【3.2.2】肽键(phi/psi angle)
一、基本概念
肽键实际上是一种酰胺键，一般用羰基C和酰胺N之间的单键表示。肽链中的每一个酰胺基称为肽基（peptide group）或肽单位（peptide unit）。研究表明肽键具有以下性质：
（1）具有部分双键的性质（40％），其键长为0.133nm，短于一个典型的单键，长于一个典型的双键。肽键所具有的双键性质是酰胺N上的孤对电子与相邻羰基之间发生共振作用造成的。
（2）多为反式（trans）,但与脯氨酸亚氨基有关的肽键会有例外(is usually found in the trans, but X-Pro is an exception).
（3）与肽键相关的6个原子共处于一个平面，此平面结构称为肽平面（peptide plane）或酰胺平面（amide plane）。
肽平面结构的形成是由于肽键具有双键的性质。在一个肽平面上，有两个与Cα有关的单键，这两个单键是可以自由旋转的。正因为如此，每一个肽平面有两个可以旋转的角度：由Cα-N单键旋转的角度称为φ（phi），Cα-C单键旋转的角度称为ψ（ psi)），与同一个Cα有关的一对φ和ψ称为蛋白质的二面角。当一条肽链上所有的二面角都被确定以后，该肽链的三维结构也就基本确定了。
根据惯例：如果肽链处于完全伸展状态，即所有的肽键位于同一个平面上，φ和ψ定为+180°；如果φ的旋转单键Cα-N1两侧的N1-C1和Cα-C2呈顺式时，则规定φ=0°；如果ψ的旋转键Cα-C2两侧的Cα-N1和C2-N2呈顺式时，则规定ψ=0°；从Cα向N1观察，顺时针旋转Cα-N1键得到的φ角为正值，反之为负值；从Cα向C2观察，顺时针旋转Cα- C2键得到的ψ角为正值，反之为负值。
（4）酰胺N带部分正电荷，羰基O带部分负电荷，这也是酰胺N上的孤对电子与相邻羰基之间发生共振作用而造成的。
肽平面的旋转(Rotation of Amide Planes)
- 肽键不能旋转，但与α-碳相连的2个键是单键，因此 可以自由旋转(Rotation can only occur around the two bonds connected to the Cα atom);
- 围绕C-Cα单键旋转的角称为Ψ(Rotation around the Cα and carbonyl bond is called Ψ or psi);
- 围绕N-Cα单键旋转的角称为Φ。如果所有残基的(Φ,Ψ) 已知，则由它们构成的肽链主链结构也就知道了 (Rotation around the Cα and nitrogen bond is called Φ (phi). If (φ, ψ) are known for all residues, the structure
- 由于侧链之间的空间位阻，某些Φ、Ψ是不允许的 (Some (φ, ψ) are forbidden owing to steric hindrance between R groups)
二、多肽链主链构象的空间限制
A Ramachanran diagram(拉氏构象图) showing values for Phi and Psi
多肽链主链构象的空间限制：
- 肽平面是刚性平面
- α-碳原子的一对二面角Φ、Ψ的取值范围是有限制的。
三、SIDE CHAIN DIHEDRAL ANGLES 侧链二面角
对于每个侧链二面角，需要四个原子的坐标。 下表包含每个侧链角和每个残基的原子列表和值范围。 在garlic中，未为ALA和GLY计算角度chi1。 对于ALA，CYS，GLY，SER，THR和VAL，未计算角度chi2。 对于ARG，GLN，GLU，LYS和MET计算角度chi3，对于ARG和LYS计算角度chi4，仅对ARG计算角度CHI5。
参考资料
