21.8
تربط رابطة الببتيد الأحماض الأمينية تساهمياً من خلال تفاعل التجفاف. تتحد مجموعة كربوكسيل من الأحماض الأمينية ومجموعة أخرى من الأحماض الأمينية، وتحرر ج…
تترابط الأحماض الأمينية ببعضها البعض تساهميًا بواسطة روابط ببتيدية. تربط الرابطة الببتيدية بين مجموعة كربوكسيلية من أحد الأحماض الأمينية وبين المجموعة الأمينية للحمض الآخر. الببتيدات سلاسل صغيرة من الأحماض الأمينية،تتراوح بين اثنين إلى خمسين من الجزيئات أحادية القسيمة.
تتشكل الرابطة الببتيدية بواسطة تفاعل تكثيفي يُطلق جزيء ماء. عندما ترتبط مجموعة أمينية بمجموعة كربوكسيلية،ينتج عن ذلك تشكّل مجموعة أميدية. تمتاز الرابطة الببتيدية ببنيتها المستوية الجامدة،وتُظهر بعض خصائص الرابطة الثنائية.
وسبب ذلك أن الرابطة الثنائية في الكربونيل،يمكن أن تؤدي دور بنية الرنين بوجود الرابطة الببتيدية بين الكربون والنيتروجين. يؤدي هذا الرنين إلى تناقص طول الرابطة الحادية،وزيادة طول الرابطة الثنائية،ويمنع دوران المجموعات حول الرابطة الببتيدية. يمكن أن تتواجد الروابط الببتيدية في تشكيلات المقرون والمفروق.
في تشكيلات المقرون،تكون كربونات ألفا على طرف الرابطة الببتيدية ذاتها،أما في المفروق،فتكون على طرفي الرابطة المتقابلين. تحدث الروابط الببتيدية غالبًا في التشكيل المفروق،باستثناء،حين يمنح البرولين مجموعته الأمينية لتشكيل الرابطة. الأحماض الأمينية المرتبطة بروابط ببتيدية،يكون لها طرف-N وطرف-C الطرف-N هو الطرف الذي تكون فيه المجموعة الأمينية،غير مشاركة في تشكيل الرابطة الببتيدية،والطرف-C هو الطرف الذي تكون فيه الرابطة الكربوكسيلية غير مشاركة في تشكيل الرابطة الببتيدية.
يبدأ تسلسل الأحماض الأمينية في الببتيد أو البروتين دائمًا بالطرف-N،وينتهي بالطرف-C. عندما يترابط حمضان أمينيان بواسطة رابطة ببتيدية،يُعرفان بثنائيات الببتيد. وعندما يترابط ثلاثة أحماض أمينية أو أربعة معًا بواسطة روابط ببتيدية،فتُعرف بثلاثيات،ورباعيات الببتيد،على التوالي.
وعندما تترابط عدة أحماض أمينية معًا بواسطة روابط ببتيدية،فإنها تُعرف بمتعددات الببتيد. يمكن تحطيم الروابط الببتيدية بسرعة بواسطة التميه باستخدام محفزات كيميائية،كالأحماض أو الإنزيمات المعروفة بالبروتيزات. يتطلب تحطيم الروابطة الببتيدية إضافة جزيء ماء.
وفي المقابل،يمكن أن تتحطم تلك الروابط من تلقاء نتفسها،ضمن عملية بطيئة بوجود الماء.
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
Q1: How does a peptide bond form between amino acids?
A peptide bond forms through a condensation reaction where the carboxyl group of one amino acid links to the amino group of another, releasing a water molecule. This covalent bond creates an amide group, joining the two amino acids together. The reaction is reversible through hydrolysis, which adds water back to break the bond.
Q2: What is the structural difference between cis and trans peptide bonds?
In cis conformation, the alpha carbons of both amino acids are on the same side of the peptide bond, while in trans conformation they are on opposite sides. Peptide bonds predominantly occur in the trans conformation, except when proline contributes its amino group to bond formation, where cis bonds are more common.
Q3: Why does a peptide bond have a rigid planar structure?
The peptide bond exhibits rigidity due to resonance between the carbonyl group's double bond and the carbon-nitrogen single bond. This electron sharing decreases the single bond length and increases the double bond length, preventing rotation around the peptide bond and creating its characteristic planar structure.
Q4: What are N-terminal and C-terminal ends in a peptide chain?
The N-terminal is the end of a peptide chain with a free amino group not involved in peptide bond formation, while the C-terminal has a free carboxyl group. Amino acid sequences always begin at the N-terminal and end at the C-terminal, establishing the directional orientation of the polypeptide chain.
Q5: How are peptides classified based on the number of amino acids?
Peptides are classified by chain length: dipeptides contain two amino acids, tripeptides contain three, and tetrapeptides contain four. When several amino acids link through peptide bonds, they form polypeptides. Polypeptides that fold into specific three-dimensional structures with distinct functions are called proteins.
Q6: How can peptide bonds be broken down?
Peptide bonds break through hydrolysis, which adds a water molecule to cleave the bond. This can occur rapidly using chemical catalysts like acids or enzymes called proteases, or slowly through spontaneous hydrolysis in the presence of water alone. Both mechanisms reverse the condensation reaction.
Q7: What role does resonance play in peptide bond chemistry?
Resonance in peptide bonds involves electron sharing between the carbonyl group's double bond and the carbon-nitrogen single bond. This resonance stabilizes the bond structure, reduces rotation around the peptide linkage, and contributes to the rigid planar geometry essential for protein folding and function.