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解析生物大分子結(jié)構(gòu)與功能的密切關(guān)系

    生物大分子的多種多樣功能與它們特定的結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。蛋白質(zhì)的主要功能有催化、運(yùn)輸和貯存、機(jī)械支持、運(yùn)動(dòng)、免疫防護(hù)、接受和傳遞信息、調(diào)節(jié)代謝和基因表達(dá)等。由于結(jié)構(gòu)分析技術(shù)的進(jìn)展，使人們能在分子水平上深入研究它們的各種功能。酶的催化原理的研究是這方面突出的例子。蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)分4個(gè)層次，其中二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)間還可有超二級(jí)結(jié)構(gòu)，三、四級(jí)結(jié)構(gòu)之間可有結(jié)構(gòu)域。結(jié)構(gòu)域是個(gè)較緊密的具有特殊功能的區(qū)域，連結(jié)各結(jié)構(gòu)域之間的肽鏈有一定的活動(dòng)余地，允許各結(jié)構(gòu)域之間有某種程度的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。蛋白質(zhì)的側(cè)鏈更是*不在快速運(yùn)動(dòng)之中。蛋白質(zhì)分子內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)性是它們執(zhí)行各種功能的重要基礎(chǔ)。

    核酸的結(jié)構(gòu)與功能的研究為闡明基因的本質(zhì)，了解生物體遺傳信息的流動(dòng)作出了貢獻(xiàn)。堿基配對(duì)是核酸分子相互作用的主要形式，這是核酸作為信息分子的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。脫氧核糖核酸的雙螺旋結(jié)構(gòu)有不同的構(gòu)象，基因表達(dá)的調(diào)節(jié)控制是分子遺傳學(xué)研究的一個(gè)中心問題，也是核酸的結(jié)構(gòu)與功能研究的一個(gè)重要內(nèi)容。對(duì)于原核生物的基因調(diào)控已有不少的了解；真核生物基因的調(diào)控正從多方面探討。如異染色質(zhì)化與染色質(zhì)活化；DNA的構(gòu)象變化與化學(xué)修飾；DNA上調(diào)節(jié)序列如加強(qiáng)子和調(diào)制子的作用；RNA加工以及轉(zhuǎn)譯過程中的調(diào)控等。

    生物體的糖類物質(zhì)包括多糖、寡糖和單糖。在多糖中，纖維素和甲殼素是植物和動(dòng)物的結(jié)構(gòu)物質(zhì)，淀粉和糖元等是貯存的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。單糖是生物體能量的主要來源。寡糖在結(jié)構(gòu)和功能上的重要性在20世紀(jì)70年代才開始為人們所認(rèn)識(shí)。寡糖和蛋白質(zhì)或脂質(zhì)可以形成糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂。由于糖鏈結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，使它們具有很大的信息容量，對(duì)于細(xì)胞專一地識(shí)別某些物質(zhì)并進(jìn)行相互作用而影響細(xì)胞的代謝具有重要作用。從發(fā)展趨勢(shì)看，糖類將與蛋白質(zhì)、核酸、酶并列而成為生物化學(xué)的4大研究對(duì)象。生物大分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)一經(jīng)測(cè)定，就可在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行人工合成。生物大分子及其類似物的人工合成有助于了解它們的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。有些類似物由于具有更高的生物活性而可能具有應(yīng)用價(jià)值。通過 DNA化學(xué)合成而得到的人工基因可應(yīng)用于基因工程而得到具有重要功能的蛋白質(zhì)及其類似物。