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生物化学与分子生物学和生物物理学、遗传学、微生物学、细胞生物学和生物信息学等学科相互渗透、相互促进，融汇发展形成独特的理论体系和研究手段。生物化学通过研究生物体的化学分子组成、代谢、遗传信息传递来解释生命现象，分子生物学通过研究核酸和蛋白质的结构和功能、生物大分子间的相互作用关系阐明生命的本质。生物化学与分子生物学和细胞生物学的关系十分密切，细胞生物学主要研究细胞及细胞器的形态、结构和功能。阐明细胞成分的分子结构可以更深入地认识细胞的结构和功能，因此现代细胞生物学的发展越来越多应用分子生物学的理论和技术。生物化学与分子生物学从生物大分子的结构入手，研究生物大分子之间的高层次联系和作用，特别是细胞整体生命现象的分子机制。
生物化学与分子生物学研究生命的本质，是重要的医学基础。分子生物学与微生物学、免疫学、病理学、药理学及临床学科广泛交叉和渗透，形成了分子病毒学、分子免疫学、分子病理学和分子药理学等，极大地推动着医学的发展。
生物化学与分子生物学是基础医学的必修课程，与医学有着紧密的联系。基础医学各学科主要阐述人体正常、异常的结构与功能，临床医学各学科则研究疾病发生、发展机制、诊断及治疗等，而生物化学与分子生物学为医学各学科从分子水平上研究正常或疾病状态时人体结构与功能，乃至疾病发病机制、预防、诊断及治疗提供理论与技术，对推动医学各学科的新发展作出了重要的贡献。如对心脑血管疾病、恶性肿瘤、代谢性疾病、免疫性疾病、神经系统疾病等进行分子水平研究，在疾病发生、发展、诊断及治疗方面取得了突破性进展。疾病相关基因克隆、重大疾病发病机制研究、基因芯片与蛋白质芯片在诊断中的应用、基因治疗及应用重组DNA技术生产蛋白质、多肽类药物等方面深入研究，都与之相关。随着生物化学与分子生物学的高速发展，将给临床医学的诊断和治疗带来全新的理念。
生物化学与分子生物学在中医基础理论和中药学研究中的应用是中医药现代化研究的基石。从微观角度阐明中医学基础理论如藏象和证候的实质，为进一步研究提供一定的理论基础。在证候的理论研究方面，通过建立疾病证候的基因表达谱数据库，开展证候与易感基因相关性的研究为证候学研究提供基因组依据。
生物化学与分子生物学技术应用于中药研究领域，可以深化中药理论，提高中药疗效，减少中药副作用，有利于中药与现代医药接轨。如利用电泳技术、免疫技术和DNA多态性分析进行中药材的分子鉴定；运用分子生物学技术进行分子亲缘研究，保护药用植物资源，可以筛选优质药用植物，防止现有品种退化，还可以保护和繁殖濒危动植物药材，大量生产高品质道地药材，在传统药材的生产和加工过程中发挥作用；应用基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程等技术可以使中药有效成分的转化增量等。
随着生物化学与分子生物学和现代药理学研究方法相结合，中药分子药理学已现雏形。在分子水平和基因水平上研究中药有效成分的作用机制，阐明中药药性理论，建立中药活性检测系统，或以受体和基因为靶点开发新药甚至开展基因治疗，将成为分子药理学的重要内容。