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| 分子生态学 |
产生编辑本段回目录
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| 分子生态学研究 |
基础编辑本段回目录
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| 分子生物学 |
携带蛋白质所需信息的DNA片段称为基因（gene），它是DNA上决定生命有机体外部形态、内部结构和生理功能的基本单位，按功能分为可被转录形成mDNA，进而转译成多肽，构成各种结构蛋白和催化各种生化反应的酶和激素等的结构基因以及可调节控制结构基因表达的基因的调节基因。基因由丹麦遗传学家Johansen W于1909年提出以称谓“孟德尔因子”或孟德尔自己使用的“性状单位（Chara-cter unit）”或“单位因子（Unit factor）”，而现代定义则为“遗传信息的结构和功能单位”。每个DNA分子含有很多因基因，基因的复制过程就是4种碱基按A配T，G配C的互补配对原则进行。因DNA分子是由两条多核苷酸组成双螺旋结构，故复制时，DNA在酶的催化作用下，原来的两条链先解旋成单链，然后分别以自己为模板，配成相应的新链。这样，1个母DNA分子便复制成两个完全相像的分子，它说明了为什么子代和亲代相像的道理，即遗传的实质是碱基序列的复制过程。
基因最重要的特征是其从亲代到子代相似的复制能力，以保证生命有机体遗传的稳定性。然而，如果遗传信息始终不变，就不可能有新的生命有机体类型的产生。事实上，地球上生物多样性的存在已充分证明了遗传信息携带者的基因具有变化的特征，即基因突变（Mutation）。所有发生在基因的DNA序列中是由碱基替代和碱基缺失（Base deletion）等改变引起的，可以通过复制而遗传的任何持续性改变改变都叫基因突变，它可发生在生殖细胞，也可发生在体细胞。其中，碱基数量的变化是基因突变的一个重要原因。因为在不同的生命有机体类型之间，碱基的数量是不同的，DNA以其加倍的4个符号，可以编译成的MM蓝本是无限的，说明基因突变也是无限的。其次，碱基的内容不同，也会导致基因突变，如ACA和UCA，虽只一个碱基之差，但含义是不同的。另外，碱基排列次序的变化，也是导致基因突变的一个，如UCA和CUA，CGG和GGC，他们的碱基完全相同，只是排列次序不同，因而其含义也不同。
基因是遗传信息的携带者，而生命活动的执行者却是蛋白质，即基因表达的产物。然而，生命有机体中的基因并非同时全部表达，其表达程度也各不相同。只有按一定的表达模式表达的基因，才能使遗传信息与生命活动之间建立直接的联系。因此，真正执行生命活动的蛋白质是在基因调控下不断变化的。此外，蛋白质分子，除有以氨基酸组成的并有一定顺序的肽链结构外，还具有肽链在空间的卷曲折叠而形成的三维空间结构，也只有处在这种特定的三维结构中的蛋白质分子，才能真正发挥生物功能。
因此，即使肽链的氨基酸序列不变，只要空间结构被破坏，就会导致蛋白质功能的丧失。
分子生物学在其迅速发展中起来越深刻地认识到基因与环境的相互作用是产生基因突变和基因多态的源泉。因此，分子生物学对分子生态学最本质的贡献是阐明了外界环境对以中心法则为基础的基因突变，基因表达和蛋白质活性施以深刻的影响，因此生命有机体随着外界环境和内部生理状态的不同而表现出不同的基因突变、基因表达和蛋白质活性差异，且这种差异存在着严格的时空特异性。依据这一分子生物学原理，即可在分子水平上研究和揭示生命有机体和环境之间相互作用的分子基础和分子机理。
既然分子生物学规范意义上的分子水平是核酸和蛋白质等生物大分子，分子生态学规范意义上的分子水平也应该是核酸和蛋白质等生物大分子。因此，无机分子，有机分子，除核酸和蛋白质等生物大分子以外的生物分子或生物活性分子，都不是分子生态学规范意义上的分子水平。就其环境而言，从微观的核内超微环境，到中观的体内环境，再到宏观的体外环境，直至到宇观的全球环境，都对基因突变、基因表达和蛋白质活性施以深刻的影响，但限于目前的实验手段有对宏观的体外环境参数进行精确的定量测试，因此除膜电位以外，中观和微观环境因子对基因突变、基因表达和蛋白质活性影响的精确定量测试目前尚在努力的探索之中。
任务编辑本段回目录
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| 基因库 |
从分子生物学的角度上看，种群是指能自由交配和繁殖的一群同种个体，它在一定的时间内拥有全部基因的总和称为该种群的基因库（Genepool），而携带的全部遗传信息的总和又称为该种群的基因组（Genome）。结合生态学和分子生物学对种群的定义和理解，分子生态学将在分子水平上，从结构研究（分子基础和功能研究）和分子机制两方面来研究种群与环境的相互作用，并将其作为自己的主流任务。
发展编辑本段回目录
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| 分子标记 |
客观地说，分子生态学还是一门十分年轻的学科，它没有公认的学科创始人和标识性的学术论著，其发展主要通过跟踪精确的分子标记技术和分子检测技术来准确地鉴别生物大分子结构与功能的差异，借此来揭示生物与环境相互作用的分子机制，这是分子生物学最显著的学科特征。
分子生态学研究始终依赖和跟踪分子标记技术和分子检测技术。分子标记技术包括限制性片断长度多态（Restriction fragment lengthpolymorphism, RFLP）、单核苷酸多态（Single nucleotide polymorphisms, SNP）、扩增片段长度多态性（Amplified fragment lengthpolymorphism, AFLP）、随机扩增DNA多态性（Random amplified polymorphism DNA, RAPD）、可变的串连重复多态（Variable number oftandem repeats polymorphism, VNTRP）和PCR技术；分子检测技术包括DNA（或RNA）序列分析、片段分析（长度分析），单链构象多态性（Single strand conformation polymorphism, SSCP）、变性梯度（Denaturing gradient gel electrophoresis, DGGE），温度梯度凝胶电泳（Temperature gradient gel electrophoresis, TGGE）、变性高效液相色谱（Denaturing high performance liquid chromatography, DHPLC）。
Weber（1989）通过PCR扩增和直接的序列测定发现了一类特殊的VNTR，其串连重复的核心单元仅由2个碱基组成，称为微卫星（Microsatellites），它与等位酶和RFLP一样是很好的共显性标记物。随着基因组测序计划的开展以及更多的蛋白质序列和结构的测定，微卫星可以揭示出更高水平的多态性。
研究编辑本段回目录
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| 分子生态学研究 |
然而，细胞内mRNA的信息还不能代表基因产物最终功能形成蛋白质的信息，mRNA的丰富度并不一定与最终表达产物蛋白质有直接关系，更何况许多功能蛋白还有翻译后修饰和加工，包括蛋白质剪接，所以最终还是要用蛋白质研究来补充核酸分析数据。相对于基因组研究的进展速度，蛋白质组的研究显得相对滞后，主要原因是研究手段中多技术问题尚未很好解决。分析全部10万个基因的功能，最直接的是蛋白质组研究。而从这几年中对基因组全序列分析已经完成的一些低等生物蛋白质组的研究看来，目前最现实、最有效的技术是双向凝胶电泳分离纯化蛋白质，结合计算机定量分析图谱进一步用质谱对分离到的蛋白质进行鉴定，并运用现代生物信息学的知识和技术对所得到的天文数字的数据进行处理，对蛋白质组的研究可分为两个阶段：第一阶段，建立一个细胞或一个组织或一个机体在“正常”条件下的蛋白质二维凝胶图谱，或称参考图谱，即所谓“组成蛋白质组”。第二阶段，则要研究在各种条件下的蛋白质组的变化，从中总结出生命活动的规律，可以称为“功能蛋白质组”。
目前，分子生态学主要的技术手段是VNTR技术，其次是PCR技术，核酸测序和序列分析技术正在迅速发展，等位酶技术所占的比重较小。虽然基因组测序研究已经取得了突破性进展，但成功破译基因组序列的物种或种群仍寥寥无几，生物与环境相互作用的分子机制研究期待着对每一个物种及种群基因组序列的了解，显然，这还要经历生个较长的发展历程。蛋白质组测序的开展使分子生态学研究又展现出新的曙光，使得人们能够更容易的在微观的、更真实直接的水平上了解生物与环境之间的联系和差异。以基因组序列和蛋白质序列的信息提取与分析和以生物信息的收集、存储、管理、分析和提供为主要内容的生物信息学的迅猛发展，必然使分子生态学的研究进入一个阐明生态现象的分子机制的快速发展期。
