生物细胞分子
ner)从磨碎的酵母细胞中提取出了能使酒精发酵的酿酶开始的。布希纳研究表明，从活体内提取出来的酶能同在活体内一样起作用。不但打击了当时流行的活力论，而且使生物化学的研究进入了解细胞内的化学变化的阶段。后来英国的生物化学家哈登(A．Harden)等对酒精发酵的具体化学步骤作了许多研究。到20年代大量实验结果表明，酵母使糖发酵产生酒精同肌肉收缩时使糖变为乳酸这两个过程基本上是一致的，又称糖酵解作用。到30年代经许多科学家的研究，最后由德国的生物化学家克雷布斯(H．A．Krebs)综合，提出了生物呼吸作用最后产生CO2和H2O及能量(ATP)的三羧酸循环。在此期间还有许多科学家研究了脂肪和氨基酸等的代谢以及糖、脂肪及蛋白质在代谢中相互转化和它们的生物合成等。这些过程均是在酶的催化下完成的。
生物大分子相对分子质量至少在5000以上，甚至超过百万的生物学物质，如蛋白质、核酸、多糖等。它与生命活动关系极为密切，由被认为单体的简单分子单位所组成。在溶液中有形成凝胶的物质。一般把相对分子质量超过一万的化合物称为大分子化合物或高分子化合物。它是由许多重复的结构单元组成，一般具有线状结构，有的具有枝状结构。许多具有重要生物作用的物质，如蛋白质和核酸等均属于这类化合物。
大分子蛋白质的基本组成单位或构件分子（building-block molecule）是氨基酸（amino acid，AA）
从衍射花样（衍射线的方向和强度）推算生物大分子的三维结构（也常称空间结构、立体结构或构象）的技术。其主要原理是 X射线、中子束或电子束通过生物大分子有序排列的晶体或纤维所产生的衍射花样与样品中原子的排布规律有可相互转换的关系（互为傅立叶变换）。
X 射线衍射技术能够精确测定原子在晶体中的空间位置，是迄今研究生物大分子结构的主要技术。中子衍射和电子衍射技术则用来弥补X射线衍射技术之不足生物大分子单晶体的X射线衍射技术是50年代以后,首先从蛋白质的晶体结构研究中发展起来的，并于70年代形成一门晶体学的分支学科──蛋白质晶体学。生物大分子单晶体的中子衍射技术用于测定生物大分子中氢原子的位置,也属蛋白质晶体学。纤维状生物大分子的X射线衍射技术用来测定这类大分子的一些周期性结构，如螺旋结构等。以电子衍射为原理的电子显微镜技术能够测定生物大分子的大小、形状及亚基排列的二维图象。它与光学衍射和滤波技术结合而成的三维重构技术能够直接显示生物大分子低分辨率的三维结构。
历史回顾 1912年德国物理学家 M.von劳厄预言晶体是 X射线的天然衍射光栅。此后英国物理学家W.H.布格和W.L.布格开创了X射线晶体学。几十年来,这门学科不断发展和完善，测定了成千上万个无机和有机化合物的晶体和分子结构。由它提供的结构资料已经成为近代结构化学的基础。但是传统的小分子晶体结构的分析方法不适用于原子数目多，结构复杂的生物大分子。直到1954年英国晶体学家等人提出在蛋白质晶体中引入重原子的同晶置换法之后，才有可能测定生物大分子的晶体结构。1960年英国晶体学家J.C.肯德鲁等人首次解出一个由153个氨基酸组成、分子量为17500的蛋白质分子──肌红蛋白的三维结构。图1 [巨头鲸肌红蛋白分子的结构模型]表示它的 2埃分辨率的结构模型。此后生物大分子晶体结构的研究工作迅速发展。至80年代初，已有近 200个、等生物大分子的三维结构被测定，从而有力地推动了分子生物学的发展。中国继60年代首次人工合成牛胰岛素之后，于70年代初测定了三方二锌猪胰岛素的三维结构。1986年中国已经完成这个结构1.2埃高分辨率的修正工作。
晶体和X射线衍射 电磁波是直线传播的,但在某些情况下也会拐弯，这就是衍射现象。当可见光通过针孔或狭缝时，就会出现这种现象。由于针孔或狭缝的大小和可见光的波长量级相同，可以把针孔或狭缝看做是一个点光源，它向四面八方辐射出二次电磁波，或称散射波。如果有多个有序排列的针孔或狭缝，由于这些散射波的干涉，就会形成规则的明暗相间的衍射花样。这是因为来自不同部位的散射波的相位及振幅不同，它们相加的结果在有些地方加强，而在另一些地方减弱。这些花样随波长或针孔的大小及其排布方式不同而变化(图2[三种针孔的排列方式及其对应的衍射花样])。当X射线通过晶体时,晶体内原子的核外电子能够散射X射线。如果把每个原子看成是个散射源,由于X射线的波长同原子间的距离量级相同，因此也会发生衍射现象。晶体结构的特征是晶体内的原子或分子周期重复地排列。如果采用一组抽象的几何点来表示这种周期重复的规律，那么这种排列可以表示为点阵。晶体的三维点阵结构使得晶体可被划分成为无数个大小和形状完全相同的平行六面体，即被称为晶胞。它是晶体结构的基本重复单位。每个晶胞内包含种类、数目和排列完全相同的原子。可以推得，衍射线（也称反射线）的强度取决于晶胞的内容，它的方向取决于波长和晶胞的大小和形状。
晶体结构测定 晶体对X射线、中子束及电子束的衍射，与规则排列的针孔对可见光的衍射遵循相同的光学变换原理,即针孔或晶体的结构(针孔或晶体中原子的排列)经傅里叶变换,可以得到它们的倒易图像──衍射波谱。反之,衍射波谱的反变换,即为正空间的图像──针孔的排列或晶体的结构。在可见光的衍射中，这种反变换可由透镜的聚焦过程实现。但是迄今为止，人们还未找到能使 X射线（或中子）散射线聚焦的办法。因此也就无法直接观察生物大分子的像。这只能借助电子计算机从数学上完成这种反变换的计算。
生物高分子一般是指自然界生物体内的高分子。生物高分子及其衍生物是一类重要的生命物质，协助生命体实现着许多重要的生理功能。
生物高分子种类丰富，特性多样，根据其不同的化学结构可以分为八大类：①核酸，如脱氧核糖核酸、核糖核酸；②聚酰胺，如蛋白质、聚氨基酸；③多糖，如纤维素、淀粉、壳聚糖和黄原胶；④有机聚氧酯，如聚羟基脂肪酸酯；⑤聚硫酯；⑥无机聚酯，以聚磷酸酯为惟一代表；⑦聚异戊二烯，如天然橡胶或古塔波胶；⑧聚酚，如木质素、腐殖酸。
与传统化学工业中的合成高分子相比，生物高分子具有许多诱人的特性和奇妙的功能。生物高分子可以特异性地与许多物质、材料发生相互作用，表现出极强的亲和性；生物高分子具有很高的强度；生物高分子通常是生物可降解的；生物高分子来源于生物体，在工业上应用可以实现可持续性。正因为如此，生物高分子的开发与应用已成为各国生物技术领域和高分子材料领域研究的热点。
外源性物质进入生物体后进攻并与之结合的生物大分子（如蛋白质，脱氧核糖核酸）。生物体是一复杂体系，进入体内的外源性物质可以遇到各种不同的生物分子，与何者结合除与物质的结构有关还与热力学和动力学等因素有关。
DNA即脱氧核糖核酸（英文Deoxyribonucleic acid的缩写）,又称去氧核糖核酸，是染色体的主要化学成分，同时也是组成基因的材料。有时被称为“遗传微粒”，因为在繁殖过程中，父代把它们自己DNA的一部分复制传递到子代中，从而完成性状的传播。原核细胞的染色体是一个长DNA分子。真核细胞核中有不止一个染色体，每个染色体也只含一个DNA分子。不过它们一般都比原核细胞中的DNA分子大而且和蛋白质结合在一起。DNA分子的功能是贮存决定物种性状的几乎所有蛋白质和RNA分子的全部遗传信息;编码和设计生物有机体在一定的时空中有序地转录基因和表达蛋白完成定向发育的所有程序;初步确定了生物独有的性状和个性以及和环境相互作用时所有的应激反应.除染色体DNA外，有极少量结构不同的DNA存在于真核细胞的线粒体和叶绿体中。DNA病毒的遗传物质也是DNA,极少数为RNA.
DNA分子就是带有以上特征结构的分子。DNA结构的发现是科学史
DNA结构的发现是科学史上最具传奇性的“章节”之一。发
