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多肽的理化特性 多肽的两性离解和等电点
Published: 2020-09-17
Keyword: 多肽修饰,多肽
肽键本身是一种酰胺键，与一般的酰胺键一样，由于酰胺氮上的孤电子对与相邻羰基之间的离域共振作用，肽键的亚氨基(-NH-)在pH值0~14的范围内，没有明显的解离和质子化倾向，表现出高度稳定性。
多肽也可看作是各种氨基酸分子间脱水形成的通过肽键相连的聚合型有机化合物，但与高分子聚合物不同。作为肽链基本构建的单体( monomer)是各种氨基酸残基，其侧链结各不相同，因此多肽不是高分子聚合物。
多肽的共价键形成的链结构与蛋白质相同，因此，多肽与蛋白质之间存在许多相似的理化性质，但是多肽的肽链长度及分子量远远小于蛋白质，因此，二者的性质也存在一定的差别。
与普通有机化合物相比，多肽在物理、化学、生物活性及制备方法等方面具有自身的特性与特点。组成多肽的氨基酸残基的种类、数量各不相同，因此多肽间的化学性质与功能也有所不同,甚至存在很大差别，具有一定的多样性，但同时也具有一定的共性。
1. 多肽的两性离解和等电点
多肽在水溶液中是以兼性离子存在的，在pH值0~14范围内，肽键中的亚氨基不能解离，因此其酸碱性主要取决于肽链N端和C端的自由氨基、自由羧基以及R基上可解离的官能团。肽链中游离α-氨基和游离α-羧基的间隔比氨基酸中的大，因此它们之间的静电引力较弱，多肽中的C端羧基的pK值比游离氨基酸中的大，而N端氨基的pK值比氨基酸中的小一些，R基的解离与氨基酸相似作为带电物质，多肽可以在电场中移动，移动方向和速度取决于其〔所带电荷的种类和电荷量。多肽在溶液中所带的电荷既取决于其分子组成中碱性和酸性氨基酸的含量，也受溶液的pH值影响。当多肽溶液处于某一pH值时，多肽游离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子( zwitterion,净电荷为0)，此时溶液的pH值称为多肽的等电点(pl)。由于各多肽分子所含的碱性氨基酸和酸性氨基酸的数目不同，因而其各自的等电点也不相同；碱性氨基酸含量较多的多肽，其等电点偏碱性；反之，酸性氨基酸含量较多的多肽,其等电点偏酸性。
例如具体序列：Ser-Val-Ser-Glu-Ile-Gln-Leu-Met-His-Asn-Leu-Gly-Lys-His-Leu-Asn-Ser-Met-Glu-Arg-Val，在不同PH条件下，呈现出不同的净电荷，PH=8.0时，净电荷为零。
2. 旋光性
除Gly外的氨基酸均具有旋光性。一般短肽的旋光度约等于组成该多肽的各个氨基酸的旋光度之和,长链多肽的旋光度一般大于组成该多肽的各个氨基酸的旋光度之和。
3. 颜色反应
氨基酸中的α-氨基、α-羧基及侧链取代基可与多种化合物作用,产生颜色反应,用于多肽的定性或定量分析。
（1）茚三酮反应：多肽与过量的水合茚三酮混合在水溶液中加热，其末端α-氨基酸残(Tyr除外)会氧化脱氨，形成游离的氨，并将茚三酮还原成还原型茚三酮，氨与还原型茚三酮酮发生作用，生成紫色化合物，该过程中Tyr的氨基氧化形成亚氨基结构，反应产物是黄色；在适当条件下，颜色的深浅与氨基酸的浓度成正比。通过与标准溶液比较，可进行氨基酸浓度的测定。它可以定性和定量测定微克数量级的氨基酸，是一种简单、精确和灵敏的氨基酸测定方法。常用的氨基酸自动分析仪的显色剂也是茚三酮。
（2）黄色反应：硝酸可与氨基酸的苯基(如Phe、Trp和Tyr)反应生成硝基苯衍生物而显黄色。
（3）双缩脲反应：两分子的尿素经加热失去一分子NH3而得到双缩脲，能够与碱性硫酸铜作用产生蓝色的铜-双缩脲络合物，称为双缩脲反应。肽键具有与双缩脲相似的结构特点，也可发生双缩脲反应，生成紫红色或蓝紫色络合物，双缩脲反应是多肽特有的颜色反应，游离的氨基酸不存在此反应。多肽水解加强时，氨基酸浓度升高，双缩脲呈色深度下降，借助分光光度计可测定多肽含量，检测多肽水解程度。
4. 水溶性
除了少数疏水多肽以外，多数多肽分子具有许多极性侧链基团，如-OH、NH2、COOH等。它们可与水分子形成氢键缔合或与正、负离子形成极性区，所以很多多肽具有水溶性。但在多肽合成过程中作为中间体的有关多肽片段的侧链基团及端基(氨基或羧基)处于被保护状态，一般不溶于水，而溶于有机溶剂。只有合成结束，各种保护基团被脱除，相应的极性基团游离以后，得到的游离多肽才具有水溶性，但这往往导致分离纯化的困难。研究表明，构成多肽的20种天然氨基酸的水溶性相对系数按下列顺序递增：Trp
5. 酸碱性
根据氨基酸残基的侧链结构，可将氨基酸残基分为三类：不含极性侧链的中性氨基酸、含侧链羧基的酸性氨基酸及含氨基、胍基或咪唑环的碱性氨基酸。其酸碱性与各自的等电点有关当肽链中含有的Asp及Gu残基数多于Lys、Arg及His的残基数时，该多肽为酸性多肽，反之为碱性多肽。分子量大的多肽,酸碱性的存在不但直接影响其水溶性及分离纯化条件(如等电点沉淀法和电泳法等)，而且存在由离子键介导的三级结构，因而对其生物活性也产生影。
6. 酶解性
多肽的基本单元——氨基酸残基及其共价键结合方式均与蛋白质相同，因此多肽是许多蛋白水解酶的必然底物。从药物研发角度看，多肽的易酶解性是其致命的弱点。首先，多肽药物不能口服，否则就会被消化道的各种蛋白水解酶消化、破坏，失去活性；其次，即使是经注射进入体内，多肽化合物在到达作用靶点之前也会被血液及组织中的蛋白酶降解，使其生物利用度大大降低。因此多肽用于临床治疗受到一定限制。
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