水、電解質、生理水、導電度量測、緩衝液、 pH 值量測、細胞及細菌培養液、 DEP 導電溶液

1. 水、電解質、生理水、導電度量測、緩衝液、pH值量測、細胞及細菌培養液、DEP導電溶液水、電解質、生理水、導電度量測、緩衝液、pH值量測、細胞及細菌培養液、DEP導電溶液 學生：蔣盛全 指導教授：張憲彰老師 100/10/18

2. 水 • 水是由氫和氧所組成(分子式：H2O)，在常溫常壓下為無色無味透明液體。 • 通常多是酸、鹼、鹽等物質的溶劑。水的密度在3.98℃時最大，不遵守熱脹冷縮的規律。 • 純水有極微弱的導電能力，而普通的水因含有少量電解質而有較強的導電能力。

3. 未共用電子對 水- 氫鍵 • 發生在氫與F、O、N形成共價鍵時(液相) • 氫離子(H+)的狀態吸引鄰近電負度較大之F、O、N原子上的孤對電子 • 氫原子介於兩分子的氮或氧或氟原子之間有如鍵結，稱為氫鍵 (bonded pair  : O-H) (lone pair:又稱孤立電子對)) 電子對間的排斥力的大小 ： lone pair-lone pair> lone pair-bonded pair > bonded pair-bonded pair 

4. 電負度 • 元素電負性數值越大，原子在形成化學鍵時對成鍵電子的吸引力越強

5. 氫鍵 • 兼具離子鍵、共價鍵及凡得瓦引力的部份特性 • 氫鍵是水比起其他氫化物具有更高熔點、高沸點、高熔解熱、高氣化熱的原因 • 水結冰，形成氫鍵而成四面體之中空網狀結構，故體積膨脹，密度變小，硬度變大 冰結晶中水分子的排列

6. 水做為一種溶劑（濃度＝1000/18 = 55.56 M) 水可溶解離子鍵、極性共價鍵化合物

7. 電解質 • 非電解質指的是在水中或熔融狀態下都不能解離出離子的化合物，包含兩類物質： • →非金屬氧化物：如氨氣、二氧化碳 • →大多數有機物：如酒精、乙炔 • 電解質通常是指化合物溶於水能解離，產生自由離子而導電者。電解質通常分為強電解質和弱電解質。 →強電解質指的能完全或基本完全解離成為離子的化合物。通常包含三類物質：強酸：如硫酸、硝酸、鹽酸等強鹼：如氫氧化鈉、氫氧化鉀大多數的鹽：如NaCl、KCl →弱電解質指的是能部分解離成為離子的化合物。通常包含兩類物質：弱酸：如醋酸、矽酸弱鹼：如氫氧化鎂 CH3COOH→CH3COO-+H+

8. 離子的角色 • 解離說1：會解離成帶電離子 NaCl → Na+ + Cl - • 解離說2：通電後，離子會 定向移動至槽電極(離子流) 同性相斥，異性相吸 陽離子向負極，陰離子向正極 離子移動形成電流且在電極發生化學反應

9. 溶液內部的電流 • 電子由電池流到溶液中的負電極時，表面上的電子會和溶液內的某些物質結合，產生電化學變化而被用掉；與此同時在正電極的表面也會產生電化學變化，放出電子。這些放出的電子經由電極又回到電路上，流回乾電池。 溶液導電的三個條件： (1)溶質能解離成陰離子和陽離子 (2)兩電極有電位差 (3)有電化學反應的發生

10. 生理食鹽水 • 生理食鹽水（saline solution）是生理學或臨床醫學上常用的等 滲透壓氯化鈉溶液，其濃度用於兩棲類時是0.67～0.70％，用於哺乳類和人體時是0.85～0.9％。 • 食鹽溶於水，產生了鈉離子（陽離子）和氯離子（陰離子）。 外加電壓差是6伏特。 • 在陰極的表面上產生的是氫氣 • 在陽極的表面上產生的是氯氣(電壓較大之下亦可能含混著氧氣) • 若把電壓差逐漸降低，氣泡產生速率會減緩。當降到1～2伏特 左右，雖然溶液裡的兩個電極之間有電壓差，但是電流計卻測 不出電路上有任何電流 2 H+ + 2 e- H2 (還原) , H2O  ½ O2 + 2 H+ + 2e- (氧化)

11. 滲透壓 • 滲透：溶劑由較稀薄溶液(或純溶劑)通過半透膜進入較濃溶液的現象稱為滲透作用。 • 滲透壓：欲抵制或停止溶劑由半透膜進入溶液，所需加於該溶液的外界壓力稱為滲透壓。 • 半透膜（Semipermeable membrane），又稱選透膜（Selectively permeable membrane），是一種對不同物質、粒子或分子（molecule）的通過具有選擇性的薄膜。例如細胞膜、膀胱膜、羊皮紙以及人工制的膠棉薄膜等。現代半透膜還用多孔性壁（如無釉陶瓷）並使適當的化合物（如鐵氰化銅）沉澱於其孔隙中製成。半透膜用於滲透溶膠和測定滲透壓強等。生物吸取養分也是通過半透膜進行的。 http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8D%8A%E9%80%8F%E8%86%9C

12. 滲透壓公式 依照范特荷夫定律(Vant Hoff)，稀薄溶液的滲透壓與溶液的體積莫耳濃度、絕對溫度成正比。 公式: 滲透壓=MRT， (M=體積莫耳濃度　R=理想氣體常數 T=絕對溫度(K)) 非電解質溶液：在溶液中不解離，所以M只需代入原來溶液的體積莫耳濃度即可。 電解質溶液：在溶液中會完全或部分解離成離子，故M須代入平衡時溶液中所有粒子的體積莫耳濃度之和。 生理水食鹽水 例: 食鹽為強電解質，故i要設為2 http://zh.wikipedia.org

13. 滲透壓對生理的重要性 http://www.ccjhs.tpc.edu.tw

14. Generator 導電度之量測 • 導電度：一電流靠著兩平行電板通過溶液的能力，電流在溶液中帶動電荷離子的移動。含愈多離子，導電度越高 • 加電壓(V)於平行電板上，測其電流值(I)，由歐姆定律V=I*R求得阻值(R)、導電度。 • 1 cm正方形鉑電極，K為1 cm-1 • 0.01 D KCl校正液：1408 μS/cm ±0.5 %, 25 ℃) σ =G*K=(1/R) *(L / A) K：導電度(S/cm) G：測量到的導電量 L：兩極板間的距離(cm) A：電極的面積(cm2) http://www.ccjhs.tpc.edu.tw

15. 緩衝溶液 • 定義：由弱酸(HA)與其共軛鹼(A-)，或弱鹼(BOH)與其共軛酸(B＋)的在溶液中形成混和液。其pH值不會因為加入少量強酸、強鹼或大量水而大幅改變。 • 緩衝溶液可以是較高濃度的強酸或強鹼，或是弱酸(鹼)以及其共軛鹼(酸)所組成之混合溶液。 • HA+A-系統：加入酸由A-與之中和；加入鹼由HA與之中和 • BOH+B+系統：加入酸由BOH與之中和； 加入鹼由B+與之中和 • 例如：CH3COOH + CH3COONa (弱酸及其鹽)NH4OH + NH4Cl (弱鹼及其鹽) • 以上各組又稱作緩衝對

16. 緩衝溶液例子 • 緩衝溶液是能夠減緩pH改變的溶液。例如，醋酸與醋酸鈉的混合溶液就是緩衝溶液。若加鹽酸，pH不會下降太快，因為鹽酸會跟醋酸鈉反應，生成醋酸。相反，若加氫氧化鈉，pH也不會增加太快，因為氫氧化鈉會跟醋酸反應，生成醋酸鈉。 • 人體血液為含有H2CO3和HCO3-的緩衝液 • 由於 H+(aq) + HCO3-(aq) → H2CO3 • 及 OH-(aq) + H2CO3(aq) → H2O(l) + HCO3-(aq) • 使血液的pH維持在最適合人類生存的7.2~7.4之間。

18. 磷酸(Phosphate) • 磷酸是最常使用的緩衝溶液之一，在pH 6.5~7.5 之間具有很好的緩衝能力，三級電離的弱酸，加上磷酸本身就是細胞及許多生物液的成分之一，因此更能提供一種較“天然”的環境。使用磷酸鈉或磷酸鉀都具有很高的溶解度，十分容易配製。 (H3PO4) Phosphate Buffer Saline (1 X PBS, pH 7.4)： Na2HPO4‧2H2O ----------------------- 1.4 g KH2PO4 ----------------------------------- 0.2 g NaCl ----------------------------------------- 8 g KCl ---------------------------------------- 0.2 g Distilled water ----------------------- 1000 ml Mix to dissolve and adjust pH to 7.4 Phosphate Buffer (0.1 M PB, pH 7.4)： Na2HPO4 (anhydrous) ----- 10.9 g NaH2PO4 (anhydrous) ----- - 3.2 g Distilled water --------------- 1000 ml Mix to dissolve and adjust pH to 7.4        Store this solution at room temperature http://zhidao.baidu.com/question/54554006 http://www.ihcworld.com/_protocols/washing_buffers/pb.htm

19. Tris [Tris(hydroxymethyl)aminomethane] • An abbreviation of the organic compound • Tris is extensively used in biochemistry and molecular biology.In biochemistry, tris is widely used as a component of buffer solutions, such as in TAE and TBE buffer (involving nucleic acids, the most common being gel electrophoresis). • Tris has a pKa of 8.06, pH range between 7.0 and 9.2 coincides with the typical physiological pH of most living organisms. This, and its low cost, make tris one of the most common buffers used in the biology/biochemistry lab. • It is reported that Tris inhibits a number of enzymes. It should be used with care when studying proteins. C4H11NO3 http://en.wikipedia.org/wiki/Tris Amino group

20. TAE buffer • Containing a mixture of Tris base, acetic acid and EDTA. • It is made up of Tris-acetate buffer, usually at pH 8.0, and EDTA, which sequesters divalent cations. TAE has a lower buffer capacity than TBE and can easily become exhausted, but linear, double stranded DNA runs faster in TAE. • TAE has been used to study the mobility of DNA in solution with and without sodium chloride (and many other salts).The salts will retards DNA mobility. • TAE buffer offers advantages in subsequent enzymatic applications for the DNA sample. Borate in the TBE buffer is a strong inhibitor for many enzymes (DNA can better keep its integrity).

21. TAE buffer& TBE buffer • A mixture of Tris base, Aceticacid and EDTA(TAE) adjusted by NaOH, and the mixture of TBE is combined by Tris base, Boric acid and EDTA. • Tris-acid solutions are effective buffers for slightly basic conditions, which keep DNA deprotonated and soluble in water. • EDTA is a chelator of divalent cations, particularly of magnesium (Mg2+). As these ions are necessary co-factors for many enzymes, including contaminant nucleases, the role of the EDTA is to protect the nucleic acids against enzymatic degradation. But since Mg2+ is also a co-factor for many useful DNA-modifying enzymes such as restriction enzymes and DNA polymerases.

22. 廣域緩衝溶液 • 兩種以上的緩衝對配製而成的溶液可以獲得更大的pH調節範圍。下面列出的緩衝溶液（稱作McIlvaine緩衝液）pH調節範圍為： McIlvaine緩衝液乃以檸檬酸、磷酸氫鉀、硼酸與二乙基巴比妥酸的pH調節，可用範圍為2.6-12。 此外，常用的廣域緩衝溶液還有卡莫第(Carmody) 緩衝液和1931年發明的布里頓-羅賓遜(Britton-Robinson)緩衝液。

23. 卡莫第緩衝溶液(Carmody buffer) • The Carmody buffer is a universal buffer composed of (x-y) ml of the basal buffer (containing 0.2 M boric acid and 0.05 M citric acid) and y ml of 0.1 M Na2PO4‧12H2O and pure water as the pH adjuster, where x denotes the total volume of the buffer. • It is veryuseful because it can be adjusted within a wide pH range (pH 2-12) by changing their ratios. http://www.rsc.org/delivery/_ArticleLinking/DisplayArticleForFree.cfm?doi=b507540h&JournalCode=OB http://www.sciencedirect.com/science?_ob=MImg&_imagekey=B6T21-3XVPGV7-J-7&_cdi=4905&_user=9424682&_pii=S0167483899002162&_origin=search&_coverDate=11%2F16%2F1999&_sk=985649998&view=c&wchp=dGLbVlWzSkWb&md5=b045b3de417247f2134dad428b7f8a09&ie=/sdarticle.pdf

24. Good’s Buffer - Composition and pH range Good's buffers are twelve buffering agents selected and described by Norman Good and colleagues in 1966. Good selected the buffers based on a number of criteria which make them candidates for use in biochemistry and biological research. Many remain staples in modern biology laboratories. http://www.tcieurope.eu/fr/product/bio-chem/B013.shtml

25. Buffer Capacity • 使一公升的緩衝液經歷一個單位的pH值變化所需的 強酸或強鹼之量 CB and CA represent the concentrations of the added base "B" and acid "A". • Buffer capacity is always positive. It is a non-lineal continuous function (the reciprocal of the titration curve slope). • 應用：酸鹼滴定→用已知濃度的酸鹼溶液去測定 另一未知濃度的鹼酸溶液濃度 http://www.aqa.org.ar/pdf9701/9701art16.pdf

26. pH 之定義 pH = − log10[H+] 其中[H+]指的是溶液中氫離子的活度，單位為莫耳／升，在稀溶液中，氫離子活度約等於氫離子的濃度，可以用氫離子濃度來進行近似計算。 pOH是和pH相對應的表示溶液中氫氧根離子活度的概念，定義為： pOH = − log10[OH−] 純水在25℃，其離子積常數（ion product of water）。 Kw=[H+][OH-]=1.01×10-14. [H+]=[OH-]=1.005×10-7. pHwater=-log[H+]=-log1.005×10-7=7

27. 細胞培養液的種類與成分 依來源及製作方式之不同—天然細胞培養液、合成細胞培養液 天然細胞培養液—雞胚胎抽取液,蛋白質水解產物, 酵母抽取物,血漿,血清,淋巴液 合成細胞培養液—根據細胞生存所需物質的種類 和數量，用人工方法類比合成的。 含血清 ex：BME( Basal Medium Eagle )、Eagle`s MEM (Eagle`s Minimum Essential Medium)、DMEM( Dulbcco's MEM ) 不含血清--無血清培養基 ex：MCDB 東吳大學 劉佩珊 陳桂貞

28. 細胞培養液的成分 • 無機鹽離子 • 胺基酸 • 維生素 • 其他有機物 • Phenol red • 抗生素 • 血清

29. 細胞培養液的成分- 1.無機鹽離子 b. Mg2+安定細胞狀態 鎂離子能與膜、蛋白質和核酸中的負離子基團靜電性結合，鎂與膜磷脂結合後可以改變其局部區域的結構且具有電子篩效應(電荷屏障)，具有穩定和保護生物膜的作用。 a. Na+、K+、Cl-：調控膜電位，改變細胞內外離子濃度 c. Ca2+增加細胞的吸附性 鈣能把生物膜表面的磷酸鹽、磷酸酯與蛋白質的羧基橋接起來，從而穩定生物膜結構，保持細胞膜對離子的選擇性吸收的功能 d. H2PO4-與酸鹼值平衡有關 形成磷酸緩衝液，維持培養液穩定的pH值 調節原理如下： H+HPO42- H2PO4- OH-

30. 細胞培養液的成分-2.胺基酸 胺基酸—提供細胞以合成核酸及蛋白質 必需胺基酸:細胞生長所需，無法自行合成 L-Histidine-HCl-H2O L-Isoleucine L-Leucine L-Lysine-HCl L-Methionine L-Phenylalanine L-Threonine L-Tryptophan L-Valine 非必需胺基酸:細胞可自行合成 L-Alanine L-Arginine-HCl L-Asparagine-H2O L-Aspartic Acid L-Cystine-2HCl L-Glutamic Acid L-GlutamineGlycine L-Proline L-Serine L-Tyrosine-2Na-2H2O

31. 細胞培養液的成分-3.維生素 維生素—維持細胞生長,大多構成輔酶,影響細胞代謝

32. 細胞培養液的成分 - 4. 碳水化合物 • 碳水化合物是細胞生命的能量來源，而有的是合成蛋白質和核酸的成分。 • 葡萄糖：提供能量及合成各類細胞所需物質。 • 核糖：合成RNA的原料。 • 脫氧核糖：合成DNA的原料。 細胞培養液的成分 - 5. 酸鹼指示劑 在培養基內添加酚紅可以監控培養基的成分及細胞的狀態變化。例如:由於細胞代謝會產生酸性物質使得環境偏酸，培養基呈黃色時，即可以更換細胞培養液。 存活pH範圍：6.6-7.8 最佳pH條件：7.2-7.4

33. 細胞培養液的成分- 6.抗生素 抗生素—防止微生物生長

34. 細胞培養液的成分 - 7. 血清 a.生長因子(growth factor) 如表皮生長因子(Epidermal Growth Factor，EGF)是常見 生長因子的一種，促進表皮細胞、上皮細胞及間質的生長。 b.賀爾蒙(hormones) 可促進或抑制細胞的的生長和功能, 並調控細胞的增殖和反應 如胰島素：促進細胞攝取葡萄糖和氨基酸，促細胞分裂。 c.細胞附著延伸因子(attachment factor) 細胞外基質的主要成分, 提供細胞於培養皿上之附著及伸展， 培養皿底物表面帶有陽性電荷利於細胞的貼附如fibronectin。

35. 細胞培養液的成分 - 7. 血清 d. 結合性蛋白質(binding protein:albumin) 可結合低分子量的生物分子,並將攜帶之物質送入細胞內 如Transferrin攜帶鐵離子。 e. 脂類(lipid source) 為構成細胞膜的基本成分，如 Phospholipids。 f. 微量金屬離子(trace element) Cu, Zn, Co, Mo, Se血清中含有許多微量金屬離子,主要可與coenzyme作用,進行特殊的代謝路徑和功能。如細胞內金屬酶需要Zn的參與如與紅血球細胞運送氧氣和二氧化碳的酶。

36. 細菌的養分需求 • 細菌生長所需的主要元素為碳、氫、氧、氮、硫、磷，在細菌培養基中這一些元素通常以分子的形態出現；其餘需求量較少的微量元素大多為金屬離子，如鈉、鎂、鈣、鐵、鋅、鈷、鉬、鎳…等，為提供細胞內酵素活性之用。 • 由於碳和氮是需求量最大的元素，這兩種元素也經常是限制微生物生長的主要因素，提供微生物碳元素的營養素稱為碳源(carbon sources)，例如葡萄糖；提供氮元素的營養素則稱為氮源(nitrogen sources)，例如胺基酸。碳源除了提供合成生物質所需的碳元素之外，同時也是異營性微生物生長所需的能量來源。大腸桿菌能在只有一種碳源與簡單的氮源的簡單培養基中生長。 http://ezphysics.nchu.edu.tw/genphys/gen/92to95/handout/1.pdf

37. 培養基組成成分 • 自然培養基(Natural media)：如牛奶、馬鈴薯、蕃茄汁、牛糞等 • 基礎培養基(Basicmedia)：僅含微生物生長之基本營養素 • 選擇培養基(Selective media)：用以分離特異之細菌，基礎培養基中含染料、膽汁或其他化學物質，可抑制某類型細菌生長，而允許另一類型細菌生長，進而達到細菌分離之目的。例如：EMBagar對大部分細菌有抑制，而對腸道細菌能分解乳糖者，則無抑制。故可將E.coli與產氣桿菌從細菌中分離。 • 鑑別培養基(Differential media)：可區分型態及生化特性相近之細菌，培養基中所含化學物質，可在細菌接種培養後，使細菌生長外觀或菌落周圍產生特殊變化，以達到鑑別之目的。例如：培養基內加乳糖或指示劑，觀其是否發酵或變色；膠團桿菌加甲苯甲酸鈉呈黃綠色。 http://microbiology.scu.edu.tw/micro/microbe-exp/exp_website/Media.htm

38. 豐富培養基(enriched media)：除生長基本營養素之外，另添加特殊成分，促使無法在基礎培養基之微生物能生長 • 合成培養基(Synthetic media)：培養基的各項組成及組成份的量均很清楚，以定量配製而成又稱為chemically defined medium。例如含簡單鹽類的培養基可培養自營性細菌。除簡單鹽類外，加入氨基酸或其他構造清楚之有機化合物(如葡萄糖等)以培養異營性細菌。合成培養基一般用來研究細菌的營養需求和代謝途徑。

39. 複雜培養基(Complex media)：為實驗室常用來分離或培養一般異營性細菌的培養基。由一些化學組成不清楚的有機化合物如酵母菌抽出物(Yeast extract)，蛋白棟(Peptone)等，或是由多種塩類及其他已知成分所組成， 種類很多，列舉最常用的如下：(1)營養液體培養基(Nutrient broth；NB)：主要由牛肉膏(Beef extract)和蛋白棟(Peptone)所組成。可用以培養一般腐生性的細菌，亦可加入洋菜，固化之，使變成為營養洋菜培養基(Nutrient agar；NA)。(2)腦心浸液培養基(Brian Heart Infusion；BHI)：是由小牛的腦及牛的心的浸出物(Infusion)配置而成。營養成分較高，能供給更多的維生素、礦物質及氨基酸，以適應挑食性(Fastidious)的細菌生長。(3)溶菌肉湯培養基(Lysogeny broth ；LB)：主要成份是 酵母菌萃取物(Yeast extract)和蛋白月柬(Tryptone)所組成的。形式又分液態或是固態培養基。

41. 培養基型態分類 • 液態培養基：將各成份溶於純水中，不含凝膠劑 • 固態培養基：液態培養基(Broth)中加入洋菜(Agar，從紅藻中萃取出來的複雜萃取物)作為凝固劑，即成固體培養基。固體培養基若分裝於培養皿中，即為平板培養基(Plate)。 若分裝於試管中而斜置凝固，即為斜面培養基(Slant)。若分裝於試管中靜置凝固，即為深層瓊脂試管(agar deep tube)。 • 半固態培養基：含0.5~0.8%洋菜凝膠 • 洋菜：具有良好的溶解特性，但對大部分的細菌不具營養價值。固體洋菜會在90 到100℃會溶解，液體洋菜會在約42℃時凝固

42. 生長環境的需求 • 溫度 • 氧氣 • 酸鹼值或pH值 • 滲透壓 • 其他物理條件

43. 溫度

44. 氧氣

46. 酸鹼值或pH值 • 大多數細菌適合生長在中性下 • 範圍在6.5~7.5之間 • 低於5或高於9都會影響生長 • 滲透壓 • 環境中的溶質濃度太高會使菌體內的水分向外流出，使菌體脫水而死 • 能在高濃度鹽下生長的菌稱為嗜鹽菌(halophiles) • 能在高濃度糖下生長的菌稱為嗜糖菌(saccharophiles)都屬於高滲透壓菌(osmophiles) http://www1.tf.edu.tw/top/department/food/%E9%A3%9F%E5%93%81%E7%B3%BB%E7%B6%B2%E9%A0%81/teacher&research/%E9%99%B3%E5%A7%BF%E5%88%A9%E8%80%81%E5%B8%AB/lesson01/03%E5%BE%AE%E7%94%9F%E7%89%A9%E7%9A%84%E5%9F%B9%E9%A4%8A.pdf

47. 細菌電池 • 研究人員花費幾十年的努力，企圖將垃圾與污水中富含的糖類轉變成如乙醇一類，能用來燃燒發電的燃料。麻州大學阿模 斯特分校（University of Massachusetts at Amherst）的喬杜瑞（Swades Chaudhuri）與洛夫利（Derek R. Lovley）則以 一種極具效率的方式，省略掉中間步驟，直接將這些糖類轉變成電力。他們利用的是一種從海底沼泥中抽取出來的嗜甜微生物Rhodoferax ferrireducens。這種桿菌會奪取糖分子的電子，並將這些負電荷傳送到石墨電極上，以超過百分之80的能量 轉換效率來發電，持續達數日之久。之前的微生物電池，最多只有百分之五十的轉換率，且需用到不穩定的成份，致使它們 並不適合用於長期發電。研究人員在十月號的《自然．生物技術》上還註解說，改良新型電池的電極，應可再增進其功率輸 出 http://sa.ylib.com/news/newsshow.asp?FDocNo=358&CL=26

48. DEP使用的溶液 • Low conductivitySucroseD-mannitol(σ =5 μS/cm)水(σ =1 μS/cm)HEPES(σ =60 μS/cm) • High conductivityPBS(σ =16000 μS/cm)

49. 何謂分子生物學 • 分子生物學是以分子作基礎，研究生命本質爲目的的一門新興學科，它以核酸和蛋白質等生物大分子的結構及其在遺傳訊息和細胞資訊傳遞中的作用爲研究物件 • 主要是指對遺傳、生殖、生長和發育等生命基本特徵的分子機序的闡明，從而作爲利用和改造生物奠定理論基礎和提供新的手段。這裡的分子基礎指的是那些攜帶遺傳訊息的核酸和在遺傳訊息傳遞及細胞內、細胞間通訊過程中發揮著重要作用的蛋白質等生物大分子。

50. 分子生物學的主要研究內容 • 三部分研究內容：核酸的分子生物學、蛋白質的分子生物學、細胞信號傳導的分子生物學 • 核酸的分子生物學：研究核酸的結構及其功能。由於核酸的主要作用是攜帶和傳遞遺傳訊息，因此分子遺傳學（molecular genetics）是其主要組成部分。研究內容包括核酸/基因組的結構、遺傳訊息的複製、轉錄與轉譯，核酸儲存的資訊修復與突變，基因表現調控和基因工程技術的發展和應用等。遺傳訊息傳遞的中心法則是其理論體系的核心。