分子生物學(xué)第一章：生物大分子糖蛋白核酸

第一章生物大分子分子生物學(xué)

一個典型的細(xì)胞含有104-105種不同種類的分子。粗略地估計，其中一半是分子量不超過幾百U的無機(jī)離子和有機(jī)成分的小分子，另一些分子則非常巨大，分子量從104-1012U被稱為生物大分子。 這些大分子主要分為三類：蛋白質(zhì)、核酸和多糖，它們分別是氨基酸、核苷酸和糖的多聚體。分子生物學(xué)生物大分子的功能蛋白質(zhì)----最通用的生物大分子，進(jìn)行催化化學(xué)反應(yīng)、調(diào)節(jié)信息的流量，也是許多結(jié)構(gòu)亞基的成分，如脂蛋白是組成細(xì)胞膜的主要成分，它是細(xì)胞維持內(nèi)部環(huán)境的重要成分，并負(fù)責(zé)運輸物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞；核酸----貯存和攜帶遺傳信息；多糖----提供能量和組成植物和許多微生物的細(xì)胞壁。分子生物學(xué)三類生物大分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)：

通過氨基和羧基縮合反應(yīng)形成的肽鍵延長成多肽鏈，一般含15個肽鍵以上的多肽就可以稱為蛋白質(zhì)。核酸：

核苷酸通過磷酸酯鍵共價連接成多核苷酸多糖：

多糖是糖或糖的衍生物的多聚體(最常見的是葡萄糖)，多糖是很復(fù)雜的分子，因為許多對碳原子之間可能產(chǎn)生共價鍵．這樣就有一個糖單位與兩個以上的其他糖單位連接在一起的效應(yīng)。分子生物學(xué)生物大分子蛋白質(zhì)核酸多糖分子生物學(xué)生物大分子

亞基

生物大分子

單體 聚合物

Sugar PolysaccharideAminoacid ProteinNucleotide

Nucleicacid分子生物學(xué)多糖的功能Energystorage(starchandglycogen)Structural(cellulose,纖維素)分子生物學(xué)PolysaccharidesMonomerbuildingblock=Sugar=monosaccharideCn

(H20)n分子生物學(xué)

PolysaccharidesSugar=monosaccharideCn

(H20)nMostcommon=glucose葡萄糖C6H1206分子生物學(xué)

D-glucose=6carbonsugar（己糖）分子生物學(xué)D-glucose成環(huán)的兩種形式,aandb分子生物學(xué)聚合

Monomersaddedoneatatime

ActivatedmonomersaddedEnergyrequiredforactivationCarriermoleculeusuallyneededforactivationWaterremovedwithadditionofmonomerChaingrowsinONEdirection=POLARITY分子生物學(xué)兩個單糖（monosaccharides

）聚合成二糖（disaccharide）Linkedbyglycosidicbond（糖苷鍵）a(14)glycosidicbonda-D-glucose分子生物學(xué)分子生物學(xué)Polysaccharides多糖LongchainpolymersofsugarsOftenrepeatingunitsMonosaccharide(glucose)

OrDisaccharide(butaddedtopolymeroneatatime)分子生物學(xué)PolymersofGlucoseStarch=energystorageinplantsGlycogen=energystorageinanimalsCellulose=structureofplantcellwall分子生物學(xué)多糖生物學(xué)功能

由于本課程主要內(nèi)容將以中心法則為核心，以蛋白質(zhì)和核酸為對象，講解其形態(tài)、結(jié)構(gòu)特征及其重要性、規(guī)律性和相互關(guān)系，闡述生命活動在分子水平上的調(diào)控機(jī)制，而對多糖將較少著墨。鑒于多糖的生物學(xué)功能逐漸被認(rèn)識而被重視，本節(jié)我們簡明扼要的講解一下多糖的生物學(xué)功能。

分子生物學(xué)糖與脂肪、蛋白質(zhì)是構(gòu)成生命的三大物質(zhì)基礎(chǔ)，但長期以來由于糖鏈結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和研究手段的局限性，對糖的認(rèn)識和研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于蛋白質(zhì)和核酸。除了為人體提供能量和結(jié)構(gòu)物質(zhì)之外，糖是生命過程中重要的信息載體，是細(xì)胞膜上的“生物天線”，接受和傳遞生物信息。研究證實，糖參與生老病死這一基本的生命過程，在炎癥、病毒感染、自身免疫疾病、老年癡呆、癌細(xì)胞異常增殖及轉(zhuǎn)移、病原體感染等一切重大疾病的發(fā)生發(fā)展過程中起特異性的識別和介導(dǎo)作用。

分子生物學(xué)

多糖常常參與其他生物大分子的修飾而發(fā)揮生物學(xué)功能，如與蛋白質(zhì)連接形成糖蛋白，與脂類結(jié)合形成糖脂。糖蛋白糖脂

分子生物學(xué)

糖蛋白是由分支的寡糖鏈與多肽鏈共價相連所構(gòu)成，在大多數(shù)情況下，糖的含量小于蛋白質(zhì)。在糖蛋白中，糖的組成常比較復(fù)雜，有甘露糖、半乳糖、巖藻糖、葡糖胺、半乳糖胺、唾液酸等。糖蛋白分別廣泛，主要以兩種形式即溶解及與膜結(jié)合的形式存在于胞間基質(zhì)和胞外液中。糖蛋白分子生物學(xué)糖蛋白結(jié)構(gòu)糖和蛋白質(zhì)通過糖肽鍵共價結(jié)合，它們分別是以下三種：糖的半縮醛羥基和含羥基的氨基酸（絲氨酸、蘇氨酸、羥基賴氨酸等）形成的O-糖苷鍵；糖的半縮醛羥基和天冬酰胺的酰胺基形成的N-糖苷鍵；半乳糖或者葡萄糖和半胱氨酸的巰基形成的S-糖苷鍵。

分子生物學(xué)糖蛋白功能糖蛋白功能全面，包括酶、免疫球蛋白、抗原、載體、受體、激素、毒素、外源凝集素、結(jié)構(gòu)蛋白等。

1.糖鏈對糖蛋白性質(zhì)的影響：改變物理性質(zhì)、抵抗變性作用2.識別：表面受體、標(biāo)記與抗原3.糖鏈與癌變：4.糖鏈變化是細(xì)胞分化的標(biāo)志分子生物學(xué)糖脂概念含有一個或者多個糖基的脂類，是單個或者多個單糖殘基與脂類的一部分通過糖苷鍵連接而成的復(fù)合大分子。

分類 分為糖鞘脂類（動物細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能物質(zhì)）和糖甘油脂類（植物和微生物重要結(jié)構(gòu)成分）分子生物學(xué)糖脂功能使質(zhì)膜外層的“剛性”增強(qiáng)以及與細(xì)胞的相互作用有關(guān)。細(xì)胞表面的糖鞘脂參與細(xì)胞生長調(diào)節(jié)，細(xì)胞接觸常促進(jìn)這類糖脂的合成，并導(dǎo)致密度依賴性生長抑制作用。糖鞘脂參與和其它細(xì)胞表面相互識別，這是細(xì)胞相互作用和分化的重要基礎(chǔ)。糖鞘脂還與細(xì)胞表面的標(biāo)記、抗原性及免疫調(diào)節(jié)有關(guān)，許多膜表面抗原就是糖鞘脂。各種細(xì)胞癌變都會使表面糖鞘脂發(fā)生變化，癌變細(xì)胞的種類不同，糖脂變化的差異也很大。分子生物學(xué)生物大分子蛋白質(zhì)核酸多糖分子生物學(xué)生物大分子

亞基

生物大分子

單體 聚合物

Sugar Polysaccharide

Aminoacid ProteinNucleotide

Nucleicacid分子生物學(xué)氨基酸氨基酸的一般結(jié)構(gòu)，R表示側(cè)鏈（左）脯氨酸的特殊結(jié)構(gòu)（右）分子生物學(xué)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)：多肽鏈中氨基酸的排列順序二級結(jié)構(gòu)：多肽鏈經(jīng)過折疊形成幾種由氫鍵維持的規(guī)則結(jié)構(gòu)，如α螺旋，β折疊，β轉(zhuǎn)角。三級結(jié)構(gòu)：在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步折疊成三維構(gòu)象的組織水平四級結(jié)構(gòu)：如果蛋白質(zhì)由多個亞基構(gòu)成（如血紅蛋白），各個亞基通過各種穩(wěn)定因素維系在一起。分子生物學(xué)結(jié)構(gòu)域、基序結(jié)構(gòu)域：多肽鏈上半獨立的結(jié)構(gòu)和功能單位，在真核生物中常由基因中的單個外顯子編碼?；颍╩otif）：二級結(jié)構(gòu)元件組合或在蛋白質(zhì)家族中常發(fā)現(xiàn)的氨基酸序列，在整體序列沒有相似性的蛋白質(zhì)中也會常常發(fā)現(xiàn)相似的結(jié)構(gòu)基序。（超二級結(jié)構(gòu)）分子生物學(xué)蛋白質(zhì)的功能蛋白酶可催化大多數(shù)生化反應(yīng)；膜受體蛋白是信號傳遞的重要角色；轉(zhuǎn)錄因子（蛋白質(zhì)）與DNA結(jié)合并調(diào)節(jié)其功能；血紅蛋白負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運氧氣，而鐵蛋白可在肝臟內(nèi)儲存鐵；膠原和角蛋白是重要的結(jié)構(gòu)蛋白，肌動蛋白和肌球蛋白則是運動的基礎(chǔ)；免疫系統(tǒng)依賴抗體（蛋白質(zhì)）抵御疾??；一日三餐都需要攝取蛋白質(zhì)作為營養(yǎng)物質(zhì)。

分子生物學(xué)生物大分子蛋白質(zhì)核酸多糖分子生物學(xué)生物大分子

亞基

生物大分子

單體 聚合物

Sugar PolysaccharideAminoacid Protein

Nucleotide

Nucleicacid分子生物學(xué)核苷酸都含有以下三種成分：

環(huán)狀五碳糖：核糖、脫氧核糖堿基：嘌呤、嘧啶磷酸基團(tuán)：通過磷酸二酯鍵與核糖的5’碳原子連接，這些基團(tuán)使核酸和核苷酸攜帶強(qiáng)大