结构生物学--第7章--生物大分子结构数据库--ZH--2019

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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。

结构生物学

(HIV protease PDB:1a8k)
蛋白质功能与结构的主要类别－－分子开关
(Ras off and on PDB: 1pll and 121p)
蛋白质结构的稳定性
蛋白质需具有一定的结构稳定性才能行使其生物学功能
蛋白质稳定性可以定义为净自由能减少，一般为21-42 kJ/mol 三级结构由非共价和共价两类相互作用稳定，其中非共价相互作用为主
蛋白质四级结构
1. 蛋白质四级结构指的是相同或不同多肽链进一步相互作用形成同源或异源寡聚 2. 分子间互补性对于四级结构的维持具有关键作用
3. 有时单个亚基必须在形成复合物状态时才能正确折叠
4. 不同亚基分子界面上的相互作用类型与稳定蛋白三级结构的相互作用类型相似 5. 在分子间相互作用界面上可能会有被捕获的水分子
蛋白质功能与结构的主要类别－－结合
Myoglobin (PDB: 1a6k)
蛋白质功能与结构的主要类别－－结合
TATA binding protein (PDB: 1tgh)

蛋白质功能与结构的主要类别－－催化
(DNA polymerase PDB:3pw0)
蛋白质功能与结构的主要类别－－催化
AMP
AMP+AMPPNP/ATP
腺苷酸激酶(ADK)(PDB:2ak3,1ank)
蛋白质功能的不同层次
生化：酶催、信号、转运
遗传和细胞：表型、通路
生理和发育：综合多方面
结合互补性活性位点
分子识别和催化均依赖于互补性
分子识别依赖于蛋白质三级结构形成的特定微环境，而催化反应则依赖于结合位点的特定微环境
蛋白质晶体示例
衍射
数据采集策略
1. 一般母体数据可选取1.0埃的X光波长采集（家用机在1.54 埃，同步辐射在1.0埃光质量较好） 2. 根据对称性、冗余度和信噪比确定所需扫描角度

第7章细胞质基质和内膜系统

(一) 内质网的形态结构与类型
• 内质网：膜厚5~6nm；由一层单位膜围成的管状、泡状、扁囊状连接成网状；
• 内质网形态结构、分布状态、数量与细胞类型、生理状态及分化程度极为相关；
• 内质网占膜系统的一半，占细胞总体积的10%以上。
扁囊状
小管细胞膜内质网小泡
核膜
内质网的类型
(一)粗面内质网（RER):膜表面附着核糖体；形态多为板层状排列的扁囊；网腔内含低电子或中等电子密度的物质；多分布在分泌活动旺盛或分化较完善的细胞内。 (二)滑面内质网(SER):膜表面无核糖体附着；形态多为分枝小管或小泡；多分布在一些特化的细胞中。
粗面内质网核糖体滑面内质网
(二) 内质网的化学组成
• 内质网膜含有的蛋白质比细胞膜的多(种类达30多种)如粗面内质网膜上有SRP(信号识别颗粒)受体蛋白；脂类较细胞膜的少，鞘磷脂少，卵磷脂多。
• 葡萄糖-6-磷酸酶(G-6-P酶)被视为内质网膜的标志酶
(三) 内质网与细胞内其它细胞器的关系
细胞内房室化
6.蛋白质的修饰
1.辅基或辅酶与酶的共价结合 2.磷酸化与去磷酸化，用以调节很多蛋白质的生物活性。 3.糖基化。多数为O-连接的糖基化。在哺乳动物细胞中把N-乙酰葡萄糖胺分子加到蛋白质的丝氨酸的羟基上。 4.蛋白质N端的甲基化修饰，使蛋白质维持较长的寿命。
例如：组蛋白中间纤维 5.酰基化。蛋白质与脂肪酸形成脂蛋白。跨膜蛋白在内质网、高尔基体的转运过程中，暴露在细胞质基质中的结构域被酰基化。
糖蛋白
糖基转移酶寡糖转移酶
寡糖链与磷酸多萜醇相接糖蛋白与新生肽上的天冬酰胺相连
蛋白质边合成边糖基化
蛋白质糖基化的作用

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-文档资料157页

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（三）核苷
核苷戊糖+碱基糖与碱基之间的C-N键，称为C-N糖苷键
5’
4’
1’
3’ 2’
(OH)
5’
4’
1’
3’ 2’
(OH)
核酸中的各种核苷
NH2
OH
N
NN
N
NH2 N
OH N
NN HOCH2 O
HH
H2N N N
HO N
HO N
HOCH2 O
HOCH2 O
HOCH2 O
HH
HH
HH
H
H
原核生物 5S rRNA 23S rRNA 16S rRNA
结构特征：单链，螺旋化程度较tRNA低与蛋白质组成核糖体后方能发挥其功能
5S RNA的二级结构
（四）mRNA的分子结构
* mRNA成熟过程
内含子 (intron)
外显子 (exon)
13
1
23 8
16
L=23,T=25,W=–2
负超螺旋
DNA超螺旋结构形成的意义
DNA超螺旋结构整体或局部的拓扑学变化及其调控对于DNA复制和RNA转录过程具有关键作用。
2. DNA在真核生物细胞核内的组装
真核生物染色体由DNA和蛋白质构
成，其基本单位是核小体
(n核ucl小eo体som的e组)。成
松弛环形
公式1： L=T+W
10 15
L——连环数，DNA双螺旋中一条链以右手螺旋绕另
一条链缠绕的次数。
T——DNA分子中的螺旋数
W——超螺旋周数或扭曲数
公式2： λ =（L-L0）/L0 λ ——超螺旋度 L0——松驰态DNA连环数

生物大分子的结构和作用机制分析

生物大分子的结构和作用机制分析生物大分子是由生物学常见的蛋白质、核酸、多糖和脂质等组成的，这些大分子都具有不同的序列、结构和功能。

在生物体内，它们的相互作用影响着细胞的生命活动。

本文将从分子结构和作用机理两方面，对生物大分子进行深入分析。

一、蛋白质的结构蛋白质是生命体内最复杂、最重要的大分子之一，它们存在于细胞内质和细胞外环境中，担任着构成细胞结构、调节代谢环节等多种重要的生理功能。

蛋白质的结构一般可分为四级：1.一级结构一级结构是描述蛋白质最基础的结构，是指蛋白质分子中氨基酸按照一定顺序线性排列而成的序列结构。

其中每个氨基酸残基都具有一个氨基和一个羧基，以及特有的侧链。

蛋白质中氨基酸的序列决定了蛋白质的生物特性和功能。

2.二级结构二级结构是指蛋白质分子中两个氨基酸残基之间的化学键的排布和方向规律。

β折叠和α螺旋是最常见的二级结构类型，β折叠是由两个氨基酸残基之间的氢键相连拼成的平面结构，而α螺旋是由一条顺畅的氨基酸链在空间中拜环而成的结构。

3.三级结构三级结构是指蛋白质在二级结构基础上，立体构型的折叠形态。

蛋白质的折叠是通过氢键、静电作用、疏水效应和范德华力等相互作用相继发生的，使蛋白质的氨基酸序列在空间中呈现出特定的3D结构。

4.四级结构四级结构是指蛋白质由两个或更多的多肽链（亚基）共同组成的立体构型。

许多蛋白质在四级结构中通过非共价键，相互作用以及协同作用来起到生物学功能。

如血红蛋白就是通过多肽链之间的非共价交联而形成的。

二、蛋白质的作用机制蛋白质在细胞中涉及到许多生物学功能，在大分子识别、催化酶反应、细胞信号传递、膜蛋白转运等生物过程中发挥着重要的作用。

1.蛋白质识别分子机制蛋白质的分子识别机制是依靠“钥匙-锁”原理实现的。

一些蛋白质本身具有特定的配体结构，当特定的小分子结构与配体相匹配时，使得蛋白质与分子结合，形成相应的生物学功能。

2.催化酶反应机制许多生物过程中，催化酶可加速其反应速度和特异性。

生物大分子的结构和功能研究

生物大分子的结构和功能研究生物大分子是生命存在的基础，这些巨大的分子包括蛋白质、核酸和多糖，在生物体内发挥着重要的功能。

在寻求对生物大分子的深入了解的同时，人们不断研究和探索着它们的结构和功能。

一、蛋白质的结构和功能蛋白质是生物大分子中最为广泛的一类，其结构和功能十分复杂多样。

研究表明，蛋白质的功能与其三维结构密切相关，而蛋白质的结构又分为四级：一级结构是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，三级结构是蛋白质的空间结构，四级结构是由两个或更多的蛋白质单元形成的复合体。

更具体而言，蛋白质通过与其他生物大分子相互作用，发挥着催化、运输、传递和支持等生命活动中至关重要的作用。

二、核酸的结构和功能核酸是指DNA和RNA两种巨大的双链分子，是存储和传递遗传信息的主要媒介。

核酸的结构也是复杂多样的，其中DNA呈双螺旋结构，由四种碱基组成，这四种碱基分别为腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和鳥嘧啶。

RNA则是单链分子，由核苷酸基本单元组成，核苷酸又由一个五碳糖、一个磷酸基团和一个硝基组成。

一旦遇到信号，核酸会自我复制和修复，同时与其他分子相互作用，控制蛋白质合成等生物学过程。

三、多糖的结构和功能多糖是一类由许多单体糖分子绑定在一起形成的极长链状分子，具有广泛的生物学功能。

多糖被分为三类：结构多糖、能量储存多糖和生命活动调节多糖。

其中，结构多糖作为组成细胞壁、结缔组织和骨骼等的重要成分，对维持生物体形态、机能和强度都有着重要贡献。

储存多糖如淀粉贮存于植物细胞中，是植物获得能量的重要途径。

生命活动调节多糖如胰岛素则与调节体内葡萄糖水平相关，发挥着调节葡萄糖代谢的作用。

总之，研究生物大分子的结构和功能对了解生物体内的许多生命活动将具有极大的帮助。

未来，人们将继续钻研这些生物分子的工作，以更好地理解它们的结构、功能和生理学过程。

生物大分子结构与功能关系分析

生物大分子结构与功能关系分析生命活动离不开生物分子的作用，其中大分子在生命体内扮演着至关重要的角色。

生物大分子既有多样性，也有一定程度的相似性。

从细胞核酸、细胞质蛋白质、膜上脂类和多糖等角度出发，本文将探讨生物大分子结构与功能之间的关系。

一、细胞核酸细胞核酸是构成生命体的基础，其中DNA是基因的主要组成部分，RNA则负责传递和转换遗传信息。

DNA和RNA的分子结构基本相同，都是由氮碱基、磷酸基团和五碳糖核苷酸组成的。

其中氮碱基的排列顺序决定了不同的生物大分子所携带的遗传信息。

DNA中的碱基配对规则为A-T和G-C，RNA中的碱基配对规则为A-U和G-C。

DNA的碱基配对规则在双螺旋结构中起到了至关重要的作用。

双螺旋结构是由两条相互笼合的链股组成，两条链股通过氢键相连并形成了一个稳定的螺旋。

DNA双螺旋结构的稳定性取决于两条链股之间的A-T和G-C碱基配对数目及其位置。

在DNA复制和转录过程中，新生链股的合成都需要遵守碱基配对规则并匹配原有的模板链股。

RNA的分子结构比DNA简单，形态多样，但是同样也具有稳定的二级结构和三级结构。

例如，mRNA是以线性分子形式传递信息的，而tRNA则具有折叠成三叶草状的二级结构。

RNA的稳定性取决于核苷酸链的序列和空间构型。

二、细胞质蛋白质细胞质蛋白质是生命体中最为重要的分子之一，它们不仅构成了细胞结构，还是生命体的起动机。

细胞质蛋白质的结构可以分为四级结构，其中一级结构是由氨基酸链股组成的线性分子，二级结构是由氢键和其他作用力组成的空间构形，三级结构是由氢键、离子键和半胱氨酸二硫键等强作用力产生的空间构形，四级结构是由多个蛋白质亚基组装而成的复合体。

细胞质蛋白质的一级结构是由氨基酸链股组成的，其中20种不同的氨基酸以不同的顺序排列而成。

在氨基酸中，侧链部分的不同对蛋白质的空间构型和功能影响巨大。

因此，蛋白质的组成和稳定性都受到一级结构的调控。

氢键对细胞质蛋白质的二级结构形成起到了重要作用。

生物大分子的结构与功能研究

生物大分子的结构与功能研究生物大分子是生命体系中至关重要的组成部分。

它们具有多样的结构和功能，通过相互作用和调控，维持着生命的运行和发展。

本文将探讨生物大分子的结构和功能，并介绍一些相关的研究方法和应用。

一、蛋白质的结构与功能蛋白质是生物体内最为丰富的大分子，担负着多种生物学功能。

蛋白质的结构非常复杂，包括四级结构：一级结构为氨基酸序列；二级结构为α螺旋和β折叠；三级结构为蛋白质的立体构型；四级结构为多个蛋白质相互作用形成的功能性组合体。

蛋白质的功能多种多样，包括催化反应、结构支持、运输物质等。

通过酶催化，蛋白质能够加速化学反应的进行，实现生命体内各种代谢和合成过程。

此外，蛋白质的结构支持能力使得它们能够构建细胞骨架和维持细胞的形态。

蛋白质还能够通过运输离子或分子来完成信号传导和物质转运等功能。

二、核酸的结构与功能核酸是生物体中储存和传递遗传信息的关键分子。

DNA和RNA是两种重要的核酸，它们都由核苷酸组成。

核苷酸包含糖、碱基和磷酸基团，通过磷酸二酯键相连形成多聚体。

DNA分子通常以双螺旋的形式存在，由两条互补的链构成。

碱基间的氢键连接赋予了DNA稳定的空间结构。

通过碱基配对规则，DNA 能够精确地储存和传递遗传信息。

RNA结构相对较为多样化，包括mRNA、tRNA、rRNA等。

不同种类的RNA具有不同的功能，包括基因表达调控、蛋白质合成等。

三、多糖的结构与功能多糖是由单糖分子经缩合反应形成的多聚体。

常见的多糖包括淀粉、糖原和纤维素等。

多糖的结构可以是直链、分支、螺旋形等多种形式。

多糖在生物体内具有多种功能，例如能量储存和结构支持。

植物中的淀粉和动物中的糖原都是能量储存的重要形式。

多糖还可以形成纤维素、凝胶等结构，提供机械强度和保护作用。

四、脂质的结构与功能脂质是一类亲水性和疏水性结合的生物大分子，包括脂肪酸、甘油和磷脂等。

脂质分子通常具有疏水性的烷基链和亲水性的极性头基团。

脂质在生物体内发挥着重要的结构和功能作用。

生物大分子的动态结构和功能

生物大分子的动态结构和功能生物大分子是指生物体内的巨大有机分子，由数千个原子组成，包括蛋白质和核酸等。

它们是生命活动的基础，扮演着多种生理功能。

生物大分子的动态结构是指它们在不同环境下的结构状态，这种状态的改变会影响其功能表现。

生物大分子的结构形式多样，通常包括原子序列、一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。

其中原子序列是分子中原子的排列顺序，一级结构是蛋白质分子中氨基酸单元的线性排列方式，二级结构指的是局部的空间构型，包括α-螺旋、β-折叠和转角等，三级结构是大分子的三维结构，描述了蛋白质的折叠形态和空间位置，最后的四级结构指的是由多个蛋白质互相作用而形成的复合物结构。

生物大分子的结构状态受多种因素影响，其中最显著的是温度和pH值。

在生物体内，大分子常常处于复杂的环境中，随着物理、化学和生物学过程的不断发展，它们的结构状态也不断发生变化。

因此，在研究与生物大分子结构与功能相关的问题时，需要考虑到它们的动态性质。

生物大分子的功能多种多样，如酶催化、信号转导、物质运输、分子识别等。

这些功能的实现，均依赖于其特定的结构状态。

例如在酶催化反应中，活性位点必须处于正确的构象才能有效地催化反应；在物质运输过程中，蛋白分子的结构状态必须适应不同的物理和化学环境，才能起到运输物质的作用。

在研究生物大分子结构和功能时，常常采用生物物理学、生物化学、生物技术等多种手段。

例如，X-射线晶体学可以提供高精度的结构信息，帮助研究者理解生物大分子的三维结构；核磁共振谱学、荧光光谱学等技术则可以监测分子的结构和动态过程。

此外，化学合成、基因工程等技术也可用于制备和改造生物大分子。

总之，生物大分子的动态结构和功能相互依存，合理的结构状态是实现功能必不可少的基础。

研究其结构和功能，对于深化对生命活动的认识、探索人类健康和疾病治疗等方面都有着至关重要的意义。

生物大分子结构与功能的相互关系研究

生物大分子结构与功能的相互关系研究生物大分子是指生物体内具有多条聚合链的巨大分子，包括蛋白质、核酸、多糖等。

它们在生命体内发挥着重要的结构和功能作用。

而这种结构和功能之间的相互关系是当前生物学研究的一个热点问题。

一、生物大分子的结构生物大分子的结构可分为四个层次：一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。

一级结构是生物大分子的线性结构，即由若干个单体分子通过共价键相连而形成的链状结构。

例如，蛋白质是由20种氨基酸单体分子组成的。

核酸是由四种核苷酸单体分子组成的。

二级结构是生物大分子的局部空间结构，即由一些不同单元之间的氢键、静电作用、疏水作用等形成的。

例如，蛋白质的二级结构包括α螺旋、β折叠和无规卷曲等；核酸的二级结构包括基本对和三级结构簇等。

三级结构是生物大分子的整体空间结构，即由若干个二级结构构成生物大分子的立体结构，它是生物大分子的最基本的功能单元。

例如，蛋白质的三级结构通常包括α螺旋、β片层和许多弯曲和延伸结构；核酸的三级结构包括单链、双链、复合的立体结构等。

四级结构是由两个或多个生物大分子相互作用而形成的复杂结构，如蛋白质亚单位或核酸分子在某些情况下的协同作用。

二、结构与功能的相互关系生物大分子的结构和功能之间存在着不可分割的相互关系。

结构是保证分子功能的先决条件，而分子的功能又进一步调节结构。

例如，蛋白质的结构和功能之间的关系就非常密切。

蛋白质的结构决定了它的功能。

一些结构域、穴道、活性位点、磷酸化位点、酶反应位点是蛋白质结构中功能关键的部分。

这样，多样的蛋白质结构就是在其它因素不变的情况下决定了蛋白质所具有生物功能的关键。

此外，蛋白质的具体结构和生物功能之间也存在着相当紧密的联系。

例如，蛋白质酶的功能是依靠酶活性位点在蛋白质分子中的特定位置发挥作用，在发挥此种作用的同时必须涉及完整的蛋白质分子。

蛋白质酶在多种细胞代谢和调节过程中有重要作用。

同样，核酸的结构和功能之间也存在着密切的相互关系。

生物大分子结构及其功能研究

生物大分子结构及其功能研究生命起源于分子层面，生物体的组成和功能也依赖于各种生物大分子的复杂结构和互作关系。

生物大分子包括蛋白质、核酸、糖类和脂类等，这些分子既具有独特的结构特点，又承担着生物体内重要的生物学功能。

对于这些分子的结构和功能的深入研究，在生命科学、医学、生物工程等领域中具有重要的学术价值和应用前景。

一、蛋白质结构及其功能作为生命体的重要组成部分，蛋白质具有复杂多样的结构形态和广泛的生物学功能。

蛋白质的结构可分为四级结构：一级结构为氨基酸的线性序列，二级结构为氢键维持的α-螺旋和β-折叠，三级结构为多肽链的立体空间构型，四级结构为多肽链互相组装后形成的复合体结构。

其中，蛋白质的生物学功能不仅与蛋白质的结构密切相关，也与其所处环境的物理和化学条件有关。

在生物学中，蛋白质参与了多种重要的生命过程，例如，酶类是蛋白质的一类在生物化学反应过程中扮演关键角色的大分子，其所具有的立体化学特征从分子层面保证了生物反应的高效性、特异性和灵敏性。

免疫球蛋白则是一种属于蛋白质的水溶性球形分子，其分子结构独特，特别的是其在体内拥有识别并结合抗原的能力，从而通过负责人体免疫反应的作用。

二、核酸的结构和功能核酸是一种生物高分子的分子。

由因糖（五碳糖）、磷酸和碱基组成。

它分为脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）两类。

核酸的功能主要是在生物体内负责储存、传输和表达基因，并参与蛋白质合成过程中的转录和翻译。

核酸的基本特征是由四种不同的碱基：腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和鳃嘧啶构成的序列组合。

相邻的两个核苷酸之间通过磷酸二酯键相互连接，形成一个由磷酸基、碱基和糖类极性分子组成的结构单元。

在双链DNA中，对于碱基之间的互补性基础上，还会形成稳定结构形态的双螺旋结构。

基因信息的保存和传递，归根结底是与核酸分子的结构和储存有关，因此，对核酸结构和功能的研究十分重要。

三、糖的结构和功能作为细胞外和细胞表面以及细胞内某些重要物质的重要组成部分，糖在生物体内发挥着重要的生物学功能。

第一篇生物大分子的结构与功能

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。
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结构生物学(生物大分子解析方法)

结晶溶液结晶溶液成分：
沉淀剂通常为不同分子量的聚乙二醇或者高浓度的硫酸铵、氯化钠等。
辅助分子通常为低浓度的盐 pH缓冲剂
例如： Hampton Research Crystal Screen Kit #14 0.2M CaCl2 0.1M HEPES pH7.5 28% (v/v) PEG400 Detergents and additives
蛋白质结晶技术：
整批结晶法液液扩散法透析法气相扩散法 a. 悬滴法 b. 座滴法
悬滴法
1ml 蛋白溶液
1ml 结晶溶液
结晶溶液池
座滴法
1ml 蛋白溶液 1ml结晶溶液
结晶溶液池
无论是悬滴法还是座滴法，当达到蒸汽平衡的时候，蛋白质所在液滴里的结晶溶液组分的浓度将会接近于池液的浓度。
X-ray测定生物大分子结构的原理
为什么要用X-射线
d
假设原子的尺度为d
l >> d
ld
只有光源波长与障碍物尺度相当，或者光源波长小于障碍物尺度的时候才能探测到障碍物的信息。
X-ray
Protein Crystal
X-射线的波长与原子以及化学键的尺度相当，都在Å的数量级。因此可以被用来探测蛋白质分子内部的结构。
衍射实例
缺点：样品必须为晶体（单晶）,但生物大分子结晶困难,特别是膜蛋白和病毒等分子组装体结晶更是困难. 其次对于像病毒那样大的分子组装体,测量其精细结构十分复杂. 原因有二: 一是大晶胞含有的原子极多,X射线衍射点极多,常常无法区分、辨认和探测; 其二是大晶胞所产生的衍射点强度过弱,特别在高分辨时,无法与背景区分.
结构生物学的发展
起源：1950s, Waston, Crick 发现了 DNA双螺旋结构，建立 DNA的双螺旋模型。 • 60年代当时的开文迪许实验室的M.Perutz J.Kendrew 用X-射线晶体衍射技术获得了球蛋白的结构.由于X射线晶体衍射技术的应用，使我们可以在晶体水平研究大分子的结构，在分子原子基础上解释了大分子. • 由于他们开创性的工作，Waston ,Crick获得了1962年的诺贝尔生理学与医学奖,M. Perutz和J.Kendrew获得了同年的化学奖. • 从那时起，技术的发展就成为结构生物学发展最重要的决定因素。

结构生物学的研究方法PPT课件

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氨基酸
• 氨基酸的立体化学 • 氨基酸有两种立体构型：L-型和D-型（Gly除外） • 蛋白质都是由L-型氨基酸构成 • D-型氨基酸存在于某些细菌细胞壁和小肽抗生素中
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氨基酸
• 氨基酸的酸碱性质 • 所有氨基酸至少有2个可解离的质子 • 一些R-基团也是可解离的 • 氨基酸的氨基、羧基以及R-基团有相应的pKa值 • 氨基酸的净电荷取决于pH值
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氨基酸与蛋白质的三维结构
• Pro • f角固定为-60º左右，常形成一个转角，改变肽链的方向 • 缺少形成氢键的-NH-，对a螺旋和b折叠具有破坏性 • 可以顺式肽键的形式存在 • 几乎总是暴露在分子表面
• Cys • 可以三种形式存在：自由的-SH、配位的-SH以及二硫键 • 常埋藏于分子内部 • 二硫键能够增强蛋白质三维结构的稳定性
序列比较
• 两序列比对 • BLAST • FASTA
• 多序列比对 • ClustalW
• 系统发育分析
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感谢您的观看。
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肽键
N-terminus
Peptide bond
C-terminus
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肽键 • C-N键：1.45Å，C-N肽键：1.33Å，C=N键：1.25Å
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肽键
• 标准的肽键：顺式 : 反式 = 1 : 1000
• Pro的氨基形成的肽键：顺式 : 反式=1:4
COOH
H+
COO-H+COO-+H3N C
H
R
阳离子形式 (< pH 3)

生物大分子的结构和动态学

生物大分子的结构和动态学生物大分子是构成生物体的重要组成部分之一，包括蛋白质、核酸、多糖和脂类等。

这些分子的结构和动态学研究对于理解生命现象具有重要意义。

一、蛋白质分子的结构和动态学蛋白质是生物体内最基本的巨分子之一，在包括酶、激素、抗体、骨架、运输、传递和感受等多种生物学过程中发挥着重要作用。

蛋白质分子的结构大致可以分为四级结构，即原形态、二级结构、三级结构和四级结构。

原形态指的是蛋白质中最基本的结构单位，是由数个氨基酸经缩合生成的多肽链。

二级结构指的是多肽链中的部分区域形成的α-螺旋、β-折叠等稳定的化学结构。

三级结构是指整个蛋白质分子通过氢键、离子键、疏水作用等相互作用所形成的稳定性立体构象。

四级结构指蛋白质分子由两个或多个互相作用的多肽链组成的立体结构。

这些不同层次的结构构成了蛋白质的三维结构，决定了蛋白质的功能和性质。

蛋白质分子的动态学是指蛋白质在生命过程中的动态结构和变化。

蛋白质的结构和动态学是息息相关的，因为蛋白质分子的结构决定了它的活性和功能，而这些结构和功能在生物过程中需要不断发生变化。

研究蛋白质的动态学可以揭示蛋白质的结构和功能的变化过程，从而深入理解生命现象。

二、核酸分子的结构和动态学核酸是生物体中用于储存和传递遗传信息的巨分子，包括DNA和RNA两种类型。

核酸分子具有高度的复杂性和稳定性，其结构和功能是生物遗传的基础。

DNA分子是生命存在的基础，是遗传信息的主要携带者。

DNA分子的结构由磷酸、脱氧核苷酸和氢键相互作用组成。

DNA 分子两股螺旋结构的稳定性和可逆性能够保障遗传信息传递的准确性和实时性。

RNA分子是DNA的产物，具有许多典型生物学过程中不可或缺的功能。

RNA分子的结构包括单链、双链、环状等多种形式，不同的结构形式决定了RNA功能的多样性。

RNA分子的结构和动态学的研究对于深入理解基因表达、蛋白质合成等生物学过程具有重要作用。

三、多糖分子的结构和动态学多糖是由许多糖分子缩合而成的巨分子，包括淀粉、糖原、纤维素等许多种类。