生物大分子结构和功能共24页
生物化学第一章 生物大分子的结构与功能
第一章 生物大分子的结构与功能
学习目标
掌握 蛋白质的元素组成及特点、 基本单位； 掌握 蛋白质分子结构及其特点； 掌握 熟悉 氨基酸的分类；蛋白质分子
的结构与功能之间的关系；
蛋白质的各种理化性质
三字符 Phe Trp Tyr Asp Glu Lys Arg His
等电点 5.48 5.89 5.66 2.97 3.22方式 在蛋白质分子中，氨基酸之间是以肽键(peptide bond)相连的。
肽键：一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基脱水缩合形 成的化学键
三字符 Ser Cys Met Asn Gln Thr
等电点 5.68 5.07 5.74 5.41 5.65 5.60
中文名 3.芳香族氨基酸 苯丙氨酸 色氨酸 酪氨酸 4.酸性氨基酸 天冬氨酸 谷氨酸 5、碱性氨基酸 赖氨酸 精氨酸 组氨酸
英文名 phenylalanine tryptophan tyrosine Aspartic acid glutamic acid lysine arginine histidine
H2NN-末端
多肽链
-COOH C-末端
4．生物活性肽
生物体内存在许多游离的具有重要生物活性的小分子肽
类，称之为生物活性肽。如谷胱甘肽(glutathione, GSH)
谷胱甘肽的作用：是体内重要的还原剂，防止溶血 ，
清除自由基 ，强有力的保护作用。
二、蛋白质的分子结构
在蛋白质研究中，一般将蛋白质分子的结构分为一、二、三、 四级结构。 （一）蛋白质的一级结构 蛋白质的一级结构就是蛋白质多肽链中氨基酸残基的排列顺 序，是蛋白质最基本的结构(primary structure) 。 主键:肽键
生物大分子的结构与功能
生物大分子的结构与功能第一篇生物大分子的结构与功能第一章氨基酸和蛋白质一、组成蛋白质的20种氨基酸的分类１、非极性氨基酸包括：甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸２、极性氨基酸极性中性氨基酸：色氨酸、酪氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、苏氨酸酸性氨基酸：天冬氨酸、谷氨酸碱性氨基酸：赖氨酸、精氨酸、组氨酸其中：属于芳香族氨基酸的是：色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸属于亚氨基酸的是：脯氨酸含硫氨基酸包括：半胱氨酸、蛋氨酸注意：在识记时能够只记第一个字，如碱性氨基酸包括：赖精组二、氨基酸的理化性质１、两性解离及等电点氨基酸分子中有游离的氨基和游离的羧基，能与酸或碱类物质结合成盐，故它是一种两性电解质。
在某一ＰＨ的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电中性，现在溶液的ＰＨ称为该氨基酸的等电点。
２、氨基酸的紫外吸取性质芳香族氨基酸在280nm波长邻近有最大的紫外吸取峰，由于大多数蛋白质含有这些氨基酸残基，氨基酸残基数与蛋白质含量成正比，故通过对280nm波长的紫外吸光度的测量可对蛋白质溶液进行定量分析。
３、茚三酮反应氨基酸的氨基与茚三酮水合物反应可生成蓝紫色化合物，此化合物最大吸取峰在570nm 波长处。
由于此吸取峰值的大小与氨基酸开释出的氨量成正比，因此可作为氨基酸定量分析方法。
三、肽两分子氨基酸可借一分子所含的氨基与另一分子所带的羧基脱去１分子水缩合成最简单的二肽。
二肽中游离的氨基和羧基连续借脱水作用缩合连成多肽。
10个以内氨基酸连接而成多肽称为寡肽；39个氨基酸残基组成的促肾上腺皮质激素称为多肽；51个氨基酸残基组成的胰岛素归为蛋白质。
多肽连中的自由氨基末端称为Ｎ端，自由羧基末端称为Ｃ端，命名从Ｎ端指向Ｃ端。
人体内存在许多具有生物活性的肽，重要的有：谷胱甘肽〔GSH〕：是由谷、半胱和甘氨酸组成的三肽。
半胱氨酸的巯基是该化合物的要紧功能基团。
生物大分子的结构和功能
生物大分子的结构和功能生物大分子是构成生命体系的基本单位，它们负责着构建、维护和调节生命过程。
在生命体系中，生物大分子起着形态多样、功能复杂的重要作用。
本文就生物大分子的结构和功能进行阐述。
一、蛋白质蛋白质是组成生物体的重要分子，它具有多种复杂的结构和功能。
蛋白质的结构通常分为四级结构：一级结构是指蛋白质的氨基酸序列；二级结构是蛋白质的α-螺旋和β-折叠；三级结构是指蛋白质由α-螺旋、β-折叠等单元组成的空间结构；四级结构是指由多个聚合物形成的具有特定功能的蛋白质复合物。
蛋白质的功能多种多样，如酶作用、结构支持、运输、调节和防御等。
酶是一种细胞催化反应的蛋白质，它们能够加速体内化学反应的发生速度，对维持生命过程至关重要。
结构蛋白质具有强大的力学支持作用，能够在生命过程中支撑各类细胞和组织的形态和功能。
运输蛋白质则能够在体内平衡分子的水平，控制细胞内物质的移动和分布。
调节蛋白质可以调节细胞的基因表达，从而控制细胞生长、分化以及代谢等各种重要的生命活动。
防御蛋白质则能够针对外界的入侵或内部的异常反应，提供生理保护效应。
二、核酸核酸是一类重要的生物大分子，它们由核糖或脱氧核糖、磷酸和核嘌呤、核嘧啶等碱基组成。
核酸的主要功能是存储和传递生物遗传信息，控制生命过程。
核酸通常分为DNA和RNA两种。
DNA是生命体系中一类十分重要的遗传物质，是指含有脱氧核糖和四种碱基的双链螺旋分子。
它通过遗传编码方式控制氨基酸的排列组合，指示蛋白质的合成方式，重要的生命特征和功能积累在DNA信息的库中。
RNA则是DNA发挥功能的介质，也是DNA的合成模板。
RNA的种类多样，功能各留，如mRNA是基因的拷贝品，tRNA和rRNA是蛋白质合成的必要组分。
三、多糖多糖是一种持续存在于自然界中的高分子物质，由单糖分子重复聚合而成。
多糖的种类包括淀粉、纤维素、木质素、肝糖、果糖等，它们体现了广泛的结构和功能多样性。
多糖的结构与生物体的生产结构有关，如纤维素是蔬菜、水果、谷物等含有纤维质的食物的基础。
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
生物大分子的结构与功能一、蛋白质1.1 蛋白质结构蛋白质是生物体中最健全的大分子，也是最为复杂的生物大分子之一。
蛋白质的结构分为四个层次，分别为：一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。
一级结构是指蛋白质的线性序列，由20种不同的氨基酸组成。
氨基酸以化学键的方式组合在一起，形成肽链，其中端点称为氨基端，在蛋白质的左侧，C端则在右侧。
二级结构是指蛋白质中肽键形成的局部空间构型。
通常情况下，二级结构分为α-螺旋、β-折叠片和无规卷曲等形式。
其中，α-螺旋是指肽链在一定的内部氢键作用下，形成了稳定的螺旋状结构，而β-折叠片是指肽链在一定的内部氢键作用下，呈现出折叠的形式。
三级结构是指蛋白质在空间中的立体构型。
当蛋白质的二级结构不断叠加后，最终形成了三维球的立体结构。
蛋白质的三级结构受到许多因素影响，包括静电吸引、水化作用、疏水作用等。
四级结构是指多种蛋白质互相组合的空间结构。
可以形成多种功能酶或蛋白质复合物。
例如，血红蛋白是由四个亚基组成的，每个亚基都包含一个单间蛋白质的三级结构。
1.2 蛋白质的功能蛋白质在生物体中承担了众多的生理功能，例如：①充当酶催化生化反应，例如蛋白质激酶和酯酶等。
②充当转运蛋白转运各种物质，例如铁蛋白和载脂蛋白等。
③充当激素促进生长和参与代谢过程，例如胰岛素和甲状腺激素。
④提供力学支持和结构稳定，例如胶原蛋白和肌肉蛋白等。
⑤参与免疫系统的反应，例如抗体和白蛋白等。
二、核酸2.1 核酸结构核酸包括DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）两种类型，它们都是以核苷酸作为基本组成单元的生物大分子。
核苷酸由五个碳糖、磷酸基团和氮碱基组成。
碳糖分为脱氧核糖和核糖两种类型。
脱氧核糖缺失氧原子，核糖则含有一个氧原子。
氮碱基包括腺嘌呤、胸腺嘧啶和鸟嘌呤等五种。
在DNA分子中，两个单链通过氢键结合形成双螺旋结构，形成了一条螺旋线，这是DNA分子最基本的形态。
DNA的氮碱基气候为A、C、G、T四种，其中，A和T通过两个氢键结合，C 和G通过三个氢键结合。
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
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。
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42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
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生物大分子结构和功能
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。