1 基本介紹編輯本段
像氨基酸、脂肪酸等都叫做生物單分子，是與生命有著密切關(guān)系的物質(zhì)，它們是構(gòu)成大分子的基本物質(zhì)。生物大分子是構(gòu)成生命的基礎(chǔ)物質(zhì)，包括蛋白質(zhì)、核酸、碳氫化合物等?！ ?/p>
與低相對分子量的生物有機化合物相比，高相對分子量的有機化合物具有更高級的物質(zhì)群 。它們是由低相對分子量的有機化合物經(jīng)過聚合而成的多分子體系。生物大分子大多數(shù)是由簡單的組成結(jié)構(gòu)聚合而成的，蛋白質(zhì)的組成單位是氨基酸，核酸的組成單位是核苷酸，像氨基酸、脂肪酸等都叫做生物單分子，是與生命有著密切關(guān)系的物質(zhì)，它們是構(gòu)成大分子的基本物質(zhì)。
從化學(xué)結(jié)構(gòu)而言，蛋白質(zhì)是由α-L-氨基酸脫水縮合而成的，核酸是由嘌呤和嘧啶堿基，與糖D-核糖或2-脫氧-D-核糖）、磷酸脫水縮合而成，多糖是由單糖脫水縮合而成。由此可知，由低相對分子量的生物有機化合物變?yōu)楦呦鄬Ψ肿恿康纳镉袡C化合物的化學(xué)反應(yīng)都是脫水縮合反應(yīng)。
實際上生物大分子的特點在于其表現(xiàn)出的各種生物活性和在生物新陳代謝中的作用。生物大分子是構(gòu)成生命的基礎(chǔ)物質(zhì)。比如：某些多肽和某些脂類物質(zhì)的分子量并未達到驚人的地步，但其在生命過程中同樣表現(xiàn)出了重要的生理活性。與一般的生物大分子并無二致。
2 形成原因編輯本段
在原始地球條件下，有兩條路徑可以達到脫水縮合以形成高分子：其一是通過加熱，將低相對分子量的構(gòu)成物質(zhì)加熱使之脫水而聚合；其二是利用存在于原始地球上的脫水劑來縮合。前者常常是在近于無水的火山環(huán)境中進行，后者則可以在水的環(huán)境中進行。
生物大分子都可以在生物體內(nèi)由簡單的結(jié)構(gòu)合成，也都可以在生物體內(nèi)經(jīng)過分解作用被分解為簡單結(jié)構(gòu)，一般在合成的過程中消耗能量，分解的過程中釋放能量。
2.1 生物大分子
生物大分子是生物體的重要組成成份，不但有生物功能，而且分子量較大，其結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。在生物大分子中除主要的蛋白質(zhì)與核酸外，另外還有糖、脂類和它們相互結(jié)合的產(chǎn)物。如糖蛋白、脂蛋白、核蛋白等。它們的分子量往往比一般的無機鹽類大百倍或千倍以上。蛋白質(zhì)的分子量在一萬至數(shù)萬左右，核酸的分子量有的竟達上百萬。這些生物大分子的復(fù)雜結(jié)構(gòu)決定了它們的特殊性質(zhì)，它們在體內(nèi)的運動和變化體現(xiàn)著重要的生命功能。如進行新陳代謝供給維持生命需要的能量與物質(zhì)、傳遞遺傳信息、控制胚胎分化、促進生長發(fā)育、產(chǎn)生免疫功能等等。
2.2 研究困難
人類對生物大分子的研究經(jīng)歷了近兩個世紀的漫長歷史。由于生物大分子的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，又易受溫度、酸、堿的影響而變性，給研究工作帶來很大的困難。在20世紀末之前，主要研究工作是生物大分子物質(zhì)的提取、性質(zhì)、化學(xué)組成和初步的結(jié)構(gòu)分析等。
2.3 早期研究成果
19世紀30年代以來，當細胞學(xué)說建立的時候，有人已經(jīng)研究蛋白質(zhì)了。蛋白質(zhì)命名始于1836年，當時著名的瑞典化學(xué)家柏爾采留斯(J．Berzelius)和正在研究雞蛋蛋白類化合物的荷蘭化學(xué)家穆爾德(G．J．Mulder)就提出用“蛋白質(zhì)”命名這類化合物。并且把它列為生命系統(tǒng)中最重要的物質(zhì)。到本世紀初，組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸已被發(fā)現(xiàn)了12種，1940年陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了其余的氨基酸。
19世紀末，有機化學(xué)家們就開始探討蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。德國有機化學(xué)家費舍爾(E．Fischer)與別人合作提出了氨基酸之間的肽鍵相連接而形成蛋白質(zhì)的論點，1907年費舍爾又合成了一個由15個甘氨酸和3個亮氨酸組成的18個肽的長鏈。同時英國晶體分析學(xué)派中的貝爾納(J．D．Bernal)和阿斯特伯理(W．T．Astbury)等曾用X射線衍射分析方法分析羊毛、頭發(fā)等蛋白的結(jié)構(gòu)，證明它們是折疊卷曲纖維狀物質(zhì)。隨著研究的逐步深入，科學(xué)家們搞清了蛋白質(zhì)是肌肉、血液、毛發(fā)等的主要成份，有多方面的功能。
2.4 核酸的發(fā)現(xiàn)
核酸的發(fā)現(xiàn)要比蛋白質(zhì)晚得多。1868年在德國工作的24歲的瑞士化學(xué)家米歇爾(F．Miescher)從病人傷口膿細胞中提取出當時稱為“核質(zhì)”的物質(zhì)。這就是被后來公認的核酸的最早發(fā)現(xiàn)。后來科賽爾(A．Kssel)及他的兩個學(xué)生瓊斯(W．Jones)和列文(P．A．Levene)弄清了核酸的基本化學(xué)結(jié)構(gòu)，證實核酸是由許多核苷酸組成的大分子。核苷酸是由堿基、核糖和磷酸構(gòu)成。其中堿基有4種(腺瞟呤、鳥瞟呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶)，核糖有2種(即核糖與脫氧核糖)。據(jù)此核酸分成兩類：核糖核酸(RNA)和脫氧核糖核酸(DNA)。
他們根據(jù)當時比較粗糙的分析認為，4種堿基在核酸中的量相等，從而錯誤地推導(dǎo)出核酸的基本結(jié)構(gòu)是由4個含不同堿基的核苷酸連接成四核苷酸，以此為基礎(chǔ)聚合成核酸，這就是較著名的“四核苷酸假說”。這個假說從20年代后起統(tǒng)治了核酸結(jié)構(gòu)的研究大約20多年的時間，對認識復(fù)雜的核酸結(jié)構(gòu)和功能起了相當大的阻礙作用。核酸當時雖然是在細胞核中發(fā)現(xiàn)的，但由于它的結(jié)構(gòu)過于簡單，也就很難想象它能在異常復(fù)雜多變的遺傳現(xiàn)象中起什么作用。甚至有些科學(xué)家在當時蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)被闡明之后，認為很可能是蛋白質(zhì)在遺傳中起主要作用。
2.5 酶的闡明
酶的闡明是1897年德國化學(xué)家布希納(E．Buchner)從磨碎的酵母細胞中提取出了能使酒精發(fā)酵的釀酶開始的。布希納研究表明，從活體內(nèi)提取出來的酶能同在活體內(nèi)一樣起作用。不但打擊了當時流行的活力論，而且使生物化學(xué)的研究進入了解細胞內(nèi)的化學(xué)變化的階段。后來英國的生物化學(xué)家哈登(A．Harden)等對酒精發(fā)酵的具體化學(xué)步驟作了許多研究。
到20年代大量實驗結(jié)果表明，酵母使糖發(fā)酵產(chǎn)生酒精同肌肉收縮時使糖變?yōu)槿樗徇@兩個過程基本上是一致的，又稱糖酵解作用。到30年代經(jīng)許多科學(xué)家的研究，最后由德國的生物化學(xué)家克雷布斯(H．A．Krebs)綜合，提出了生物呼吸作用最后產(chǎn)生CO2和H2O及能量(ATP)的三羧酸循環(huán)。在此期間還有許多科學(xué)家研究了脂肪和氨基酸等的代謝以及糖、脂肪及蛋白質(zhì)在代謝中相互轉(zhuǎn)化和它們的生物合成等。這些過程均是在酶的催化下完成的。
