ชีวโมเลกุล การอ้างถึงโมเลกุลขนาดใหญ่ ทางชีววิทยาของเซลล์ชีวภาพที่มีอยู่ภายในโปรตีน โมเลกุลกรดนิวคลีอิก พอลิแซ็กคาไรด์และอื่นๆ ในทำนองเดียวกัน มีอะตอมนับพันถึงหลายแสนอะตอม ในแต่ละโมเลกุลทางชีววิทยา และน้ำหนักโมเลกุล มีตั้งแต่หลายหมื่นถึงหลายล้าน โครงสร้างของโมเลกุลขนาดใหญ่ ทางชีววิทยามีความซับซ้อนมาก แต่หน่วยโครงสร้างพื้นฐานไม่ซับซ้อน โมเลกุลของโปรตีนคือ สายโซ่ยาวของโมเลกุลกรดอะมิโน ที่จัดเรียงเป็นลำดับที่แน่นอน

โมเลกุลของกรดอะมิโน เป็นส่วนประกอบสำคัญของสารที่มีชีวิตส่วนใหญ่ และมีโมเลกุลของกรดอะมิโนหลายสิบชนิด เอนไซม์ส่วนใหญ่ในสิ่งมีชีวิตเป็นโปรตีน ซึ่งจำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิต ในการรักษาฟังก์ชันการเผาผลาญตามปกติ เมื่อเทียบกับสารประกอบอินทรีย์ชีวภาพที่มีน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ต่ำ มีกลุ่มสารในระดับที่สูงกว่า พวกเขาจะระบบหลายโมเลกุลที่เกิดขึ้น จากพอลิเมอของสารอินทรีย์ต่ำญาติน้ำหนักโมเลกุล

โมเลกุลขนาดใหญ่ทางชีววิทยาส่วนใหญ่ ถูกรวมเข้าด้วยกันโดยโครงสร้างง่ายๆ หน่วยที่เป็นส่วนประกอบของโปรตีนคือกรดอะมิโน และหน่วยที่เป็นส่วนประกอบของกรดนิวคลีอิก คือนิวคลีโอไทด์ เช่นเดียวกับกรดอะมิโน กรดไขมันฯลฯ พวกมันถูกเรียกว่า โมเลกุลเดี่ยวทางชีววิทยา ซึ่งอยู่ใกล้ชิดกัน ที่เกี่ยวข้องกับชีวิต เป็นสารพื้นฐานที่ประกอบ เป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ ในแง่ของโครงสร้างทางเคมีของโปรตีน จะเกิดขึ้นโดยการรวมตัวการคายน้ำของกรดอะมิโน

กรดนิวคลีอิก จะเกิดขึ้นโดยการรวมตัวการคายน้ำ ฐานด้วยน้ำตาล D และกรดฟอส เกิดจากการคายน้ำ และการควบแน่นของโมโนแซ็กคาไรด์ จากนี้ก็จะเห็นได้ว่า ปฏิกิริยาเคมีจากสารประกอบ น้ำหนักโมเลกุลต่ำ เมื่อเทียบสารประกอบ น้ำหนักโมเลกุลค่อนข้างสูง มีทั้งหมดปฏิกิริยาคายน้ำควบแน่น ซึ่งหมายถึง โมเลกุลของสารอินทรีย์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลของนับหมื่น หรือมากกว่า ซึ่งเป็นส่วนผสมหลักในชีวิต น้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์สูงสารประกอบอินทรีย์ทางชีวภาพ

โมเลกุลขนาดใหญ่ทางชีวภาพ ส่วนใหญ่หมายถึงโปรตีน กรดนิวคลีอิก และไฮโดรคาร์บอนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์สูง โมเลกุลทางชีวภาพที่พบบ่อย ได้แก่ โปรตีนกรดนิวคลีอิก คำนิยามนี้เป็นแนวความคิดเท่านั้นตรงข้าม ชีวโมเลกุล เป็นขนาดเล็กโมเลกุลวัสดุ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ก๊าซมีเทนฯลฯ อันที่จริง ลักษณะของโมเลกุลขนาดใหญ่ทางชีววิทยา อยู่ในกิจกรรมทางชีวภาพต่างๆ ที่พวกมันแสดง และบทบาทในการเผาผลาญทางชีวภาพ

โมเลกุลขนาดใหญ่ทางชีวภาพ เป็นวัสดุพื้นฐานที่ประกอบเป็นชีวิต ตัวอย่างเช่น น้ำหนักโมเลกุลของเปปไทด์ และไขมันบางชนิดยังไม่ถึงระดับที่น่าอัศจรรย์ แต่ยังแสดงกิจกรรมทางสรีรวิทยาที่สำคัญในช่วงชีวิต ไม่ต่างจากโมเลกุลขนาดใหญ่ทางชีววิทยาทั่วไป การก่อตัวของโมเลกุลขนาดใหญ่ทางชีวภาพ ภายใต้สภาวะโลกดึกดำบรรพ์ มีสองวิธีในการทำให้เกิดการคายน้ำ และการควบแน่นเพื่อสร้างพอลิเมอร์

หนึ่งคือการให้ความร้อนแก่สารที่เป็นส่วนประกอบที่มีน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ต่ำ เพื่อทำให้แห้งและเกิดพอลิเมอร์ อีกวิธีหนึ่งคือการใช้การคายน้ำที่มีอยู่บนตัวแทนของโลกดึกดำบรรพ์ เพื่อทำให้เกิดการควบแน่น อดีตมักจะดำเนินการในสภาพแวดล้อมของภูเขาไฟ ใกล้ปราศจากน้ำในขณะที่ สามารถทำได้ในสภาพแวดล้อมทางน้ำ

โมเลกุลชีวภาพ มีการสังเคราะห์ในร่างกายโดยโครงสร้างที่เรียบง่าย ก็สามารถย่อยสลายผ่านการย่อยสลายในร่างกาย ที่อยู่อาศัยเป็นโครงสร้างที่เรียบง่ายปกติ ในช่วงการสังเคราะห์กินพลังงานที่ปล่อยออกมา ในช่วงการสลายตัวของพลังงาน ภาพรวมของ ชีวโมเลกุล โมเลกุลขนาดใหญ่ทางชีวภาพ เป็นองค์ประกอบที่สำคัญของสิ่งมีชีวิต ไม่เพียงแต่มีหน้าที่ทางชีวภาพ แต่ยังมีน้ำหนักโมเลกุลที่ใหญ่กว่า และโครงสร้างที่ซับซ้อน

นอกจากโปรตีนหลัก และกรดนิวคลีอิกในโมเลกุลขนาดใหญ่ทางชีววิทยาแล้ว ยังมีน้ำตาล ลิพิด และผลิตภัณฑ์ร่วมกันของพวกมันด้วย เช่น ไกลโคโปรตีน ไลโปโปรตีน นิวคลีโอฯลฯ น้ำหนักโมเลกุลของพวกมัน มักจะใหญ่กว่าเกลืออนินทรีย์ทั่วไปหลายร้อย หรือหลายพันเท่า น้ำหนักโมเลกุลของโปรตีนอยู่ที่ประมาณถึงหมื่น และน้ำหนักโมเลกุลของกรดนิวคลีอิก สามารถสูงถึงล้านได้

โครงสร้างที่ซับซ้อนของโมเลกุลขนาดใหญ่ทางชีวภาพเหล่านี้ จะกำหนดคุณสมบัติพิเศษ การเคลื่อนไหวและการเปลี่ยนแปลงในร่างกายสะท้อนถึงหน้าที่ที่สำคัญของชีวิต เช่น เมแทบอลิซึม การจัดหาพลังงาน และวัสดุที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิต การส่งข้อมูลทางพันธุกรรม การควบคุมความแตกต่างของตัวอ่อน การส่งเสริมการเจริญเติบโต และการพัฒนาการผลิตการทำงานของภูมิคุ้มกัน เป็นต้น

ปัญหาการวิจัย การวิจัยของมนุษย์เกี่ยวกับโมเลกุลขนาดใหญ่ ทางชีววิทยามีประสบการณ์มายาวนานเกือบสองศตวรรษ เนื่องจากโครงสร้างที่ซับซ้อนของโมเลกุลขนาดใหญ่ทางชีววิทยา และความอ่อนไหวต่อการเสียสภาพภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิ กรดและด่าง ทำให้เกิดความยากลำบากอย่างมากในงานวิจัย ก่อนสิ้นศตวรรษที่ 20 งานวิจัยหลักคือ การสกัดคุณสมบัติองค์ประกอบทางเคมี และการวิเคราะห์โครงสร้างเบื้องต้น ของสารโมเลกุลขนาดใหญ่ทางชีวภาพ

ผลการวิจัยเบื้องต้น ตั้งแต่ทศวรรษ 1830 เมื่อมีการก่อตั้งทฤษฎีเซลล์ บางคนได้ศึกษาโปรตีน การตั้งชื่อโปรตีนเริ่มขึ้นในปี พ.ศ. 2379 เมื่อนักเคมีชาวสวีเดนชื่อดัง เจ เบอร์เซเลียส และนักเคมีชาวดัตช์ ซึ่งกำลังศึกษาสารประกอบโปรตีนจากไข่ได้เสนอให้ใช้โปรตีน ตั้งชื่อสารประกอบประเภทนี้ และระบุว่าเป็นสารที่สำคัญที่สุดในระบบสิ่งมีชีวิต ในตอนต้นของศตวรรษนี้ มีการค้นพบกรดอะมิโน 12 จาก20 ชนิด ที่ประกอบเป็นโปรตีนและส่วนที่เหลือ ถูกค้นพบในปี 1940

ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 นักเคมีอินทรีย์เริ่มสำรวจโครงสร้างของโปรตีน นักเคมีอินทรีย์ชาวเยอรมัน ร่วมมือกับคนอื่นๆ เพื่อเสนอข้อโต้แย้งว่า พันธะเปปไทด์ระหว่างกรดอะมิโนนั้นเชื่อมต่อกับโปรตีนในรูปแบบต่างๆ ในปี ค.ศ. 1907 ฟิชเชอร์ได้สังเคราะห์ไกลซีนอีก 15 ชนิด และลิวซีน 3 ตัว ประกอบด้วยเปปไทด์สายยาว 18 ตัว ได้ใช้การวิเคราะห์รังสีเอกซ์ เพื่อวิเคราะห์โครงสร้างของขนสัตว์ ผม และโปรตีนอื่นๆ และพิสูจน์ว่าถูกพับวัสดุเส้นใยจีบ ด้วยการวิจัยที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้น

นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบว่า โปรตีนเป็นส่วนประกอบหลักของกล้ามเนื้อ เลือด ผมฯลฯ และมีหน้าที่หลายอย่าง การค้นพบกรดนิวคลีอิก มาช้ากว่าโปรตีนมาก เอฟ มิชเชอร์ นักเคมีชาวสวิสวัย 24 ปี ที่ทำงานในเยอรมนีในปี พ.ศ. 2411 ได้สกัดสารที่เรียกว่า นิวเคลียส ออกจากเซลล์หนองของแผลของผู้ป่วย นี่เป็นการค้นพบกรดนิวคลีอิกครั้งแรก ที่รู้จักในภายหลัง

การเข้าใจโครงสร้างทางเคมีของกรดนิวคลีอิกขั้นพื้นฐานที่ยืนยันว่า กรดนิวคลีอิกประกอบด้วยองค์ประกอบนิวคลีโอไทด์จำนวนมาก นิวคลีโอไทด์ประกอบด้วยเบสไรโบส และกรดฟอสฟอริก เบสมี 4 ชนิด ด้วยเหตุนี้ กรดนิวคลีอิกจึงแบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่ กรดไรโบนิวคลีอิก และกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก จากการวิเคราะห์คร่าวๆ ในขณะนั้น พวกเขาเชื่อว่าปริมาณเบส 4 ชนิด ในกรดนิวคลีอิกมีค่าเท่ากัน

ดังนั้น จึงสรุปได้อย่างผิดพลาดว่า โครงสร้างพื้นฐานของกรดนิวคลีอิกประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ 4 ชนิด ที่มีเบสต่างกันเชื่อมต่อกัน เป็นเตตระนิวคลีโอไทด์ ขึ้นอยู่กับการเกิดพอลิเมอไรเซชันเป็นกรดนิวคลีอิก นี่คือสมมติฐานเตตระนิวคลีโอไทด์ ที่มีชื่อเสียงมากกว่า สมมติฐานนี้ได้ครอบงำการวิจัยของโครงสร้างกรดนิวคลีอิกประมาณ 20 ปี นับตั้งแต่ปี ค.ศ. 1920

อ่านต่อได้ที่>>> ชีววิทยา การวิจัยทางชีววิทยาเชิงลึกตั้งแต่ระดับเซลล์จนถึงระดับโมเลกุล