分子生物學(xué)(molecularbiology) 從分子水平研究作為生命活動主要物質(zhì)基礎(chǔ)的生物大分子結(jié)構(gòu)與功能，從而闡明生命現(xiàn)象本質(zhì)的科學(xué)。

分子生物學(xué)_分子生物學(xué) -基本含義

分子生物學(xué)是從分子水平研究生命本質(zhì)為目的的一門新興邊緣學(xué)科，它以核酸和蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)及其在遺傳信息和細胞信息傳遞中的作用為研究對象，是當(dāng)前生命科學(xué)中發(fā)展最快并正在與其它學(xué)科廣泛交叉與滲透的重要前沿領(lǐng)域。分子生物學(xué)的發(fā)展為人類認識生命現(xiàn)象帶來了前所未有的機會，也為人類利用和改造生物創(chuàng)造了極為廣闊的前景。

分子生物學(xué)(molecularbiology)分子生物學(xué)從分子水平研究生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能從而闡明生命現(xiàn)象本質(zhì)的科學(xué)。自20世紀50年代以來，分子生物學(xué)是生物學(xué)的前沿與生長點，其主要研究領(lǐng)域包括蛋白質(zhì)體系、蛋白質(zhì)-核酸體系(中心是分子遺傳學(xué))和蛋白質(zhì)-脂質(zhì)體系（即生物膜）。

生物大分子，特別是蛋白質(zhì)和核酸結(jié)構(gòu)功能的研究，是分子生物學(xué)的基礎(chǔ)?，F(xiàn)代化學(xué)和物理學(xué)理論、技術(shù)和方法的應(yīng)用推動了生物大分子結(jié)構(gòu)功能的研究，從而出現(xiàn)了近30年來分子生物學(xué)的蓬勃發(fā)展。分子生物學(xué)和生物化學(xué)及生物物理學(xué)關(guān)系十分密切，它們之間的主要區(qū)別在于：

①生物化學(xué)和生物物理學(xué)是用化學(xué)的和物理學(xué)的方法研究在分子水平，細胞水平，整體水平乃至群體水平等不同層次上的生物學(xué)問題。而分子生物學(xué)則著重在分子（包括多分子體系）水平上研究生命活動的普遍規(guī)律；

②在分子水平上，分子生物學(xué)著重研究的是大分子，主要是蛋白質(zhì)，核酸，脂質(zhì)體系以及部分多糖及其復(fù)合體系。而一些小分子物質(zhì)在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化則屬生物化學(xué)的范圍；

③分子生物學(xué)研究的主要目的是在分子水平上闡明整個生物界所共同具有的基本特征，即生命現(xiàn)象的本質(zhì)；而研究某一特定生物體或某一種生物體內(nèi)的某一特定器官的物理、化學(xué)現(xiàn)象或變化，則屬于生物物理學(xué)或生物化學(xué)的范疇。

所謂在分子水平上研究生命的本質(zhì)主要是指對遺傳、生殖、生長和發(fā)育等生命基本特征的分子機理的闡明，從而為利用和改造生物奠定理論基礎(chǔ)和提供新的手段。這里的分子水平指的是那些攜帶遺傳信息的核酸和在遺傳信息傳遞及細胞內(nèi)、細胞間通訊過程中發(fā)揮著重要作用的蛋白質(zhì)等生物大分子。這些生物大分子均具有較大的分子量，由簡單的小分子核苷酸或氨基酸排列組合以蘊藏各種信息，并且具有復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)以形成精確的相互作用系統(tǒng)，由此構(gòu)成生物的多樣化和生物個體精確的生長發(fā)育和代謝調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)。闡明這些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系是分子生物學(xué)的主要任務(wù)。

分子生物學(xué)_分子生物學(xué) -重點研究領(lǐng)域

分子生物學(xué)_分子生物學(xué) -發(fā)展簡史

1912年英國布喇格父子建立了X射線晶體學(xué)，成功地測定了一些相當(dāng)復(fù)雜的分子以及蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。以后布喇格的學(xué)生阿斯特伯里和貝爾納又分別對毛發(fā)、肌肉等纖維蛋白以及胃蛋白酶、煙草花葉病毒等進行了初步的結(jié)構(gòu)分析。他們的工作為后來生物大分子結(jié)晶學(xué)的形成和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

20世紀50年代是分子生物學(xué)作為一門獨立的分支學(xué)科脫穎而出并迅速發(fā)展的年代。首先在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析方面，1951年提出了α-螺旋結(jié)構(gòu)，描述了蛋白質(zhì)分子中肽鏈的一種構(gòu)象。1955年桑格完成了胰島素的氨基酸序列的測定。接著肯德魯和佩魯茨在 X射線分析中應(yīng)用重原子同晶置換技術(shù)和計算機技術(shù)，分別于1957和1959年闡明了鯨肌紅蛋白和馬血紅蛋白的立體結(jié)構(gòu)。1965年中國科學(xué)家合成了有生物活性的胰島素，首先實現(xiàn)了蛋白質(zhì)的人工合成。

另一方面，德爾布呂克小組從1936年起選擇噬菌體為對象開始探索基因之謎。噬菌體感染寄主后半小時內(nèi)就復(fù)制出幾百個同樣的子代噬菌體顆粒，因此是研究生物體自我復(fù)制的理想材料。

1940年比德爾和塔特姆提出了“一個基因，一個酶”的假設(shè)，即基因的功能在于決定酶的結(jié)構(gòu)，且一個基因僅決定一個酶的結(jié)構(gòu)。但在當(dāng)時基因的本質(zhì)并不清楚。1944年埃弗里等研究細菌中的轉(zhuǎn)化現(xiàn)象，證明了DNA是遺傳物質(zhì)。

1953年沃森和克里克提出了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，開創(chuàng)了分子生物學(xué)的新紀元。并在此基礎(chǔ)上提出的中心法則，描述了遺傳信息從基因到蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的流動。

遺傳密碼的闡明則揭示了生物體內(nèi)遺傳信息的貯存方式。1961年雅各布和莫諾提出了操縱子的概念，解釋了原核基因表達的調(diào)控。到20世紀60年代中期，關(guān)于DNA自我復(fù)制和轉(zhuǎn)錄生成RNA的一般性質(zhì)已基本清楚，基因的奧秘也隨之開始解開了。

僅僅三十年左右的時間，分子生物學(xué)經(jīng)歷了從大膽的科學(xué)假說，到經(jīng)過大量的實驗研究，從而建立了本學(xué)科的理論基礎(chǔ)。進入70年代，由于重組DNA研究的突破，基因工程已經(jīng)在實際應(yīng)用中開花結(jié)果，根據(jù)人的意愿改造蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)工程也已經(jīng)成為現(xiàn)實。

分子生物學(xué)_分子生物學(xué) -基本內(nèi)容

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位是α-氨基酸。常見的氨基酸共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主要的層次。一級結(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結(jié)構(gòu)。二級結(jié)構(gòu)在空間的各種盤繞和卷曲為三級結(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)在已有幾千個蛋白質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)和幾百個蛋白質(zhì)的立體結(jié)構(gòu)得到了闡明。70年代末以來，采用測定互補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)控和高級神經(jīng)活動有關(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。簡單的病毒如噬菌體的基因組是由46000個核苷酸按一定順序組成的一條雙股DNA。由于是雙股DNA，所以通常以堿基對計算其長度。

遺傳信息要在子代的生命活動中表現(xiàn)出來，需要通過復(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；后者又進一步?jīng)Q定蛋白質(zhì)分子中氨基酸的序列，就是轉(zhuǎn)譯。因為這一類RNA起著信息傳遞作用，故稱信使核糖核酸。

基因在表達其性狀的過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，雙股螺旋在解旋酶的作用下被拆開，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。它包括細胞外周膜和細胞內(nèi)具有各種特定功能的細胞器膜。從化學(xué)組成看，生物膜是由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)通過非共價鍵構(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)換主要在膜上進行。生物體取得能量的方式，或是像植物那樣利用太陽能在葉綠體膜上進行光合磷酸化反應(yīng)；或是像動物那樣利用食物在線粒體膜上進行氧化磷酸化反應(yīng)。這二者能量來源雖不同，但基本過程非常相似，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。對生物膜能量轉(zhuǎn)換的深入了解和模擬，將會對人類更有效地利用能量作出貢獻。

生物膜的另一重要功能是細胞問或細胞膜內(nèi)外的信息傳遞。在細胞表面，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與受體分子的特異性結(jié)合而實現(xiàn)。癌變細胞表面受體物質(zhì)的分布有明顯變化。細胞膜的表面性質(zhì)還對細胞分裂繁殖有重要的調(diào)節(jié)作用。

對細胞表面性質(zhì)的研究帶動了糖類的研究。糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂等生物大分子結(jié)構(gòu)與功能的研究越來越受到重視。從發(fā)展趨勢看，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)研究的一個新的重要的領(lǐng)域。

分子生物學(xué)的成就說明：生命活動的根本規(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，并且在所有的細胞中都以同樣的生化機制進行復(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)，從而帶動了整個物理學(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)。和過去基本粒子的研究帶動物理學(xué)的發(fā)展一樣，分子生物學(xué)的概念和觀點也已經(jīng)滲入到基礎(chǔ)和應(yīng)用生物學(xué)的每一個分支領(lǐng)域，帶動了整個生物學(xué)的發(fā)展，使之提高到一個嶄新的水平。

過去生物進化的研究，主要依靠對不同種屬間形態(tài)和解剖方面的比較來決定親緣關(guān)系。隨著蛋白質(zhì)和核酸結(jié)構(gòu)測定方法的進展，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，來斷定它們的親緣關(guān)系。由此得出的系統(tǒng)進化樹，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親繞關(guān)系給出一個定量的，因而也是更準確的概念。第三，對于形態(tài)結(jié)構(gòu)非常簡單的微生物的進化，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，已經(jīng)采用基因工程技術(shù)，把高等動物的一些基因引入單細胞生物，用發(fā)酵方法生產(chǎn)干擾素、多種多肚激素和疫苗等，基因工程的進一步發(fā)展將為定向培育動、植物和微生物良種以及有效地控制和治療一些人類遺傳性疾病提供根本性的解決途徑。

從基因調(diào)控的角度研究細胞癌變也已經(jīng)取得不少進展。分子生物學(xué)將為人類最終征服癌癥做出重要的貢獻。

分子生物學(xué)_分子生物學(xué) -主要研究內(nèi)容

分子生物學(xué)主要包含以下三部分研究內(nèi)容：

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)容最豐富的一個領(lǐng)域。研究內(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，核酸存儲的信息修復(fù)與突變，基因表達調(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)

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。盡管人類對蛋白質(zhì)的研究比對核酸研究的歷史要長得多，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。近年來雖然在認識蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其與功能關(guān)系方面取得了一些進展，但是對其基本規(guī)律的認識尚缺乏突破性的進展。

3.細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子生物學(xué)

細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子生物學(xué)研究細胞內(nèi)、細胞間信息傳遞的分子基礎(chǔ)。構(gòu)成生物體的每一個細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。在這些外源信號的刺激下，細胞可以將這些信號轉(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。信號轉(zhuǎn)導(dǎo)研究的目標是闡明這些變化的分子機理，明確每一種信號轉(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)方式以及認識各種途徑間的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機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。

分子生物學(xué)_分子生物學(xué) -Molecular and Integrative Physiology

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開源期刊分子中西醫(yī)結(jié)合的生理學(xué)（OJMIP）是一個國際性期刊，由美國科研出版社發(fā)行。致力于生理學(xué)的最新進展。這本雜志的目的是讓各地的科學(xué)家和學(xué)者促進，共享和討論在不同的領(lǐng)域生理學(xué)各種新問題和新的發(fā)展。包括以下研究領(lǐng)域：

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CellPhysiology
Endocrinology
GastrointestinalPhysiology
HumanandAnimalPhysiology
IntegrativePhysiology
MolecularPhysiology
MusculoskeletalPhysiology
Neurophysiology
RenalPhysiology
ReproductivePhysiology
RespiratoryPhysiology
SkinPhysiology

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