細胞內生物分子的相互作用

細胞內生物分子的相互作用第一頁，共二十五頁，2022年，8月28日復習內容：細胞中的各種力重點：生物大分子組裝的特點及其優(yōu)點第二頁，共二十五頁，2022年，8月28日2.1生物活性物質的本質生物活性物質的化學屬性生物大分子小分子生命體的屬性物質能量交換、細胞穩(wěn)定內環(huán)境、環(huán)境適應能力第三頁，共二十五頁，2022年，8月28日1,共價鍵蛋白質分子中的共價鍵有肽鍵和二硫鍵。是生物大分子分子之間最強的作用力，化學物質（藥物、毒物等）可以與生物大分子（受體蛋白或核酸）構成共價鍵，共價鍵除非被體內的特異性酶催化斷裂以外，很難恢復原形，是不可逆過程，對酶來講就是不可逆抑制作用。2.2生物大分子間相互作用的化學力2.2.1力的種類第四頁，共二十五頁，2022年，8月28日2,非共價鍵

生物體系中分子識別的過程不僅涉及到化學鍵的形成，而且具有選擇性的識別。共價鍵存在于一個分子或多個分子的原子之間，決定分子的基本結構，是分子識別的一種方式。而非共價鍵（又稱為次級鍵或分子間力）決定生物大分子和分子復合物的高級結構，在分子識別中起著關鍵的作用。第五頁，共二十五頁，2022年，8月28日1),靜電作用

靜電作用是指荷電基團、偶極以及誘導偶極之間的各種靜電吸引力。酶、核酸、生物膜、蛋白質等生物大分子的表面都具有可電離的基團和偶極基團存在，很容易與含有極性基團的底物或抑制劑等生成離子鍵和其它靜電作用第六頁，共二十五頁，2022年，8月28日（1)離子鍵

生物大分子表面的帶電基團可以與藥物或底物分子的帶電基團形成離子鍵。這種鍵可以解離。第七頁，共二十五頁，2022年，8月28日(2)離子－偶極作用

藥物分子和受體分子中O、S、N和C原子的電負性均不相等，這些原子形成的鍵由于電負性差值可以產生偶極現象。這種偶極部分與永久電荷可以形成靜電作用.離子-偶極相互作用一般比離子鍵小得多，鍵能與距離的平方差成反比，由于偶極矩是個向量，電荷與偶極的取向會影響藥物-受體的作用強度。如普魯卡因及其衍生物的局部麻醉作用與酯羰基的偶極性質有關。第八頁，共二十五頁，2022年，8月28日(3)偶極-偶極相互作用

兩個原子的電負性不同，產生價鍵電子的極化作用，成為持久的偶極兩個偶極間的作用。偶極—偶極相互作用的大小，取決于偶極的大小、它們之間的距離和相互位置。這種相互作用在水溶液中普遍存在。它的作用強度比離子—偶極作用小，但比偶極—誘導偶極作用大。這種作用對藥物—受體相互作用的特異性和立體選擇性非常重要第九頁，共二十五頁，2022年，8月28日2)，氫鍵

氫鍵的形成氫鍵是由兩個負電性原子對氫原子的靜電引力所形成，是一種特殊形式的偶極—偶極鍵。它是質子給予體X-H和質子接受體Y之間的一種特殊類型的相互作用。氫鍵的大小和方向氫鍵的鍵能比共價鍵弱，比范德華力強，在生物體系中為8.4～320.4kj/mol(2-8kcal/mol)。鍵長為0.25～0.31nm，比共價鍵短。氫鍵的方向用鍵角表示，是指X—H與H…Y之間的夾角，一般為180～250。第十頁，共二十五頁，2022年，8月28日3).范德華力

這是一種普遍存在的作用力，是一個原子的原子核吸引另一個原子外圍電子所產生的作用力。它是一種比較弱的、非特異性的作用力。這種作用力非常依賴原子間的距離，當相互靠近到大約0.4～0.6nm(4～6A)時，這種力就表現出較大的集合性質。范德華力包括引力和排斥力，其中作用勢能與1/R6成正比的三種作用力（靜電力、誘導力和色散力）通稱為范德華引力。第十一頁，共二十五頁，2022年，8月28日4),疏水作用

疏水作用是指極性基團間的靜電力和氫鍵使極性基團傾向于聚集在一起，因而排斥疏水基團，使疏水基團相互聚集所產生的能量效應和熵效應。蛋白質和酶的表面通常具有極性鏈或區(qū)域，這是由構成它們的氨基酸側鏈上的烷基鏈或苯環(huán)在空間上相互接近時形成的。高分子的蛋白質可形成分子內疏水鏈、疏水腔或疏水縫隙，可以穩(wěn)定生物大分子的高級結構。

第十二頁，共二十五頁，2022年，8月28日2.2.2相互作用的主要類型DNA－蛋白質RNA－蛋白質蛋白質－蛋白質其他大分子－小分子分子間相互作用的實現一般是通過分子的擴散和分子間轉移的相互作用而實現第十三頁，共二十五頁，2022年，8月28日2.3生物大分子的自我組裝共價結構：磷酸二酯鍵、肽鍵、糖苷鍵大分子自我組裝線型結構－高級結構功能類似分子的組裝：結構域組合同類分子的組裝：肌動蛋白、微管、血紅蛋白異類分子組裝：病毒、核糖體、小分子單元－特定化學鍵－單元聚合物（生物大分子）大分子的組裝的核心在于特異性第十四頁，共二十五頁，2022年，8月28日2.3生物大分子的自我組裝結構層次一級－二級－三級－四級螺旋結構：螺旋普遍存在，與功能相關，如DNA。膜的組裝：功能：區(qū)室化，物質交換結構：蛋白質＋脂質第十五頁，共二十五頁，2022年，8月28日生物大分子裝配舉例煙草花葉病毒的裝配第十六頁，共二十五頁，2022年，8月28日第十七頁，共二十五頁，2022年，8月28日第十八頁，共二十五頁，2022年，8月28日棒狀結構，2130個蛋白質亞基

6395個核苷酸殘基的RNA生理條件下，34個亞基聚集成20S雙盤結構，RNA嵌入雙盤結構（距中心4nm,圈內側）后，盤狀結構轉化為螺旋，稱起始復合物，－－－蛋白亞基逐個加入，完成包裝；RNA起始部位具發(fā)夾結構，位于RNA內部，第十九頁，共二十五頁，2022年，8月28日第二十頁，共二十五頁，2022年，8月28日第二十一頁，共二十五頁，2022年，8月28日裝配不是隨意的，是有起始點，有順序又終點的起始點的辨認等其實是分子特異的相互作用的過程。這種分子作用方式普遍存在于生物的代謝、信號轉導途徑中。第二十二頁，共二十五頁，2022年，8月28日2.4生物大分子的相互作用普遍存在特異作用作用方式為共價和非共價鍵第二十三頁，共二十五頁，2022年，8月28日核酸與蛋白質的相互作用：如組蛋白與DNA的作用，組蛋白由堿性氨基酸為主組成，中和DNA的負電荷；調節(jié)蛋白識別特異的DNA序列，如阻遏蛋白Cro（P24）研究蛋白質與核酸結合的方法：特異部位的化學修飾與保護，磷酸化、甲基化、乙基化）分子識別