高職分子生物學(xué)課件(分子生物學(xué))

1.分子生物學(xué)

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位是α-氨基酸。

常見(jiàn)的氨基酸共20種。它們以不同的順序排列可以為生命世界提供天文數(shù)字的各種各樣的蛋白質(zhì)。

蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的組織形式可分為四個(gè)主要的層次。一級(jí)結(jié)構(gòu)，也叫化學(xué)結(jié)構(gòu)，是分子中氨基酸的排列順序。

首尾相連的氨基酸通過(guò)氨基與羧基的縮合形成鏈狀結(jié)構(gòu)，稱為肽鏈。 肽鏈主鏈原子的局部空間排列為二級(jí)結(jié)構(gòu)。

二級(jí)結(jié)構(gòu)在空間的各種盤(pán)繞和卷曲為三級(jí)結(jié)構(gòu)。有些蛋白質(zhì)分子是由相同的或不同的亞單位組裝成的，亞單位間的相互關(guān)系叫四級(jí)結(jié)構(gòu)。

蛋白質(zhì)的特殊性質(zhì)和生理功能與其分子的特定結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系，這是形形色色的蛋白質(zhì)所以能表現(xiàn)出豐富多彩的生命活動(dòng)的分子基礎(chǔ)。 研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系是分子生物學(xué)研究的一個(gè)重要內(nèi)容。

隨著結(jié)構(gòu)分析技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已有幾千個(gè)蛋白質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)和幾百個(gè)蛋白質(zhì)的立體結(jié)構(gòu)得到了闡明。70年代末以來(lái)，采用測(cè)定互補(bǔ)DNA順序反推蛋白質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)的方法，不僅提高了分析效率，而且使一些氨基酸序列分析條件不易得到滿足的蛋白質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)分析得以實(shí)現(xiàn)。

發(fā)現(xiàn)和鑒定具有新功能的蛋白質(zhì)，仍是蛋白質(zhì)研究的內(nèi)容。例如與基因調(diào)控和高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)有關(guān)的蛋白質(zhì)的研究現(xiàn)在很受重視。

生物體的遺傳特征主要由核酸決定。絕大多數(shù)生物的基因都由DNA構(gòu)成。

簡(jiǎn)單的病毒如噬菌體的基因組是由46000個(gè)核苷酸按一定順序組成的一條雙股DNA。 由于是雙股DNA，所以通常以堿基對(duì)計(jì)算其長(zhǎng)度。

遺傳信息要在子代的生命活動(dòng)中表現(xiàn)出來(lái)，需要通過(guò)復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯。復(fù)制是以親代DNA為模板合成子代DNA分子。

轉(zhuǎn)錄是根據(jù)DNA的核苷酸序列決定一類RNA分子中的核苷酸序列；后者又進(jìn)一步?jīng)Q定蛋白質(zhì)分子中氨基酸的序列，就是轉(zhuǎn)譯。 因?yàn)檫@一類RNA起著信息傳遞作用，故稱信使核糖核酸。

基因在表達(dá)其性狀的過(guò)程中貫串著核酸與核酸、核酸與蛋白質(zhì)的相互作用。DNA復(fù)制時(shí)，雙股螺旋在解旋酶的作用下被拆開(kāi)，然后DNA聚合酶以親代DNA鏈為模板，復(fù)制出于代DNA鏈。

轉(zhuǎn)錄是在RNA聚合酶的催化下完成的。 生物體內(nèi)普遍存在的膜結(jié)構(gòu)，統(tǒng)稱為生物膜。

它包括細(xì)胞外周膜和細(xì)胞內(nèi)具有各種特定功能的細(xì)胞器膜。從化學(xué)組成看，生物膜是由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)通過(guò)非共價(jià)鍵構(gòu)成的體系。

很多膜還含少量糖類，以糖蛋白或糖脂形式存在。生物體的能量轉(zhuǎn)換主要在膜上進(jìn)行。

生物體取得能量的方式，或是像植物那樣利用太陽(yáng)能在葉綠體膜上進(jìn)行光合磷酸化反應(yīng)；或是像動(dòng)物那樣利用食物在線粒體膜上進(jìn)行氧化磷酸化反應(yīng)。 這二者能量來(lái)源雖不同，但基本過(guò)程非常相似，最后都合成腺苷三磷酸。

生物體利用食物氧化所釋放能量的效率可達(dá)70%左右，而從煤或石油的燃燒獲取能量的效率通常為20~40%，所以生物力能學(xué)的研究很受重視。對(duì)生物膜能量轉(zhuǎn)換的深入了解和模擬，將會(huì)對(duì)人類更有效地利用能量作出貢獻(xiàn)。

生物膜的另一重要功能是細(xì)胞問(wèn)或細(xì)胞膜內(nèi)外的信息傳遞。在細(xì)胞表面，廣泛地存在著一類稱為受體的蛋白質(zhì)。

激素和藥物的作用都需通過(guò)與受體分子的特異性結(jié)合而實(shí)現(xiàn)。癌變細(xì)胞表面受體物質(zhì)的分布有明顯變化。

細(xì)胞膜的表面性質(zhì)還對(duì)細(xì)胞分裂繁殖有重要的調(diào)節(jié)作用。對(duì)細(xì)胞表面性質(zhì)的研究帶動(dòng)了糖類的研究。

糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂等生物大分子結(jié)構(gòu)與功能的研究越來(lái)越受到重視。從發(fā)展趨勢(shì)看，寡糖與蛋白質(zhì)或脂質(zhì)形成的體系將成為分子生物學(xué)研究的一個(gè)新的重要的領(lǐng)域。

分子生物學(xué)的成就說(shuō)明：生命活動(dòng)的根本規(guī)律在形形色色的生物體中都是統(tǒng)一的。例如，不論在何種生物體中，都由同樣的氨基酸和核苷酸分別組成其蛋白質(zhì)和核酸。

遺傳物質(zhì)，除某些病毒外，都是DNA，并且在所有的細(xì)胞中都以同樣的生化機(jī)制進(jìn)行復(fù)制。物理學(xué)的成就證明，一切物質(zhì)的原子都由為數(shù)不多的基本粒子根據(jù)相同的規(guī)律所組成，說(shuō)明了物質(zhì)世界結(jié)構(gòu)上的高度一致，揭示了物質(zhì)世界的本質(zhì)，從而帶動(dòng)了整個(gè)物理學(xué)科的發(fā)展。

分子生物學(xué)則在分子水平上揭示了生命世界的基本結(jié)構(gòu)和生命活動(dòng)的根本規(guī)律的高度一致，揭示了生命現(xiàn)象的本質(zhì)。和過(guò)去基本粒子的研究帶動(dòng)物理學(xué)的發(fā)展一樣，分子生物學(xué)的概念和觀點(diǎn)也已經(jīng)滲入到基礎(chǔ)和應(yīng)用生物學(xué)的每一個(gè)分支領(lǐng)域，帶動(dòng)了整個(gè)生物學(xué)的發(fā)展，使之提高到一個(gè)嶄新的水平。

過(guò)去生物進(jìn)化的研究，主要依靠對(duì)不同種屬間形態(tài)和解剖方面的比較來(lái)決定親緣關(guān)系。隨著蛋白質(zhì)和核酸結(jié)構(gòu)測(cè)定方法的進(jìn)展，比較不同種屬的蛋白質(zhì)或核酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)，即可根據(jù)差異的程度，來(lái)斷定它們的親緣關(guān)系。

由此得出的系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)，與用經(jīng)典方法得到的是基本符合的。 采用分子生物學(xué)的方法研究分類與進(jìn)化有特別的優(yōu)越性。

首先，構(gòu)成生物體的基本生物大分子的結(jié)構(gòu)反映了生命活動(dòng)中更為本質(zhì)的方面。其次，根據(jù)結(jié)構(gòu)上的差異程度可以對(duì)親繞關(guān)系給出一個(gè)定量的，因而也是更準(zhǔn)確的概念。

第三，對(duì)于形態(tài)結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單的微生物的進(jìn)化，則只有用這種方法才能得到可靠結(jié)果。 分子生物學(xué)在生物工程技術(shù)中也起了巨大的作用，1973年重組DNA技術(shù)的成功，為基因工程的發(fā)展鋪平了道路。

80年代以來(lái)，已經(jīng)采用基因工程技術(shù)，把高等動(dòng)物的一些基因引入單細(xì)胞生物。

2.分子生物學(xué)的基本內(nèi)容

蛋白質(zhì)的特殊性質(zhì)和生理功能與其分子的特定結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系，這是形形色色的蛋白質(zhì)所以能表現(xiàn)出豐富多彩的生命活動(dòng)的分子基礎(chǔ)。研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系是分子生物學(xué)研究的一個(gè)重要內(nèi)容。

隨著結(jié)構(gòu)分析技術(shù)的發(fā)展，1962年已有幾千個(gè)蛋白質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)和幾百個(gè)蛋白質(zhì)的立體結(jié)構(gòu)得到了闡明。70年代末以來(lái)，采用測(cè)定互補(bǔ)DNA順序反推蛋白質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)的方法，不僅提高了分析效率，而且使一些氨基酸序列分析條件不易得到滿足的蛋白質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)分析得以實(shí)現(xiàn)。

發(fā)現(xiàn)和鑒定具有新功能的蛋白質(zhì)，仍是蛋白質(zhì)研究的內(nèi)容。例如與基因調(diào)控和高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)有關(guān)的蛋白質(zhì)的研究很受重視。 生物體的遺傳特征主要由核酸決定。絕大多數(shù)生物的基因都由 DNA構(gòu)成。簡(jiǎn)單的病毒，如λ噬菌體的基因組是由 46000個(gè)核苷酸按一定順序組成的一條雙股DNA（由于是雙股DNA，通常以堿基對(duì)計(jì)算其長(zhǎng)度）。細(xì)菌，如大腸桿菌的基因組，含4*10^6堿基對(duì)。人體細(xì)胞染色體上所含DNA為3*10^9堿基對(duì)。

遺傳信息要在子代的生命活動(dòng)中表現(xiàn)出來(lái)，需要通過(guò)復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯。復(fù)制是以親代 DNA為模板合成子代DNA分子。轉(zhuǎn)錄是根據(jù)DNA的核苷酸序列決定一類RNA分子中的核苷酸序列；后者又進(jìn)一步?jīng)Q定蛋白質(zhì)分子中氨基酸的序列，就是轉(zhuǎn)譯。因?yàn)檫@一類RNA起著信息傳遞作用，故稱信使核糖核酸（mRNA）。由于構(gòu)成RNA的核苷酸是4種，而蛋白質(zhì)中卻有20種氨基酸，它們的對(duì)應(yīng)關(guān)系是由mRNA分子中以一定順序相連的 3個(gè)核苷酸來(lái)決定一種氨基酸，這就是三聯(lián)體遺傳密碼。

基因在表達(dá)其性狀的過(guò)程中貫串著核酸與核酸、核酸與蛋白質(zhì)的相互作用。DNA復(fù)制時(shí)，雙股螺旋在解旋酶的作用下被拆開(kāi)，然后DNA聚合酶以親代DNA鏈為模板，復(fù)制出子代 DNA鏈。轉(zhuǎn)錄是在RNA聚合酶的催化下完成的。轉(zhuǎn)譯的場(chǎng)所核糖核蛋白體是核酸和蛋白質(zhì)的復(fù)合體，根據(jù)mRNA的編碼，在酶的催化下，把氨基酸連接成完整的肽鏈。基因表達(dá)的調(diào)節(jié)控制也是通過(guò)生物大分子的相互作用而實(shí)現(xiàn)的。如大腸桿菌乳糖操縱子上的操縱基因通過(guò)與阻遏蛋白的相互作用控制基因的開(kāi)關(guān)。真核細(xì)胞染色質(zhì)所含的非組蛋白在轉(zhuǎn)錄的調(diào)控中具有特殊作用。正常情況下，真核細(xì)胞中僅2~15%基因被表達(dá)。這種選擇性的轉(zhuǎn)錄與轉(zhuǎn)譯是細(xì)胞分化的基礎(chǔ)。 生物體內(nèi)普遍存在的膜結(jié)構(gòu)，統(tǒng)稱為生物膜。它包括細(xì)胞外周膜和細(xì)胞內(nèi)具有各種特定功能的細(xì)胞器膜。從化學(xué)組成看，生物膜是由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)通過(guò)非共價(jià)鍵構(gòu)成的體系。很多膜還含少量糖類，以糖蛋白或糖脂形式存在。

1972年提出的流動(dòng)鑲嵌模型概括了生物膜的基本特征：其基本骨架是脂雙層結(jié)構(gòu)。膜蛋白分為表在蛋白質(zhì)和嵌入蛋白質(zhì)。膜脂和膜蛋白均處于不停的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

生物膜在結(jié)構(gòu)與功能上都具有兩側(cè)不對(duì)稱性。以物質(zhì)傳送為例，某些物質(zhì)能以很高速度通過(guò)膜，另一些則不能。象海帶能從海水中把碘濃縮 3萬(wàn)倍。生物膜的選擇性通透使細(xì)胞內(nèi)pH和離子組成相對(duì)穩(wěn)定，保持了產(chǎn)生神經(jīng)、肌肉興奮所必需的離子梯度，保證了細(xì)胞濃縮營(yíng)養(yǎng)物和排除廢物的功能。

生物體的能量轉(zhuǎn)換主要在膜上進(jìn)行。生物體取得能量的方式，或是像植物那樣利用太陽(yáng)能在葉綠體膜上進(jìn)行光合磷酸化反應(yīng)；或是像動(dòng)物那樣利用食物在線粒體膜上進(jìn)行氧化磷酸化反應(yīng)。這二者能量來(lái)源雖不同，但基本過(guò)程非常相似，最后都合成腺苷三磷酸。對(duì)于這兩種能量轉(zhuǎn)換的機(jī)制，P.米切爾提出的化學(xué)滲透學(xué)說(shuō)得到了越來(lái)越多的證據(jù)。生物體利用食物氧化所釋放能量的效率可達(dá)70%左右，而從煤或石油的燃燒獲取能量的效率通常為20~40%，所以生物力能學(xué)的研究很受重視。對(duì)生物膜能量轉(zhuǎn)換的深入了解和模擬將會(huì)對(duì)人類更有效地利用能量作出貢獻(xiàn)。

生物膜的另一重要功能是細(xì)胞間或細(xì)胞膜內(nèi)外的信息傳遞。在細(xì)胞表面，廣泛地存在著一類稱為受體的蛋白質(zhì)。激素和藥物的作用都需通過(guò)與受體分子的特異性結(jié)合而實(shí)現(xiàn)。癌變細(xì)胞表面受體物質(zhì)的分布有明顯變化。細(xì)胞膜的表面性質(zhì)還對(duì)細(xì)胞分裂繁殖有重要的調(diào)節(jié)作用。

對(duì)細(xì)胞表面性質(zhì)的研究帶動(dòng)了糖類的研究。糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂等生物大分子結(jié)構(gòu)與功能的研究越來(lái)越受到重視。從發(fā)展趨勢(shì)看，寡糖與蛋白質(zhì)或脂質(zhì)形成的體系將成為分子生物學(xué)研究的一個(gè)新的重要的領(lǐng)域。

3.如何設(shè)計(jì)一個(gè)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)

分子生物學(xué)作為基因工程的上游技術(shù)，其實(shí)驗(yàn)的成果和準(zhǔn)確性將決定下游所有的步驟和最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

所以構(gòu)建一個(gè)完備的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室是非常重要的，以下就讓我們來(lái)看看構(gòu)建一個(gè)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室需要哪些儀器。 1。

冰箱：根據(jù)藥品、試劑及多種生物制劑保存的需要，必須具備不同控溫級(jí)別的冰箱，最常使用的有：4℃、-20℃、-80℃冰箱。4℃適合儲(chǔ)存某些溶液、試劑、藥品等。

-20℃適用于某些試劑、藥品、酶、血清、配好的抗生素和DNA、蛋白質(zhì)樣品等。-80℃適合某些長(zhǎng)期低溫保存的樣品、大腸桿菌菌種、純化的樣品、特殊的低溫處理消化液等的保存。

0-10℃的層析冷柜適合低溫條件下的電泳、層析、透析等實(shí)驗(yàn)。 2。

培養(yǎng)箱：37℃恒溫箱用于細(xì)菌的平板培養(yǎng)及分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)。 3。

恒溫培養(yǎng)搖床：用于大腸桿菌等生物工程菌種的擴(kuò)增。 4。

水浴鍋：用于保溫并進(jìn)行各類實(shí)驗(yàn)。25-100℃水浴搖床可用于分子雜交試驗(yàn)，各種生物化學(xué)酶反應(yīng)等試驗(yàn)的保溫。

含低溫的水浴槽可以用于分子生物學(xué)的質(zhì)粒與基因片段的連接等實(shí)驗(yàn)及用于42度的大腸桿菌感受態(tài)的熱激。 5。

烘箱：主用于烘干實(shí)驗(yàn)器皿，有些需要溫度高些，有些需要溫度低些。 用于RNA方面的實(shí)驗(yàn)用具，需要在250℃烤箱中烘干，有些塑料用具只能在42-45℃的烤箱中進(jìn)行烘干。

6。超純水機(jī)：隨著分子生物學(xué)的飛速發(fā)展，許多實(shí)驗(yàn)對(duì)水純度的要求越來(lái)越高，用自來(lái)水、蒸餾水、離子交換水、反滲透純水做為供水，磁鐵耦合齒輪泵作用使水循環(huán)。

用于PCR、PCR氨基酸分析、DNA測(cè)序、酶反應(yīng)、組織和細(xì)胞培養(yǎng)等。 7。

蒸汽消毒鍋：分子生物學(xué)所用大部分試劑，而且實(shí)驗(yàn)用具都應(yīng)嚴(yán)格消毒滅菌。用于小批量物品的隨時(shí)消毒。

大批實(shí)驗(yàn)物品、試劑、培養(yǎng)基可使用大型消毒且定時(shí)進(jìn)行消毒。 8。

濾器濾膜：不耐高溫、高壓的試劑用其處菌。 9。

各種天平：臺(tái)秤、精密電子分析天平，用于精確稱量各類試劑。 10。

液體體積的度量：量筒、移液管、微量取液器、刻度試管、燒杯、錐形瓶等。 11。

pH計(jì)：測(cè)定溶液中H 的直接電位的儀器，主要通過(guò)一對(duì)電極，在不同的pH溶液中產(chǎn)生不同的電動(dòng)勢(shì)用pH值表示出來(lái)； pH試紙：只適用于培養(yǎng)液、酚飽和液、緩沖液或其它試劑溶液的pH值的粗略估計(jì)。 而大部分試劑的配制要求嚴(yán)格的pH值，需精確度高（小數(shù)點(diǎn)后兩位）的pH計(jì)。

12。分光光度計(jì)：光密度、分光光度計(jì)是利用物質(zhì)在可見(jiàn)光和紫外線區(qū)域中的吸收光譜來(lái)鑒定該物質(zhì)的性質(zhì)及其含量的一種儀器。

它是由光源、單色器、吸收池、接收器、測(cè)量?jī)x表或顯示屏幕所組成。 OD值是許多溶液中溶質(zhì)定量的方便指標(biāo)之一，通過(guò)所產(chǎn)生的單色光而測(cè)定某一溶液對(duì)該單色光的吸收值，利用它可進(jìn)行核酸溶液定量和純度的初步判斷。

OD值也可以作為菌濃的檢測(cè)指標(biāo)。 13。

高速離心機(jī)：最大轉(zhuǎn)速25000r/m，最大離心力89000g。 有冷凍和常溫兩種，多用于制備和手收集微生物、細(xì)胞碎片、細(xì)胞、大的細(xì)胞器、硫酸銨沉淀物以及免疫沉淀物等。

14。超凈工作臺(tái)：內(nèi)有紫外燈、照明燈、還應(yīng)有酒精燈火焰、75%乙醇等滅菌的設(shè)備，是一種提供局部潔凈度的設(shè)備。

其原理是鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)空氣，經(jīng)過(guò)低、中效的過(guò)濾器后，通過(guò)工作臺(tái)面，使實(shí)驗(yàn)操作區(qū)域成為無(wú)菌的環(huán)境。 15。

電泳系統(tǒng)：電泳技術(shù)是檢測(cè)、鑒定各種生物大分子的純度、含量及描述它們的特征，甚至還是分離、純化、回收和濃縮樣品的工具之一。 電泳系統(tǒng)分為電源和電泳槽，電源需經(jīng)穩(wěn)流通過(guò)穩(wěn)壓器，既能提供穩(wěn)定的直流電，又能輸出穩(wěn)定的電壓；水平式電泳槽：一般分為微型電泳槽和大號(hào)水平式電泳槽 16。

PCR儀：儀，也稱DNA熱循環(huán)儀，基因擴(kuò)增儀，它是使一對(duì)寡核苷酸引物結(jié)合到正負(fù)DNA鏈上的靶序列兩側(cè)，從而酶促合成拷貝數(shù)百萬(wàn)倍的靶序列DNA片段，它的每一循環(huán)包括在三種不同溫度進(jìn)行的DNA變性，引物復(fù)性，DNA聚合酶催化的延伸反應(yīng)三個(gè)過(guò)程。 需要說(shuō)明的是，有些實(shí)驗(yàn)室可能還需要梯度PCR儀或?qū)嵤露繜晒釶CR儀來(lái)進(jìn)行一些特殊的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)。

17。凝膠成像分析系統(tǒng)：對(duì)電泳后含溴乙錠（EB）核酸樣品的觀察分析。

18。其他設(shè)備 （1）微波爐：便于一些溶液的快速加熱和定溫加熱，電泳瓊脂糖凝膠配制、溶化等。

（ 2）制冰機(jī)：用于制造大多數(shù)核酸、蛋白質(zhì)的實(shí)驗(yàn)操作所需的低溫環(huán)境，以減少核酸酶或蛋白質(zhì)酶的水解。 （3）層析裝置：（色譜分離）是一種分離多組分混合物的有效物理方法。

真空印記系統(tǒng)，DNA合成/測(cè)序儀：這些都是對(duì)核酸進(jìn)行深入研究的必備儀器。 （4）磁力攪拌器：多角度旋轉(zhuǎn)混勻器、快速振蕩混合器：用于混合儀器。

（5）組織勻漿器：超聲組織及細(xì)胞破碎器，用其進(jìn)行樣品的分離提純實(shí)驗(yàn)。 （6）通風(fēng)櫥：很多溶劑能逸出毒氣，必備柜，放射性試驗(yàn)還要有有機(jī)玻璃屏蔽。

（7）玻璃蒸餾器、電熱加帽、變壓器：用于酚等有機(jī)溶劑的蒸餾。 （8 ）Tip頭、Eppendorf管：微管移液器tip頭（吸液尖）、Eppendorf管（微量離心管）可洗滌，硅化消毒后反復(fù)使用。

對(duì)一些要求嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)，如RNA的提取、保存等操作，應(yīng)使用新的消毒tip頭與Eppendorf管。另外還應(yīng)備有常用規(guī)格的離心管（1000ml、500ml、。

4.分子生物學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容有哪些

分子生物學(xué)分子生物學(xué)主要包含以下三部分研究?jī)?nèi)容：1。

核酸的分子生物學(xué)核酸的分子生物學(xué)研究核酸的結(jié)構(gòu)及其功能。由于核酸的主要作用是攜帶和傳遞遺傳信息，因此分子遺傳學(xué)（moleculargenetics）是其主要組成部分。

由于50年代以來(lái)的迅速發(fā)展，該領(lǐng)域已形成了比較完整的理論體系和研究技術(shù)，是目前分子生物學(xué)內(nèi)容最豐富的一個(gè)領(lǐng)域。 研究?jī)?nèi)容包括核酸/基因組的結(jié)構(gòu)、遺傳信息的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄與翻譯，核酸存儲(chǔ)的信息修復(fù)與突變，基因表達(dá)調(diào)控和基因工程技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用等。

遺傳信息傳遞的中心法則（centraldogma）是其理論體系的核心。2。

蛋白質(zhì)的分子生物學(xué)分子生物學(xué)蛋白質(zhì)的分子生物學(xué)研究執(zhí)行各種生命功能的主要大分子──蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能。 盡管人類對(duì)蛋白質(zhì)的研究比對(duì)核酸研究的歷史要長(zhǎng)得多，但由于其研究難度較大，與核酸分子生物學(xué)相比發(fā)展較慢。

近年來(lái)雖然在認(rèn)識(shí)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其與功能關(guān)系方面取得了一些進(jìn)展，但是對(duì)其基本規(guī)律的認(rèn)識(shí)尚缺乏突破性的進(jìn)展。3。

細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子生物學(xué)分子生物學(xué)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子生物學(xué)研究細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞間信息傳遞的分子基礎(chǔ)。 構(gòu)成生物體的每一個(gè)細(xì)胞的分裂與分化及其它各種功能的完成均依賴于外界環(huán)境所賦予的各種指示信號(hào)。

在這些外源信號(hào)的刺激下，細(xì)胞可以將這些信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐幌盗械纳锘瘜W(xué)變化，例如蛋白質(zhì)構(gòu)象的轉(zhuǎn)變、蛋白質(zhì)分子的磷酸化以及蛋白與蛋白相互作用的變化等，從而使其增殖、分化及分泌狀態(tài)等發(fā)生改變以適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境的需要。 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)研究的目標(biāo)是闡明這些變化的分子機(jī)理，明確每一種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與傳遞的途徑及參與該途徑的所有分子的作用和調(diào)節(jié)方式以及認(rèn)識(shí)各種途徑間的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。

信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)理的研究在理論和技術(shù)方面與上述核酸及蛋白質(zhì)分子有著緊密的聯(lián)系，是當(dāng)前分子生物學(xué)發(fā)展最迅速的領(lǐng)域之一。