《生物化学》 ppt课件

由于生物大分子对它们的结构及其组成元件具有感应，因此，
只要构件单位的多样性或次序不是过分筒单或重复，它们的线性顺 序就应含有特定信息的潜在能力。蛋白质和核酸的构件单位是以非 显著重复方式排列的，它们的顺序是独特的。当把组成它们的构件 单位以字母排列时，可以组成有意义的词语，然而并非所有生物大 分子都含有信息。多糖往往由相同的单糖单位一次又一次地重复排 列构成。这类同聚多糖不可能含有什么信息。
结构互补性是生物分子间识别的手段。生命的复杂而高度
组织化的型式取决于生物分子彼此识别和相互作用的能力。如 果一种分子的结构与另一种分子的结构是互补的，例如某种酶 与它的专一性底物分子，那么这两种分子之间的相互作用就能 准确地实现。结构互补性的原理是生物分子识别的基本要素.
6、生物分子的的识别是由弱的相互作用力介导的 通过结构互补性所发生的生物分子识别事件是由前面
3、生物大分子具有特征性的三维结构 任何一种分子结构都是独特的，并具有可区别的特有的性
质。生物大分子，尤其是蛋白质，分子结构已经达到了其复杂 性的极点。 4、非共价作用力维持生物大分子的结构
共价键把原子结合在一起形成分子，非共价作用力是分子
内或分子间的原子之间的吸引。非共价作用力是弱的作用力， 包括氢键、离子键、范德华力和疏水相互作用。这些作用力一 般介于4–30 kJ·mol-1范围。 5、结构互补性决定生物分子的相互作用
所述的弱的非共价键作用力介导的。
7、弱的作用力把生物限制在一个窄范围环境条件中 生物大分子仅在窄的环境条件下(例如温度、离子强度
以及酸-碱度等)才有功能上的活性。极端条件将破坏维持 大分子复杂结构所必需的弱的作用力。这些复杂大分子的 有序结构的丧失(也就是变性)伴随着功能的消失。
Section 2 水
二、水的溶剂特性 溶解度取决于溶质分子与溶剂分子之间的相互作用力以及
溶质分子之间的相互作用力。由于水具有高极性，因而使得它对 于极性物质和离子物质是一种极好的溶剂(1-6b)。
(3)膜 膜是细胞和细胞器的边界（但将膜归为超分子装配体或者归
为细胞器都不太适合，虽然它们具有两者共有的性质）。
(4)细胞是生命的基本单位 细胞是生命的单位，是唯一能展现生命特征（生长、代谢、
刺激应答和复制）的最小实体。细胞可分为两种类型，即真核生 物细胞和原核生物细胞。真核生物细胞具有复杂的内部结构。
在生物化学中，水存在的意义是显而易见的：①几乎 所有生物分子随环境中水的物理和化学性质而呈现它们的 形态。②大多数生物化学反应的介质是水,代谢反应的反应 物和产物在细胞范围内和细胞间运输都依赖于水。③水本 身活跃地参与支撑许多化学反应，水的离子化组分(H＋和 OH－)往往作为真正的反应物参与反应。事实上，生物分子 的许多功能基团的反应性取决于环境介质中的H＋和OH－的 相对浓度。④水的氧化产生的分子氧(O2)是通过光合作用完 成的。⑤水的离子化产物(H＋和OH－)是蛋白质、核酸以及 膜的结构与功能的关键决定者。⑥在膜的内外两侧的氢离 子浓度的差异代表了能量转化的生物学机制所必需的能化 状态。
1、生物分子是含碳的化合物 所有生物分子Βιβλιοθήκη Baidu含有碳。碳的优势是由于它通过共用电
子对形成稳定的共价键方面的多面性。通常与碳以共价键相 结合的原子是碳本身以及H、O和N（图1—1）。
碳的共价键有两个特别值得注意的性质。一是碳与自身 形成共价键的能力，另一个是被键合碳原子周围的四个共价 键的四面体性质。这两种性质对于碳所形成的线性、分支以 及环状的化合物的惊人多样性是极为重要的。这种多样性可 因N、O和H原子的参与而进一步扩大。
一、水的结构 单个水分子的两个氢原子共价地与氧原子结合，呈现一种非线
性排列（图1－4a,b）。水的氢键形成具有协同的性质。这就是说， 作为受体的氢键结合的水分子是一种比未键合的水分子更好的氢键 供体。（同样，作为氢键供体的氢键结合的水分子也是一种更好的 氢键受体）。因此，水分子之间氢键的形成有一种彼此支援的现象。 1、冰的结构
生物化学
H、O、C和N的什么样的性质使其结合成适合于生命 的化学？是它们通过共用电子对形成共价键的能力。此外， H、C、N和O是元素周期表中最轻的元素。由于共价键的强 度与所涉及原子的原子量是成反比的，因此，H、C、N和O 彼此间能形成最强的共价键。两种其他能形成共价键的元素 磷和硫也在生物分子中起着重要的作用。
2、生物分子是分级的 (1)代谢物和大分子
无机物分子 →（同化）转变成代谢物（氨基酸、糖、核苷 酸、脂肪酸和甘油）→（通过共价）键构成大分子(蛋白质、多 糖、DNA和RNA以及脂类) →（大分子间的相互作用导致）超分 子复合物（酶复合物、核糖体、染色体和细胞骨架系统）（图1 －2） (2)细胞器
细胞器是生物分子等级中较高层次的一级。细胞器仅在真核 生物细胞中发现。
三、生物分子的特性反映它们对生命状态的适应 1、生物大分子和它们的构件具有方向性
生物大分子是由单位元件构筑而成的。蛋白质由氨基酸构成， 核酸由核苷酸构成，多糖由单糖构成。这些构件分子是有极性的， 即它们是不对称的。因此，从某种意义上说,它们是有“头”和有 “尾”的。当这些构件分子组成生物大分子时，它们头-尾连结。 于是，生物大分子聚合体也将是有头有尾的。因此，它们的结构应 该是有“感应”（sense）的或者说是有方向的（图1－3）。 2、生物大分子是信息分子
在普通的冰中（它是水的一般晶体形式），每个水分子都有四 个以氢键结合的最邻近者(图1－5 )在冰结构中，每个氢原子都与邻 近的水分子的氧原子形成氢键，而氧原子作为氢键的受体能与来自 两个不同水分子的氢原子形成氢键。 2、液态水的结构
由于液态水的每个分子约10－12秒重新定位一次，因此很少有实 验技术能探测这些水分子的瞬间排列。在液态水中，分子间的这些 氢键已变形。结果使连接分子的氢键网是无规则的和可变的；而且， 这样的氢键网是不断地被打断和重新形成，因而液态水是由快速波 动的三维网状的氢键结合的H2O分子构成(图1－6a)。