生物化学第一章 生物大分子的结构与功能
生物大分子的空间结构和功能
生物大分子的空间结构和功能生物大分子是生命体系中极为重要的一类分子。
它们包括蛋白质、核酸、多糖等，具有相当复杂的空间结构和生物学功能。
这些分子在生物体内起着非常重要的作用，决定了生命体系的正常运作。
本文就探讨一下生物大分子的空间结构和功能的相关内容。
一、生物大分子的结构生物大分子的结构非常复杂，但总的来说，它们主要由基本单元构成。
例如蛋白质由氨基酸单元组成，核酸由核苷酸单元组成，而多糖则由单糖单元组成。
这些单元之间通过共价键或氢键等方式相互连接，形成了生物大分子。
在具体结构上，每个生物大分子都有其特定的立体构型，这又叫做它的空间结构。
生物大分子的空间结构对其生物学功能至关重要。
一个生物大分子的结构好坏取决于其各级结构的精细程度，也就是说，它们的立体构型或者空间构型的精细程度决定了它们与其他分子结合的可能性以及其功能的可靠性。
例如，酶是一种生物催化剂，有着非常特殊的结构。
它在细胞中起着协助反应的作用，而这种作用的基础是酶具有特定的立体构型，这种构型是通过其对数千个氨基酸残基的顺序推导出来的。
正是这种构型，使得酶能够与特定的基质分子结合，并使得化学反应发生。
二、生物大分子的功能生物大分子的各种功能，与其特定的结构密不可分。
它们的主要特点是高度特化和酶高度专一性。
生物大分子在生命体系中扮演了非常重要的角色，例如：1. 蛋白质：蛋白质在生物体内的作用非常广泛，如构成动植物体内的骨骼和肌肉组织、在血液中运输氧气等。
蛋白质的每种结构都决定了其特定的生物学功能。
2. 核酸：核酸是一个非常重要的分子，它在DNA的遗传信息传递过程中起到了重要的作用。
RNA则主要是用于信息传递和蛋白质的合成。
3. 多糖：多糖是一种生物大分子，由许多单糖单元穿成而成。
例如，细胞壁中的壳多糖、植物细胞中的淀粉、动物体内的糖原等都是多糖。
三、生物大分子的研究方法生物大分子的研究方法主要包括生物物理学和生物化学的方法。
生物物理学方法主要是用于分析分子的物理和化学性质。
生物大分子的结构和功能分析
生物大分子的结构和功能分析在生物学领域，大分子是指超过一定分子量的化合物，其中包括蛋白质，核酸，多糖以及脂类等。
这些大分子具有极其复杂的结构和功能，是生命体系中至关重要的组成部分。
因此，对大分子的结构和功能进行深入分析，对于理解生命现象以及研究药物设计和医学治疗方面都具有非常重要的意义。
首先，我们来看一下生物大分子的结构。
蛋白质是生物体中最常见的大分子之一，由氨基酸残基组成，分子量较大，结构复杂。
在蛋白质的一级结构中，氨基酸之间通过肽键链接。
在蛋白质的二级结构中，多种氢键和电子云作用形成了螺旋结构或折叠结构。
在蛋白质的三级结构中，各种不同的相互作用使得蛋白质呈现出非常丰富的结构。
在四级结构中，多个蛋白质聚合形成蛋白质复合物。
类似于蛋白质的结构，在核酸，多糖和脂类中也存在不同的结构层次。
这些层次结构之间的相互作用是大分子结构稳定性的关键。
如果仅仅描述大分子的结构是远远不够的，更加重要的是对其功能进行分析。
首先，蛋白质的功能被认为是最复杂和最丰富的。
蛋白质可以通过与其他分子特异性地相互作用来实现生物体内的各种生命过程。
例如，酶是一种特定的蛋白质，可以催化化学反应，帮助生物体制造代谢所需要的物质。
激素是一种编码特定信息的蛋白质，可以在生物体内传递和调节信息。
肌肉收缩需要肌肉蛋白的特定结构，并且这种结构可以随着神经冲动而发生变化。
在细胞膜上，存在一些重要的蛋白质通道，使得物质可以在细胞膜上通过有效的方式进出。
蛋白质还可以通过相互作用和调节形成各种生物体系，例如抗体。
另外，核酸也是生物大分子中非常重要的成分。
DNA和RNA的结构和功能是非常紧密关联的。
DNA通过它的序列可以存储遗传信息，RNA则在生物体内承担了传递这种信息的功能。
在体内，DNA是一个非常大的分子，可以将生命体系所有的遗传信息存储起来。
DNA通过一些特定的生物化学机制进行复制和转录，最后形成RNA分子。
RNA分子则可以传递遗传信息，并且在生命体系中进行翻译和编码过程。
“生物化学课件-生物大分子的结构与功能”
糖蛋白
揭示糖蛋白的结构和糖基化 修饰，探索其在细胞识别和 免疫应答中的重要性。
脂质的结构与功能
1
细胞膜
2
研究细胞膜的组成和结构，探索脂质在
细胞透过性和信号转导中的作用。
3
脂质组分
了解脂质的不同类型，包括甘油三酯、 磷脂和固醇。
脂肪代谢
揭示脂肪的储存和代谢机制，了解其对 能量平衡和健康Байду номын сангаас影响。
生物分子的互相作用
生物化学课件——生物大 分子的结构与功能
一、生物大分子概述 了解生物大分子的基本概念和重要性，探索它们在生命过程中的作用。
蛋白质的结构与功能
1
结构多样性
探索蛋白质的四级结构，了解各种结构与功能之间的关系。
2
功能多样性
研究蛋白质在生物体内扮演的各种重要角色，如酶、激素和抗体。
3
蛋白质折叠
揭示蛋白质如何通过特定的折叠方式达到稳定和功能性。
蛋白质相互作用
研究蛋白质之间的相互作用，如酶-底物相互作用和 蛋白质复合物的形成。
核酸与蛋白质的相互作用
探索DNA结合蛋白质的结构和功能，解析它们在基 因表达和染色质调控中的作用。
酶催化反应的机理与特点
了解酶的基本特点和催化机制，探索酶如何调控生物化学反应的速率和特异 性。
生物大分子的分子动力学
核酸的结构与功能
双螺旋结构
探索DNA和RNA的双螺旋结构，解析其在遗传信息 传递中的作用。
基因表达
研究基因表达的分子机制，包括转录和翻译过程。
碳水化合物的结构与功能
简单糖
了解葡萄糖和其他简单糖的 结构，探索其在能量代谢和 细胞通信中的作用。
多糖
研究多糖（如淀粉和纤维素） 的结构和功能，了解其在食 物消化和纤维素的生物合成 中的作用。
生物大分子的结构和功能分析
生物大分子的结构和功能分析生物大分子是构成生物体的重要组成部分。
它们包含蛋白质、核酸、多糖、脂质等。
生物大分子的结构和功能分析是生物科学研究的重要内容，深入研究生物大分子的结构和功能，有助于我们更好地理解生命现象。
一、蛋白质的结构与功能蛋白质是生物体内最重要的大分子，具有多种功能，如催化反应、结构支撑、信号传递等。
蛋白质的结构决定了它的功能。
蛋白质的结构包括初级结构、二级结构、三级结构和四级结构。
1. 初级结构初级结构是指蛋白质的氨基酸序列，由20种不同的氨基酸组成。
氨基酸中的α-氨基和α-羧基可以通过肽键连接形成肽链结构。
蛋白质的氨基酸序列决定了它的整体结构和生物学功能。
2. 二级结构二级结构是指蛋白质中α-螺旋和β-折叠的空间结构。
α-螺旋是由氢键连接的螺旋结构，β-折叠是由氢键连接的折叠结构。
α-螺旋和β-折叠是蛋白质分子中比较稳定的空间结构。
3. 三级结构三级结构是由蛋白质中氨基酸的侧链间的相互作用所决定的空间结构。
主要的相互作用包括氢键、离子键、范德华力和疏水作用等。
这些相互作用使得蛋白质的分子形成了稳定的空间结构。
4. 四级结构四级结构是指由两个或多个蛋白质分子通过相互作用组成的大分子。
例如血红蛋白是由四个多肽链相互组合而成的。
二、核酸的结构与功能核酸是生物大分子中含氮碱基、磷酸和五碳糖核苷的高分子化合物。
核酸分为DNA和RNA两种类型，DNA是遗传信息的主要携带者，RNA则是基因转录和翻译的重要参与者。
1. DNA的结构与功能DNA的结构是由四种不同的碱基、糖和磷酸组成的双螺旋结构。
DNA的遗传信息是由碱基序列所确定的。
DNA的功能主要在于遗传信息的传递和复制。
2. RNA的结构与功能RNA通常呈单股线状，不具有双螺旋结构。
RNA的结构和功能差异很大，包括mRNA、tRNA、rRNA等。
mRNA是基因转录后的信息储存者，tRNA是转录时被翻译机器使用的载体，rRNA是组成核糖体的重要组成部分。
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。
复旦大学生物化学笔记完整版
复旦大学生物化学笔记完整版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：在识记时可以只记第一个字，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，此时溶液的ＰＨ称为该氨基酸的等电点。
２、氨基酸的紫外吸收性质芳香族氨基酸在280nm波长附近有最大的紫外吸收峰，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，此化合物最大吸收峰在570nm波长处。
由于此吸收峰值的大小与氨基酸释放出的氨量成正比，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继续借脱水作用缩合连成多肽。
10个以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主要功能基团。
生物大分子的三维结构和功能
生物大分子的三维结构和功能生物大分子是指生物体内较大的分子，例如蛋白质、核酸、多糖等。
这些分子在生命活动中起着至关重要的作用，其中最为重要的一个方面就是它们的三维结构和功能。
本文将从这两个方面对生物大分子进行探究。
一、生物大分子的三维结构生物大分子的三维结构是指分子中各个原子的排列方式。
通过X射线晶体学、核磁共振等技术，科学家们可以在原子水平上揭示生物大分子的三维结构。
而生物大分子的三维结构决定了它的形态和功能。
1. 蛋白质的三维结构蛋白质是生命活动中最为重要的大分子之一。
蛋白质的三维结构可以分为四个层次：一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。
一级结构指的是氨基酸的线性排列方式，而二级结构指的是氨基酸的局部折叠，例如α螺旋和β折叠。
三级结构指的是整个蛋白质分子的空间排列，可以是单个链上的折叠结构，也可以是多个链之间的化学键合作用。
四级结构指的是多个蛋白质子单位之间的排列方式。
蛋白质的三维结构决定了它的功能。
有些蛋白质是酶，在催化各种化学反应中发挥作用；有些蛋白质是运输分子，在细胞膜上发挥作用；有些蛋白质是抗体，在免疫系统中发挥作用。
因此，研究蛋白质的三维结构对于理解生命活动的基本机理非常重要。
2. 核酸的三维结构核酸是生命活动中另一个重要的大分子。
它的三维结构决定了DNA和RNA的功能。
DNA分子是双螺旋的，由两个互补的单股核苷酸链缠绕在一起形成。
每个核苷酸单元由一个含氮碱基、一个糖分子和一个磷酸基组成。
RNA分子也是由核苷酸单元组成的，但它只有单股链。
核酸的三维结构在DNA复制和转录中起着重要的作用。
DNA复制是指将一个DNA分子复制为两个分子的过程，而此过程是由DNA聚合酶在复制时所需的三维结构驱动的。
转录是指将DNA上一段编码转录为RNA的过程，此过程中核酸的三维结构也是不可或缺的。
二、生物大分子的功能生物大分子的功能与它的三维结构密不可分。
在生命活动中，各种生物大分子通过相互作用、调节等方式发挥着不同的生物学功能。
生物大分子结构和功能
生物大分子结构和功能生物大分子是指生物体内的巨大有机分子，通常包括蛋白质、核酸、多糖、脂质等，在生物化学领域中具有重要的研究价值。
它们在生理、生态、进化等诸多方面发挥着不可或缺的作用，因此得到了广泛的研究。
在这篇文章中，我们将综述生物大分子的结构和功能方面的知识，希望能够让读者对这一领域有一个更加全面的了解。
1. 蛋白质的结构和功能蛋白质是生物体中数量最多、功能最为多样的大分子之一。
其结构和功能紧密相连，因此研究蛋白质的结构不仅有助于我们理解它们的功能，还有助于人类疾病的研究与治疗。
蛋白质的结构可以分为四级，即原始结构、二级结构、三级结构和四级结构。
原始结构指的是由一系列氨基酸组成的线性多肽链。
当多肽链中的氨基酸序列特定时，它们会形成二级结构，即α-螺旋和β-折叠。
三级结构则是指蛋白质的立体构型，包括蛋白质的空间组织和二级结构的折叠方式等。
最后，四级结构则是指蛋白质的多个聚合体之间的空间组织方式。
蛋白质的功能主要包括催化作用、结构作用、传递信息、免疫作用等。
例如，酶就是一种催化剂，可以促进化学反应的进行；肌肉蛋白则是一种可以提供机械支撑力的结构蛋白；激素则可以在身体内传递信号，影响生长、发育等过程；免疫球蛋白可以保护身体免受病菌等侵害。
2. 核酸的结构和功能核酸是生物体内负责存储和传递遗传信息的一类大分子，包括DNA和RNA两种。
其中，DNA用于存储基因信息，RNA则通过复制DNA的信息，将信息传递到细胞内，帮助细胞完成蛋白质的合成。
DNA的结构是双螺旋结构，由四种碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和鳕嘧啶）组成。
每个碱基都与其配对的碱基通过氢键结合在一起，形成长链状的螺旋结构。
RNA的结构类似于DNA，只不过在其中胸腺嘧啶的位置被替换成了尿嘧啶。
核酸的功能主要包括遗传信息的存储和传递，以及在转录和翻译过程中的参与。
转录是指将DNA的遗传信息转录成RNA的过程，而翻译则是指将RNA的编码信息翻译成蛋白质的过程。
生物化学笔记
生物化学笔记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、共同组成蛋白质的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：属芳香族氨基酸的就是：色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸属亚氨基酸的就是：脯氨酸含硫氨基酸包括：半胱氨酸、蛋氨酸二、氨基酸的理化性质１、两性解离及等电点氨基酸分子中存有游离的氨基和游离的羧基，能够与酸或碱类物质融合成盐，故它就是一种两性电解质。
在某一ｐｈ的溶液中，氨基酸离解成阳离子和阴离子的趋势及程度成正比，沦为兼性离子，呈圆形电中性，此时溶液的ｐｈ称作该氨基酸的等电点２、氨基酸的紫外稀释性质芳香族氨基酸在280nm波长附近有最大的紫外吸收三、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。
四、蛋白质的分子结构１、蛋白质的一级结构：即蛋白质分子中氨基酸的排列顺序。
主要化学键：肽键，有些蛋白质还包含二硫键。
２、蛋白质的高级结构：包含二级、三级、四级结构。
１）蛋白质的二级结构：主链原子的空间轨域n-c-cα-螺旋β-卷曲β-转角无规卷曲２）蛋白质的三级结构主要化学键：疏水键（最主要）、盐键、氢键、范德华力。
３）蛋白质的四级结构：五、蛋白质结构与功能关系(四点)六、蛋白质的化学性质１、蛋白质的两性电离：蛋白质两端的氨基和羧基及侧链中的某些基团，在一定的溶液ｐｈ条件下可解离成带负电荷或正电荷的基团。
２、蛋白质的结晶：在适度条件下，蛋白质从溶液中划出的现象。
盐析３、蛋白质变性：在某些物理和化学因素作用下，其特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质的改变和生物活性的丧失。
主要为二硫键和非共价键的破坏，不涉及一级结构的改变。
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）
生物大分子的结构与功能
生物大分子的结构与功能1. 引言1.1 生物大分子的定义生物大分子是生物体内含量较大的分子，在生物界中存在着许多种类，如蛋白质、核酸、多糖和脂质等。
这些大分子在细胞中具有重要的生命功能，是构成生物体的基本单位。
生物大分子具有复杂的结构，通过特定的空间构型和化学成分，参与了细胞的生长、代谢、遗传等各项生命活动。
生物大分子的结构和功能之间存在着密切的联系。
不同种类的生物大分子在细胞内扮演着不同的角色，如蛋白质参与酶反应、传递信息和提供支持；核酸负责遗传信息的传递和蛋白质合成；多糖提供能量储备和结构支持；脂质构成细胞膜、维持细胞结构等。
这些大分子之间相互作用，共同维持了生物体内复杂而有序的生命活动。
生物大分子的研究对于解析生物体内的各种生命现象具有重要意义。
通过深入了解生物大分子的结构和功能，可以揭示生命活动的机理，从而为疾病治疗、新药开发和生物工程领域提供重要的理论基础和科学依据。
生物大分子的研究将为人类对生命的认识提供更深入的理解，并有望带来许多新的科学突破和技术革新。
深入探索生物大分子的结构和功能，具有重要的科学意义和应用前景。
1.2 生物大分子的重要性生物大分子是构成生物体的重要组成部分，具有极其重要的功能和作用。
生物大分子包括蛋白质、核酸、多糖和脂质等，在维持生命活动、传递遗传信息、调节代谢等方面起着不可或缺的作用。
蛋白质是生物体内功能最为广泛的大分子之一，它们参与了广泛的生物学过程，包括酶催化、结构支持、运输、免疫和激素等。
蛋白质的种类和结构多样，可以根据其氨基酸序列和折叠方式不同而具有不同的功能。
核酸是存储和传递生物体遗传信息的重要分子，包括DNA和RNA。
DNA携带着遗传信息，而RNA在蛋白质合成过程中起着重要角色。
核酸的结构特异性决定了其在生物体内的功能。
多糖在生物体内具有储能、支持和保护等功能，包括淀粉、糖原和纤维素等。
它们在细胞结构和机能中发挥着重要作用。
脂质是生物体内重要的结构和代谢物质，包括脂肪、磷脂和固醇等。
第一篇 生物大分子结构与功能 第一章 蛋白质的结构与功能
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生物化学与分子生物学（第9版）
一、组成人体蛋白质的20种L--氨基酸
存在自然界中的氨基酸有300余种，但组成人体蛋
白质的氨基酸仅有20种，且均属 L-α-氨基酸（甘氨酸
除外）。
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生物化学与分子生物学（第9版）
R
C OOC +NH3
H
L-氨基酸的通式
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生物化学与分子生物学（第9版）
什么是蛋白质? 蛋白质（protein）是由许多氨基酸（amino acids）
通过肽键（peptide bond）相连形成的高分子含氮化合物。
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生物化学与分子生物学（第9版）
蛋白质研究的历史
1833年 Payen和Persoz分离出淀粉酶。 1838年 荷兰科学家 G. J. Mulder引入“protein”（源自希腊字
proteios，意为primary）一词。 1864年 Hoppe-Seyler从血液分离出血红蛋白，并将其制成结晶 19世纪末 Fischer证明蛋白质是由氨基酸组成的，并将氨基酸合成了
掌握生物化学的核心知识点
掌握生物化学的核心知识点生物化学是研究生物体在分子层面上的化学组成、结构与功能之间关系的学科。
它是生物学与化学的交叉学科，通过揭示生物体内化学反应的机理以及分子水平上的相互作用，帮助我们更好地理解生命现象。
本文将重点介绍生物化学中的核心知识点，以帮助读者掌握生物化学的基础知识。
1. 生物大分子的结构与功能生物大分子包括核酸、蛋白质、多糖和脂类等，它们在生命体系中起着重要的作用。
核酸是基因的主要组成部分，主要包括DNA和RNA。
蛋白质是生物体内最复杂的大分子，承担着各种生物活动的基本功能。
多糖在细胞结构和能量储存中起着重要作用。
脂类则是细胞膜的主要组成部分，同时也参与到能量存储和信号传导等生理过程中。
2. 酶与酶促反应酶是生物体内催化化学反应的生物催化剂。
它们能够降低化学反应的活化能，从而提高反应速率。
酶促反应在生物体内广泛存在，包括代谢的调节、信号转导等各个方面。
了解酶的结构与功能以及酶促反应的机制对于理解生物体的生理过程至关重要。
3. 代谢途径代谢途径是生物体内各种化学反应的总称，包括物质的合成与分解。
代谢途径通过合成、降解、调节等生化反应来维持生物体内物质平衡。
其中，糖代谢、脂肪酸代谢和氨基酸代谢是生物体内最为重要的代谢途径，它们通过一系列酶催化的反应将营养物质转化为能量和合成产物。
4. 能量的产生与转化生命活动需要能量的输入与转化。
在生物体内，能量主要以ATP 分子的形式储存和传递。
细胞通过细胞呼吸和光合作用等途径产生ATP，从而为各种生物过程提供能量。
了解能量的产生与转化机制对于理解生物体的能量代谢及能量转化的原理具有重要意义。
5. DNA的复制与遗传信息的传递DNA复制是生物体遗传信息传递的基础过程。
了解DNA复制机制有助于理解基因组的传递与表达。
此外，DNA损伤修复、基因重组和基因转录等过程也是遗传信息传递的重要环节，对于探究生物体的遗传性状和进化机制具有重要意义。
6. 分子信号传导与细胞通讯细胞内的信号传递是维持生物体稳态的关键过程。
01 生物大分子的结构和功能(蛋白质篇)
厦门大学2010生化
糖蛋白 是以蛋白质为主,在蛋白质多肽链骨架上共价
连接着寡糖链形成的生物大分子
浙江大学2010生化
免疫蛋白是 A.铁蛋白 B.糖蛋白 C.铜蛋白 D.核蛋白
寡糖与蛋白的O连接指与Ser或Thr的侧链羟 基O连接,N连接指----------------
如镰刀形红细胞贫血症系链N-端第6位氨基 酸残基由Glu→Val的结果。
再如糖尿病胰岛素分子病系胰岛素第24位 Phe →Leu。
分子病(molecular disease)：基因突变导致蛋白质的 一级结构改变，表现出生理功能的异常，使机体出 现病态现象。 如镰刀状红细胞贫血。
镰刀样红细胞性贫血 (Sickle cell anemia)
蛋白质二级结构与功能 蛋白质的超二级结构与结构域 蛋白质三级结构与功能 蛋白质四级结构与功能
蛋白质的分子结构包括
一级结构(primary structure)
二级结构(secondary structure) 高级
三级结构(tertiary structure)
结构
四级结构(quaternary structure)
总目录
第一篇 生物大分子的结构与功能 第二篇 生物信息的传递
浙江大学2010生化
描述蛋白质,核酸,脂类和糖类四种生物大分子 的主要功能和结构特征.
第一篇 生物大分子结构与功能
第一章 蛋白质的结构与功能 第二章 核酸的结构与功能
第一章 蛋白质的结构与功能
蛋白质的一级结构与功能的关系 蛋白质的空间结构与功能的关系
一、蛋白质一级结构与功能
（一）定义：
蛋白质的一级结构指多肽链中氨基酸残 基的排列顺序。
生物大分子的结构与功能
生物大分子的结构与功能翟光耀分子科学与工程专业1310935关键词：结构功能摘要：物质系统的结构与其功能往往是想通的，结构与功能的关系是功能的基础，功能是结构的表现，结构与功能又是相互对立相互作用的。
生物大分子由于结构的不同会行使不同的功能，结构与功能的问题是一种辩证性问题，简单的说，结构决定功能，功能反作用于结构。
经典化学结构理论指出物质的内部结构完全决定了它的化学反应性能即功能，反过来，根据对化学反应的研究原则上也能判断出物质的内部结构，这是一种相互对应的关系。
比如有机化学上我们通过对分子表现出来的物理化学性质能推断出分子具有的基团。
又如在蛋白质工程中，从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的核糖核苷酸序列→找到相对应的脱氧核糖核苷酸序列，通过预期功能设计分子应具有的结构。
可见生物大分子的结构与功能是一个统一的整体，相辅相成，互相起作用。
蛋白质和核酸是两种重要的生物大分子。
蛋白质是由20余种α-氨基酸通过肽键相互连接而成，具有特定空间构想和生物活性的一类高分子有机化合物。
蛋白质是生物体内含量最丰富，功能最复杂的一类生物大分子。
蛋白质分布广泛，几乎所有的器官组织都含有蛋白质，其含量约占人体干重的45％。
一个真核细胞可有近千种蛋白质，它们的结构不同，并各具有特殊功能。
蛋白质几乎参与生物体所有生理生化过程。
蛋白质在物质代谢、血液凝固、肌肉收缩、信息传导、组织修复、个体生长发育、繁衍后代等方面起着不可替代的作用，一些蛋白质还参与认知、学习记忆等高级神经活动①。
因此蛋白质是生命现象的主要体现者和生命活动的承担者。
核酸是以、核苷酸为基本组成单元而构成的生物信息大分子，包括脱氧核酸和核糖核酸两类,DNA携带遗传信息，RNA参与遗传信息的表达②。
无论是蛋白质还是核酸结构都是多种多样的，功能也是千差万别。
氨基酸和蛋白质、核昔酸和核酸的结构和功能的不同, 是由组成大分子的小分子的数量、连接方式，排列顺序及小分子间的相互作用引起的, 蛋白质分子中, 由于个别氨基酸的不同或排列顺序的差异, 就可影响其肽链的折叠, 从而影响其生物功能。
生物化学大一知识点总结框架
生物化学大一知识点总结框架导言：生物化学是研究生物体内化学反应及其机制的学科，是生物学和化学的交叉学科。
本文将对生物化学大一的一些重要知识点进行总结和概述，帮助大家对生物化学有一个整体的了解和认识。
一、生物大分子的结构与功能1. 蛋白质a. 氨基酸的结构与分类b. 蛋白质的结构层次c. 蛋白质的功能和作用d. 蛋白质的降解与合成2. 核酸a. DNA的结构与功能b. RNA的结构与功能c. DNA的复制与遗传信息传递d. RNA的转录与蛋白质合成3. 多糖a. 单糖的结构与分类b. 多糖的结构与功能c. 多糖的合成和降解二、生物能量的转化和代谢1. ATP与能量耦合a. ATP的结构和功能b. ATP的合成和分解2. 糖代谢a. 糖原的合成和降解b. 糖酵解和乳酸发酵c. 糖异生和PPP途径3. 脂质代谢a. 脂肪的合成和降解b. 脂蛋白的结构与功能c. 脂肪酸的氧化和合成4. 蛋白质代谢a. 蛋白质的降解途径b. 氨基酸的转运和代谢c. 蛋白质合成与转运三、酶的作用和调控1. 酶的基本性质a. 酶的分类和命名b. 酶的结构和功能2. 酶的运作机制a. 酶的催化作用原理b. 酶促反应的速率常数3. 酶的调控a. 酶的诱导和抑制b. 酶的调控机制四、生物膜的结构和功能1. 生物膜的组成和结构a. 磷脂双分子层的结构b. 脂蛋白和糖蛋白的作用2. 生物膜的功能a. 选择性通透性和离子平衡b. 信号传导和细胞识别3. 膜蛋白的结构和功能a. 载体蛋白和通道蛋白b. 受体蛋白和酶蛋白总结：生物化学是理解生命活动中化学基础的重要学科。
本文通过对生物化学大一知识点的总结，介绍了生物大分子的结构与功能、生物能量的转化和代谢、酶的作用和调控以及生物膜的结构和功能等内容。
希望能够帮助读者建立对生物化学的基本概念和理解，为进一步学习和研究生物化学打下良好的基础。
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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
(二) 蛋白质空间构象与功能活性的关系
核糖核酸酶的变性与复性
四、蛋白质的理化性质 蛋白质具有两性解离性质、高分子胶体性质、变性，另外还 可发生呈色反应等。 （一）蛋白质的两性解离性质
等电点(pI)：使蛋白质呈电中性的溶液 PH 值 pH = pI： 蛋白质处于中性环境，两边解离趋势相等而成兼性离子 pH ＜pI： 蛋白质处于酸性环境，氨基解离趋势大于羧基而成正离子 pH ＞pI： 蛋白质处于碱性环境，羧基解离趋势大于氨基而成负离子
α -螺旋（α -helix） β -折叠(β -pleated sheet) β -转角(β -turn或β -bend) 和无规卷曲(random coil)
(三)蛋白质的三级结构 蛋白质的整条多肽链中所有原子在三维空间的排布位置
主要的化学键: 疏水键、离子键、 氢键和 Van der Waals力等。
核酸的分类与分布、分子组成、
基本单位；核酸的结构与功能
了解 分子病与构象病； 核酸的理化性质
第一章 生物大分子的结构与功能
第一节 蛋白质的结构与功能 第二节 核酸的结构与功能
第一节 蛋白质的结构与功能
Protein structure and function
一、蛋白质的化学组成
（一）蛋白质的元素组成及特点 1.主要元素 —— C、H、O、N、S C：50～55%； H： 6 ～8%； O：19 ～24%；N：13 ～19%； S：0 ～4%； 有些蛋白质含P、Fe、Cu、Zn、Mn、Co、Mo等。 平均含氮量16％
1/16 %
2、蛋白质元素组成的特点:
100克样品中蛋白质的含量 ( g % )
=每克样品含氮克数× 6.25×100
（二）蛋白质的基本组成单位—氨基酸 自然界中的氨基酸(amino acid)有300多种，但构成人体组织蛋白质 的氨基酸总共只有20种。
1. 氨基酸结构通式 组成天然蛋白质的氨基酸的氨基均连接在α-碳 原子上，因此被称为α-氨基酸，其结构通式如下：
胰岛素(insulin)是世界上第一个被确定一级结构的蛋白质，由A、B两条 多肽链组成，共有51个氨基酸残基
（二）蛋白质的空间结构 1．蛋白质的二级结构 蛋白质的二级结构(secondary structure)是指多肽链中主链盘 曲折叠形成的局部空间结构，不涉及侧链部分的构象。
二级结构的主要形式有:
CH3 H R
甘氨酸 丙氨酸
L-氨基酸的通式
2．氨基酸分类 按R基团的结构和理化性质的不同，我们将氨基酸分为5类，
①非极性脂肪族氨基酸
②极性中性氨基酸 ③芳香族氨基酸
④酸性氨基酸
⑤碱性氨基酸
中文名 1.非极性脂肪族氨基酸 甘氨酸 丙氨酸 缬氨酸 亮氨酸 异亮氨酸 脯氨酸
英文名 glycine alanine valine leucine isoleucine proline
理化因素 次级键断裂
空间结构遭破坏
变性原因 变性本质
理化性质改变 生物学活性丧失
三字符 Gly Ala Val Leu Iso Pro
等电点 5.97 6.00 5.96 5.98 6.02 6.30
中文名 2.极性中性氨基酸 丝氨酸 半胱氨酸 蛋氨酸 天冬酰胺 谷氨酰胺 苏氨酸
英文名 serine cysteine methionine asparagine glutamine threonine
(四)蛋白质的四级结构 具有二条或二条以上多肽链组成的蛋白质，其多肽链间通过非 共价键相互组合而形成的空间结构称为蛋白质的四级结构(quat ernary structure)。
亚基(subunit):其中每个具有独立三级结构的多肽链单位。
三、蛋白质的结构与功能的关系 (一)蛋白质的一级结构与功能的关系 蛋白质一级结构是空间结构的基础。
（二）蛋白质的亲水胶体性质
1、蛋白质是生物大分子 分子量1万--100万，分子的直径可达1--100nm，胶粒范围。 —不能透过半透膜 2、蛋白质溶液是稳定的胶体溶液 维持胶体稳定的因素： 蛋白质分子表面的水化膜和电荷。 + + 水化膜 +
+
+ +
+
带正电荷的蛋白质
（三）蛋白质的变性
蛋白质在理化因素作用下，使蛋白质分子的空间结构破 坏，理化性质及生物学活性丧失的过程。