細(xì)胞生物學(xué)：生物分子的功能分類
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)發(fā)布時(shí)間：2009-09-22
細(xì)胞中的有機(jī)分子，根據(jù)它們?cè)诩?xì)胞代謝活動(dòng)中的作用可分為四種不同類型。
■ 生物大分子
構(gòu)成細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)，并且執(zhí)行細(xì)胞基本功能的巨大的、高度組織起來(lái)的生物分子稱為生物大分子。細(xì)胞內(nèi)有四種類型的生物大分子： 核酸、蛋白質(zhì)、多糖，以及某些類型的脂類，前三種是由單體構(gòu)成的多聚體。細(xì)胞內(nèi)大約有3000種大分子。生物大分子的功能取決于構(gòu)成它們亞單位的種類和排列順序。
● 大分子的構(gòu)件
細(xì)胞內(nèi)大多數(shù)生物大分子的半壽期都很短，它們不斷地被降解，并被新的生物大分子所取代。所以細(xì)胞內(nèi)有許多構(gòu)成大分子的構(gòu)件，如單糖、氨基酸、核苷、脂肪酸等。
● 代謝物 細(xì)胞內(nèi)的分子具有十分復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，通常要一步一步地合成。細(xì)胞中有許多不同的代謝途徑，發(fā)生不同的化學(xué)反應(yīng)。在不同的代謝途徑中，通常先合成的物質(zhì)是后合成物質(zhì)的前體。
● 非細(xì)胞功能的分子 這是非常廣泛的一類分子，但是量并非很大。這類分子包括各種維生素、蛋白類激素、能量?jī)?chǔ)存分子（如ATP）、某些磷酸化的物質(zhì)，以及代謝廢物等。
■ 多糖（polysaccharides）
多糖是細(xì)胞的重要支持材料，是細(xì)胞壁的主要結(jié)構(gòu)成分。
糖同蛋白質(zhì)結(jié)合形成糖蛋白。
蛋白質(zhì)的糖基化不僅對(duì)蛋白分子的理化性質(zhì)有很大影晌， 而且對(duì)蛋白質(zhì)的生物功能也有很大影響。在迄今已知的上千種蛋白質(zhì)中，50％以上是糖基化的。許多糖蛋白具有酶、激素、抑制劑等各不相同的生物活性，相當(dāng)一部分糖蛋白，其分子中糖鏈?zhǔn)菍?shí)現(xiàn)生物功能所必需的，去除或破壞糖鏈會(huì)使它們失去生物功能。
蛋白質(zhì)的糖基化對(duì)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)有哪些影晌？
■ 核糖核酸與脫氧核糖核酸
脫氧核糖核酸即是DNA分子，是遺傳物質(zhì)， 只有一種類型， 其結(jié)構(gòu)是雙螺旋的（圖1-13）。
圖1-13 DNA的結(jié)構(gòu)
RNA即是核糖核酸， 種類較多， 有tRNA、rRNA、mRNA，還有一些存在于細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中的小分子RNA，它們具有在不同的功能， 在某些病毒中也是遺傳物質(zhì)。
■ 蛋白質(zhì)
蛋白質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)行使各種生物功能的生物大分子，估計(jì)在一個(gè)典型哺乳動(dòng)物細(xì)胞中有10，000種不同的蛋白質(zhì)執(zhí)行著不同的功能（表1-2）。
表1-2 細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的某些功能
| 功能 | 舉例 | 功能 | 舉例 |
| 結(jié)構(gòu)材料 | 膠原、角蛋白 | 激素 | 胰島素、生長(zhǎng)激素 |
| 運(yùn)動(dòng) | 肌動(dòng)蛋白、肌球蛋白 | 物質(zhì)運(yùn)輸 | Na+-K+ 泵 |
| 營(yíng)養(yǎng)儲(chǔ)存 | 酪蛋白、鐵蛋白 | 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) | 乙酰膽堿受體 |
| 基因調(diào)控 | Lac操縱子 | 滲透壓調(diào)節(jié) | 血清白蛋白 |
| 免疫作用 | 抗體 | 毒素 | 白喉和霍亂毒素 |
| 電子轉(zhuǎn)移 | 細(xì)胞色素 | 酶（催化作用） | 氧化還原酶、連接酶等 |
組成蛋白質(zhì)的基本構(gòu)件只是20種氨基酸。為什么蛋白質(zhì)卻具有如此廣泛的功能？
近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，很多大的蛋白質(zhì)分子都是由兩個(gè)或兩個(gè)以上結(jié)合緊密的功能區(qū)域構(gòu)成的，這種區(qū)域稱為結(jié)構(gòu)域（domain），結(jié)構(gòu)域在功能上具有半獨(dú)立性，它可與不同的因子結(jié)合。圖1-14顯示了從馬肌細(xì)胞中分離的磷酸甘油酸激酶（phosphoglycerate kinase）結(jié)晶的結(jié)構(gòu)域，這兩個(gè)結(jié)構(gòu)域通過(guò)一個(gè)鉸鏈連接起來(lái)。
圖1-14 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)域
