарламалар бар. Осылайша, ферменттік емес процесс өтпелі күйде тұрақтандыру арқылы емес, негізгі күйде тұрақсыздану арқылы жеделдетіледі.
Спектра
Пептидтік байланыстың сіңіру толқын ұзындығы 190–230 нм құрайды, бұл оны ультракөк сәулеленуге өте сезімтал етеді.
Пептид тобының цис/транс изомерлері
Азот атомындағы жалғыз электрон жұбының маңызды делокализациясы топқа ішінара қос байланыс сипатын береді. Ішінара қос байланыс амид тобын жазық қылып, цис немесе транс изомерлері түрінде кездесуіне мүмкіндік береді. Белоктардың жазылмаған күйінде пептидтік топтар изомерленуге және екі изомерді де қабылдауға болады; бірақ жиналған күйде әр позицияда тек бір изомер қабылданады (сирек жағдайларды қоспағанда). Көптеген пептидтік байланыстарда транс формасы басым (транс:цис популяциялары шамамен 1000:1 арақатынасында). Дегенмен, X Pro пептидтік топтары шамамен 30:1 арақатынасына ие, себебі пролиннің Cα және Cδ атомдары арасындағы симметрия цис және транс изомерлерін энергия жағынан шамалас етеді, бұл төмендегі суретте көрсетілген. Пептидтік топқа байланысты диэдралық бұрыш (Cα–C'–N–Cα төрт атомымен анықталады) цис изомері үшін (синперипланарлық конформация) және транс изомері үшін (антиперипланарлық конформация) деп белгіленеді. Амидтік топтар цис және транс формалар арасында C'–N байланысы бойынша изомерлене алады, бірақ бұл баяу процеске (бөлме температурасында секундтар) жүреді. Өткізілген күйлерге ішінара қос байланыстың үзілуі қажет, сондықтан белсендіру энергиясы шамамен 80 кДж/моль (20 ккал/моль) құрайды. Алайда, белсендіру энергиясын төмендетуге (және изомерлендіруді катализдеуге) болады, мысалы, пептидтік топты гидрофобтық ортаға орналастыру арқылы немесе X Pro пептидтік тобының азот атомына сутектік байланыс беру арқылы. Активациялық энергияны төмендетудің осы екі механизмі де пептидил пролил изомеразаларда (PPIазаларда) байқалады, бұл X Pro пептидтік байланыстарының цис-транс изомеризациясын катализдейтін табиғи ферменттер. Конформациялық белоктардың жиналуы әдетте цис-транс изомеризациядан (10–100 с) әлдеқайда жылдам (әдетте 10–100 мс) болады. Кейбір пептидтік топтардың бейімделмеген изомері конформациялық жиналуды айтарлықтай бұзуы мүмкін, оны баяулатуы немесе бейімделген изомерге жеткенше оның пайда болуына жол бермейді. Дегенмен, барлық пептидтік топтар жиналуға бірдей әсер етпейді; басқа пептидтік топтардың бейімделмеген изомерлері жиналуға мүлдем әсер етпеуі мүмкін.
Химиялық реакциялар
Резонанстық тұрақтандырудың арқасында пептидтік байланыс физиологиялық жағдайларда салыстырмалы түрде инертті, тіпті эфирлер сияқты ұқсас қосылыстардан да кем реакцияға түседі. Дегенмен, пептидтік байланыстар химиялық реакцияларға ұшырауы мүмкін, әдетте карбонил көміртегіне электронегативті атомның шабуылы арқылы, карбонил қос байланысын үзіп, тетраэдрлік аралық түзеді. Бұл протеолиз жолы және, жалпы алғанда, интеиндердегідей N–O ацил алмасу реакцияларында қолданылады. Пептидтік байланысқа тиол, гидроксил немесе амин тобы шабуыл жасағанда, түзілген молекула циклол деп аталады, ал нақтырақ айтқанда тиациклол, оксациклол немесе азациклол деп аталады.