分子生物学molecular biology

从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学。自20世纪50年代以来，分子生物学是生物学的前沿与生长点，其主要研究领域包括蛋白质体系、蛋白质-核酸体系和蛋白质-脂质体系（即生物膜），也包括各种生命过程，如光合作用、肌肉收缩、神经兴奋、遗传特征的传递等分子水平的物理化学分析。根据研究对象不同，又可分别称为分子遗传学、分子生理学、分子进化学等。分子生物学是现今生物学的一个重要发展，反映了生物科学已开始由现象描述深入到阐明基本机理的作用规律。

分子生物学Molecular Biology

生物化学的一个分支。研究细胞中生物大分子的结构、合成、降解及代谢行为。生物大分子包括DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）、蛋白质（包括酶）、碳水化合物、糖蛋白和脂蛋白复合物。最早由O.T.艾弗里20世纪40年代初提出，最初等同于核酸的研究。加拿大科学家艾弗里、麦克劳德和美国科学家麦卡蒂通过对细胞的研究，首先确定细胞中的遗传物质是DNA。美国科学家J.D.瓦特森和英国科学家F.克里克1953年阐明了DNA的双螺旋结构，由此获得1962年诺贝尔奖。双螺旋由两条相互配对的磷酸糖“骨架”构成，骨架上完全配对的碱基位于螺旋中央。法国生物化学家J.莫诺和F.雅各布(获1965年诺贝尔奖)证明RNA的合成是以DNA为模板，称其合成过程为“转录”，称RNA指导的蛋白质合成为“翻译”。细胞中蛋白质一旦发生翻译，可经一系列变化（如糖或脂的加入）形成细胞组成中的复合蛋白。病毒是分子生物学中一个重要的研究领域。最初对病毒的基础研究包括加拿大科学家德赫里尔的工作，他发现了噬菌体（细菌病毒），病毒由DNA或RNA及相应蛋白质构成，因而可用于考察复制(DNA合成)、转录(RNA合成)和翻译（蛋白质合成）的模型。美国生物化学家科恩伯格(获1959年诺贝尔奖)对阐明病毒中DNA的合成做出最杰出的贡献。最近的研究中已使用真核细胞病毒，这类病毒可看作动物细胞和组织的一个缩影，其分子生物学调控类似于细胞内的相应机制。以RNA作为遗传物质的病毒称为逆转录病毒，其中某些与人类的癌变有关。但多数侵染真核细胞的病毒都是DNA病毒。随着1970年美国生物化学家史密斯(获1978年诺贝尔奖)对限制性内切酶的分离成功，DNA重组技术（即遗传工程）兴起，限制性内切酶在特定位点（碱基顺序）切断DNA分子，连接酶则能把这些片断连接起来，从而在基因拼接试验中把不同DNA分子接在一起，形成重组分子，并首先在细菌和病毒上获得成功。1977年获得首例哺乳动物DNA片断组合入细菌质粒的重组分子。质粒是某些细菌细胞中含DNA的非染色质颗粒。基因拼接使得这些真核细胞DNA指导合成的RNA得到的产物比最终的信使RNA多得多。因为这些片断中与蛋白信使无关的密码已被切去，剩下的RNA拼接在一起。美国马萨诸塞州剑桥的吉尔伯特和英格兰剑桥的桑格开发了不同的方法，他们与加利福尼亚的伯格（首先从事克隆试验的人）一起获得1980年诺贝尔奖。这些技术使古典遗传学和分子遗传学发生巨大变革。在DNA分子水平解释临床病例的能力使许多遗传病得到理解。DNA碱基顺序水平的变化导致信使RNA顺序发生变异，从而在翻译为蛋白质时发生错误或形成其他蛋白质，从而出现遗传病的功能障碍特征。许多遗传学概念也被修正，例如，证明了许多蛋白质都存在多基因密码。此外，对蛋白质及其相互之间以及与核酸之间相互关系的研究也在开展。哈佛的普塔史内和艾伯塔的安德森首先记述了一种噬菌体基因转录控制过程中蛋白-DNA相互关系的分子机制。加拿大分子生物学家科拉纳在核酸分子的化学合成中有开创性，他的许多学生都卓有成就，包括开发特纳（不列颠哥伦比亚大学）和史密斯（不列颠哥伦比亚大学）。现在，各大学、各省生化技术企业以及许多联邦、省级研究部门都在开展分子生物学的研究。

分子生物学

在分子水平上研究生命现象的科学。创立于20世纪50年代。主要研究领域有三大方面：生物大分子的结构、功能与合成；遗传的分子基础；生物膜的分子生物学。中国于1965年在世界上首次人工合成了结晶胰岛素；1981年又成功地人工合成了酵母丙氨酸转移核糖核酸。

分子生物学fenzishengwuxue

从分子水平上研究生命现象的科学，着重点在生物大分子结构与功能关系以及相互的作用。大体可分为三大领域：一是蛋白质体系（包括酶），二是蛋白质—核酸体系(中心问题是分子遗传学，即遗传信息的传递)，三是蛋白质—脂质体系（即生物膜）。一般认为，分子生物学是自沃森和克里克1953年提出DNA双螺旋结构模型后，从生物化学和遗传学中明确分出的一门新兴学科。

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分子生物学fenzi shengwuxue

生物学中研究蛋白质、酶、核酸等生物大分子的结构、功能与信息的一个分支学科，它用物理学、化学方法在分子水平上揭示生命现象的本质。以DNA螺旋结构模型的建立为标志，50年代，它揭示了DNA半保存复制的基础，创立了中心法则，并开始探索复制机制。60年代，遗传密码被破译，生命有机体的统一性得到了在分子水平上的证实。70年代，人工基因的合成为遗传工程开辟了道路。
分子生物学的产生是生物学中的一场革命，它把人们对生命本质与规律的认识推向一个崭新的阶段。它揭示出生命物质与物理一化学物质之间的辩证关系，结束了在生物学中持续了几百年的机械论与活力论之争。另一方面，它在生产实践上也产生了重要作用，为药物机理酶的人工模拟、遗传工程等方面的研究开辟了道路。

分子生物学molecular biology

系指从分子水平上研究生命的一门科学而言。此门科学可以使生物学的研究由观察生命活动的现象深入到认识生命活动的本质，而真正揭示生命的秘密。其核心内容是研究蛋白质、核酸、酶类等高分子的结构和运动规律。近年来由于DNA双螺旋结构的发现、蛋白质及核酸的人工合成、某些高分子化学结构和空间结构的测定、生物遗传信息在DNA分子中的贮存与复制及运转和翻译的研究等均取得了显著的成果。人类掌握生命中的遗传、变异、繁殖、代谢、衰老、疾病、死亡、等奥秘必定会实现的。

分子生物学

现代生物学的一个分支。研究组成生物体的各类大分子(如核酸、蛋白质、多糖等)的结构和功能，用物理学手段揭示生命现象的本质。其基础是遗传学、生物化学、高分子物理化学以及化学物理学等。

分子生物学

在分子水平上研究生命现象的物质基础的科学。是现代生物化学的一个重要内容。主要指蛋白质和核酸的结构与功能的研究，也包括各种生命过程，如光合作用、肌肉收缩、神经兴奋、遗传特征的传递等深入到分子水平的物理化学分析。分子生物学是现今生物学的一个重要发展，这个发展反映生物科学对于许多重大问题已开始由描述现象转入到阐明基本的作用规律。

分子生物学／蛋白质研究发展简史／组成蛋白质的氨基酸／蛋白质的基本化学结构／蛋白质的一级结构／蛋白质的二级结构和三级结构／蛋白质主链构象的结构单元／蛋白质构象的一般结构原则／蛋白质侧链间形成的构象／蛋白质的四级结构／蛋白质的非肽链组份／非肌肉的收缩蛋白质／新陈代谢过程中的蛋白质／具有生物防御作用的蛋白质／感觉反应或信息加工的蛋白质／与遗传基因有关的蛋白质／生物体保护、成形及结缔用的蛋白质／蛋白质一级结构的变异／蛋白质一级结构的裁剪与生物体的调节控制／蛋白质的变性作用和分子构象的浮动／蛋白质一级结构决定高级结构／多肽和蛋白质的人工合成／酶／酶的分类和命名／酶的化学本质／酶的催化／酶的专一性／酶活性的调节控制／米氏方程／酶的作用机理／酶的应用／核糖核酸的分类／核糖核酸的化学组成／核糖核酸的结构／转移核糖核酸的结构／核糖体核糖核酸的结构／信使核糖核酸的结构／病毒核糖核酸／核糖核酸一级结构的测定方法／核酸的人工合成／化学合成中的保护基和缩合剂／磷酸二酯法和磷酸三酯法／核酸的固相合成／核糖核酸和脱氧核糖核酸的酶促合成／脱氧核糖核酸的化学组成／脱氧核糖核酸的一级结构／脱氧核糖核酸的双螺旋结构／脱氧核糖核酸的超螺旋结构及核小体／单链与双链脱氧核糖核酸、链状与环状脱氧核糖核酸／脱氧核糖核酸的变性／脱氧核糖核酸的复性动力学／脱氧核糖核酸的半保留复制／脱氧核糖核酸的复制过程／解旋蛋白／脱氧核糖核酸聚合酶／脱氧核糖核酸拓扑异构酶／脱氧核糖核酸指引的核糖核酸聚合酶／核糖核酸指引的核糖核酸聚合酶／脱氧核糖核酸连接酶／核糖核酸的转录／核糖核酸合成的抑制剂／核糖核酸的种类及其加工／转移核糖核酸／反转录酶／脱氧核糖核酸的损伤与修复／核糖体核糖核酸／蛋白质生物合成／氨基酸的活化／肽链合成的起始／延伸作用／移位作用／肽链合成的终止／核糖体／蛋白质合成的抑制作用／遗传密码／简并性／摆动配对／通用性／密码标点法／基因／基因图谱／基因重组／单拷贝基因与重复序列／基因的转位／拟基因／转染与转化／基因重排／基因簇／DNA的多态性／染色质结构／原核生物基因表达的特点／操纵子／λ噬菌体的基因及其功能／λ操纵子的基因调节区／λ阻遏物及其调控作用／λ的溶菌作用和溶原作用／真核细胞基因表达的多级调控／转录前调控／转录水平调控／转录后调控／胞质中mRNA水平的调控／翻译水平的调控／翻译后调控／基因表达与细胞功能调节／人类珠蛋白基因的组织结构／血红蛋白基因开关／分子水平的血红蛋白基因开关／细胞水平的血红蛋白开关／γ珠蛋白基因的表达／药物重开成年γ珠蛋白基因／基因工程——DNA重组技术／基因的分离／基因的剪切与限制性核酸内切酶／基因的拼接／基因库／cDNA库／基因的人工合成／基因工程技术的安全防护／基因工程的应用／生物膜／生物膜的化学组成与流动性／生物膜的分子结构／生物膜与能量转换／生物膜与物质运送／生物膜与信息传递／人工膜／药物与生物膜／疾病与生物膜／构成脑的分子基础／维持脑活动的能量来源／脑功能与生物活性物质／脑的机能活动和代谢／学习、记忆、睡眠等的分子基础／遗传性代谢病／遗传性代谢病的基因诊断／遗传性代谢病的基因治疗

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分子生物学

分子生物学是从分子水平研究生命活动及其规律的科学。 它主要研究生物大分子的结构、 功能及其相互组织和相互作用，遗传的分子基础，以及生物膜的结构与功能等方面的问题。 核心内容是通过对蛋白质、酶、核酸等生物大分子的结构与功能的研究来探索生命现象的本质。
分子生物学是近30年来发展起来的一门新兴的、 充满活力的学科，是在有关生物学科(如生物化学、遗传学、微生物学、生物物理学、胚胎学等) 发展到一定程度之后出现的必然产物。 地球上的生物千差万别， 生命现象千姿百态，但其最本质的物质基础，如生物大分子的结构与功能的基本规律是相同的， 包括遗传信息的密码都是高度一致的。 由于现代物理、 化学的概念和技术向生物学的渗透，提供了必要的理论、研究手段和条件， 使生物学的研究日益从宏观向微观发展，从现象深入到本质，从结构联系到功能，揭示了一系列生命活动最根本的规律，因此分子生物学脱颖而出，并迅速发展。而分子生物学的产生又推动了整个生物学的各个领域的发展， 出现了新的学科生长点， 新的次级学科应运而生。 通过分子生物学的基础研究，还为人类开辟了广阔的应用前景，特别是基因工程、蛋白质工程等生物技术的兴起，使人类有可能按照自己的意志改造原有的生物品种，创造出新的生物种属。
分子生物学起源于何时， 众说不一。 一般的看法是形成于50年代。 有人以1953年J. D. Watson和F. Crick阐明DNA 双螺旋结构作为开创分子生物学的里程碑，在这以后短短的30余年中生物学领域出现了最深远的和革命性的进展， 特别在核酸研究方面先后有30余人次获得诺贝尔化学奖、 生理学和医学奖。 这些卓越的成就包括：对肌红蛋白等蛋白质的一级结构、高级结构及功能的研究；阐明DNA双螺旋结构；测定酵母tRNA的一级结构，进而建立测定DNA的序列的方法；发现并合成遗传密码；创立基因对酶和病毒合成控制的操纵子学说；阐明基因结构和病毒复制机制；发现反转录酶、细菌限制性内切酶，并揭示了这些酶作用方式的特点；建立DNA重组技术；建立晶体电子显微技术测定核酸-蛋白质复合体的构造， 等等。 当前生物大分子结构和功能研究发展的前沿已从单个大分子结构的研究转向大分子体系的研究，从晶体结构的研究转向溶液中天然构象及其动态变化的研究。 蛋白质与核酸之间的识别和相互作用也已成为当前分子生物学引人瞩目的生长点。 除了结构和功能的要素之外， 信息要素也至关重要。 即信息如何从一代有机体传递到下一代，信息如何转译为独特的生物分子，如何使各种因素相互调节使机体处于稳态等问题也成为研究的“热点”。
医学分子生物学是分子生物学的一个重要分支。 它以人为研究对象， 是一门研究人体在正常和疾病状态下各种生物大分子的结构和功能及其相互作用规律的科学，是目前分子生物学中研究最活跃的领域之一。 医学分子生物学的迅速发展使人们对某些疑难疾病的发生、 发展及转归的认识有了前所未有的飞跃。 例如由于对遗传物质本质的认识和遗传信息传递规律的发现， 使人们对各种遗传病的发病机制有了较为深刻的认识， 发现了基因缺陷如缺失、突变等结构异常导致功能异常，逐步开展了对这类“分子病”的产前基因诊断，防止患有严重遗传病的胎儿出生，达到优生目的，并为基因治疗打下基础。对肿瘤及其发病机理的认识也不断深化， 证实了各类肿瘤细胞从细胞膜→细胞质→细胞核内各层次中生物大分子，尤其是癌基因及有关蛋白因子结构和功能的改变在肿瘤发生中的重要作用， 从而研制出各种有一定疗效的抗癌药物。近年来由于生物技术的发展，出现了有可能特异杀伤肿瘤细胞的导向药物及其他新型药物， 以便从根本上控制肿瘤。又如对脂蛋白、载脂蛋白等大分子结构与功能的研究，使人们从遗传因素、环境因素、代谢过程等多方面对动脉粥样硬化斑块形成和消退机理有了新的认识， 从而为目前死亡率最高的疾病之一——心脑血管病的预防、治疗提供了理论指导和依据。 医学分子生物学又是其他医学基础学科发展的基石。 由于分子生物学向各学科的渗透，产生了医学分子遗传学、分子免疫学、分子病理学、分子病毒学、分子药理学等次级学科。 神经科学、内分泌学、 生理学等基础学科借助于分子生物学的理论和方法也使各该学科的研究深入到分子水平。癌分子生物学、老年分子生物学、 生殖与发育生物学已相继出现。 可以说医学基础学科研究的深入离不开分子生物学， 而其他学科的进展又大大丰富了分子生物学的研究内容， 对分子生物学提出了更高的要求，反过来又促进了它的发展。
我国在分子生物学研究的重要领域内虽在不同程度上有一定基础， 但都很薄弱。 曾取得一些世界先进水平的重大成果，如有生物活性的牛胰岛素人工全合成和晶体结构分析， 有生物活性的酵母丙氨酸转移核糖核酸人工全合成等，为国家争取了荣誉。 但由于种种原因，本学科起步较晚，与国际先进水平相比还存在较大的差距。近10年来情况有所改变， 我国学者在DNA顺序快速分析方法上有重要改进， 重组DNA等生物技术产品的开发已列入国家计划。
就医学分子生物学范畴而言， 最活跃的前沿领域大概可归纳为以下四部分：
1. 染色体和基因（组）的结构与功能的研究。这是认识疾病过程的基础。 人类很多重要疾病的易感性和反应性可以最终归结为生物大分子结构与功能的异常， 而导致这种异常的根本原因在于信息大分子（核酸）结构改变或调控异常或由于外界因素直接改变了某个（些）关键的生物大分子。 如艾滋病的发病是由于艾滋病毒对人体淋巴细胞T4抗原的侵犯， 然而艾滋病毒能否在细胞内增殖仍取决于体内直接受控于基因结构的机体反应性如何。 染色体和基因结构与功能的研究有以下几个重要内容：
(1)染色体的基因定位。 可从染色体上基因紧密连锁关系来阐明某些综合征或疾病发生的原因。
(2)染色体结构与功能。 重点研究染色体着丝粒和端粒、 脆位点、 断裂点、 癌断点、 热点等结构与功能的关系， 从而弄清基因重排、 基因跳跃的机制以及某些严重影响人类健康的疾病如癌症、 免疫缺陷病等的遗传学基础。
(3)活性与非活性染色质的转化，包括核小体的位相，DNA与结合蛋白的相互作用，DNA、组蛋白、 非组蛋白的修饰及其构象改变等直接影响基因转录的重要因素。
(4) 病毒基因组的结构与功能。 病毒是核酸和蛋白质组成的复合体，能导致严重疾病， 愈来愈引起广泛重视，国际上对病毒分子生物学的研究进展迅速
2. 真核基因表达及其调控的研究。 人体从胚胎期、出生后、儿童期、青春期以至成年、 衰老的各个阶段都有其特征性标志， 这大多是由于不同基因表达受到整个生命过程中不同时空的调控因素的影响， 同一细胞在细胞周期中的不同时相所表现出的特点也是由基因调控所决定。任何时空调控机制的紊乱都会导致肿瘤、免疫功能失调、内分泌紊乱等等。 这包括在转录、转录后、翻译、翻译后几个水平上DNA结构本身（包括调节序列）及各种蛋白质因子对基因表达的调控都是十分活跃的研究前沿。只有弄清人体细胞基因表达的一般和特殊规律， 才能从根本上阐明重大疾病的发病机制。 可以说基因表达的调控与疾病发生的关系是医学分子生物学研究的核心。
3. 重要蛋白质与多肽体系的结构与功能的研究。在人体正常生命活动中，神经、免疫和内分泌三大调节系统起着重要作用。 这些调节作用的分子基础大都是通过具有重要生物活性的蛋白质（酶）或多肽的分泌、 传递或作为天然配基与细胞膜上的受体结合导致靶细胞活化而实现的。 包括与重要代谢途径或疾病有关的酶、 具有重要生物功能的蛋白体系、重要的神经肽、免疫活性肽、 肽类激素、 生长因子以及它们相应的受体蛋白等等。 通过蛋白质与核酸、蛋白质与蛋白质、蛋白质与多糖的相互作用的研究，揭示酶分子诱导契合、免疫应答、补体激活、多级酶促反应等生命现象的分子机制。 近来蛋白质工程的研究也迅速发展，不仅具有应用价值，也能从理论上揭示蛋白质结构与功能的关系。
4. 生物膜的结构与功能的研究。生物膜与骨架结构对细胞的识别、运动、信号转输、能量转换、离子通透、 物质交换、 生长控制等功能起着重要作用。 主要研究内容有：
❶受体结构与功能和“受体病”的发病机制；
❷细胞膜的分子识别机制；
❸跨膜信号的转输与细胞活化，包括跨膜信号如何导致特异基因开启与细胞活化；
❹膜的脂质过氧化与心血管疾病、癌症、白内障等疾病的发生以及衰老的关系等。
展望分子生物学的发展前景， 可以认为正向着更微观和更宏观的两方面发展。 一方面更深入研究分子内部的结构和功能， 另一方面是对生物大分子之间的相互组织所形成的更大体系如核蛋白、 蛋白多糖等等结构和功能的研究， 甚至发展为对亚细胞结构（细胞器）进行深入探讨。分子生物学的产生与发展，对生命科学的影响将是长久而深远的， 它将引起更多的物理学家、化学家、医学家甚至数学家的兴趣。 研究正在深入、 学科的交叉和渗透日益广泛，因此分子生物学的前景也将更为壮观。

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