多肽是什么

肽是由各种氨基酸分子之间经脱水形成肽键相连的聚合型有机化合物。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，它们的侧链结构各不相同。因此肽不是高分子聚合物。与蛋白质相比，肽的共价键形成的链结构与前者相同，但链长度及分子量远远小于前者。因此，肽不是蛋白质。尽管如此，肽与蛋白质之间还是存在许多相近的理化性质，如亲水性、极性、二级结构、易酶解、金属络合性等。从分子量大小上很难在某个准确的数值上把肽与蛋白质区别开。至今人们习惯地按肽链长短进行如下的表示：
小于10个残基为寡肽（oligopeptide）或小肽分子。10~80（或100）个残基为多肽（polypeptide）或肽。大于80（或100）个残基为蛋白质，也有人主张只有在150个或200个残基以上的分子才是真正的蛋白质。
多肽的结构

肽分子主要骨架结构是由[-氮原子-碳原子-碳原子-]反复串接而成。其中两个碳原子的化学状态又不相同，N原子右侧的为带侧链基（Gly除外）的α-C原子，N原子左侧的为酰基C原子。除了Pro残基外，出现在肽及蛋白质分子中的其他十九种氨基酸残基上的N原子均带有一个H原子，后者作为H的供体可以与肽链上酰基中的O原子（H的受体）形成氢键。除了含残基数较少的寡肽外，一般的肽分子中往往存在密度很高的氢键缔合结构，即肽的二级结构。这些结构因为H供体与受体的位置差别，又存在一些不同的形式。
① α-螺旋（α-Helix）

基于各残基的α-C上侧链基团的空间位阻及电荷情况的差异，可使α-螺旋有三种类型。
② β-片条或β折叠（β-Sheet）

当肽链上连续存在许多疏水性残基（如Leu、He、Val、Met、Tyr、Trp、Phe、Ala）时，更容易在每个酰胺结构上发生链间平行方式的氢键缔合。
从β-Sheet的结构上可以看出沿着肽键延伸的方向主链两侧存在大量的氢键。它们可使肽链之间紧紧地聚集（aggregation）在一起。值得指出的是，当β-Sheet结构在整个主链二级结构中占的比例越大时，这个肽的溶解性就越差。这种特征不但会造成缩合接肽反应存在困难，而且在体内还会引发特殊的生物学后果。最明显的实例就是疯牛病、帕金森病及AD（早老年性痴呆）等的病理部位均含有大量的不溶性蛋白沉积，其中含有致密的β-Sheet结构。
③ β-转角（β-turn）

与α-Helix及β-Sheet结构中存在大量氢键不同的是，肽键中间有时存在相邻的三个残基由一个氢键形成的十元环结构，由此结构延伸出的N端主链及C端主链几乎沿同一方向平行展开。这种含三个残基的十元环就是β-turn结构。此外，尚有两个残基参与的相当于七元环的r-turn结构。但这种结构中的H键缔合强度较弱。β-turn处在肽键的U形拐弯的地方，很容易与体内蛋白受体接近。实际上，可引发许多生物活性效应的配基与受体如与底物、激素与靶点、抗原与抗体的结合往往是由β-turn结构的参与而完成的。因此许多新药研究也是基于β-turn的结构与功能而设计的。
④ 无序卷曲（random coil）

在肽链的序列结构中，如果没有可形成氢键缔合的一级结构就不会引发α-helix、β-sheet及β-turn等二级结构。这种肽分子的主链就会处于无规律、松散状态，称之为无序卷曲。这种结构与环境中的溶剂分子接触最充分，因而溶解性很好。具有无序卷曲链的肽化合物不但很容易组装合成，而且在机体内也易于转运。已有的研究表明，肽链中如果较多地存在Pro、Gly、Asn、Ser、Asp、Thr等残基，它们往往干扰规则的氢键缔合而出现无序卷曲状态。因此在结构设计中合理地引入这类残基，可能会改善中间体及终产物的溶解性。
多肽的亲水与疏水

除了少数疏水肽（如淀粉样蛋白中的Amyloidβ片段肽等）以外，多数肽分子往往具有许多极性侧链基团，如-OH、-NH2、-COOH等，它们可以与水分子形成氢键缔合或与正、负离子形成极性区……。所以很多肽化合物均具有水溶性。应该指出的是，在肽的合成过程中作为中间体的有关肽片段是处于侧链基团及端基（氨基或羧基）被保护的状态存在的，它们一般是不溶于水，而溶于有机溶剂的。只有当合成结束，各种保护基团被脱除，相应的极性功能基被游离以后，得到的游离肽才具有水溶性，由此往往伴随着纯化的困难（解决办法详见下文）。研究表明，存在肽与蛋白质中的二十种氨基酸残基的水溶性相对系数（以Gly为0）按下列顺序递增，因此分子中含Lys、Glu、Asp、Arg、Ser等残基越多的肽，水溶性就越强。
多肽的酸碱性

从氨基酸的侧链结构看，可以分为三大类：不含极性侧链的中性残基、含侧链羧基的酸性残基及含氨基、胍基或咪唑环的碱性残基。他们各自的酸碱性与其等电点相关
当肽链中含有的Asp及Glu残基数多于Lys、Arg及His的残基数时，该肽为酸性肽。反之为碱性肽。尤其是分子量很大的多肽化合物酸碱性的存在不但直接影响其水溶性及分离纯化的条件（如等电点沉淀法、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响。多肽的检测与分析
由于肽化合物的结构及理化性质的特点，用于定性及定量分析普通有机化合物的许多常规方法均不适合对肽的分析。例如，肽分子量在800或1000Da以上时，很难有明确的熔点；同样，除了含4~5个以下残基的小肽外，绝大多数肽的结构中含有大量化学环境很相似的H2N-、-CONH-及饱和C、H原子，因此元素分析的数据没有实际意义；同样，红外光谱及核磁共振谱中的1HNMR及13CNMR的数据也很难逐一归属。因此，多肽化合物作为药物时一般不以上述分析数据为纯度及结构确证的依据。
应该指出的是在多肽分子的立体化学分析方面，越来越多地采用旋光色散（ORD）、圆二色散（CD）及二维核磁共振谱进行分析。它们可以深入地阐明肽键的二级以至三级结构。这些研究对分析肽的立体化学尤其是整体构象与生物活性之间的关系是很有意义的，但在药品质量评审上尚不被列入标准。详细的肽立体化学与IR、UV、ORD及CD分析的关系已在彭师奇教授的<<多肽药物化学>>一书均有描述，此处不再重复。下面仅就适于肽化合物质量控制的几种必须的分析形势予以简介。
① 质谱（MS）分析

由于红外、紫外及核磁共振分析对大分子量肽化合物质控中的作用不明显，分子量检测对肽的质量控制就显得格外重要。因为肽链在一般的质谱轰击条件下很容易断开，很难得到完整的分子峰，所以常常用条件温和的FAB-MS、ESI-MS……等方式进行肽化合物的质谱分析。从一张合格的MS分析图谱上不但可以证明产物的分子量，而且也可从其他杂峰的存在与否评价主产物的纯度。
② HPLC分析

肽分析中的AAA及MS数值主要用在结构证明即定性方面。只有进行HPLC分析才能得知肽产物的具体纯度。应该注意的是，主峰的保留时间（R.T.）不宜过短（如〈5min）。这种情况下，一些杂质峰（如果存在的话）可能与主峰并在一起。因此，主峰RT值适中的分离条件是质检的合理条件。HPLC分析的另一功用是也可以定性。当合成肽为已知物（如仿制药），就可以与标准品进行各自注射比较及混和同注射（co-injection）比较，情况类似有机小分子的TLC分析。
③ 序列分析

肽的一级结构除了各残基的含量组成外，各残基之间键合的顺序是必须要加以证明的。例如下面两个肽:H-Arg-Lys-Asp-Val-Tyr-OH……（A）,H-Tyr-Arg-Val-Asp-Lys-OH……（B）它们的结构组成相同，因而AAA值及MW均一样。（当然，他们在HPLC分析中的R.T.不同）其中A肽是具有免疫调节活性的胸腺五肽（TP5），已广泛用于临床。而B肽却没有什么生物活性。因此肽的序列连接情况不同，其理化性质及生物活性有很大区别。值得指出的是，从动、植物及人体分离出的肽必须进行序列分析，作为结构测定的重要依据之一。但化学合成的肽则不需要序列分析。因为合成工艺中的反应路线已经把各残基的连接顺序明确了，不可能出现上述A肽与B肽共存的情况。
④ 比旋光度[α]

除了Gly残基以外，经典肽中的每个单体中均含有手性C原子，因此每个肽化合物均有特定的[α]值。在相对分子质量为500以下的寡肽分子中一级结构为主体，因此其[α]值是必须的质量依据之一。但当肽链长度达八个残基（有的文献认为六个残基）以上时就开始出现了二级以上的结构。此时每个残基中的α-C（即手性C）原子对整个分子的旋光贡献也不是仅有的因素了。分子内的二或三级结构会给肽分子带来新的不对称环境，而且这些不对称性又往往与浓度、分子间缔合程度、溶剂及温度等因素有关。例如，生长抑素十四肽（Somatostatin14）的[α]值在不同批号之间竟相差20度之多。因此，在各国的药典及新药质控标准中已不把[α]值作为必要的内容。
⑤ 氨基酸组成的分析（AAA）

它可以准确地表达肽链残基种类数量的构成。因为如果合成中某一步或几步缩合不完全，就可能导致残缺肽（delation peptides）存在。尤其是固相合成方式，这些残缺肽不可能被及时清除，往往在最终裂解后与目标肽混在一起。而且因理化性质与目标肽很接近而难以完全分开。此时AAA值提供的各种氨基酸之间含量比就可以判断出残缺肽的存在及哪种残基被丢失了。一般的标准为各氨基酸之间的整数比误差在5%之内是允许的。