ในชีววิทยาระดับโมเลกุลคำว่าการประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่ ( MA ) หมายถึงโครงสร้างทางเคมีขนาดใหญ่ เช่นไวรัส และ อนุภาคนาโนที่ไม่ใช่ชีวภาพ ออร์ แกเนลล์และเยื่อ หุ้มเซลล์ และไรโบโซมเป็นต้น ซึ่งเป็นส่วนผสมที่ซับซ้อนของพอลิเปปไทด์ พอลินิวคลีโอไทด์ พอลิแซ็กคาไรด์หรือ โมเลกุลพอลิ เมอร์ ขนาด ใหญ่อื่นๆโดยทั่วไปแล้วจะมีมากกว่าหนึ่งชนิด และส่วนผสมเหล่านี้จะถูกกำหนดในเชิงพื้นที่ (เช่น ในแง่ของรูปร่างทางเคมี) และในแง่ขององค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้าง พื้นฐาน โมเลกุลขนาดใหญ่พบได้ในสิ่งมีชีวิตและสิ่งไม่มีชีวิต และประกอบด้วยอะตอมหลายร้อยหรือหลายพันอะตอมที่ยึดติดกันด้วยพันธะโควาเลนต์มักมีลักษณะเฉพาะคือหน่วยที่ซ้ำกัน (เช่น เป็นพอลิเมอร์ ) การประกอบของโมเลกุลเหล่านี้อาจเป็นชีวภาพหรือไม่ใช่ชีวภาพก็ได้ แม้ว่าคำว่า MA จะใช้กันทั่วไปในชีววิทยามากกว่า และคำว่าการประกอบโมเลกุลเหนือ ระดับ มักใช้ในบริบทที่ไม่ใช่ชีวภาพ (เช่น ในเคมีโมเลกุลเหนือระดับและนาโนเทคโนโลยี ) โครงสร้างโมเลกุลขนาดใหญ่ (MAs) ยึดติดกันเป็นรูปทรงที่กำหนดโดยปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลที่ไม่ใช่พันธะโควาเลนต์ (แทนที่จะเป็นพันธะโควาเลนต์ ) และสามารถอยู่ในโครงสร้างที่ไม่ซ้ำกัน (เช่น ในไรโบโซม (ภาพ) และโครงสร้างของเยื่อหุ้มเซลล์) หรือในรูปแบบเชิงเส้น วงกลม เกลียว หรือรูปแบบอื่นๆ ที่ซ้ำกัน (เช่น ในเส้นใยแอคตินและมอเตอร์ของแฟลเจลลัมภาพ) กระบวนการที่ทำให้เกิดโครงสร้างโมเลกุลขนาดใหญ่เหล่านี้เรียกว่าการประกอบตัวเองของโมเลกุลซึ่งเป็นคำที่ใช้โดยเฉพาะในบริบทที่ไม่ใช่ทางชีววิทยา มีวิธีการทางกายภาพ/ชีวฟิสิกส์ เคมี/ชีวเคมี และการคำนวณที่หลากหลายสำหรับการศึกษาโครงสร้างโมเลกุลขนาดใหญ่ เนื่องจากขนาด (มิติของโมเลกุล) ของโครงสร้างโมเลกุลขนาดใหญ่ ความพยายามในการอธิบายองค์ประกอบและโครงสร้างของพวกมัน และการค้นหากลไกที่อยู่เบื้องหลังการทำงานของพวกมันจึงเป็นหัวใจสำคัญของวิทยาศาสตร์โครงสร้างสมัยใหม่

สารประกอบชีว โมเลกุล หรือที่เรียกว่าสารประกอบชีวโมเลกุลขนาดใหญ่ คือสารประกอบทางชีวภาพใดๆ ที่ประกอบด้วย พอลิเมอร์ชีวภาพมากกว่าหนึ่งชนิด( โปรตีน , RNA , DNA , ^{[ 5 ]}คาร์โบไฮเดรต ) หรือโมเลกุลชีวภาพขนาดใหญ่ที่ไม่ใช่พอลิเมอร์ ( ลิปิด ) ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลชีวภาพเหล่านี้เป็นแบบไม่ใช้พันธะโควาเลนต์ ^{[ 6 ]} ตัวอย่าง:

• โปรตีนคอมเพล็กซ์ซึ่งบางส่วนเป็นคอมเพล็กซ์ที่มีเอนไซม์หลายชนิดได้แก่โปรตีเอโซม , ดีเอ็นเอพอลิเมอเรส III โฮโลเอนไซม์ , อาร์เอ็นเอพอลิเมอเรส II โฮโลเอนไซม์ , แคปซิดของไวรัสแบบสมมาตร , คอมเพล็กซ์ชาเป อโรนินGroEL - GroES , โฟโตซิสเต็ม I , เอทีพีซินเทส , เฟอร์ริติน
• สารประกอบ RNA-โปรตีน: ไรโบโซม , สไปโซโซม , วอลท์ , SnRNPสารประกอบดังกล่าวในนิวเคลียสของเซลล์เรียกว่าไรโบนิวคลีโอโปรตีน (RNP)
• สารประกอบดีเอ็นเอ-โปรตีน: นิวคลีโอโซม
• สารประกอบโปรตีน-ไขมัน: ไลโปโปรตีน^{[ 7 ] [ 8 ]}

โครงสร้าง ของสารเชิงซ้อนชีวโมเลกุลขนาดใหญ่ได้รับการศึกษาโดย การตกผลึกด้วย รังสีเอกซ์ สเปกโทรส โก ปี NMR ของโปรตีนกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบไครโอและการวิเคราะห์อนุภาคเดี่ยว ต่อเนื่อง และโทโมกราฟีอิเล็กตรอน^{[ 9 ]} แบบจำลองโครงสร้างอะตอมที่ได้จากการตกผลึกด้วยรังสีเอกซ์และสเปกโทรสโกปี NMR ของชีวโมเลกุลสามารถเชื่อมต่อเข้ากับโครงสร้างที่ใหญ่กว่ามากของสารเชิงซ้อนชีวโมเลกุลที่ได้จากเทคนิคที่มีความละเอียดต่ำกว่า เช่น กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน โทโมกราฟีอิเล็กตรอน และการ กระเจิงรังสีเอกซ์มุมเล็ก^{[ 10 ]}

สารประกอบของโมเลกุลขนาดใหญ่พบได้ทั่วไปในธรรมชาติ โดยมีส่วนเกี่ยวข้องในการสร้างไวรัสและเซลล์สิ่งมีชีวิตทั้งหมด นอกจากนี้ สารประกอบเหล่านี้ยังมีบทบาทพื้นฐานในกระบวนการดำรงชีวิตขั้นพื้นฐานทั้งหมด (เช่นการสังเคราะห์โปรตีนการแบ่งเซลล์ การขนส่ง เวสิเคิลการแลกเปลี่ยนสารภายในและระหว่างเซลล์ เป็นต้น) ในแต่ละบทบาทเหล่านี้ สารประกอบผสมที่ซับซ้อนจะถูกจัดระเบียบในรูปแบบโครงสร้างและเชิงพื้นที่ที่เฉพาะเจาะจง ในขณะที่โมเลกุลขนาดใหญ่แต่ละตัวยึดติดกันด้วยพันธะโควาเลนต์และแรงที่ไม่ใช่โควาเลนต์ภายใน โมเลกุล (เช่น การเชื่อมโยงระหว่างส่วนต่างๆ ภายในแต่ละโมเลกุล ผ่าน ปฏิกิริยาประจุต่อประจุ แรงแวนเดอร์วาลส์และปฏิกิริยาไดโพล-ไดโพลเช่นพันธะไฮโดรเจน ) แต่โดยนิยามแล้ว สารประกอบเชิงซ้อนของโมเลกุลขนาดใหญ่ (MAs) นั้นยึดติดกันด้วย แรง ที่ไม่ใช่โควาเลนต์ เพียงอย่างเดียว ยกเว้นว่าแรงเหล่านี้เกิดขึ้นระหว่างโมเลกุล (เช่นปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุล )

ภาพด้านบนแสดงให้เห็นถึงองค์ประกอบและขนาด (มิติ) ที่เกี่ยวข้องกับ MA แต่สิ่งเหล่านี้เป็นเพียงจุดเริ่มต้นของความซับซ้อนของโครงสร้างเท่านั้น ในหลักการแล้ว เซลล์สิ่งมีชีวิตแต่ละเซลล์ประกอบด้วย MA แต่ตัวเซลล์เองก็เป็น MA ด้วยเช่นกัน ในตัวอย่างและสารประกอบและโครงสร้างอื่นๆ ที่คล้ายกัน MA แต่ละตัวมักมีน้ำหนักโมเลกุลหลายล้านดาลตัน (เมกะดาลตัน กล่าวคือ หลายล้านเท่าของน้ำหนักของอะตอมเดี่ยวๆ) แม้ว่าจะยังคงมีอัตราส่วนของส่วนประกอบ (สัดส่วนทางเคมี ) ที่วัดได้ในระดับความแม่นยำระดับหนึ่ง ดังที่กล่าวไว้ในคำอธิบายภาพ เมื่อเตรียมอย่างเหมาะสม MA หรือส่วนประกอบย่อยของ MA มักสามารถตกผลึกเพื่อศึกษาโดยวิธีการตกผลึกโปรตีนและวิธีการที่เกี่ยวข้อง หรือศึกษาโดยวิธีการทางกายภาพอื่นๆ (เช่นสเปกโทรสโกปีกล้องจุลทรรศน์ )

โครงสร้างของไวรัสเป็นหนึ่งใน MA ที่ได้รับการศึกษาเป็นครั้งแรก ตัวอย่างทางชีวภาพอื่นๆ ได้แก่ ไรโบโซม (ภาพบางส่วนด้านบน) โปรตีเอโซม และคอมเพล็กซ์การแปล (ที่มี ส่วนประกอบของ โปรตีนและกรดนิวคลีอิก ) คอมเพล็กซ์การถอดรหัสของโปรคาริโอตและยูคาริโอต และ รูพรุน นิวเคลียร์ และ รูพรุนทางชีวภาพอื่นๆที่อนุญาตให้วัสดุผ่านระหว่างเซลล์และส่วนประกอบของเซลล์เยื่อชีวภาพโดยทั่วไปก็ถือว่าเป็น MA เช่นกัน แม้ว่าข้อกำหนดสำหรับการกำหนดโครงสร้างและพื้นที่จะถูกปรับเปลี่ยนเพื่อรองรับพลวัตโมเลกุล โดยธรรมชาติ ของไขมัน เยื่อหุ้มเซลล์ และของ โปรตีนภายในชั้นไขมันสองชั้น^{[ 15 ]}

ในระหว่างการประกอบ ไวริออนของแบคทีริโอเฟจ (ฟาจ) T4 โปรตีนมอร์โฟเจเนติกที่เข้ารหัสโดยยีน ของฟาจ จะโต้ตอบกันในลำดับลักษณะเฉพาะ การรักษาสมดุลที่เหมาะสมในปริมาณของโปรตีนแต่ละชนิดที่ผลิตขึ้นระหว่างการติดเชื้อไวรัสดูเหมือนจะเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการสร้างรูปร่าง ของฟาจ T4 ตาม ปกติ ^{[ 16 ]} โปรตีนที่เข้ารหัสโดยฟาจ T4 ที่กำหนดโครงสร้างของไวริออนประกอบด้วยส่วนประกอบโครงสร้างหลัก ส่วนประกอบโครงสร้างรอง และโปรตีนที่ไม่ใช่โครงสร้างที่เร่งปฏิกิริยาขั้นตอนเฉพาะในลำดับการสร้างรูปร่าง^{[ 17 ]}

สุดท้ายนี้ ชีววิทยาไม่ใช่ขอบเขตเดียวของเครื่องจักรระดับโมเลกุล (MA) เท่านั้น สาขาเคมีระดับเหนือโมเลกุลและนาโนเทคโนโลยีต่างก็มีส่วนที่พัฒนาขึ้นเพื่อขยายและต่อยอดหลักการที่แสดงให้เห็นครั้งแรกในเครื่องจักรระดับโมเลกุลทางชีววิทยา โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านเหล่านี้ การขยายกระบวนการพื้นฐานของเครื่องจักรระดับโมเลกุลและการขยายการออกแบบเครื่องจักรที่รู้จักกันอยู่แล้วไปสู่ประเภทและกระบวนการใหม่ๆ นั้น เป็นสิ่งที่น่าสนใจอย่างยิ่ง

• การสร้างแบบจำลองหลายสถานะของโมเลกุลชีวภาพ
• โครงสร้างควอเทอร์นารี
• คอมเพล็กซ์โปรตีนหลายชนิด
• ออร์แกเนลล์ : ความหมายที่กว้างที่สุดของ "ออร์แกเนลล์" ไม่ได้รวมเฉพาะโครงสร้างภายในเซลล์ที่มีเยื่อหุ้มเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสารประกอบชีวโมเลกุลขนาดใหญ่มากด้วย
• การสร้างแบบจำลองหลายสถานะของโมเลกุลชีวภาพ

• Beck Group (2019), โครงสร้างและหน้าที่ของกลุ่มโมเลกุลขนาดใหญ่ (หน้าหลักของ Beck Group), Beck Group - โครงสร้างและหน้าที่ของกลุ่มโมเลกุลขนาดใหญ่ - EMBL , เข้าถึงเมื่อ 13 มิถุนายน 2011
• DMA Group (2019), พลวัตของการประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่ (หน้าแรกของ DMA Group), ส่วนพลวัตของการประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่ | สถาบันแห่งชาติเพื่อการถ่ายภาพทางการแพทย์และวิศวกรรมชีวภาพเข้าถึงเมื่อ 13 มิถุนายน 2011