生物大分子
细胞中的生物大分子(蛋白质和核酸)
RNA分子通常是单链的，但也可以形成局部的双链结构。此外，RNA 还可以通过碱基配对、折叠等方式形成复杂的三级结构。
03
核酸与蛋白质的相互作用
在细胞内，核酸往往与蛋白质结合形成复合物，如染色体、核糖体等。
这些复合物具有特定的结构和功能，对于细胞的正常生命活动至关重要。
核酸的功能
遗传信息的携带者
核酸的链状结构
多个核苷酸通过磷酸二酯键连接成链状结构，形成核酸的 一级结构。在DNA中，两条链围绕一个共同的中心轴盘绕， 构成双螺旋结构。
核酸的高级结构
01 02
DNA的双螺旋结构
DNA的双螺旋结构是由两条反向平行的多核苷酸链围绕一个共同的中 心轴盘绕而成的。碱基之间通过氢键连接，形成碱基对，从而维持双螺 旋结构的稳定。
核酸降解
细胞内的核酸可被核酸酶 降解成核苷酸，进而被重 新利用或排出体外。
生物大分子的相互转化
转录
以DNA为模板，合成RNA的过程，实 现了遗传信息的传递。
翻译
逆转录
在某些病毒中，以RNA为模板合成 DNA的过程，实现了遗传信息的反向 传递。
以mRNA为模板，合成蛋白质的过程， 实现了遗传信息的表达。
05
生物大分子在细胞中的作用
生物大分子与细胞结构的关系
02
01
03
蛋白质是细胞结构的主要组成成分，如细胞膜、细胞 质和细胞核中的蛋白质。
核酸是遗传信息的携带者，DNA和RNA分别存在于细 胞核和细胞质中，参与遗传信息的传递和表达。
生物大分子与细胞器相互作用，维持细胞器的结构和 功能，如核糖体、内质网和高尔基体等。
核磁共振波谱学
利用核磁共振现象，研究生物大分 子在溶液中的结构和动力学行为。
生物大分子
Essential for replicating DNA and transcribing RNA 5’ 3’
• Sugar-phosphate backbones (negatively charged): outside • Planner bases (stack one above the other): inside back
Cytidine 5’-triphosphate (CTP) Deoxy-cytidine 5’-triphosphate (dCTP) Uridine 5’-triphosphate (UTP) Thymidine/deoxythymidie 5’-triphosphate (dTTP)
Cytosine (C) Cytidine
核蛋白 Nulceoprotein: nucleic acids + protein (Section A4) 糖蛋白 carbohydrate + protein Glycoprotein: 脂蛋白 Lipid + protein Lipoprotein:
大分子的组装
Protein complexes (蛋白质复合体) Nucleoprotein (核蛋白)
viruses
•The foundation of the molecular biology
C. Properties of nucleic acids
•Two separate strands Antiparellel (5’3’ direction) Complementary (sequence) Base pairing: hydrogen bonding that holds two strands together
生物大分子的定义
生物大分子的定义
生物大分子指的是一种具有一定结构和功能的有机大分子，它是由多种有机构成的大
分子组合而成的，应用于生物领域的有机物质，如蛋白质、核酸和多糖等。
它们可以用来
在细胞中执行各种功能。
它们不仅仅是以分子形式存在，而且可能还发挥蒸汽态或液态作用。
生物大分子实际上是一组大分子，有两个不同的类型：一种称为有机分子，另一种称
为有机结构。
这些大分子都分子由有机元素（如碳、氢、氧、氮和磷）的原子构成。
典型
的有机分子结构包括我们熟知的蛋白质和核酸。
而且，生物大分子不仅是由有机分子组成，还可能由有机结构组成，典型的有机结构包括多糖、生物膜等。
在生物领域，生物大分子可以在多种不同的基因组中存在，如不同种类的植物和动物，并可能用来调节细胞中的基因表达。
生物大分子也可以用来调节细胞形态和功能，如细胞
间的胞外物质的分布，细胞膜的形成、细胞迁移等等。
此外，这些大分子还可以作为基因
疾病的治疗或预防药物，或者用来制造抗病毒疫苗。
自从人们发现生物大分子开始，他们逐渐发挥出更大的作用。
研究人员开发出各种类
型的生物大分子，用来实现生物学上各种有用的功能，如编辑基因和调节细胞生物过程等。
生物大分子已成为有关基础和临床研究的重要工具，为临床诊断和治疗提供帮助。
第二章 生物大分子
groove)相间。
DNA双螺旋结构模型要点 （Watson, Crick, 1953）
碱基垂直螺旋轴居双螺旋内
2.0 nm
側，与对側碱基形成氢键配
对（互补配对形式：A=T;
。
二 核 酸 的 一 级 结 构
DNA和RNA的一级 结构是指核苷酸的数量 和排列顺序。
单核苷酸通过3’,5’磷酸二酯键连接成大分子 ——多核苷酸。
5’-末端：P 3 ’-末端：OH
5´
酯 键
糖苷键
核 苷
单核苷酸
3´
书写方法
A G T G C T
5 P
P
P
P
P
POH 3Fra bibliotek5 pApCpTpGpCpT-OH 3
螺 旋 和 超 螺 旋 电 话 线
超螺旋
螺旋
环状DNA形成的超螺旋
• 超螺旋结构的特点：致密性
所有细菌、某些病毒以及真核细胞中的 线粒体或叶绿体中的DNA都是环形分子。
正超螺旋(positive supercoil)
盘绕方向与DNA双螺旋方同相同
负超螺旋(negative supercoil)
在天然情况下，绝大多数DNA以B构象存在。
1，主链: 2，碱基对 3，螺距 4，大沟和小沟
脱氧核糖-磷酸-为 骨架,排列在外侧
碱基堆积在 内侧
DNA双螺旋结构模型要点
（Watson, Crick, 1953）
DNA分子由两条相互平行但
走向相反的脱氧多核苷酸链
组成，两链以 - 脱氧核糖 - 磷
生物大分子
蛋白质一级结构与功能的关系
1. 相似结构表现相似的功能 (不同动物来
源的胰岛素)
2. 不同结构具有不同的功能 (催产素与抗
利尿激素) 3. 一级结构的改变与分子病 (镰刀状红细 胞性贫血)
镰刀形红细胞贫血
HbA β 肽 链 N-val · his · leu · thr · pro · glu · glu · · · · ·C(146) HbS β 肽链 N-val · his · leu · thr · pro · val · glu · · · · ·C(146)
机体生物大分子的结构 和功能
概述
一、生物大分子的概念 二、蛋白质的结构和功能 三、核酸的结构和功能
四、多糖的结构和功能
五、生物大分子功能特性与共性
一、生物大分子的概念
生物体内由小分子如氨基酸、核苷酸等聚合而 成的种类繁多、结构复杂、功能多样的高分子 物质称为生物大分子（macromolecule） 。
包括蛋白质、核酸和高分子的碳氢化合物 分子量 104—1012
二、蛋白质的结构和功能
蛋白质的结构
蛋白质由20种L-a-氨基酸组成，他们在化学结 构上具有共同的特点：
氨基酸决定蛋白质的功能
氨基酸不同 R基不同 理化性质不同
功能不同理化性质不同蛋白质空间 Nhomakorabea构象不同
两性电解质（电泳的原理）
等电点(PI)：蛋白质或两性电解质(如氨基酸)所带净电荷为
零时溶液的pH，此时蛋白质或两性电解质在电场中的迁移率为
零。符号为pI。
溶液PH≥PI 溶液PH≤PI
呈酸性 呈碱性
正极 负极
必须氨基酸：甲携（缬）来一本亮色书（苏）
肽键与多肽
两个氨基酸脱水缩合形成的化学键叫做肽键，三 个以上氨基酸形成的肽称为多肽
生物大分子
生物大分子生物大分子指的是作为生物体内主要活性成分的各种分子量达到上万或的有机分子。
常见的生物大分子包括蛋白质、核酸、脂类、糖类。
糖类代谢与脂类代谢之间的关系应该清楚，糖类与脂肪之间的转化是双向的，但它们之间的转化程度不同，糖类可以大量形成脂肪，例如酵母菌放在含糖培养基中培养，细胞内就能够生成脂类，个别种类的酵母菌合成的脂肪可以高在这酵母菌干重的40%；然而脂肪却不能大量转化为糖类，例如某些动物在冬眠的时候，脂肪可以转变成糖类。
糖类代谢与蛋白质代谢的关系，首先使明确必需氨基酸和非必需氨基酸的概念：所谓非必需氨基酸是指在人体细胞中可能合成的氨基酸；所谓必需氨基酸是指在人体细胞中不能合成的氨基酸，人体的必需氨基酸共有8种，它们是赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸。
然后应指出糖类与蛋白质之间的转化也可以是双向的：糖类代谢的中间产物可以转变成非必需氨基酸，但糖类不能转化为必需氨基酸，因此糖类转变蛋白质的过程是不全面的；然而几乎所有组成蛋白质的天然氨基酸通过脱氨基作用后，产生的不含氮部分都可以转变为糖类，例如，用蛋白质饲养患人工糖尿病的狗，则有50%以上的食物蛋白质可以转变成葡萄糖。
蛋白质代谢与脂类代谢的关系，蛋白质与脂类之间的转化依不同的生物而有差异，例如人和动物不容易利用脂肪合成氨基酸，然而植物和微生物则可由脂肪酸和氮源生成氨基酸；某些氨基酸通过不同的途径也可转变成甘油和脂肪酸，例如用只含蛋白质的食物饲养动物，动物也能在体内存积脂肪。
糖类、蛋白质和脂类的代谢之间相互制约，糖类可以大量转化成脂肪，而脂肪却不可以大量转化成糖类。
只有当糖类代谢发生障碍时才由脂肪和蛋白质来供能，当糖类和脂肪摄入量都不足时，蛋白质的分解才会增加。
例如糖尿病患者糖代谢发生障碍时，就由脂肪和蛋白质来分解供能，因此患者表现出消瘦。
生物大分子(教学使用)
脂质的种类和功能
脂肪是细 胞代谢所需 能量的储存 形式和运输 形式。
脂肪分子示意图
细胞膜结构模式图
类脂中的 磷脂是构成 生物膜的重 要物质，所 有细胞都含 有磷脂。
磷脂分子示意图
脂质的种类和功能
固醇类物质， 如维生素D、 性激素和胆固 醇等，在细胞 的营养、调节 和代谢中具有 重要功能。
固醇类分子示意图
蛋白质必需经过消化成氨 基酸才能被人体吸收和利用。 氨基酸是组成蛋白质的 基本单位。
蛋白质可以 被人体直接吸 收利用吗？
3.基本单位：氨基酸
• 组成蛋白质的氨基酸约有20种;
•
有8种氨基酸是人体细胞不能合成的， 必须从外界环境中直接获取，这些氨基酸 叫做必需氨基酸。
苯丙氨酸、蛋氨酸、赖氨酸、苏氨酸、色氨酸、 亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸
4、蛋白质的颜色特性
蛋白质
双缩脲 双缩脲
紫色
A液：0.1g/ml NaOH溶液 B液：0.01g/ml CuSO4溶液
用法：
先用双缩脲A液，2ml. 摇匀。 再加入双缩脲B液，3~4滴，摇匀。
下面是日常生活中的一些实例,你知道为什么吗?
(1)沾有血渍、牛奶的衣服不易用热水洗净。 血渍、牛奶的主要成分是蛋白质，一般温度下，蛋白 质能以胶体的形态溶解于水中，一旦受热，它就会凝固起 来，不易溶解于水。 (2)加酶的洗衣粉不宜用开水溶解。 绝大多数酶为蛋白质成分，蛋白质在高温时会变性，失 去蛋白酶的功能。 (3)含丰富蛋白质的食物最好煮熟后再食用。 加热以后，具备一定空间结构的螺旋形蛋白质分子链会 松开，这是蛋白质的变性，蛋白质在变性后更加容易消化 和吸收。
核 酸
核糖核酸（RNA）:
一切生物的遗传物质
国际生物大分子
• DNA结构：双螺旋链结构，负责遗传信息的存储和传递
• RNA结构：单链或双链结构，参与蛋白质的合成和翻译过程
• DNA/RNA复合物结构：如核糖体、病毒等，参与生物体的生命活动
• 碳水化合物的结构与功能
• 单糖结构：如六碳糖、五碳糖等，是生物体内的主要能源物质
• 多糖结构：如淀粉、纤维素等，负责生物体内的能量储存信息传递和代谢过程
生物大分子的结构与功能
• 蛋白质的结构与功能
• 一级结构：氨基酸的线性序列，决定蛋白质的基本结构和性质
• 二级结构：氨基酸链中的α螺旋和β折叠，影响蛋白质的稳定性和活性
• 三级结构：蛋白质分子中的空间折叠，决定蛋白质的特异性和功能
• 四级结构：多个亚基组成的多肽链复合物，如血红蛋白、酶等
• 药物筛选：通过高通量筛选技术筛选具有治疗作用的药物
• 药物优化：通过研究药物与靶点的相互作用，优化药物设计和结构
生物大分子在生物技术领域的应用
生物制品和疫苗
生物检测和诊断
• 生物制品：通过生物工程技术生产生物制品，如酶、细
• 生物传感器：通过生物大分子研发生物传感器，如酶传
胞因子等
感器、抗体传感器等
• 后翻译质量控制：通过泛素-蛋白酶体系统等调控蛋白质的稳定性和活性，保证蛋白质功能的正常发挥
• 核酸的质量控制
• 复制质量控制：通过复制因子、复制起始因子等调控DNA的复制过程，保证遗传信息的准确传递
• 转录质量控制：通过转录因子、增强子和沉默子等调控基因的转录过程，保证基因表达的准确性
• 修复质量控制：通过修复酶、损伤识别等调控DNA的修复过程，保证遗传信息的完整性
到几亿道尔顿之间
形成的大分子
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生物化学绪论
1、生物化学的发展过程大致分为
B、三个阶段
2、我国首先人工合成了有生物活性的蛋白质-结晶牛胰岛素是在
D、1965年
3、生物化学的研究起始于
C、18世纪
4、DNA双螺旋结构模型的提出的时间是
D、20世纪50年代
5、生物化学研究的基础阶段是
A、静态生物化学阶段
蛋白质的结构与功能
1、单纯蛋白质中含量最少的元素是
E、S
2、蛋白质变性是由于
D、蛋白质空间构象的破坏
3、盐析法沉淀蛋白质的原理是
A、中和蛋白质所带电荷，破坏蛋白质分子表面的水化膜
4、维系蛋白质α-螺旋结构的化学键是
D、氢键
5、蛋白质的主链构象属于
B、二级结构
酶（一）
1、酶与一般催化剂的区别是
D、具有高度特异性
2、在形成酶-底物复合物时
D、酶和底物的构象都发生变化
3、决定酶的专一性的是
A、酶蛋白
4、酶的活性中心是指
E、酶的必需基团在空间结构上集中形成的一个区域，能与特定的底物结合并使之转化成产物
5、下列各项中对活化能的描述最恰当的是
D、是底物分子从初态转变到活化态时所需要的能量
酶（二）
1、酶浓度与反应速度呈直线关系的前提是
C、底物浓度远远大于酶浓度
2、急性肝炎时，在血液中活性会增高的酶是
C、血清转氨酶
3、竞争性抑制剂的抑制程度与下列因素中无关的是
A、作用时间
4、在急性胰腺炎时，在胰腺中被激活，造成胰腺组织被水解破坏的是
A、胰蛋白酶原
5、下列酶的缺陷可引起白化病的是
A、酪氨酸酶
维生素
1、如缺乏可导致脚气病的维生素是
C、维生素B1；
2、叶酸在体内的活性形式是
C、FH4；
3、维生素D的活性形式是
C、1，25-（OH）2 -维生素D3；
4、下列维生素可作为视蛋白的辅基的是
B、维生素A；
5、下列维生素中含金属元素的是
B、维生素B12；。