第二章细胞内生物分子相互作用概述

第二章细胞内生物分子

相互作用概述

蛋白质——氨基酸核酸——核苷酸多糖——单糖脂类——单脂无论是原核生物还是真核生物，对一个生命个体来讲，均由蛋白质、核酸、糖类、脂类等生物大分子和一些小分子化合物及无机盐等这些化学成分共同组成。生物大分子生物大分子的功能：生物体是由生物大分子等有机物构成的；生物体能与环境不断地交换物质与能量；所有生物大分子共同存在于细胞环境中；生物体能进行自我更新。细胞细胞器官（真核细胞）超大分子组装体生物大分子构件分子代谢物前体元素CHONPSH2OCO2NH3

丙酮酸柠檬酸苹果酸草酰乙酸氨基酸核苷酸单糖脂肪酸蛋白质核酸多糖脂核糖体膜染色质微管核线粒体叶绿体高尔基体生物物质的组成层次核酸：是核苷酸的多聚体DNA（脱氧核糖核酸）：由脱氧核糖、碱基（A、G、C、T）、磷酸形成的5’-脱氧核苷酸构成.RNA（核糖核酸）：由核糖、碱基（A、G、C、U）、磷酸形成的5’-核苷酸构成。在DNA和RNA分子中，核苷酸之间以3’，5’-磷酸二酯键连接形成长链大分子。核酸分子都有游离的5’端和游离3’端。磷酸二酯键：一个核苷酸的5’-磷酸和另一个核苷酸的3’-OH形成磷酸酯键而共价连接第一节生物大分子概述55333-5磷酸二酯键基本结构——双螺旋结构（基本要点）：

A：大沟，小沟B：碱基配对：A=T，GCC：反向平行：暗示DNA复制和转录的分子机制高级结构：

单核苷酸形成的二级结构：发夹结构

反向重复序列（回文序列）

蛋白质：是氨基酸以肽键连接而成的聚合体一级结构

氨基酸的a-羧基与下一个氨基酸a-氨基缩合形成肽键，从N-端到C-端的氨基酸顺序即为多肽的一级结构。二级结构

C—N键具有部分双键性质，使得C=O与N=H四原子形成刚性的肽键单元平面，肽键单元间以氢键相连，多肽链在空间折叠形成二级结构，常见的有a-螺旋和β-折叠。三级结构

二级结构进一步折叠形成多肽的三级结构。亲水基团位于蛋白质外侧，疏水基团埋在内侧，氢键、盐键、范德华力和疏水力维持结构的稳定。分子伴侣帮助蛋白质正确折叠。四级结构

由多条多肽链（亚基）构成的寡聚蛋白，稳定三级结构的力量可将亚基维系在一起构成蛋白质的四级结构。血红蛋白结构图多糖：（是由多个单糖分子缩合而成的）是糖或糖的衍生物的多聚体，许多碳原子之间产生共价键所形成的糖单位与两个以上的其他糖单位连接在一起形成大分子。脂类：是一大类化学结构上不同的物质，如脂肪、脂肪酸、磷脂、鞘磷脂和胆固醇等，但他们都具有不溶于水，易溶于乙醚、氯仿等脂溶性的共同特征。生物大分子间相互作用的化学力生物大分子的基本结构通过共价键聚合而成，而其生物学功能是通过相互作用、协调进行而实现的。生物大分子的相互作用主要表现在：DNA与蛋白质之间；RNA与蛋白质之间；蛋白质与蛋白质之间。作用力有：氢键疏水相互作用

离子键范德化引力二硫键配位键生物大分子的自我组装生物大分子的自我组装指线性多肽链和核酸链伸长的线性结构，依照一定的方式折叠或盘绕成有序的形态结构，并通过次级键维持该结构的稳定，或进一步折叠并盘绕形成更高级结构，即超二级和三级空间结构，从而表现出自身的功能，同时这种分子还可以作为亚单位和亚分子和其他类生物分子通过次级键形成更高级结构即四级结构，如血红蛋白，多酶复合物，核酸与蛋白质形成的复合物等。生物大分子的自我组装多肽链、核酸链折叠盘绕二级结构折叠盘绕三级结构/超二级结构分子内组合生物类分子四级结构（血红蛋白）功能类似的分子的组装——cAMP-CAP与DNA序

列识别并结合同类生物分子的组装——微管与微丝异类生物分子组装——蛋白质与核酸（核糖体）原纤维烟草花叶病毒粒子（TMV）的自我装配烟草花叶病毒在正常生理条件下，34个蛋白质亚基聚集形成20S双盘结构，RNA嵌入双盘结构，形成装配起始复合物，后蛋白质亚基才逐个加入，完成RNA的包装，最后形成病毒颗粒。生物大分子的相互作用核酸与蛋白质的相互作用染色质：是DNA与小分子的碱性蛋白质组成的，组蛋白使DNA在染色体中紧密堆积在一起，并中和DNA磷酸-戊糖骨架负电荷的排斥力。阻遏蛋白Cro对λ噬菌体DNA的结合：Cro蛋白是大肠杆菌噬菌体产生的阻遏蛋白，它可以识别并结合DNA上一段专一序列，是一个重要的调节蛋白，并且二者的结合是由于它们的结构特征，同时Cro蛋白的结合保护了其他蛋白质与DNA作用的特定位点。Cro蛋白以二聚体形式与DNA螺旋结合ε.coli的CAP蛋白与ε.coliDNA的某一调控位点相结合：

大部分被特异性蛋白识别结合的序列都具有一定的对称性，而且许多顺序特异性的DNA结合蛋白是多亚基蛋白，它们形成对称性的排列，这种排列有助于识别对称序列；另外蛋白质的α螺旋通常位于DNA螺旋的大沟中，是DNA-蛋白质相互作用的一个普遍特征。蛋白质与蛋白质的相互作用—多亚基形式的组合多亚基体系具有的特点：可减少蛋白质合成过程中随机错误对蛋白质活性的影响对DNA的利用来说，多亚基较为经济多亚基蛋白质的活性能够很有效和很迅速的被开启和关闭—酶的活性调节糖与蛋白质的相互作用糖蛋白：是蛋白质与寡糖链通过糖苷键连接成的产物，寡糖链由多种单糖构成，每一个单糖具有半缩醛羟基和一个以上的醇羟基，单糖间可通过不同苷键连接。糖蛋白中的糖肽连接类型：在糖蛋白中仅有一种糖残基与天冬酰胺相连，即N-乙酰--D-葡糖胺，生成的键是4-N-(2-乙酰氨基-2-脱氧--D-吡喃葡糖基)-L-天冬酰胺，这种连接方式有时称为N（或Asn）连接型糖链或N-聚糖。糖基或糖链的还原端与蛋白质肽链中的Ser、Thr或羟赖氨酸羟基中的氧原子相连称为O-连接糖链。蛋白聚糖：主要存在于人或者动物的皮肤、软骨、角膜等部位的结缔组织中。软骨蛋白聚糖是由硫酸角质素和硫酸软骨素与核心蛋白共价结合在一起形成蛋白聚糖单体，由蛋白聚糖单体、连接蛋白和透明质酸形成蛋白聚糖聚集体。脂与蛋白质的相互作用脂蛋白是由脂质和蛋白质相互作用的复合物，脂与蛋白质的结合可以通过蛋白质Ser、Thr上的羟基与脂质上羧基形成酯键，或蛋白质上的-SH与脂质上的羧基形成硫酯键。血浆酯蛋白结构研究生物大分子的方法离心技术分离生物