生物大分子的结构和功能34页PPT
生物大分子的结构和功能
芳香族氨基酸
脯脯氨酸酸 proline
Pro P 6.30
亚氨基酸 吡咯烷环--杂环氨基酸
2. 极性中性氨基酸
吲哚环--杂环氨基酸 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
色色氨氨酸酸 tryptophan Trp W
芳香族氨基酸
丝丝氨氨酸酸 serine
羟基氨基酸
酪酪氨氨酸酸 tyrosine
SSeerr S Tyyrr Y
参与编码蛋白质的基本氨基酸，只有20种。
氨基酸的通式
COOH H2N C H
R
1. 20种AA中除Pro外，与羧基相 连的α-碳原子上都有一个氨基， 因而称α-氨基酸。
2. 不同的α-AA，其R侧链不同。 氨基酸R侧链对蛋白质空间结构和 理化性质有重要影响。
3. 除Gly的R侧链为H原子外，其 他AA的α-碳原子都是不对称碳原 子，可形成不同的构型，因而具 有旋光性。
苏苏氨氨酸 threonine ThTrhr T 5.60
3. 酸性氨基酸
γβ 4. 碱性氨基酸
εδγβ
δγβ
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
天冬氨酸 aspartic acid
Asp D
2.97
谷氨酸 glutamic acid Glu E 3.22
赖氨酸 lysine
Lys K 9.74
精氨酸 arginine δ-胍基
我国氨基酸类药物的发展
1953年药典，1960年药典都为0； 1977年药典为4种； 1985年药典为3种； 1990年药典为5种； 1995年药典为12种； 1998年增补版药典为26种； 2000年药典原料药22种，制剂4种。
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
生物大分子的结构与功能—酶(生物化学课件)
三、调节酶
调节酶
变构酶
➢ 某些物质结合酶活 性中心外的部位
➢ 酶的构象发生改变
➢ 酶的活性发生改变
共价修饰酶
➢ 需要其他酶的催化
➢ 某些化学基团可逆 结合酶
➢ 酶的活性发生改变
（一）变构酶
变构调节：一些代谢物可与某些酶分子活性中心 外的某部分可逆地结合，使酶构象改变，改变酶 的催化活性的调节方式
指酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团 中，一些与酶活性密切相关的化学基团。 如Ser的羟基，His的咪唑基，Cys的巯 基，Asp、Glu的侧链羧基等
活性中心与必需基团有什么关系呢？
活性中心外 的必需基团
结合基团
底物 催化基团
活性中心
必需基团
活性中心内 的必需基团
结合基团（与底物相结合） 催化基团（催化底物变成产物）
➢米氏常数（Km）
Km：当酶反应速度达到最大反
应速度的一半时的底物浓度，单
位mol/L。即：
v Vmax 2
, Km
S
Km
酶反应速度与底物浓度的关系曲线
意义： (1)Km是酶的特征性常数之一；
Km 只与酶的性质有关, 与酶的浓度无关 (2)Km可近似表示酶对底物的亲和力（反比） (3)同一酶对于不同底物有不同的Km值。
已 糖 激 酶 的 活 性 中 心
酶活性中心的特点
在酶分子整个体积中只占很小的一部分 是一个三维实体，是酶分子表面的一个裂隙 或裂缝 底物通过较弱的键结合到酶分子上形成酶和 底物的复合物（ES）(有利于产物形成)。 活性中心有结合底物的专一性,酶活性中心具 有柔性或可运动性
（二）酶的分子结构
2、必需基团(essential group)
生物大分子的结构与功能
生物大分子的结构与功能生物大分子的结构与功能，听起来像是个高大上的话题，但其实我们日常生活中无处不在。
想象一下，每天吃的饭、喝的水，甚至呼吸的空气，都是跟这些大分子息息相关的。
生物大分子主要有三种：蛋白质、核酸和多糖。
听起来复杂，但其实它们就像一支乐队，各自有各自的乐器，一起合作奏出生命的交响曲。
蛋白质真的是个了不起的家伙，没它可不行。
就像你生活中必不可少的好朋友，蛋白质负责做很多工作。
它们帮助你消化食物、修复细胞，还参与免疫反应。
蛋白质的结构就像一个复杂的拼图，折叠得相当精致。
它们的形状和功能密切相关，形状对了，才能顺利完成任务。
比如说，酶就是蛋白质中的“超级英雄”，帮助加速化学反应，没它们，生活简直慢得像蜗牛。
咱们聊聊核酸。
核酸，这名字听起来很神秘吧？其实它们就像是生命的“说明书”，里面藏着所有的遗传信息。
DNA就是其中的明星，像一本厚厚的小说，把每个生命的秘密都写得明明白白。
RNA则是DNA的得力助手，把信息传递给细胞，让它们知道该干啥。
就像一部精心编排的剧本，角色各司其职，大家都得齐心协力，才能把故事讲好。
没有这两位“演员”，生命的舞台可就空空荡荡。
核酸的结构也是很有意思，DNA的双螺旋形状就像是一个盘旋的楼梯，既神秘又优雅，让人忍不住想去一探究竟。
然后说说多糖，这玩意儿看似简单，实际上却是个大能量库。
就像我们每天吃的米饭、面条，里面都富含多糖。
它们是由许多糖分子串联而成的，像一串串珠子。
多糖可以储存能量，也可以构建细胞壁，真是多才多艺。
比如说，淀粉就是植物用来储存能量的“保险箱”，而纤维素则帮助植物保持形状。
你知道吗，虽然多糖的结构简单，但它们的功能却非常重要，缺了它们，我们的生活就会乱成一锅粥。
这三种生物大分子就像一支团队，各有各的分工。
没有它们，生命就像没有调料的饭，淡而无味。
想象一下，如果你没有蛋白质的帮助，可能连最简单的事情都做不成；而没有核酸，你的细胞可就失去方向，没法运行；至于多糖，缺了它，你的能量就像放了气的气球，萎缩得厉害。
生物大分子结构与功能ppt课件
长链骨架 ➢ 多肽侧链(side chain)：蛋白质多肽链中的各氨基酸侧链基团
肽的书写格式
NH2-甘-丙-谷-……-组-蛋-COOH NH2-Gly-Ala-Glu-……His-MetCOOH NH2-GAE……HM-COOH GAE……HM
子量(MW)30,000-45,000 ➢ 一个含有100个氨基酸组成的蛋白质可存在20100
种不同的形式 ➢ E. coli约含有3,000种蛋白质,人体约含有100,000种
蛋白质的基本组成单位——氨基酸
➢编码氨基酸：20 种 , 除Gly外，均为L-氨基酸, Pro为 环状亚氨酸 ➢非编码氨基酸：胱氨酸、碘代酪氨酸、羟脯氨酸与 羟赖氨酸等
Trp
光 密 度
Tyr Phe
0 240 250 260 270 280 290 300 310 波 长 ( nm )
芳香族氨基酸的紫外吸收
化学性质
亚硝酸反应：测定产生的N2可计算氨基酸的含量, 为Van Slyke定 氮法的基础。
甲醛反应: 氨基酸与甲醛反应生成二羟甲基氨基酸, 为中和法测 定氨基酸含量的依据, 称甲醛滴定法, 两性氨基酸在与 甲醛反应后使氨基封闭而酸性增强, 可用强碱滴定。
➢ 寡肽(oligopeptide): 十个以下氨基酸缩合成的肽统称为寡肽
➢ 多肽链(polypeptide chain) : 十个以上氨基酸形成的肽,
典型的多肽MW<104 ➢ 蛋白质: 由一条或几条多肽链组成的生物大分子 ➢ 氨基酸残基(amino acid residues)：蛋白质肽链中的每个
(2) R为羟基和硫： Ser、Thr含羟基,Ser有极性可形成氢键, 大多数酶的活性中心有
细胞生物大分子的结构与功能
生物多聚态
晶体或高浓度 溶液中蛋白质 的四级结构
推测相互作用界面
进化关系
晶胞堆积
折叠
突变、单核苷酸、 保守残基的分布 蛋白质配体复合物
三维结构
不同基团的相关性
表面残基暴露 与分子构成
抗原位及 表面修饰
形态和静电属性
配体和功能位点
催化族结构功能 /基序-催化机制
缝隙 （酶活性位点）
图
通过三维结构获得大分子生物学功能的概要信息
• 一维NMR是共振峰强度随频率变化所得的图谱。采用一 维NMR谱对大分子识别是难以实现的。 • 二维和多维NMR可使信号在频率空间沿不同方向发展， 从而获得大量结构信息应用于大分子的构象分析及模型重 建。 • 优点：可直接在溶液中测定自然状态下大分子结构，分辨 率为0.2nm。特别是同步辐射核高分辨率（1000MHz）大 规模NMR谱仪的应用，结构生物学必将迎来“一个想研 究什么就研究什么”的时代。 • 缺点：所测生物分子的相对分子量较小，一般为15～ 25kDa；要求所测样品纯度高且数量相对较多，使样品制 备有困难；只能用于水溶液性的生物样品，对膜蛋白或病 毒等组装体，复合体等无法测定。
通过三维结构获得大分子生物学功能的概要信息三维结构缝隙酶活性位点形态和静电属性催化族结构功能基序催化机制不同基团的相关性配体和功能位点蛋白质配体复合物抗原位点及表面修饰表面残基暴露与分子构成突变单核苷酸保守残基的分布折叠晶胞堆积晶体或高浓度溶液中蛋白质的四级结构进化关系推测相互作用界面生物多聚态蛋白质可以象细菌病毒一样成为病原体它们不适当的三维结构可以引发和传染疾病称为构象病
• 朊病毒仅含有PrPsc ，不包含任何核酸，它是由正常的PrPc在翻译后发生 构象转变而形成的，即朊病毒是以正常的为模板进行复制的，是一种蛋 白－蛋白的模式。 • PrPsc在蛋白酶的作用下切去N－端序列，可生成PrP27-30, PrP27-30的浓 度同传染性朊病毒的滴度成正比，因此认为朊病毒是由PrP27-30的聚合 作用引起的。 • 正常的PrPc结构也可发生改变，形成部分解折叠的单体结构PrP＊，它是 PrPc生成的PrPsc中间物。由于PrP＊浓度和PrPsc生成量都非常低，且在未生 成PrPsc之前，大部分PrP＊已经回复生成PrPc或被降解，故一般不致病。 但在某些传染型朊病毒中，外源的PrPsc侵入刺激PrPc生成PrPsc，由于是不 溶性蛋白质，从而使得PrPc到PrPsc的结构转变为不可逆过程。同时， PrPsc的不断积累又会反馈刺激PrP＊和PrPsc的生成。PrPsc经蛋白酶降解又 可形成PrP27-30，后者能够进一步多聚化形成淀粉样蛋白斑或原纤维， 致使人和动物患病。 • 遗传性朊病毒病是由突变的prp基因编码的蛋白△PrPc的不稳定引起的， 这种不稳定性能促进△PrPc生成△PrP＊，并进一步生成△PrPsc 。经过蛋 白酶降解同样可产生具有蛋白酶抗性的△PrP27-30，尽管△PrP27-30的 蛋白酶抗性可能比野生型低，但同样能使人和动物致病。
生物大分子的结构与功能
生物大分子的结构与功能生物大分子是构成生物体的重要组成部分，它们在生物体内发挥着极其重要的功能。
生物大分子的结构与功能密不可分，它们的特定结构决定了其特定的功能。
本文将从蛋白质、核酸、碳水化合物和脂质四个方面来详细介绍生物大分子的结构与功能。
蛋白质是生物体内最具代表性的大分子之一，它们在生物体内发挥着多种重要功能。
从结构上看，蛋白质是由氨基酸通过肽键连接而成的多肽链，经过折叠和旋转形成特定的三维空间结构。
蛋白质的结构决定了其功能，不同结构的蛋白质具有不同的功能。
酶是一类重要的蛋白质，在生物体内负责催化各种生物化学反应。
酶的结构决定了其具有特异性和高效性，能够在生物体内加速化学反应，从而维持生命活动的进行。
抗体是一种能够识别和结合特定抗原的蛋白质，它在免疫系统中具有重要的抗病毒和抗细菌作用。
肌肉收缩、细胞信号传导等生物体内的重要功能都与蛋白质密切相关。
核酸是生物体内保存和传递遗传信息的大分子，其结构与功能也具有密切关联。
DNA和RNA是生物体内的两种主要核酸，它们都是由核苷酸经过磷酸二脂键连接而成的长链分子。
DNA是细胞核内的主要遗传物质，其双螺旋结构能够稳定地保存遗传信息，并在细胞分裂时传递给新生细胞。
RNA在蛋白质合成中发挥着重要作用，它通过与核糖体结合，将DNA中的遗传信息翻译成蛋白质。
RNA还参与调控基因表达和细胞信号传导等生物学过程。
核酸的特定结构使得其在生物体内能够有效地保存和传递遗传信息，从而维持生命的连续性。
碳水化合物是生物体内最主要的能量来源，其结构与功能也具有密切关联。
碳水化合物主要包括单糖、双糖和多糖三种类型，它们都是由碳、氢和氧三种元素组成的化合物。
单糖是碳水化合物的基本单元，如葡萄糖、果糖等，它们能够通过细胞呼吸产生能量，并为细胞代谢提供物质基础。
双糖是由两个单糖分子通过糖苷键连接而成的化合物，如蔗糖、乳糖等，它们是生物体内的重要能量储备物质。
多糖是由多个单糖分子通过糖苷键连接而成的聚合物，如淀粉、聚糖等，它们在植物和动物体内起到能量储存和结构支撑的作用。
生物大分子的结构与功能
生物大分子的结构与功能生物大分子是组成生物体的基本分子，包括蛋白质、核酸、多糖和脂质等，它们构成生物体内的各种生命活动，发挥着重要的生物学功能。
1.蛋白质的结构与功能蛋白质是生物体内数量最多、功能最复杂的大分子，由氨基酸经缩合而成，具有多种复杂的三维结构和功能。
蛋白质的结构包括四级结构：1、一级结构：蛋白质的氨基酸序列。
2、二级结构：是即α-螺旋和β-折叠等，由氢键、疏水作用和疏水相互作用等稳定。
3、三级结构：由多个二级结构元件组成，由极性和非极性键、静电作用和疏水相互作用等稳定。
4、四级结构：由两个或两个以上的蛋白质亚单位缩合而成。
蛋白质的功能非常复杂，包括酶、转运蛋白、抗体、调节蛋白、结构蛋白等。
酶是催化化学反应的蛋白质，转运蛋白是负责物质转运的蛋白质，抗体是负责免疫的蛋白质，调节蛋白是负责调节基因表达的蛋白质，结构蛋白是构建细胞结构和器官的结构蛋白质。
核酸是生物体内贮存、表达和传递遗传信息的大分子，由核苷酸经缩合而成。
核酸的结构包括两种：DNA和RNA，其结构都由磷酸基团和核苷酸组成。
DNA是双螺旋结构，由四种不同的核苷酸基团经糖苷键缩合而成，以AT和GC两对互补碱基配对方式连接。
RNA结构比较单一，由单股链沿不同方向上的磷酸、核糖和氮碱基组成。
核酸的功能主要包括三种：遗传信息贮存、转写和翻译。
DNA的遗传信息贮存，通过转录转化成RNA之后，再通过翻译转化为蛋白质，实现生命活动。
多糖是由一种或多种单糖组成的大分子，广泛存在于生物体内，可分为结构多糖和功能多糖。
结构多糖为主导构建细胞和组织的结构分子，如纤维素、蛋白多糖和聚糖等，可提供强大的机械强度支撑；功能多糖包括能量储备物质、生物信号分子和免疫分子等，如淀粉、糖原和壳聚糖等。
多糖的生物功能与其结构密切相关，不同的多糖丰富多彩的生物活动。
脂质是由脂肪酸和酒精等分子组成的大分子，主要存在于细胞膜中，起着维持细胞膜完整性、保护细胞和构建细胞信仰的作用。
第一专题生物大分子的结构与功能
4 53 62
1
尿嘧 啶 uracil
O
NH
胞嘧啶 cytosine
NH 2
N
胸腺嘧 啶
thymO ine
CH3 NH
N
O
H
U
N
O
H
C
N
O
H
T
稀有碱基
除上述5种基本的碱基外，核 酸中还有一些含量甚少的碱 基，通常称为稀有碱基。稀 有碱基的种类很多，大部分 是上述碱基的甲基化产物。
N6,N6 -二甲基腺嘌呤：6 A
核酸是现代生物化学、分子生物学的重 要研究领域，是基因工程操作的核心分 子。
核酸的发现和研究工作进展
1868年 Fridrich Miescher从脓细胞中提取“核素” 1944年 Avery等人证实DNA是遗传物质 1953年 Watson和Crick提出DNA双螺旋结构模型 1966年 Nirenberg发现遗传密码 1975年 Temin和Baltimore发现逆转录酶;Sanger建立DNA测序方法 1981年 T.Cech发现了核酶 1985年 Mullis发明PCR 技术 1990年 美国启动人类基因组计划(HGP) 2019年 中国获准加入人类基因组计划
第一节 核酸的种类、分布和化学 组成
一、核酸的生物学功能 二、核酸的种类和分布 三、核酸的化学组成
一、核酸的生物学功
能
肺
炎
球
菌
or
转
化
and
实
验
复制 DNA
转录
逆转录
RNA
复制
翻译
蛋白质
生物学的中心法则
二、核酸的种类及分布
98%核中（染色体中）