多肽分子中构成多肽链的基本化学键是肽键，肽键与相邻的两个碳原子所组成的基团（—C—CO—NH—C—）称为肽单元。肽链就是由许多肽单元连接而成的，它们构成多肽链的主链骨架。通过对一些简单的肽和蛋白质肽键的X射线晶体衍射法分析，证明肽单元的空间结构具有以下3个显著的特征：
1. 肽单元是平面结构。组成肽单元的6个原子位于同一平面内，形成一个肽键的平面结构，称为肽键平面。
2. 肽键具有局部双键性质，不能自由旋转。肽键中的C一N键长为0.132nm，比相邻的C一N单键（0.147nm）短，而较一般的C=N（0.127nm）长，介于两者之间。这表明羰基的x电子发生离域现象，使肽键局部具有双键性质，因此C一N之间的旋转受到一定的阻碍。
3. 肽键呈反式构型。由于肽键不能自由旋转，肽键平面上各原子可出现顺反异构现象，与C一N键相连的O与H或两个C。原子之间一般呈较稳定的反式构型。 [3]
肽键平面中除C一N键不能旋转外，两侧的C一N和C一C。键均为键，因而相邻的肽键平面可围绕C。旋转，肽链的主链骨架也可视为由一系列通过C。原子衔接的肽键平面所组成。肽键平面的旋转所产生的立体结构可呈现多种状态，从而导致蛋白质分子呈各种不同的构象。
天然存在的肽分子大小不等，有些是蛋白质降解的片断，有些是具有特殊的生理和药理作用的活性物质。就目前所知的多肽而言，多数是开链肽，少数为分支开链肽，环状的多肽则非常少见。肽的化学性质在某些方面与氨基酸类似，而各种氨基酸残基的R基团则对肽的性质有较大影响。肽与氨基酸一样，也含有一COO和一NH等酸性和碱性基团，因此也以偶极离子形式存在，具有各自的等电点。在水溶液中的酸碱性质，主要取决于侧链可电离的R基团的数目和性质。
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