生物大分子的聚集态
生物大分子按照一定的规律组合而成的有序性结构称为生物大分子的聚集态。由于在生命体系中,水分子以各种形式存在的无机盐类和小的有机分子都是不可缺少的成分,因此生物大分子的聚集态也经常有这些成分参与。
聚集态是由于分子间的各种特异的与非特异的相互作用而形成的高度有组织的体系。生物大分子的聚集态的主要特征是:
❶非均相性;
❷聚集态内部与外界环境的紧密协调作用;
❸完成功能过程或环境条件变化时具有相适应的相变——改变状态与总体结构的能力。这些特征都是非生命体系所不具备(或不完全具备)的,它是生命体系能进行自我组织、自我调节与自我复制的基础。生物大分子的聚集态有多种类型,其大小、形状、性质、功能与存在时间均不同。例如在细胞的局部区域存在着两种有序结构,一种是和细胞本身寿命相近似的持久性的细胞颗粒(例如各种细胞器)与细胞膜,另一种是瞬时出现的结构,例如有丝分裂和减数分裂时出现的纺锤体和星状体中的微管组织。
聚集态形成后具有各种新的物理性质,如膜中成分的流动性、膜的晶态与液晶性质,能量传递新途径的形成等。为了研究这些性质,必须广泛应用各种新技术,例如各种光谱与波谱技术,差示扫描量热技术(DSC)与各种衍射技术等。
研究生物大分子聚集态是从分子水平阐明生命现象本质的客观需要。目前引起人们普遍注意的是DNA与组蛋白等相结合而形成的染色质结构以及由类脂与蛋白质相结合而形成的生物膜结构。前者对于阐明遗传的分子机理,后者对于阐明细胞的多种功能(物质传输、细胞调节、激素与药物作用以至疾病的发生)都具有重要意义。从医学研究的需要来看,关于癌变机理、免疫功能的机理、各种分子病、遗传病的研究以及药物作用等都是引人注意的重要课题。细胞癌变过程中膜流动性的增大就是一个明显例子(见“生物膜的流动性”条)