生物 ……谁来帮帮忙

20世纪生命科学取得了两次革命性进展，第一次是孟德尔遗传定律的再发现和摩尔根的基因论，第二次是沃森和克里克的DNA双螺旋模型及随后分子生物学飞速发展。分子生物学的成熟和计算机科学的发展，使人类有能力破译自身的全部密码，由此于1990年启动了“人类基因组计划”。它和“曼哈顿工程”和“阿波罗登月计划”并称20世纪绵三大科学计划。到2003年，人类基因组30亿个碱基的序列将全部被测定，接着人类将进入破译遗传密码、研究5-10个基因功能的后基因组时代。那时，包括人自身在内的生命活动的最本质的过程和规律将被阐明。生物信息学不仅在破译遗传密码中发挥了根本作用，还将对蛋白质等生物大分子进行结构模拟和药物设计。在21世纪生命活动的基本过程和规律已经澄清，这为生物技术的腾飞提供了原动力。正在发展的生物信息技术、生物芯片技术、胚胎干细胞等关键技术，加上已经成熟的克隆技术、转基因技术等不仅使生物技术产业成为21世纪最重要的产业，也将深刻改变人类的医疗卫生、农业、人口和食品状况，同时生命科学生物技术的发展也向人类社会和伦理道德提出了严峻的挑战。
生命科学是研究生命活动的过程、规律以及生命体与环境相互作用规律的科学
二、生物学
分子生物学本身在下世纪仍将继续保持蓬勃发展的势头。结构分子生物学将从生物大分子到细胞之间的层次切入。单个生物大分子功能自组装和操纵的研究，将与纳米技术、生物芯片技术等高新技术汇集起来，模拟天然细胞器的功能，发展各种用途分子机械。细胞的两个信息系统，即染色体上的遗传信息系统与细胞质内信号系统（受体、信号传递分子）之间的关系和相互作用将研究细胞生长、分化和功能活动的焦点，并得到迅速发展。
20世纪生物学最宏伟的《人类基因组计划》从1990年起的顺利实施，大大加速了生命科学各方面的发展。下世纪初，人和其他模式生物（微生物、线虫、果蝇、斑马鱼、拟南芥菜、水稻等）基因组作图和测序将陆续完成。分子生物学研究的重点也将从基因组扩展到蛋白质组。在这种发展形势下，生物学正进入“后基因组时代”（postgenome era），或者说功能基因组时代。
从总体看来，以基因组研究为核心，在方法学上分析与综合想结合，比较和实验相结合，微观与宏观相结合，来探讨生命的本质和起源，遗传、发育和进化的理论大综合，以及阐明脑高级功能活动，将是下一世纪生物学基础理论研究的大趋势。
我国生物学在某些方面达到了世界先进水平，如人工合成有活性的胰岛素和tRNA等。改革开放20年来，发展速度更为空前。在学科布局和专业设置上，新建了分子生物学、细胞生物学、神经生物学、生物技术等一批新学科和专业，并创办了相应的研究所（室），为国家培养了大量研究和教学人才。1987年开始实施的《国家高技术研究发展计划，生物技术领域》（简称“863”计划）对促进大学分子生物学实验室装备现代化和实验技术的发展也起了很大作用。面对下世纪世界将进入全球化知识经济时代的形势，我国政府在1997年提出《国家重点基础研究发展规划》（简称（“973”规划），加大了对基础研究投入。瞄准国家目标和国际前沿，在农业、人口与健康、资源和环境等方面逐步实施一批与生物学有关的重大项目。
然而，我国生物学基础研究总体上落后的状况，并没有得到根本的改善。面对国际生命学已进入后基因组时代，我国生物学基础研究与国际的差距还有更加拉大的危险。
重点发展方向展望
21世纪初期对我国生物学在下世纪的发展具有重要的意义。基因组和脑研究将是下世纪初国际竞争的焦点。
(1)基因组研究
人类基因组计划预计在2003年获得完全序列图。届时，人类10万个基因的信息及相应的染色体位置将被阐明，成为医学和生物制药产业知识和技术创新的源泉。这是人类自实现登月以来的又一伟大科学创举。目前该计划已揭开了新的面：从基因组与环境相互作用的高度阐明基因组的功能，亦即功能基因组学。为此，需要发展能够在基因组整体水平获取功能信息大规模、并行化分析技术，如生物芯片，以及对数据进行储存、分析、加工和传输的生物信息学。基因组研究的重点将会是：
①人类和模式生物的基因组DNA测序。
②功能基因组学研究：基因组多样性研究；基因组的表达调控和蛋白产物的功能；比较基因组研究；疾病基因组学研究；作物基因组学研究。
(2)遗传语言破译
生物信息学是适应人类基因组信息分析的需要而出现的一门与信息科学、数学、计算机科学等交叉的新兴学科。《人类基因组计划》在完成基因组全部序列（30亿碱基对）测序后，下一步更艰巨的任务是读懂基因组的工作语言--遗传语言破译。这是下世纪自然科学面临的最大挑战之一。其前沿研究领域有：
1、人基因组信息结构复杂性；序列（特别是非编码区）信息分析；
2、基因组结构与遗传语言：语法和词法分析；
3、大规模基因表达谱分析，相关算法、软件研究；基因表达调控网络研究；
4、基因组信息相关的蛋白质功能分析；
5、生物信息学中新理论、新方法、新技术和新软件研究。
在当前基因组信息爆发的时代，建立超大规模计算系统，发展全新的生物信息学的理论、方法，分析这些数据，从中获得生物体结构、功能的相关信息基因组研究取得成果的决定性步骤。
(3)生物大分子的功能与结构基础
蛋白质是细胞结构、功能和活性的最主要负责分子。生物大分子之间的相互作用是基因复制和表达调控、信息传递、蛋白质合成、细胞器组装等的基础。阐明生物大分子的功能与结构将从分子水平深入了解细胞生命活动的分子基础，进而更深入的阐明生命的本质。
1、酶、信号转导分子、细胞骨架蛋白、病毒蛋白等重要蛋白质，特别是膜蛋白、糖蛋白及多分子体系的结构与功能；
2、光合中心的结构与光合作用超快过程；
3、RNA功能多样性及其结构特性；
4、生物大分子相互识别的结构基础（蛋白质-蛋白质；蛋白质-核酸；蛋白质-复合糖类）；
5、蛋白质空间结构预测与分子设计；
6、大分子自装配与细胞基本结构体系的自组织。
(4)细胞活动的分子机制及遗传控制
（一）细胞信息系统及其调控
染色体构造在细胞周期和发育过程中的动态变化控制着基因按程序表达，由此调节细胞的生命活动。另方面，细胞质内信号系统（受体、信号传递分子等）又将来自内外环境的信号传递到核内，反馈调节染色质的构造和基因的活动。细胞的这两个信号系统的相互作用是细胞生长、分化和功能活动的关键。
1、基因组DNA荷载的遗传程序，在染色体上的构建方式和操作规则；
2、染色体（质）在间期核和发育中的动态结构与基因的功能活动；
3、染色质结构的修饰（DNA甲基化，组蛋白乙酸化、异染色质化）与基因表达程序的组
编和重组编（精、卵细胞的“印迹”、分化和去分化、全能性的改变和恢复）；
4、细胞发育、分化的信号分子和信号传递通路，以及细胞内各种信号通路（生长、分化、
凋亡、衰老和变等）的整合。
（二）发育的细胞和分子机制及遗传控制
高等动物的构造和功能无论如何复杂，其发育的基本环节仍可归为细胞的生长、分化和凋亡。发育过程的特点是按严格时空秩序进行的一连串细胞间相互作用的因果锁链。而细胞生长、分化的基础是细胞专一的基因的表达调控。发育研究既是生物学问题，又是医学和农业问题。对于生育控制、畸胎和肿瘤发生及组织再生以及农作物产量和品质都有重要意义。
1、细胞周期和生长的调控；
2、精子和卵的发生、成熟、受精、着床的分子机制和基因控制；
3、图式形成、形态发生、诱导作用和器官发生的基因控制；
4、胚胎干细胞全能性和定向分化的诱导；
5、植物发育（育性、形态发生和株形等）的分子机制和基因控制。
（三）生物防御系统的细胞和分子基础
由于医学和生物学上的重要性，哺乳动物和人的免疫系统的细胞和分子基础已有很深入的研究，分子和细胞免疫已成为目前生物学前沿的热点。植物对病毒、真菌和昆虫等有害生物的侵袭也表现出不同程度的防御能力。但目前国际上对植物防御系统的细胞和分子基础的研究还很初步，缺乏系统的了解。这方面的基础研究对植物保护和抗性育种等农业问题重要性是显而易见的。
1、免疫细胞的发育、凋亡和调控；
2、新的功能性免疫分子及其受体（包括分化抗原、粘附分子、细胞因子、拮抗因子等）；
3、自身免疫病发病机理及防治基础研究；
4、植物防御系统：外源分子的识别，信号传递和防御分子；
5、防御基因（抗真菌等）的分离和抗性育种的基础研究。
(5)脑研究
脑研究是生命科学的重大前沿，受到各政府和社会的高度重视。当前研究的前沿和主要趋势是在分子、细胞和整体水平对脑功能和疾病进行综合研究，并从脑的发育过程了解脑的构造原理。脑影象学技术（PET/fMRI等）能实时显示脑功能活动各部位间的时空关系，对从整体上了解脑功能活动也有重要作用。
1、视觉、痛觉、神经信息传递、加工、整合及调控；
2、脑功能活动的细胞和分子基础，包括突触可塑性的分子基础，各种脑细胞的基因表达谱和蛋白质谱等；
3、脑的发育和老化；中枢神经的再生和修复；神经元的变性和凋亡；
4、脑的高级功能（学习、记忆、语言、行为）的脑机制及其影象学研究；
5、脑复杂性的计算生物学、建模及脑功能的非线性动力学研究
(6)生物多样性及其可持续利用
生物多样性是人类赖以生存的基础，突出表现在两个方面：第一涉及人类生存环境，第二涉及生物资源的可持续利用。其重点研究领域是：
1、我国动植物和微生物基础资料和数据的采集和编研；
2、生物资源的动态变化和可持续利用的对策；
3、生物多样性的生态系统功能；
4、受损生态系统结构和功能及恢复和重建的生态学基础；
5、极端环境下生物物种（动植物和微生物）的适应机理；
6、我国濒危动植物保护的理论和方法；
7、种质库、DNA库和NDA文库的建立和长期保存的科学问题。
(7)生命起源和进化
生命起源和进化是哲学和生物学共同关心的大问题。目前正在举的进化发育生物学对各门典型动植物的基因组和发育机制的比较研究将阐明形体结构图式形态进化机制，微进化与巨进化的关系，在分子水平促进遗传、发育和进化的理论综合。
1、前生命化学进化中核酸和蛋白质的共起源；
2、真核细胞起源问题；
3、动、植物形态发育的分子机制与形态进货；
4、基因组进货机制和规律；
5、动、植物分子进化和分子系统学；
6、进化过程和机制--进化论的研究。
三、农学
90年代以来，上的动植物育种已进入分子水平。朝着快速改变动植物基因型的方向发展，动植物育种的一次新的革命正在到来。根据美英等西文发达国家政府和世界粮农组织的预测，21世纪全球农业的90%品种将通过分子育种手段育成，而品种对整个农业生产的贡献率亦将超过50%。
80年代兴起了对作物--土壤系统的水肥运行的作用机理及其调控的研究。国际土壤学会将“优化水分养分循环，减少水肥投入，提高资源利用效率，促进农业持续发展”列为重要基础研究领域。近年来，人们已开始研究营养素对特异生物活性物质基因表达各环节的作用。研究营养对基因表达作用是当今动植物营养的发展趋势和研究前沿。
病原茵的致病机理和植物抗病机理的研究是植物保护研究中一大特点，近来有关防卫体系的研究集中在防卫基因的表达调控上。
土地资源生产能力持续利用研究是90年代响应可持续发展战略而开展起来的。可持续土地利用的核心是现代土地利用方式对土地资源生产潜力的影响。在研究草原退化，土地荒漠化方面，国际上非常重视选择可对比类型进行长期定位观测。
针对中国21世纪可持续发展和食物安全以及高产、优质、高效、低耗的现代农业持续发展战略，以科学、合理地利用农业资源、保护生态环境提高农业综合生产力为主要目标，增强我国农业科技自身发展的后劲，使我国农业基础科学达到同期世界先进水平。
未来的基础农学学科前沿主要是分子生物学和生物信息学。随着现代遗传学和信息论的发展，以及分子生物技术和计算机技术等高新技术的不断改进，将促进以NDA全序列测定为主的基因组学研究的重大突破；在基因组水平上，以特定生命活动为目标，深入探讨相关基因的结构与功能、基因的表达与调控、信息网络与传递等生命科学问题将成为基础农学学科新的前沿和热点。
基础农学学科的主要发展方向是：
1、标记、分离、克隆与生殖发育相关的重要产量性状基因、重要品质性状基因以及与抗逆相关的功能基因，培育高产、优质、抗逆的新型动植物品种（系）；
2、研究动植物养分高效利用的代谢生理及分子生物学基础；
3、动植物病虫害防御技术体系；
4、研究不同农、林、牧、渔业生态区的资源优化配置与合理布局，解析不同生态系统的结构与功能、退化生态系统的恢复与重建的原理与途径。
优先发展领域：
1、动植物重要经济性状的功能基因组学与比较基因组学；
2、动植物杂交与杂种优势的遗传学基础；
3、动植物高产、优质、抗逆和养分高效利用的遗传学基础；
4、动植物遗传资源核心种质构建、新基因发掘与有效利用；
5、作物抗逆性与水分、养分高效利用；
6、植物病虫害致致害性变异与寄主防卫分子机制；
7、重要疫病病原致病性深化的分子机制和宿主免疫机理；
8、农业资源、环境和生态的系统模型及优化治理；
9、土壤质量演变规律与土地资源的持续利用。
四、医学
近几个世纪以来，基础医学的发展不断由现象向本质，由宏观向微观深入。但是，近年来，人们逐渐认识到，要了解人体这一自然界中最复杂的系统，不仅需要“分析”，而且需要“综合”。正是这种分析与综合一致的思维和学科间渗透交叉推动着基础医学过去、现在和未来的发展。
重大疾病，如恶性肿瘤、心脑血管疾病、感染性疾病、神经精神病、创伤和消化系统疾病等一直是医学研究的方向与重点。另外，机体正常结构、功能（健康状态）的维持与调节机制也是未来医学研究的重要方面。
建国以来，我国医学发展举世瞩目，平均预期寿命已从35岁增至69岁。自50年代以来，从沙眼病毒分离到针刺镇痛，从多型肝炎病毒克隆到疾病基因组学研究，无一不浸透着我国基础医学工作者的心血。但不可否认，我国医学研究距国际先进水平还有差距。随着发达国家在本领域投入不断加大，这种差距可能还会加大。
前沿与学科发展优先领域
（一）肿瘤、心脑血管病等重大疾病发生发展及其干预措施的分子与细胞机制
1、重要功能基因与重大疾病相关基因结构、功能与表达调控的研究；
2、重大疾病相关的蛋白质组学和蛋白、多防结构与功能的研究；
3、生物信息学、基因芯片、基因治疗及组织工程等高新技术在重大疾病诊断、治疗中的应用；
4、干细胞（胚胎干细胞、造血干细胞神经干细胞等）的建系及分化。
（二）神经、免疫、内分泌调节系统在健康状态维持与疾病发生发展中的作用
5、神经损伤与功能紊乱的病理机理及干预措施；
6、神经退行性疾病病因学与诊断、治疗技术区；
7、重要免疫细胞发育分化及其在免疫耐受与免疫应答调节中的作用；
8、新型免疫调节分子的发现及功能研究：
9、神经-内分泌-免疫调节网络失调与疾病的关系。
（三）自然与社会因素对健康的影响及其致病机理
1、重要感染性疾病病原体致病机理相关的基因组学与蛋白质组学；
2、新病原体致病机理与干预措施；
3、外源性化学物的致病机理及监测、预防与诊治技术；
4、社会-心理因素与健康。
（四）药物在分子、细胞与整体调节水平的作用机理
1、药物基因组与蛋白组学研究；
2、以细胞信号转导途径为靶点的创新药物研究；
3、多糖、类脂、核酸等生物大分子与药物相互作用研究；
4、新的内源性活性物质的药理学研究
（五）中医药学理论体系与实践方法的发展研究
1、中医学理论在现代医学、生物学研究中的应用；
2、中草药复方活性成份的药理学研究
五、生物技术
本世纪70年代在生命科学领域取得了两项对人类生活和经济活动具有深刻影响技扫术突破，一个是重组DNA技术，一个是淋巴细胞杂交瘤技术。这两项革命性技术的出现，带动了生物技术的迅猛发展，逐步形成了一个全新的现代生物技术群及新兴产业。
自1982年世界上第一个基因工程药物重组人胰岛素上市以来，经过近20年的发展，世界范围的生物技术产业正在蓬勃兴起，作为高效益、高风险的新兴产业，生物技术产业正在猛烈的冲击着世界经济，并产生巨大的社会和经济效益。生物技术本身可以发展成为具有巨大市场前景的新兴产业，同时可通过提供源头技术和产品，对传统产业进行技术改造和产品更新换代，提高传统产业的经济效益。
世界生物技术本身发展的总体趋势是：生物技术在经历了第一次浪潮（医药和保健领域）后，迎来了第二次浪潮，即重点发展：（1）农业生物技术；（2）环境生物技术；（3）生物制造和生物处理工艺及能源研究；（4）海洋生物技术研究。目前生物技术的应用已遍及农业食品、医药卫生、化工环保、生物资源、能源和海洋开发等各个领域，显示了它对解决人类所面临的食品、健康、资源、能源和环境等重大问题的巨大作用和市场潜力。
我国与西方发达国家相比，仍存在较大差距，大约为5-10年。但值得指出的是，我国生物技术研究与开发已在两系法杂交稻、抗虫转基因棉花和玉米、基因工程药物和疫苗、人血液代用品、人重大疾病相关基因研究和动物乳腺生物反应器、农作物组织培养和基因转移、家畜胚胎分隔和试管牛、羊等方面形成自己的特色和优势，并具备与世界发达国家整体竞争与抗衡的能力。
但是，我国生物技术产品缺乏创新，基本属于仿制，极易丧失发展后劲。因此，我国应高度重视产品和技术的创新，抢占二十一世纪生命科学的制高点。我们必须深刻认识到生命科学的发展和生物技术的发展是相铺相成的，为了迎接生命科学世纪的挑战。更好地参与新世纪激烈的生物技术产业的竞争，必须大力发展关键的生物技术，如，
（1）基因组学技术；
（2）生物信息技术；
（3）基因克隆、重组、表达技术；
（4）动植物体细胞克隆技术；
（5）生物芯片技术、微阵列技术（Microarray）和生物传感器的基础研究；
（6）人工组织与器官研制技术。
并带动农业生物技术、医药生物技术、环境生物技术、海洋生物技术和工业生物技术的高速发展。
六、结语
生命科学由于其对科学发展、社会进步和经济建设具有极其重要的作用，在20世纪得到了空前的重视，取得了丰硕的成果。面向2l世纪，“人类基因组计划”的完成和深入发展，将有可能从更深层次上了解人体生长、发育、正常生理活动和各种疾病的病因及发病机理，并提出防治策略、途径和方法。全球生态环境和生物多样性的保护和利用，对人类生存和世界经济的可持续发展有关键的意义，成为我国赖以实行可持续发展国策和“中国2l世纪议程”的科学基础。生命科学的研究也与国家安全紧密相关，比如基因武器将可能对人类造成不堪设想的危害。生命科学的进步也向数学、物理、化学以及技术科学提出许多新问题、新概念和新的研究领域。生命科学与信息科学、材料科学等的交叉，产生的智能科学和技术，将在下世纪推动智能产业的发展。建议国家和有关部门制定相应的政策和措施，使我国在生命科学世纪的竞争中占有越来越重要的地位。
（1）基本科学资料的积累、整理和现代化管理；
（2）制定全国基因组研究和应用的整体规划并加强领导；
（3）建立农业重大科学工程中心；
（4）保护医学资源和建立支持条件平台；
（5）加快建立生物技术风险投资机制和加强知识产权保护；
（6）加强生物安全性的研究与管理。

分子生物学是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，分子生物学一直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。

生物大分子，特别是蛋白质和核酸结构功能的研究，是分子生物学的基础。现代化学和物理学理论、技术和方法的应用推动了生物大分子结构功能的研究，从而出现了分子生物学的蓬勃发展。

分子生物学的发展简史

结构分析和遗传物质的研究在分子生物学的发展中作出了重要的贡献。结构分析的中心内容是通过阐明生物分子的三维结构来解释细胞的生理功能。

1912年英国布喇格父子建立了 X射线晶体学，成功地测定了一些相当复杂的分子以及蛋白质的结构。以后布喇格的学生阿斯特伯里和贝尔纳又分别对毛发、肌肉等纤维蛋白以及胃蛋白酶、烟草花叶病毒等进行了初步的结构分析。他们的工作为后来生物大分子结晶学的形成和发展奠定了基础。

20世纪50年代是分子生物学作为一门独立的分支学科脱颖而出并迅速发展的年代。首先在蛋白质结构分析方面，1951年提出了α-螺旋结构，描述了蛋白质分子中肽链的一种构象。1955年桑格完成了胰岛素的氨基酸序列的测定。接着肯德鲁和佩鲁茨在 X射线分析中应用重原子同晶置换技术和计算机技术，分别于1957和1959年阐明了鲸肌红蛋白和马血红蛋白的立体结构。1965年中国科学家合成了有生物活性的胰岛素，首先实现了蛋白质的人工合成。

另一方面，德尔布吕克小组从1936年起选择噬菌体为对象开始探索基因之谜。噬菌体感染寄主后半小时内就复制出几百个同样的子代噬菌体颗粒，因此是研究生物体自我复制的理想材料。

1940年比德尔和塔特姆提出了“一个基因，一个酶”的假设，即基因的功能在于决定酶的结构，且一个基因仅决定一个酶的结构。但在当时基因的本质并不清楚。1944年埃弗里等研究细菌中的转化现象，证明了DNA是遗传物质。

1953年沃森和克里克提出了DNA的双螺旋结构，开创了分子生物学的新纪元。并在此基础上提出的中心法则，描述了遗传信息从基因到蛋白质结构的流动。

遗传密码的阐明则揭示了生物体内遗传信息的贮存方式。1961年雅各布和莫诺提出了操纵子的概念，解释了原核基因表达的调控。到20世纪60年代中期，关于DNA自我复制和转录生成RNA的一般性质已基本清楚，基因的奥秘也随之开始解开了。

仅仅三十年左右的时间，分子生物学经历了从大胆的科学假说，到经过大量的实验研究，从而建立了本学科的理论基础。进入70年代，由于重组DNA研究的突破，基因工程已经在实际应用中开花结果，根据人的意愿改造蛋白质结构的蛋白质工程也已经成为现实。

分子生物学的基本内容

蛋白质的结构单位是α-氨基酸。常见的氨基酸共20种。它们以不同的顺序排列可以为生命世界提供天文数字的各种各样的蛋白质。

蛋白质分子结构的组织形式可分为四个主要的层次。一级结构，也叫化学结构，是分子中氨基酸的排列顺序。首尾相连的氨基酸通过氨基与羧基的缩合形成链状结构，称为肽链。肽链主链原子的局部空间排列为二级结构。二级结构在空间的各种盘绕和卷曲为三级结构。有些蛋白质分子是由相同的或不同的亚单位组装成的，亚单位间的相互关系叫四级结构。

蛋白质的特殊性质和生理功能与其分子的特定结构有着密切的关系，这是形形色色的蛋白质所以能表现出丰富多彩的生命活动的分子基础。研究蛋白质的结构与功能的关系是分子生物学研究的一个重要内容。

随着结构分析技术的发展，现在已有几千个蛋白质的化学结构和几百个蛋白质的立体结构得到了阐明。70年代末以来，采用测定互补DNA顺序反推蛋白质化学结构的方法，不仅提高了分析效率，而且使一些氨基酸序列分析条件不易得到满足的蛋白质化学结构分析得以实现。

发现和鉴定具有新功能的蛋白质，仍是蛋白质研究的内容。例如与基因调控和高级神经活动有关的蛋白质的研究现在很受重视。

生物体的遗传特征主要由核酸决定。绝大多数生物的基因都由DNA构成。简单的病毒如噬菌体的基因组是由46000个核苷酸按一定顺序组成的一条双股DNA。由于是双股DNA，所以通常以碱基对计算其长度。

遗传信息要在子代的生命活动中表现出来，需要通过复制、转录和转译。复制是以亲代DNA为模板合成子代DNA分子。转录是根据DNA的核苷酸序列决定一类RNA分子中的核苷酸序列；后者又进一步决定蛋白质分子中氨基酸的序列，就是转译。因为这一类RNA起着信息传递作用，故称信使核糖核酸。

基因在表达其性状的过程中贯串着核酸与核酸、核酸与蛋白质的相互作用。DNA复制时，双股螺旋在解旋酶的作用下被拆开，然后DNA聚合酶以亲代DNA链为模板，复制出于代DNA链。转录是在RNA聚合酶的催化下完成的。

生物体内普遍存在的膜结构，统称为生物膜。它包括细胞外周膜和细胞内具有各种特定功能的细胞器膜。从化学组成看，生物膜是由脂质和蛋白质通过非共价键构成的体系。很多膜还含少量糖类，以糖蛋白或糖脂形式存在。

生物体的能量转换主要在膜上进行。生物体取得能量的方式，或是像植物那样利用太阳能在叶绿体膜上进行光合磷酸化反应；或是像动物那样利用食物在线粒体膜上进行氧化磷酸化反应。这二者能量来源虽不同，但基本过程非常相似，最后都合成腺苷三磷酸。

生物体利用食物氧化所释放能量的效率可达70%左右，而从煤或石油的燃烧获取能量的效率通常为20～40％，所以生物力能学的研究很受重视。对生物膜能量转换的深入了解和模拟，将会对人类更有效地利用能量作出贡献。

生物膜的另一重要功能是细胞问或细胞膜内外的信息传递。在细胞表面，广泛地存在着一类称为受体的蛋白质。激素和药物的作用都需通过与受体分子的特异性结合而实现。癌变细胞表面受体物质的分布有明显变化。细胞膜的表面性质还对细胞分裂繁殖有重要的调节作用。

对细胞表面性质的研究带动了糖类的研究。糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂等生物大分子结构与功能的研究越来越受到重视。从发展趋势看，寡糖与蛋白质或脂质形成的体系将成为分子生物学研究的一个新的重要的领域。

分子生物学的成就说明：生命活动的根本规律在形形色色的生物体中都是统一的。例如，不论在何种生物体中，都由同样的氨基酸和核苷酸分别组成其蛋白质和核酸。遗传物质，除某些病毒外，都是 DNA，并且在所有的细胞中都以同样的生化机制进行复制。

物理学的成就证明，一切物质的原子都由为数不多的基本粒子根据相同的规律所组成，说明了物质世界结构上的高度一致，揭示了物质世界的本质，从而带动了整个物理学科的发展。分子生物学则在分子水平上揭示了生命世界的基本结构和生命活动的根本规律的高度一致，揭示了生命现象的本质。和过去基本粒子的研究带动物理学的发展一样，分子生物学的概念和观点也已经渗入到基础和应用生物学的每一个分支领域，带动了整个生物学的发展，使之提高到一个崭新的水平。

过去生物进化的研究，主要依靠对不同种属间形态和解剖方面的比较来决定亲缘关系。随着蛋白质和核酸结构测定方法的进展，比较不同种属的蛋白质或核酸的化学结构，即可根据差异的程度，来断定它们的亲缘关系。由此得出的系统进化树，与用经典方法得到的是基本符合的。

采用分子生物学的方法研究分类与进化有特别的优越性。首先，构成生物体的基本生物大分子的结构反映了生命活动中更为本质的方面。其次，根据结构上的差异程度可以对亲绕关系给出一个定量的，因而也是更准确的概念。第三，对于形态结构非常简单的微生物的进化，则只有用这种方法才能得到可靠结果。

分子生物学在生物工程技术中也起了巨大的作用，1973年重组DNA技术的成功，为基因工程的发展铺平了道路。80年代以来，已经采用基因工程技术，把高等动物的一些基因引入单细胞生物，用发酵方法生产干扰素、多种多肚激素和疫苗等，基因工程的进一步发展将为定向培育动、植物和微生物良种以及有效地控制和治疗一些人类遗传性疾病提供根本性的解决途径。

从基因调控的角度研究细胞癌变也已经取得不少进展。分子生物学将为人类最终征服癌症做出重要的贡献。