2章 生物大分子教学.ppt

基础分子生物学教程 第2章 细胞内生物大分子相互作用概述Interaction of macromolecules in cells 2.1 生物活性物质的本质 所有的生物大分子都是由一些基本单元组成的聚合物。如： 核酸－单核苷酸； 蛋白质－氨基酸； 多糖－单糖； 脂－脂肪酸； 各种大分子在生命活动过程中都具有特定的功能。 2.1 生物活性物质的本质 细胞中的生物大分子macromolecules in Cells 其它生物大分子Other macromolecules unrelated to MB course ①生物体是由生物大分子等有机物构成的；这种有机体的构成是有层次，有序的集合。如单细胞生物，多细胞生物。 ③ 生物大分子存在于细胞环境中； 所有的这些生物大分子占细胞容积的20－30％。 2.1.2 生物大分子的化学本质与特征 对于一个生命体来说，都是由生物大分子蛋白质、核酸、糖类、脂类等和一些小分子化合物，无机盐和水构成。 绝大多数蛋白质是核酸序列的编码产物；DNA－mRNA－Protein 多糖－单糖。与蛋白和脂－糖蛋白、脂蛋白－细胞膜的抗原 脂类－脂肪、脂肪酸、磷脂、鞘磷脂、胆固醇－细胞膜、类固醇激素。 2.2 生物大分子间相互作用的化学力 生物大分子的基本结构是靠共价键结合的，但是生物学功能的执行是靠生物大分子之间的相互作用来实现的。如：①蛋白质与DNA的相互作用；②蛋白质与RNA的相互作用；②蛋白质与蛋白质的相互作用。 2.2.1生物大分子间相互作用的化学力 1 扩散作用 2 专一性相互作用 结构基序，离子键，氢键，范德华力 1、共价键：成键原子间通过电子对共享形成的。键 能一般在200KJ/mol以上。 磷酸二酯键、肽键、二硫键，－S－S－ 2、弱键（非共价键）：小于20KJ/mol。 （1）氢键 （2）盐键（离子键）静电作用力 （3）范德华力（短程力） （4）疏水作用 3、配位键一般在250KJ/mol以上 （3）二硫键的形成，－SH HS－ －S－S－ （6）配位键，一些金属离子能与含氮、氧的基团形成一种特殊类型的共价结合，这种结合力称配位键。 2.3 生物大分子的自我组装 蛋白质肽键 核酸 多糖、寡糖α－1，6糖苷键；β－1，4糖苷键 线性结构：一级结构的基础上通过分子间力学的相互作用（次级键的作用）自我折叠形成二级结构或高级结构，具有特定的生物学活性。 组装：一级结构的组装是模板指导组装，高级结构的组装是自我组装（部分靠蛋白分子的帮助）， 从分子水平看，一般认为在生物大分子组装成超分子结构的过程中，蛋白质在此过程中起着重要的作用。 蛋白质通常由亚基通过非共价键联合组成，如血红蛋白有4条多肽链亚基。许多超分子结构亚基可以自我组装，无需外界指导，其组装的信息主要存在于蛋白质自身结构中。例如血红蛋白有α、β两种亚基，在生理环境中，始终是组装成α2β2血红蛋白形式，而不会组装成其它形式，即使溶液中含有其它不同种蛋白质亚基或不同物种血红蛋白亚基，它们也不会交换成杂种，说明了α、β亚基具有十分专一的结构信息。这里，形状和空间结构精确的互补性，保证了专一的组装。 1 功能类似的分子的组装 结构生物学研究表明，结构域的组合是许多蛋白质在功能上存在差异的物质基础。 2.3.3 生物大分子的结构层次macromolecular levels 生物学功能的表现与生物分子在特定环境下的构型和构象有关。 核酸－核苷酸，核苷酸的序列决定了蛋白质中相应氨基酸的序列。 氨基酸的序列决定了蛋白质的一级结构、一级结构决定二级结构或更高级的结构。 分子构象是空间结构，高级结构，立体结构、三位构象的总称。如：蛋白质的结构包含了一级结构、二级结构三级结构和四级结构。 2.3.4 生物分子的螺旋结构macromolecular helix structure 生物分子中二级结构多以螺旋结构普遍存在。有些螺旋分子会出现在更高的层次。如蛋白质、核酸、染色质、微管等。 2.3.4 生物分子的螺旋结构macromolecular helix structure 结构是功能的基础： 2.3.5 生物膜的组装 biomembrane assemblies 生物膜是由蛋白质和脂质组成的装配体。 脂双层分子构成细胞膜，膜中的蛋白质与脂质通过疏水作用相互结合。膜蛋白结构的主要特征是α螺旋的球状结构。 2.4 生物大分子的相互作用 染色质的构成； 转录因子与DNA的结合； 反式作用因子结构域的模式 DNA结合域(DNA- banding domain)