第二章 细胞内生物分子的相互作用

(2)离子－偶极作用
药物分子和受体分子中O、S、N和C原子的电负性 均不相等，这些原子形成的键由于电负性差值可 以产生偶极现象。这种偶极部分与永久电荷可以 形成静电作用. 离子-偶极相互作用一般比离子键小得多，键能 与距离的平方差成反比，由于偶极矩是个向量， 电荷与偶极的取向会影响药物-受体的作用强度。 如普鲁卡因及其衍生物的局部麻醉作用与酯羰基 的偶极性质有关。
装配不是随意的，是有起始点，有顺序 又 终点的 起始点的辨认等其实是分子特异的相互作 用的过程。 这种分子作用方式普遍存在于生物的代谢、 信号转导途径中。
2.4生物大分子的相互作用
普遍存在 特异作用 作用方式为共价和非共价键
核酸与蛋白质的相互作用：如组蛋白与 DNA的作用，组蛋白由碱性氨基酸为主组 成，中和DNA的负电荷；调节蛋白识别特 异的DNA序列，如阻遏蛋白Cro（P24）
小分子单元 －特定化学键－单元聚合物（生物大分子）
大分子的组装的核心在于特异性
2.3生物大分子的自我组装
结构层次 一级－二级－三级－四级 螺旋结构：螺旋普遍存在，与功能相关， 如DNA。 膜的组装：功能：区室化，物质交换 结构：蛋白质＋脂质
生物大分子装配举例
烟草花叶病毒的装配
棒状结构，2130个蛋白质亚基 6395个核苷酸残基的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， －－－蛋白亚基逐个加入，完成包装； RNA起始部位具发夹结构，位于RNA内部，
3). 范德华力
这是一种普遍存在的作用力，是一个原子的原 子核吸引另一个原子外围电子所产生的作用力。 它是一种比较弱的、非特异性的作用力。 这种作用力非常依赖原子间的距离，当相互靠 近到大约 0.4～ 0.6nm(4～ 6A)时，这种力就表 现出较大的集合性质。 范德华力包括引力和排斥力，其中作用势能与 1/R6成正比的三种作用力（静电力、诱导力和 色散力）通称为范德华引力。
1,共价键
蛋白质分子中的共价键有肽键和二硫键。 是生物大分子分子之间最强的作用力， 化学物质（药物、毒物等）可以与生物 大分子（受体蛋白或核酸）构成共价键， 共价键除非被体内的特异性酶催化断裂 以外，很难恢复原形，是不可逆过程， 对酶来讲就是不可逆抑制作用。
2,非共价键
生物体系中分子识别的过程不仅涉及到 化学键的形成，而且具有选择性的识别。 共价键存在于一个分子或多个分子的原 子之间，决定分子的基本结构，是分子 识别的一种方式。 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的高级结 构，在分子识别中起着关键的作用。
2.2.2 相互作用的主要类型
DNA－蛋白质 RNA－蛋白质 蛋白质－蛋白质 其他 大分子－小分子
分子间相互作用的实现一般是通过分子的 扩散和分子间转移的相互作用而实现
2.3生物大分子的自我组装
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 功能类似分子的组装：结构域组合 同类分子的组装 ：肌动蛋白、微管、 血 红蛋白 异类分子组装：病毒、核糖体、
1),静电作用
静电作用是指荷电基团、偶极以及诱导 偶极之间的各种静电吸引力。 酶、核酸、生物膜、蛋白质等生物大分 子的表面都具有可电离的基团和偶极基 团存在，很容易与含有极性基团的底物 或抑制剂等生成离子键和其它静电作用
（1)离子键
生物大分子表面的带电基团可以与药物 或底物分子的带电基团形成离子键。这 种键可以解离。
(3)偶极-偶极相互作用
两个原子的电负性不同，产生价 键电子的极化作用，成为持久的 偶极两个偶极间的作用。 偶极 — 偶极相互作用的大小，取 决于偶极的大小、它们之间的距 离和相互位置。这种相互作用在 水溶液中普遍存在。 它的作用强度比离子 — 偶极作用 小，但比偶极 — 诱导偶极作用大。 这种作用对药物 — 受体相互作用 的特异性和立体选择性非常重要
研究蛋白质与核酸结合的方法：特异部位的化学修饰 与保护，磷酸 化、甲基化、乙基化）
分子识别方式与结构功能相关； 一些与DNA特异结合的蛋白质在结构上呈 二重对称性，一般为二聚体，
蛋白质与蛋白质作用：疏水基团 亲水集团 的排列 多亚基体系的优点：减少功能上的错误率； 经济性，调节有效；P27
2)，氢键
氢键的形成 氢键是由两个负电性原子对氢原 子的静电引力所形成，是一种特殊形式的偶 极—偶极键。它是质子给予体X-H和质子接受 体Y之间的一种特殊类型的相互作用。 氢键的大小和方向 氢键的键能比共价键弱， 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。氢键的方向用键角表示， 是指X—H与H…Y之间的夹角，一般为180～ 250。
4),疏水作用
疏水作用是指极性基团间的静电 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的能量 效应和熵效应。 蛋白质和酶的表面通常具有极性 链或区域，这是由构成它们的氨 基酸侧链上的烷基链或苯环在空 间上相互接近时形成的。 高分子的蛋白质可形成分子内疏 水链、疏水腔或疏水缝隙，可以 稳定生物大分子的高级结构。
糖与蛋白质的作用：糖与蛋白共价结合，N， O连接，糖链的多样性反映了功能的多样性。 蛋白聚糖中糖残基被修饰，糖链更长，有 支持、连接、固定、信号传递、等多种功 能，参与众多生理过程。
脂与蛋白的作用：酯键连接，疏水作用
小结
生物大分子相互作用的力的种类 大分子组装的基本过程：一级结构组装， 高级结构，组装的特异性 常见的生物大分子及其功能，如细胞膜， 糖蛋白等 生物大分子 的优点：降低错误，经济，利 于调控
第二章 细胞内生物分子相互作 用
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复习内容：细胞中的各种力 重点：生物大分子组装的特点及其优点
2.1 生物活性物质的本质 生物活性物质的化学属性 生物大分子 小分子 生命体的属性 物质能量交换、细胞稳定内 环境、环境适应能力
2.2 生物大分子间相互作用的 化学力
2.2.1 力的种类