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核酸和蛋白质在生命活动过程中承担重要功能。生物化学与分子生物学研究核酸、蛋白质的结构和功能，包括核酸和蛋白质的结构，遗传信息的复制、转录和翻译，基因表达的调控，基因工程及蛋白质研究相关技术的发展和应用等。阐述核酸和蛋白质相互关系的中心法则，是生物化学与分子生物学理论体系的核心。
基因表达是指遗传信息经转录、翻译等合成RNA和蛋白质发挥特定生物学功能的过程。基因表达调控是多阶段、多水平、多环节的复杂而协调有序的过程，与细胞的正常生长、发育、分化及生理功能密切相关。研究基因表达及调控，可阐明生命观、细胞行为和疾病的发生机制，在分子水平上为疾病的诊断、治疗及预防提供科学依据。因此，真核生物基因表达及调控的规律是目前生物化学与分子生物学研究较为活跃的领域。人类基因组计划和后基因组计划对该领域的研究具有极大的推进作用。
信号转导是指细胞之间或细胞内部的信号传递。环境信号直接或间接刺激细胞，使其迅速做出反应，如蛋白质构象的改变、蛋白质相互作用关系的改变等，导致细胞的增殖、分化、代谢等发生变化来适应环境。研究信号转导，可阐明这些变化的分子机制、信号转导通路的效应和调节方式、认识信号通路形成的信号网络。