第1章 分子生物物理3 生物大分子作用力
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1.3.2 Weak Interaction
• 弱相互作用在生物大分子中到处存在，尽管其耦合 强度弱得多，但其数量大，在维持生物大分子空间 结构中起重要作用。 • 分子间的弱相互作用包括氢键、范德华力、疏水作 用等，其物理本质是永久偶极矩、瞬时偶极矩、诱 导偶极矩三者之间的相互作用。 • 一个等量正负电荷相距一定的距离所组成的系统称 为一个偶极子，偶极矩用p表示，单位为德拜，如OH键p为1.6deb，偶极矩是个矢量，其方向规定为从 负电荷指向正电荷方向。 • 生物分子内相互作用有多种类型：电荷-偶极相互作 用、偶极-偶极相互作用、偶极-诱导偶极相互作用
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范德华力
• 存在于分子间的一种相互吸引 力，是指除了原子间较强的作 用力之外的在分子之间存在的 一种较弱的相互作用力。
• 定向效应：极性-极性 • 诱导效应：极性-非极性 • 分散效应：非极性-非极性
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疏水作用
• 水介质中球状蛋白质的折叠总是倾向于 将疏水残基埋藏在分子内部，这一现象 称疏水作用。 • 其实质是疏水基团或侧链出自避开水的 需要而被迫接近。
• 生物大分子化学组成和特定结构构成了其生物 功能多样性的基础
1.3 Interaction between Biomacromolecules
电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用
• 自然界共发现四种相互作用：引力相互作用、 • 生物大分子一级结构由强相互作用决定，高级 结构由弱相互作用决定
• 区分强弱的标准是热运动瓦解相互作用的能量,
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盐键
• 又称盐桥或离子键，它是正 电荷与负电荷之间的一种静 电相互作用。
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Force in hair 头发结构中作用力
• • • • 氢键 疏水作用力 离子键（盐键） 二硫键
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烫发原理
• 用碱使头发表皮层膨胀与软化，以便于主剂 硫化物的渗透与吸收。二硫化键被切断，而 变成单硫键。这些单硫键在卷芯直径与形状 的影响下，产生挤压而移位，并留下许多空 隙。 • 使用氧化剂进入发体，在这些空隙中膨胀变 大，使原来的单硫键无法回到原位，而与其 他一个与之相邻的单硫键重新组成一组新的 二硫化键，使头发中原来的二硫化键的角度 产生变化，使头发长久的变卷。
弱相互作用量级为103，强相互作用比其大得多
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1.3.1 Strong Interaction
• 强相互作用是分子中原子结合在一起的主要作用
• 原子间通过共有电子对而结合成共价键，形成生 物分子的一级结构
• 在生物大分子中，参与形成共价的碳原子都是以 杂化轨道与其他原子发生作用 • 在生物学中，含有碳原子和其他原子的共轭体系 的离域化往往是决定生物分子吸收、能量传递、 氧化代谢等功能的重要因素。如细胞中的重要功 能高分子——蛋白质和核酸都是共轭分子
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生物大分子
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1.3.3 Stable Force in Biomacromolecules
• • • • Hydrogen Bond 范德华力 疏水作用 Salt Bond盐键
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wk.baidu.com 氢键
• 两个条件: 1. 与电负性大且 r 小的原子(F, O, N)相连的 H ; 2. 在附近有电负性 大, r 小的原子 (F, O, N).
1.3.2 Weak Interaction
• 弱相互作用在生物大分子中到处存在，尽管其耦合 强度弱得多，但其数量大，在维持生物大分子空间 结构中起重要作用。 • 分子间的弱相互作用包括氢键、范德华力、疏水作 用等，其物理本质是永久偶极矩、瞬时偶极矩、诱 导偶极矩三者之间的相互作用。 • 一个等量正负电荷相距一定的距离所组成的系统称 为一个偶极子，偶极矩用p表示，单位为德拜，如OH键p为1.6deb，偶极矩是个矢量，其方向规定为从 负电荷指向正电荷方向。 • 生物分子内相互作用有多种类型：电荷-偶极相互作 用、偶极-偶极相互作用、偶极-诱导偶极相互作用
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范德华力
• 存在于分子间的一种相互吸引 力，是指除了原子间较强的作 用力之外的在分子之间存在的 一种较弱的相互作用力。
• 定向效应：极性-极性 • 诱导效应：极性-非极性 • 分散效应：非极性-非极性
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疏水作用
• 水介质中球状蛋白质的折叠总是倾向于 将疏水残基埋藏在分子内部，这一现象 称疏水作用。 • 其实质是疏水基团或侧链出自避开水的 需要而被迫接近。
• 生物大分子化学组成和特定结构构成了其生物 功能多样性的基础
1.3 Interaction between Biomacromolecules
电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用
• 自然界共发现四种相互作用：引力相互作用、 • 生物大分子一级结构由强相互作用决定，高级 结构由弱相互作用决定
• 区分强弱的标准是热运动瓦解相互作用的能量,
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盐键
• 又称盐桥或离子键，它是正 电荷与负电荷之间的一种静 电相互作用。
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Force in hair 头发结构中作用力
• • • • 氢键 疏水作用力 离子键（盐键） 二硫键
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烫发原理
• 用碱使头发表皮层膨胀与软化，以便于主剂 硫化物的渗透与吸收。二硫化键被切断，而 变成单硫键。这些单硫键在卷芯直径与形状 的影响下，产生挤压而移位，并留下许多空 隙。 • 使用氧化剂进入发体，在这些空隙中膨胀变 大，使原来的单硫键无法回到原位，而与其 他一个与之相邻的单硫键重新组成一组新的 二硫化键，使头发中原来的二硫化键的角度 产生变化，使头发长久的变卷。
弱相互作用量级为103，强相互作用比其大得多
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1.3.1 Strong Interaction
• 强相互作用是分子中原子结合在一起的主要作用
• 原子间通过共有电子对而结合成共价键，形成生 物分子的一级结构
• 在生物大分子中，参与形成共价的碳原子都是以 杂化轨道与其他原子发生作用 • 在生物学中，含有碳原子和其他原子的共轭体系 的离域化往往是决定生物分子吸收、能量传递、 氧化代谢等功能的重要因素。如细胞中的重要功 能高分子——蛋白质和核酸都是共轭分子
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生物大分子
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1.3.3 Stable Force in Biomacromolecules
• • • • Hydrogen Bond 范德华力 疏水作用 Salt Bond盐键
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wk.baidu.com 氢键
• 两个条件: 1. 与电负性大且 r 小的原子(F, O, N)相连的 H ; 2. 在附近有电负性 大, r 小的原子 (F, O, N).