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生物化学与分子生物学/生物化学与分子生物学研究的主要内容

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绪论 - 生物化学与分子生物学发展简史 - 生物化学与分子生物学研究的主要内容 - 生物化学与分子生物学和其他学科的联系
生物化学与分子生物学因其应用领域不同,可分为工业、农业、海洋、医学生物化学与分子生物学等。又可因研究对象不同,分为动物、植物、微生物生物化学与分子生物学等。生物化学与分子生物学的研究内容十分广泛,包括生物个体的物质结构、化学组成、化学变化、生物合成及其调节,以及这些物质组成、变化、调节与功能的关系等,从分子水平阐明生物体生命活动的本质和规律。

生物分子的结构与功能[编辑]

组成生物个体的化学成分,包括无机物、有机小分子和生物大分子。体内生物大分子的种类繁多,结构复杂,但其结构有一定的规律性,都是由基本结构单位按一定顺序和方式连接而形成的多聚体(polymer),分子量一般大于l04kD。核酸、蛋白质、多糖、蛋白聚糖和复合脂质等是体内重要的生物大分子,它们都是由各自基本组成单位构成的多聚体。例如,由核背酸作为基本组成单位,通过磷酸二酣键连接形成多核苷酸——核酸;由氨基酸作为基本组成单位,通过肽键连接形成多肽链——蛋白质;聚糖也是由一定的基本单位聚合而成。生物大分子的重要特征之一是具有信息功能,由此也称之为生物信息分子。
对生物大分子的研究,除了确定其一级结构(基本组成单位的种类、排列顺序和方式)外,更重要的是研究其空间结构及其与功能的关系。分子结构是功能的基础,而功能则是结构的体现。生物大分子的功能还需通过分子之间的相互识别和相互作用而实现。例如,蛋白质与蛋白质的相互作用在细胞信号转导中起重要作用;蛋白质与蛋白质、蛋白质与核酸、核酸与核酸的相互作用在基因表达调控中发挥着决定性作用。由此可见,分子结构、分子识别和分子的相互作用是执行生物信息分子功能的基本要素,而这一领域的研究是当今生物化学的热点之一。

物质代谢及其调节[编辑]

生命体不同于无生命体的基本特征是新陈代谢。每个个体一刻不停地与外环境进行物质交换,摄入养料排出废物,以维持体内环境的相对稳定,从而延续生命。据估计,以60岁年龄计算,一个人在一生中与环境进行着大量的物质交换,约相当于60 000kg水、10 000kg糖类、600kg蛋白质以及1000kg脂质。因此,正常的物质代谢是正常生命过程的必要条件,若物质代谢发生紊乱则可引起疾病。目前对生物体内的主要物质代谢途径已基本清楚,但仍有众多的问题有待探讨。 例如,物质代谢中的绝大多数化学反应是由酶催化的,酶的结构和酶量的变化对物质代谢的调节起着重要作用。物质代谢有序性调节的分子机制尚需进一步阐明。此外,细胞信息传递参与多种物质代谢及与其相关的生长、增殖、分化等生命过程的调节。细胞信息传递的机制及网络也是现代生物化学研究的重要课题。

基因信息传递及其调控[编辑]

基因信息传递涉及遗传、变异、生长、分化等诸多生命过程,也与遗传病、恶性肿瘤、心血管病等多种疾病的发病机制有关。因此,基因信息的研究在生命科学中的作用越显重要。关于基因信息的研究,不仅包括DNA的结构与功能,更重要的是对DNA复制、基因转录、蛋白质生物合成等基因信息传递过程的机制及基因表达的时空规律进行研究。目前基因表达调控主要集中在细胞信号转导研究、转录因子研究和RNA剪辑研究三个方面。DNA重组、转基因、基因敲除、新基因克隆、人类基因组及功能基因组研究等的发展,将大大推动这一领域的研究进程。