高分子

大分子是对生物物理过程很重要的非常大的分子，例如蛋白质或核酸。 它由数千个共价键合的原子组成。 许多大分子是称为单体的较小分子的聚合物。 生物化学中最常见的大分子是生物聚合物（核酸、蛋白质和碳水化合物）和大型非聚合物分子，例如脂质、纳米凝胶和大环化合物。 合成纤维和碳纳米管等实验材料也是大分子的例子。

IUPAC定义

高分子Large molecule

一种具有高相对分子质量的分子，其结构基本上包括实际上或概念上衍生自低相对分子质量分子的单元的多重重复。

笔记

1. 在许多情况下，特别是对于合成聚合物，如果添加或去除一个或几个单元对分子性能的影响可以忽略不计，则可以认为分子具有高相对分子质量。 在某些大分子的情况下，这种说法是不成立的，因为这些大分子的性质可能严重依赖于分子结构的细节。 2． 如果分子的一部分或全部符合这个定义，则它可以被描述为大分子或聚合物，或者被形容词使用的聚合物。

大分子（macro- + molecule）一词是诺贝尔奖得主赫尔曼·施陶丁格 (Hermann Staudinger) 在 1920 年代创造的，尽管他在该领域的xxx篇相关出版物仅提及高分子化合物（超过 1,000 个原子）。 当时由 Berzelius 于 1832 年引入的术语聚合物与今天的含义不同：它只是另一种形式的异构现象，例如苯和乙炔，与尺寸无关。

使用该术语来描述大分子因学科而异。 例如，虽然生物学将大分子称为构成生物的四个大分子，但在化学中，该术语可能指的是两个或多个分子通过分子间作用力而不是共价键结合在一起但不易解离的聚集体。

根据 IUPAC 的标准定义，高分子科学中使用的术语大分子仅指单个分子。 例如，单个聚合物分子被适当地描述为大分子或聚合物分子而不是聚合物，这表明是由大分子组成的物质。

由于它们的大小，大分子不方便仅根据化学计量来描述。 简单大分子的结构，如均聚物，可以用单个单体亚基和总分子质量来描述。 另一方面，复杂的生物大分子需要多方面的结构描述，例如用于描述蛋白质的结构层次。 在英式英语中，macromolecule 一词往往被称为 high polymer。

高分子通常具有不寻常的物理特性，而较小的分子则不会出现。

另一个不具有小分子特征的常见大分子特性是它们在水和类似溶剂中的相对不溶性，而不是形成胶体。 许多需要盐或特定离子才能溶解在水中。 同样，如果溶液中的溶质浓度太高或太低，许多蛋白质会变性。

溶液中高浓度的大分子可以通过称为大分子拥挤的效应改变其他大分子反应的速率和平衡常数。 这是由于大分子将其他分子排除在溶液的大部分体积之外，从而增加了这些分子的有效浓度。

所有生物体的生物功能都依赖于三种必需的生物聚合物：DNA、RNA 和蛋白质。 这些分子中的每一个都是生命所必需的，因为每个分子在细胞中都扮演着独特的、不可或缺的角色。 简单概括就是DNA制造RNA，然后RNA制造蛋白质。

DNA、RNA 和蛋白质都由相关构建块的重复结构组成（DNA 和 RNA 是核苷酸，蛋白质是氨基酸）。 一般来说，它们都是无支链的聚合物，因此可以用线的形式表示。

事实上，它们可以被视为一串珠子，每个珠子代表一个核苷酸或氨基酸单体，通过共价化学键连接在一起形成一条很长的链。

在大多数情况下，链中的单体具有与其他氨基酸或核苷酸相互作用的强烈倾向。 在 DNA 和 RNA 中，这可以采用 Watson-Crick 碱基对（G-C 和 A-T 或 A-U）的形式，尽管可以而且确实会发生许多更复杂的相互作用。

由于 DNA 的双链性质，基本上所有的核苷酸都以 Watson-Crick 碱基对的形式存在于核苷酸上。