第二節生物大分子
細胞內大約有3000種大分子。細胞的大部分是由大分子構成的。大分子是從小分子量的亞基裝配而成：氨基酸與氨基酸相連組成蛋白質；核苷酸與核苷酸相連組成核酸；單糖與單糖相連組成多糖。所以說，細胞的蛋白質、核酸和糖等，都是由小分子物質聚合而成的生物大分子。生物大分子分子量巨大，結構複雜，具有生物活性，是具有多種生理功能的物質基礎。
一、蛋白質
蛋白質是構成細胞的主要成分，占細胞幹重的一半以上。蛋白質不僅決定細胞的形狀和結構，而且還承擔許多重要的生理功能：它充當分子識別和催化工具，參與細胞運動，控製膜的通透性等。
（一）蛋白質的分子組成
1.組成蛋白質的基本單位氨基酸是組成蛋白質的基卒單位。也可以說，氨基酸是蛋白質的亞基。氨基酸是含有氨基的有機酸。所有氨基酸都含有一個酸性的羧基和一個堿性的氨基，兩者都與一個碳原子相連，隻是側鏈，因為隻有20種不同的化學結構，所以就形成20種不同的氨基酸。
2.多肽鏈許多氨基酸相連組成多肽鏈。氨基酸與氨基之間用肽鍵連結在一起。也就是說，蛋白質分子是由許多氨基酸分子通過肽鍵依次縮合形成多肽鏈。由2個氨基酸縮合形成的化合物叫二肽，由許多氨基酸縮合而成的化合物叫多肽。肽鍵是一個氨基酸分子的羧基和另一個氨基酸分子的氨基之間脫水縮合而成的鍵。
一個蛋白質分子可以含有一條或幾條多肽鏈。多肽鏈中以碳原子和肽鍵組成蛋白質分子的骨祀，是主鏈；各氨基酸的不同基團是蛋白質的側鏈。在書寫蛋白質結構時，習慣將一置於左端。
構成蛋白質的多肽鏈長短不等，短的僅由數個氨基酸組成，長的可達數千個，一般在1000個氨基酸之間。
1個蛋白質分子中的氨基酸不僅呈線形排列，而且大部分折疊成特定的三維空間結構，使蛋白質在外形上呈緊密狀態，有些蛋白質是纖維狀，如肌肉中的肌球蛋白、血漿中的纖維蛋白；有的呈球狀，如紅細胞中的血紅蛋白等。
（二）蛋白質的分子結構
通常把蛋白質結構分為四級。
1.蛋白質的一級結構蛋白質分子的一級結構是指一條或多條多肽鏈中氨基酸的排列順序，以及鏈之間共價鍵的位置。例如胰島素分子即由1條鏈和1條B鏈組成的，A鏈由21個氨基酸組成，B鏈由30個氨基酸組成，A、B鏈間有兩個二硫鍵，A鏈上有一個二硫鍵。
蛋白質的一級結構是蛋白質的功能基礎，隻要多肽鏈中有一個氨基酸的順序發生改變，就會形成結構異常的蛋白質分子，它就不能執行正常的功能。例如人的鐮刀形紅細胞貧血症，就是血紅蛋白質鏈上第6位氨基酸一一穀氨酸被纈氨酸所替換，使之不能執行運送氧氣的功能而致病。
雖然隻有20種氨基酸，但由於組成蛋白質時氨基酸的數目、種類和順序不同，可以形成幾乎是無窮無盡種類的蛋白質。如果由100個氨基酸組成1個蛋白質分子，就可具有20100種不同的結構。
2.蛋白質的二級結構蛋白質的二級結構是在一級結構的基礎上，借氫鍵在氨基酸殘基之間連接，使多肽鏈折疊成規則的結構，如螺旋和折疊片層結構。
3.蛋白質的三級結構蛋白質的三級結構是在二級結構的基礎上再行折疊。有的區域為螺旋或折疊，其它的區域則為隨機卷曲。
4.蛋白質的四級結構，四級結構是由幾條多肽鏈組裝成1個蛋白質複合體，每一條肽鏈稱為亞基。所以說，四級結構是亞基集結的結構。分離的亞基沒有生物活性，隻有亞基完整集合在一起的蛋白質分子才具有生物活性。並不是所有蛋白質都有四級結構。