第二章細胞內(nèi)生物分子

相互作用概述

蛋白質(zhì)——氨基酸核酸——核苷酸多糖——單糖脂類——單脂無論是原核生物還是真核生物，對一個生命個體來講，均由蛋白質(zhì)、核酸、糖類、脂類等生物大分子和一些小分子化合物及無機鹽等這些化學成分共同組成。生物大分子生物大分子的功能：生物體是由生物大分子等有機物構(gòu)成的；生物體能與環(huán)境不斷地交換物質(zhì)與能量；所有生物大分子共同存在于細胞環(huán)境中；生物體能進行自我更新。細胞細胞器官（真核細胞）超大分子組裝體生物大分子構(gòu)件分子代謝物前體元素CHONPSH2OCO2NH3

丙酮酸檸檬酸蘋果酸草酰乙酸氨基酸核苷酸單糖脂肪酸蛋白質(zhì)核酸多糖脂核糖體膜染色質(zhì)微管核線粒體葉綠體高爾基體生物物質(zhì)的組成層次核酸：是核苷酸的多聚體DNA（脫氧核糖核酸）：由脫氧核糖、堿基（A、G、C、T）、磷酸形成的5’-脫氧核苷酸構(gòu)成.RNA（核糖核酸）：由核糖、堿基（A、G、C、U）、磷酸形成的5’-核苷酸構(gòu)成。在DNA和RNA分子中，核苷酸之間以3’，5’-磷酸二酯鍵連接形成長鏈大分子。核酸分子都有游離的5’端和游離3’端。磷酸二酯鍵：一個核苷酸的5’-磷酸和另一個核苷酸的3’-OH形成磷酸酯鍵而共價連接第一節(jié)生物大分子概述55333-5磷酸二酯鍵基本結(jié)構(gòu)——雙螺旋結(jié)構(gòu)（基本要點）：

A：大溝，小溝B：堿基配對：A=T，GCC：反向平行：暗示DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的分子機制高級結(jié)構(gòu)：

單核苷酸形成的二級結(jié)構(gòu)：發(fā)夾結(jié)構(gòu)

反向重復(fù)序列（回文序列）

蛋白質(zhì)：是氨基酸以肽鍵連接而成的聚合體一級結(jié)構(gòu)

氨基酸的a-羧基與下一個氨基酸a-氨基縮合形成肽鍵，從N-端到C-端的氨基酸順序即為多肽的一級結(jié)構(gòu)。二級結(jié)構(gòu)

C—N鍵具有部分雙鍵性質(zhì)，使得C=O與N=H四原子形成剛性的肽鍵單元平面，肽鍵單元間以氫鍵相連，多肽鏈在空間折疊形成二級結(jié)構(gòu)，常見的有a-螺旋和β-折疊。三級結(jié)構(gòu)

二級結(jié)構(gòu)進一步折疊形成多肽的三級結(jié)構(gòu)。親水基團位于蛋白質(zhì)外側(cè)，疏水基團埋在內(nèi)側(cè)，氫鍵、鹽鍵、范德華力和疏水力維持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。分子伴侶幫助蛋白質(zhì)正確折疊。四級結(jié)構(gòu)

由多條多肽鏈（亞基）構(gòu)成的寡聚蛋白，穩(wěn)定三級結(jié)構(gòu)的力量可將亞基維系在一起構(gòu)成蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)。血紅蛋白結(jié)構(gòu)圖多糖：（是由多個單糖分子縮合而成的）是糖或糖的衍生物的多聚體，許多碳原子之間產(chǎn)生共價鍵所形成的糖單位與兩個以上的其他糖單位連接在一起形成大分子。脂類：是一大類化學結(jié)構(gòu)上不同的物質(zhì)，如脂肪、脂肪酸、磷脂、鞘磷脂和膽固醇等，但他們都具有不溶于水，易溶于乙醚、氯仿等脂溶性的共同特征。生物大分子間相互作用的化學力生物大分子的基本結(jié)構(gòu)通過共價鍵聚合而成，而其生物學功能是通過相互作用、協(xié)調(diào)進行而實現(xiàn)的。生物大分子的相互作用主要表現(xiàn)在：DNA與蛋白質(zhì)之間；RNA與蛋白質(zhì)之間；蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)之間。作用力有：氫鍵疏水相互作用

離子鍵范德化引力二硫鍵配位鍵生物大分子的自我組裝生物大分子的自我組裝指線性多肽鏈和核酸鏈伸長的線性結(jié)構(gòu)，依照一定的方式折疊或盤繞成有序的形態(tài)結(jié)構(gòu)，并通過次級鍵維持該結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，或進一步折疊并盤繞形成更高級結(jié)構(gòu)，即超二級和三級空間結(jié)構(gòu)，從而表現(xiàn)出自身的功能，同時這種分子還可以作為亞單位和亞分子和其他類生物分子通過次級鍵形成更高級結(jié)構(gòu)即四級結(jié)構(gòu)，如血紅蛋白，多酶復(fù)合物，核酸與蛋白質(zhì)形成的復(fù)合物等。生物大分子的自我組裝多肽鏈、核酸鏈折疊盤繞二級結(jié)構(gòu)折疊盤繞三級結(jié)構(gòu)/超二級結(jié)構(gòu)分子內(nèi)組合生物類分子四級結(jié)構(gòu)（血紅蛋白）功能類似的分子的組裝——cAMP-CAP與DNA序

列識別并結(jié)合同類生物分子的組裝——微管與微絲異類生物分子組裝——蛋白質(zhì)與核酸（核糖體）原纖維煙草花葉病毒粒子（TMV）的自我裝配煙草花葉病毒在正常生理條件下，34個蛋白質(zhì)亞基聚集形成20S雙盤結(jié)構(gòu)，RNA嵌入雙盤結(jié)構(gòu)，形成裝配起始復(fù)合物，后蛋白質(zhì)亞基才逐個加入，完成RNA的包裝，最后形成病毒顆粒。生物大分子的相互作用核酸與蛋白質(zhì)的相互作用染色質(zhì)：是DNA與小分子的堿性蛋白質(zhì)組成的，組蛋白使DNA在染色體中緊密堆積在一起，并中和DNA磷酸-戊糖骨架負電荷的排斥力。阻遏蛋白Cro對λ噬菌體DNA的結(jié)合：Cro蛋白是大腸桿菌噬菌體產(chǎn)生的阻遏蛋白，它可以識別并結(jié)合DNA上一段專一序列，是一個重要的調(diào)節(jié)蛋白，并且二者的結(jié)合是由于它們的結(jié)構(gòu)特征，同時Cro蛋白的結(jié)合保護了其他蛋白質(zhì)與DNA作用的特定位點。Cro蛋白以二聚體形式與DNA螺旋結(jié)合ε.coli的CAP蛋白與ε.coliDNA的某一調(diào)控位點相結(jié)合：

大部分被特異性蛋白識別結(jié)合的序列都具有一定的對稱性，而且許多順序特異性的DNA結(jié)合蛋白是多亞基蛋白，它們形成對稱性的排列，這種排列有助于識別對稱序列；另外蛋白質(zhì)的α螺旋通常位于DNA螺旋的大溝中，是DNA-蛋白質(zhì)相互作用的一個普遍特征。蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)的相互作用—多亞基形式的組合多亞基體系具有的特點：可減少蛋白質(zhì)合成過程中隨機錯誤對蛋白質(zhì)活性的影響對DNA的利用來說，多亞基較為經(jīng)濟多亞基蛋白質(zhì)的活性能夠很有效和很迅速的被開啟和關(guān)閉—酶的活性調(diào)節(jié)糖與蛋白質(zhì)的相互作用糖蛋白：是蛋白質(zhì)與寡糖鏈通過糖苷鍵連接成的產(chǎn)物，寡糖鏈由多種單糖構(gòu)成，每一個單糖具有半縮醛羥基和一個以上的醇羥基，單糖間可通過不同苷鍵連接。糖蛋白中的糖肽連接類型：在糖蛋白中僅有一種糖殘基與天冬酰胺相連，即N-乙酰--D-葡糖胺，生成的鍵是4-N-(2-乙酰氨基-2-脫氧--D-吡喃葡糖基)-L-天冬酰胺，這種連接方式有時稱為N（或Asn）連接型糖鏈或N-聚糖。糖基或糖鏈的還原端與蛋白質(zhì)肽鏈中的Ser、Thr或羥賴氨酸羥基中的氧原子相連稱為O-連接糖鏈。蛋白聚糖：主要存在于人或者動物的皮膚、軟骨、角膜等部位的結(jié)締組織中。軟骨蛋白聚糖是由硫酸角質(zhì)素和硫酸軟骨素與核心蛋白共價結(jié)合在一起形成蛋白聚糖單體，由蛋白聚糖單體、連接蛋白和透明質(zhì)酸形成蛋白聚糖聚集體。脂與蛋白質(zhì)的相互作用脂蛋白是由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)相互作用的復(fù)合物，脂與蛋白質(zhì)的結(jié)合可以通過蛋白質(zhì)Ser、Thr上的羥基與脂質(zhì)上羧基形成酯鍵，或蛋白質(zhì)上的-SH與脂質(zhì)上的羧基形成硫酯鍵。血漿酯蛋白結(jié)構(gòu)研究生物大分子的方法離心技術(shù)分離生物