细胞内生物分子的相互作用省公开课一等奖全国示范课微课金奖课件

第二章细胞内生物分子相互作用1/28复习内容：细胞中各种力重点：生物大分子组装特点及其优点2/282.1生物活性物质本质生物活性物质化学属性生物大分子小分子生命体属性物质能量交换、细胞稳定内环境、环境适应能力3/281,共价键蛋白质分子中共价键有肽键和二硫键。是生物大分子分子之间最强作用力，化学物质（药品、毒物等）能够与生物大分子（受体蛋白或核酸）组成共价键，共价键除非被体内特异性酶催化断裂以外，极难恢复原形，是不可逆过程，对酶来讲就是不可逆抑制作用。2.2生物大分子间相互作用化学力2.2.1力种类4/282,非共价键

生物体系中分子识别过程不但包括到化学键形成，而且含有选择性识别。共价键存在于一个分子或多个分子原子之间，决定分子基本结构，是分子识别一个方式。而非共价键（又称为次级键或分子间力）决定生物大分子和分子复合物高级结构，在分子识别中起着关键作用。5/281),静电作用

静电作用是指荷电基团、偶极以及诱导偶极之间各种静电吸引力。酶、核酸、生物膜、蛋白质等生物大分子表面都含有可电离基团和偶极基团存在，很轻易与含有极性基团底物或抑制剂等生成离子键和其它静电作用6/28（1)离子键

生物大分子表面带电基团能够与药品或底物分子带电基团形成离子键。这种键能够解离。7/28(2)离子－偶极作用

药品分子和受体分子中O、S、N和C原子电负性均不相等，这些原子形成键因为电负性差值能够产生偶极现象。这种偶极部分与永久电荷能够形成静电作用.离子-偶极相互作用普通比离子键小得多，键能与距离平方差成反比，因为偶极矩是个向量，电荷与偶极取向会影响药品-受体作用强度。如普鲁卡因及其衍生物局部麻醉作用与酯羰基偶极性质相关。8/28(3)偶极-偶极相互作用

两个原子电负性不一样，产生价键电子极化作用，成为持久偶极两个偶极间作用。偶极—偶极相互作用大小，取决于偶极大小、它们之间距离和相互位置。这种相互作用在水溶液中普遍存在。它作用强度比离子—偶极作用小，但比偶极—诱导偶极作用大。这种作用对药品—受体相互作用特异性和立体选择性非常主要9/282)，氢键

氢键形成氢键是由两个负电性原子对氢原子静电引力所形成，是一个特殊形式偶极—偶极键。它是质子给予体X-H和质子接收体Y之间一个特殊类型相互作用。氢键大小和方向氢键键能比共价键弱，比范德华力强，在生物体系中为8.4～320.4kj/mol(2-8kcal/mol)。键长为0.25～0.31nm，比共价键短。氢键方向用键角表示，是指X—H与H…Y之间夹角，普通为180

～250

。10/283).范德华力

这是一个普遍存在作用力，是一个原子原子核吸引另一个原子外围电子所产生作用力。它是一个比较弱、非特异性作用力。这种作用力非常依赖原子间距离，当相互靠近到大约0.4～0.6nm(4～6A

)时，这种力就表现出较大集合性质。范德华力包含引力和排斥力，其中作用势能与1/R6成正比三种作用力（静电力、诱导力和色散力）通称为范德华引力。11/284),疏水作用

疏水作用是指极性基团间静电力和氢键使极性基团倾向于聚集在一起，因而排斥疏水基团，使疏水基团相互聚集所产生能量效应和熵效应。蛋白质和酶表面通常含有极性链或区域，这是由组成它们氨基酸侧链上烷基链或苯环在空间上相互靠近时形成。高分子蛋白质可形成份子内疏水链、疏水腔或疏水缝隙，能够稳定生物大分子高级结构。

12/282.2.2相互作用主要类型DNA－蛋白质RNA－蛋白质蛋白质－蛋白质其它大分子－小分子分子间相互作用实现普通是经过分子扩散和分子间转移相互作用而实现13/282.3生物大分子自我组装共价结构：磷酸二酯键、肽键、糖苷键大分子自我组装线型结构－高级结构功效类似分子组装：结构域组合同类分子组装：肌动蛋白、微管、血红蛋白异类分子组装：病毒、核糖体、小分子单元－特定化学键－单元聚合物（生物大分子）大分子组装关键在于特异性14/282.3生物大分子自我组装结构层次一级－二级－三级－四级螺旋结构：螺旋普遍存在，与功效相关，如DNA。膜组装：功效：区室化，物质交换结构：蛋白质＋脂质15/28生物大分子装配举例烟草花叶病毒装配16/2817/2818/28棒状结构，2130个蛋白质亚基6395个核苷酸残基RNA生理条件下，34个亚基聚集成20S双盘结构，RNA嵌入双盘结构（距中心4nm,圈内侧）后，盘状结构转化为螺旋，称起始复合物，－－－蛋白亚基逐一加入，完成包装；RNA起始部位具发夹结构，位于RNA内部，19/2820/2821/28装配不是随意，是有起始点，有次序又终点起始点识别等其实是分子特异相互作用过程。这种分子作用方式普遍存在于生物代谢、信号转导路径中。22/282.4生物大分子相互作用普遍存在特异作用作用方式为共价和非共价键23/28核酸与蛋白质相互作用：如组蛋白与DNA作用，组蛋白由碱性氨基酸为主组成，中和DNA负电荷；调整蛋白识别特异DNA序列，如阻遏蛋白Cro（P24）研究蛋白质与核酸结合方法：特异部位化学修饰与保护，磷酸化、甲基化、乙基化）分子识别方式与结构功效相关；一些与DNA特异结合蛋白质在结构上呈二重对称性，普通为二聚体，24/28蛋白质与蛋白质作用：疏水基团亲水集团排列多亚基体系优点：降低功效上错误率；经济性，调整有效；