第二章生物大分子的结构及性质。

生物大分子结构与功能[掌握]：蛋白质的基本组成单位和平均含氮量。

氨基酸的理化性质。

蛋白质一级、二级、三级和四级结构基本概念及维系其稳定的化学键，肽单元的概念，蛋白质二级结构的主要类型，结构模体、超二级结构、结构域、亚基、蛋白质等电点的概念，蛋白质变性作用及影响因素。

[熟悉]：氨基酸的分类。

20种氨基酸的名称及三字母英文缩写符号。

肽的概念和基本结构，生物活性肽。

肽单元的结构特点。

蛋白质一级结构和空间结构与蛋白质功能之间的关系。

蛋白质的别构作用。

蛋白质的紫外吸收作用。

维系蛋白质胶体溶液的稳定因素。

蛋白质呈色反应。

[了解]：氨基酸的单字母符号。

分子病的概念。

蛋白质执行功能的主要方式。

蛋白质分类。

课后思考题∙简述蛋白质一到四级结构的基本概念、维持的作用力以及各结构层次间的内在关系。

∙试述蛋白质多肽链中α-螺旋的结构特点及妨碍其形成的因素。

∙何谓蛋白质的变性作用？其本质是什么？引起变性的因素有哪些？举例说明其应用。

∙以血红蛋白与O2的结合为例，说明什么是协同效应？∙举例说明蛋白质结构与功能的关系。

第二章核酸的结构与功能【掌握】核酸的基本组成单位和核酸的水解产物。

核酸分子中核苷酸的连接方式。

DNA和RNA的一级结构和基本组成单位。

DNA二级结构——双螺旋结构的定义和特点。

三种RNA 的结构特点和功能。

核酸的紫外吸收作用。

DNA的变性与复性。

DNA的增色效应和解链温度。

【熟悉】DNA的超螺旋结构。

核酸的分子杂交。

【了解】DNA结构的多样性。

其他小分子RNA。

核酸酶的种类及作用。

第二章核酸的结构与功能（要点）2.1 核酸的化学组成及一级结构核苷—核苷酸—核酸，核酸的水解产物2.2 DNA的空间结构与功能一级结构DNA的空间结构：二级结构—双螺旋模式2.3 RNA的结构与功能mRNA –5’帽子结构，3’polyA尾（真核）tRNA –稀有碱基；三叶草形；倒L形rRNA –功能2.4 核酸的理化性质紫外吸收性质变性、复性和增色效应、解链温度酶[掌握]酶、单纯酶及结合酶的概念，酶的分子组成，酶蛋白和辅助因子的作用。

生物大分子的力学特性生物大分子指的是生物体内的大型分子，包括蛋白质、DNA、RNA等。

这些分子在生物体内发挥着重要的功能，例如DNA携带着遗传信息，蛋白质则是生物体内的酶、激素、抗体等重要的功能性分子。

除了化学性质外，生物大分子的物理性质也是非常重要的。

力学特性是其中的一个重要方面，它指的是材料在受力作用下的反应。

在研究生物大分子的力学特性时，可以从材料的刚度、延展性、弹性等方面入手，下面分别进行介绍。

一、刚度刚度指的是材料对形变的抵抗程度，也可以理解为材料的硬度。

不同的生物大分子具有不同的刚度，这与它们的化学结构及构象密切相关。

例如，蛋白质中的α-螺旋结构具有一定的刚度，而β-折叠结构则相对柔软。

这一特性使得蛋白质能够在受到一定外界力的作用下发生构象的改变，从而完成特定的生物功能。

DNA分子也具有一定的刚度，这主要与DNA双螺旋结构中的碱基对的形态有关。

由于碱基对之间存在着特定的氢键和π-π作用，因此双链DNA分子具有一定的弯曲刚度、扭转刚度和伸长刚度。

二、延展性延展性指的是材料在受到外界力的作用下能够发生多大的形变。

对于生物大分子而言，它们的延展性与化学结构、构象以及水分子的存在都有关。

举例来说，蛋白质的延展性比较有限，这主要因为蛋白质中的氢键、电荷作用等能量势垒比较高，导致蛋白质分子在形变时需要克服一定的阻力。

但是，如果在蛋白质分子中引入一些非共价键的作用力，例如范德华力或静电相互作用等，那么蛋白质的延展性会相应地增大。

DNA的延展性则相对更高一些。

在水溶液中，DNA分子可以随意地扭曲、弯曲、拉伸，而且会随着作用力的加大而发生持续的形变，直到达到材料的极限。

这种性质是基于DNA双链分子的柔性和液态环境的作用力平衡。

三、弹性弹性指的是材料在经受一定形变之后能够恢复原状的能力。

生物大分子中的弹性主要与它们的构象有关，不同的构象对应着不同的弹性特性。

例如，蛋白质分子具有良好的弹性特性，这得益于它们的分子构象。

生物大分子的结构与功能研究及应用随着人类认知的不断深入和技术的进步，对生物大分子的结构和功能研究也逐渐取得了突破性进展。

大分子生物学作为现代生命科学的重要分支，涉及到蛋白质、核酸、多糖等生物大分子的结构和功能方面的研究。

在这个领域，生物科学家们的探索，既解开了某些细胞水平和分子水平的奥秘，又为我们人类的健康和医学疾病的研究提供了重要的思路和方法。

本篇文将从生物大分子结构与功能的研究及应用入手，来探讨生物大分子的基础和前沿。

一、蛋白质的结构和功能蛋白质作为生命体内最常见的基本生物大分子之一，承担着许多生命活动和功能，如运输氧气、代谢、免疫防御等等。

蛋白质的结构研究一直是生物大分子领域的重要研究方向。

通过X射线晶体学、核磁共振和电子显微镜等多种技术手段，科学家们已经揭示出了大量的蛋白质结构，清晰地描述了蛋白质的三维结构。

这项工作中最著名的应当是诺贝尔奖得主Dorothy Crowfoot Hodgkin的晶体学方法在酶的结构解析中的应用。

不仅如此，蛋白质在结构研究之外，还可以被应用于许多其他领域。

比如，人类基因组计划成功之后，全球科学家开展了人类蛋白质组计划。

这一项目的目标是确定所有编码人类基因组的蛋白质。

这项研究在大规模、高通量的基础上，试图揭示人类蛋白质组的生理功能，解释基础疾病发病机理，从而为药物研发提供新思路和新目标。

二、多糖的结构和功能多糖是一种重要的生物大分子，具有多种生物学功能，如体内免疫防御系统的关键组成部分、抗氧化、与人体代谢有关等。

多糖的结构是研究该类化合物性质和活性的基础，同时也是研发药物和开发食品添加剂的前提。

其中，水溶性多糖可以被广泛地用于生产多种食品和保健品中，如杏仁酸多糖、紫花地丁多糖、胶原蛋白肽和α-淀粉酶等在保健食品领域应用广泛。

此外，多糖还可以作为支架材料用于组织工程和再生医学中，如关节软骨和尿道的再生医学。

三、核酸的结构和功能核酸是一类巨大的生物大分子，包括DNA和RNA两种类型。

第一章生物大分子：蛋白质、核酸、多糖和脂质。

生物大分子特定的生物学功能取决于其特定的空间构象。

蛋白质的意义：是生命活动的物质基础，是细胞和生物体的主要组成成分。

蛋白质的化学组成：构成元素：碳C，氢H，氧O，氮N，硫S等。

N的含量一般较恒定：平均为16%，每克样品中含氮克数×6.25×100即为100克样品中蛋白质含量等电点：将氨基酸水溶液的酸碱度加以适当调节，使羧基与氨基的电离程度相等，即氨基酸所带正、负电荷数目正好相等，此时溶液的pH称为该氨基酸的等电点，用pI表示。

中性溶剂中，羟基的电离程度略大于氨基，溶液呈微弱酸性蛋白质：在水溶液中形成的颗粒具有胶体溶液的特征(布朗运动、丁道尔现象、不能透过半透膜、吸附能力等)。

按形状分类：球状蛋白质、纤维蛋白质按化学结构分：简单蛋白质、结合蛋白质根据溶解度分类：可溶蛋白质、醇溶性蛋白质、不溶性蛋白质蛋白质的一级结构：由共价键结合在一起的氨基酸残基的排列序列。

一级结构是蛋白质功能的基础蛋白质的二级结构：指多肽链向单一方向卷曲而形成的有周期性重复的主体。

α-螺旋、β-片层、无规卷曲、回折。

作用力：以肽链内或各肽间的氢键。

α螺旋：肽链骨架形成每周3.6个氨基酸的右手螺旋上升0.54nm，每个残基旋转100度。

蛋白质的三级结构：是线状、螺旋片状结构的进一步卷曲和折叠，形成球形或椭圆形的结构，它是蛋白质分子在二级结构的基础上进一步卷曲折叠，构成一个很不规则的具有特定构象的蛋白质分子。

α螺旋、β折叠、β卷曲及无规卷曲等二级结构的多肽链在三维空间的排列方式。

作用力：疏水作用（主要）、氢键、离子键、偶极与偶极间的相互作用、二硫键。

若蛋白质分子仅有一条多肽链组成，三级结构就是它的最高结构层次。

蛋白质的四级结构：具有三级结构的蛋白质亚单位通过非共价键缔合的结果。

亚基之间(维持蛋白质四级结构)的结合力主要是疏水作用，其次是氢键和离子键。

氨基酸链接的基本方式：肽键—CO—NH—结构域：是蛋白质构象中二级结构与三级结构之间的一个层次蛋白质特定的构象和功能是由其一级结构所决定的。