
【化】 biomacromolecule
生物大分子(Biomacromolecules)是生命体中最基础的复杂有机化合物,由数千至数百万个原子通过共价键连接构成,分子量通常在10⁴至10⁹道尔顿范围内。根据《英汉生物化学词典》定义,其主要包含蛋白质、核酸、多糖和脂类四大类,分别对应不同的生物学功能:
蛋白质(Proteins)
由氨基酸通过肽键连接形成的多聚体,执行催化(酶)、结构支持(胶原蛋白)、信号传递(激素)等功能。根据国际生物化学与分子生物学联盟(IUBMB)分类,人类已发现超过2万种功能性蛋白。
核酸(Nucleic Acids)
包括DNA和RNA,由核苷酸通过磷酸二酯键连接,负责遗传信息存储与传递。2023年《自然》期刊研究指出,单个人类细胞DNA总长度可达2米,压缩比超过10⁴倍。
多糖(Polysaccharides)
由单糖分子脱水缩合形成,如植物细胞壁的纤维素和动物体内的糖原。中国科学院高分子材料实验室数据显示,淀粉分子可含30万个葡萄糖单元。
脂类(Lipids)
疏水性分子如磷脂构成生物膜基本骨架,三酰甘油则是主要储能形式。美国国立卫生研究院(NIH)实验证实,细胞膜中脂质占比达40-80%。
这些分子的三维结构遵循“结构决定功能”原则,例如DNA双螺旋通过碱基配对实现复制,而蛋白质的α螺旋和β折叠与其催化活性直接相关。1953年Watson和Crick提出的DNA模型,为现代分子生物学奠定了基石。
生物大分子是生物体内具有重要功能且分子量较大的有机化合物,通常由多个小分子单体通过共价键聚合而成。它们是生命活动的基础,主要包括以下四类:
1. 蛋白质 由20种氨基酸通过肽键连接形成,分子量可达数万至数百万。具有四级结构(一级氨基酸序列→二级α螺旋/β折叠→三级空间构象→四级多亚基组装),功能多样:如酶催化化学反应(如消化酶)、结构支持(胶原蛋白)、运输物质(血红蛋白)等。
2. 核酸 包括DNA和RNA,由核苷酸单体聚合而成。DNA(脱氧核糖核酸)通过碱基互补配对形成双螺旋结构,存储遗传信息;RNA(核糖核酸)参与蛋白质合成(如mRNA传递遗传信息、tRNA转运氨基酸)。
3. 多糖 由单糖通过糖苷键连接,分为:
4. 脂质(特殊类) 严格来说不属于大分子(分子量较小),但常被归入讨论。包括:
共同特性:
生物大分子之间还存在相互作用(如糖蛋白参与细胞识别),并通过代谢网络共同维持生命系统的运转。理解这些分子对研究疾病机制(如蛋白质错误折叠导致的阿尔茨海默病)、基因工程(DNA重组技术)等领域至关重要。
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