分子生物学简介

分子生物学（molecularbiology）从分子水平研究作为生命活动主要物质基础的生物大分子结构与功能，从而阐明生命现象本质的科学。重点研究下述领域：质（包括酶）的结构和功能。信息的传递。生物膜的结构和功能。基础。。分子生物学是第二次世界大战后，由生物化学,`遗传学,微生物学,病毒学,结构分析及高分子化学等不同研究领域结合而形成的一门交叉科学。目前分子生物学已发展成生命科学中的带头学科。随着DNA机制的秘密一点一点呈现在人们眼前，特别是当人们了解到遗传密码是由RNA的水平上去干预生物的遗传特性。如果将一种生物的DNA密码片断连接到另外一种生物的DNADNA过去培育生物繁殖后代的传统做法完全不同。”与那种生物的那个“”“组装”“”“工程。生物学的研究可以说长期以来都是科研的重点，惟其所涉及的方方面面与人类生活紧密相50年代以前的生物学研究，虽然有些已进入了微观领域，但总的来说，主要是、50年代中期，随着沃森揭示出DNA分子的空间结构，生物学才真正开始了其揭开分子水平生命秘密70DNA技术的发展又给人们提供了研究DNA的强有力的手段，和生物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-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。现代化学和物理勃发展。分子生物学的发展简史生物学的发展中作出了重要的贡献功能。1912年英国布喇格父子建立了X分子白酶和发展奠定了基础。2050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年提出了α-1955X射线分析中应用1957和19591965合成。另一方面，德尔布吕克小组从1936寄主后半小时内就复制出几百个同样的子代噬菌体颗粒材料。1940“基因”1944年埃弗里等研DNA物质。1953DNA双螺旋结构中心法则质结构的流动。遗传1961操纵子2060DNA自我复制和转RNA的奥秘也随之开始解开了。分子70DNA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世界提供天文数字的各种各样的蛋白质。蛋白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。蛋白学研究的一个重要内容。质的化学结构和几百个蛋白质的立体结构得70年代末以来，采用测定互补DNA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。蛋白有关的蛋白质的研究现在很受重视。都由DNA是由46000个核苷酸按一定顺序组成的一条双股DNA，所以通常以碱基对计算其长度。遗传DNADNADNARNA蛋白。因为这一类RNA起着信。基因蛋白DNA复制时，DNA聚合酶以亲代DNADNARNA聚合酶的催化下完成的。细胞糖脂形式存在。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。细胞为的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。对蛋白分子结构与功学研究的一个新的重要的领域。分子遗传些病毒外，都是DNA中都以同样的生化机制进行复制。分子动物合的。采用的则只有用这种方法才能得到可靠结果。分子DNA工80的一些基因引入决途径。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。其他生物学分支学科：细胞遗传学、土壤微生物学、细胞学、细胞化学、、生物数学分子生物学技术分子生物学技术目录目录分子生物学技术简介分子生物学技术简介展开编辑本段分子生物学技术简介到微观水平。从单个的生物体到器官到组织到细胞，再从细胞结构到核酸和蛋白的分子水平，人们意识到可以通过检测分子水平的线性结构（如核酸序列），来横向比较不同物种，同物种不同个体，同个体不同细胞或不同生理（病理）状态的差异。这就为生物学和医学的各个领域，提供了一[1：PCR单链构象多态性分析PCR-单链构象多态性分析(PCR-singlestrandconformationanalysis,PCR-SSCP)一。PCR-SSCP技术凭借突变可引起单链DNA链DNAPCR扩增后,其产物经变性后可以产生2条单链,如果存在基因突变,哪怕是一个碱基的异常,单链的构象也会发生变化,正常与突变的DNAPAGE)中,可以显现出不同的带型,从而确定野生型和突变型,PCR-SSCP分析的主要优点是简易且敏感性较高。但是该技术不能确定突变的部位和性质。PCR-SSCP突变检测敏感性随PCR产物长度的增加而降低,一般用于检测较小外显子的突变。有时由于单个核苷酸变化所引起的构象改变很小,用PAGE电泳就可能无法检出,在PCR产物或待测DNA小于200bp时,PCR-SSCP分析能够检测出70%~95%的突变。如果以毛细管电泳代替PAGE,则可大为提高突变检测的效率。Wallace1997年提出将PCR-SSCP和异源DNAheteroduplexanalysis,HA)相结合,称之为SSCP/HA,部分PCR产物经变性进行分析以了解是否具有突变,其余PCR产物直接用于电泳,以检出含有突变DNADNADNA构型分析两个不同的层次检出突变,是一种经济、迅速的突变检测手段,但无法提供突变位置的信息。PCR-SSCPRNAPCR-rSSCP)双脱氧测序单链片段构象多态分析(PCR-ddF)PCR-REF)PCR-rSSCP法依据RNAPCR引物上加上某类启动子,通过转录的RNA别。PCR-ddF法把PCR产物转录,将转录物用反转录酶进行Sanger双脱氧终止测序反应,通过观察非变性胶上经解链处理所产生的单链漂移、突变后终止片段的获得与缺失来判断突变。PCR-REF法将RFLP和SSCP技术优势组合,将PCR扩增的待测片段用5~6种限制酶依次消化,混合并进行末端标记,最后经变性处理并在非变性凝胶上电泳分离,从而获得来自片段长度和片段构象的双重突变信息。变性梯度凝胶电泳变性梯度凝胶电泳(denaturinggradientgelelectrophoresis,DGGE)利用由碱基序列所决定的DNA片段溶解度或变性度的差异,达到分离野生型与突变型DNA片段的目的,该手段分辨率达一个碱基。当DNA双链沿变性剂浓度梯度增加的聚丙烯酰胺凝胶迁移时 ,DNA分子中解链温度(Tm)低的部分逐渐变性解链。一般总是错配碱基部分的异源双链 Tm最低,最容易解链,其次是富含AT碱基对的部位,富含GC碱基对的部位Tm值较高所以解链较难。因此,正常DNA双链和异源双链在梯度变性胶中电泳时,异源双链总是先解链。将PCR产生的双链DNA在浓度递增的尿素和甲酰胺变性聚丙烯酰胺凝胶上电泳,当某一DNA片段迁移到变性剂浓度与其最低Tm当的位置时,该片段低温解链部分的双链打开,部分解链导致DNA迁移速度明显下降,观察样品的迁移率变化即可判断是否存在变异。 DGGE敏感性高,即便异源双链中仅含一个错配碱基,在电泳时也可分辨其迁移率的改变。DGGE方法的单碱基突变检出率在DNA片段长度600bp以内可以达到95%。DGGE的成功有赖于双链DNA内部低温解链部分变性后迁移率的改变。但在相当于最高Tm的变性剂浓度的位置,相应的DNA片段可能全部解链,使试验无法检出存在于高TmDNA片段中的碱基替换。为了解决此问题,以在一个PCR引物的5'端设计一段富含GC的尾巴,从而使PCR扩增产物的一端富含GC碱基对,保证了绝大多数DNA片段不会发生完全解链,在最高变性剂浓度区域仍然可以分辨出部分解链的异源双链 ,这一改进使DGGE的突变检出率接近100%,但DGGE只能检测突变是否存在而不能确定突变的位置。DGGE方法需要设计特定片段最佳的PCR引物以及最佳变性条件,这一过程比较复杂,梯度变性胶的制备需要的设备较昂贵,所以在常规实验室不易实施。双链构象多态分析法双链构象多态分析(double-strandconformationanalysis,DSCA)是利用荧光标记引物,通过PCR扩增出相关的研究片段作为荧光标记参照(fluorescencelabeledreference,FLR)DNA 分子与待测PCRFLR和样本核苷酸序列相似,杂交反应液中所有DNA光标记的FLR分子正链匹配的DNA双链,经过电泳后方可被DNA激光检测系统所检测。所以,可检双链均有一样的FLR正链,杂交双链的电泳迁移率可能相同,但是由于反义单链的差异双链变性程度的差异而最终造成电泳迁移率的不同。不像SSCP技术,DSCA能够任意操纵变性双链的形成,选用不同的FLR可以达到难分样本的最佳分离效果。另外,通过整FLR和样本待测DNA分子的比例,可专一性增强杂交异质双链信号并减弱纯合双链信号。DSCA技术的优点还在于它依据样品经过固定检测仪的时间差,而非相同电泳时间迁移的距离差来判断突变的有无 ,这样就避免了诸如SSCP等技术分析中因迁移速率差异而降低的泳动速度慢的条带检测率。另一方面,DSCA的有效检测片段长度可达1kb。由于激光系统的介入DSCA的灵敏度和上样量分别得以提高和降低,不到1秒的泳动差异也足以检测。该技术已被成功地用于囊性纤维化基因 (cysticfibrosisgene)的4种突变,以及HLAÑ型基因中131种等应基因的检测。变性-高压液相色谱分析变性-高压液相色谱(denaturinghigh-performanceliquidchromatography,DHPLC)是利用DNA构型改变检测基因突变和遗传多态性的方法之一,其可以检测单核苷酸多态和可遗传的突变。实验主要过程包括PCR扩增待测和正常DNA样品,将扩增产物变性后再复性,若存在突变在这一复性过程中可形成异源双链。在部分变性条件下 ,高压液相色谱分析可以有效地区分由变异碱基与正常碱基形成的异源 DNA双链和正常DNA双链。由于DHPLC的分辨率可达到1bp/kb,而且操作过程可以全部程序化、大规模化和自动化,使得实验时间大大缩短,实验准确率提高,可作为大群体任何基因突变初筛的有力手段,比SSCP有更多的优越性,具有广泛的应用前景,许多工作都已经证实了DHPLC的敏感性、有效性和准确性。特异性等位基因扩增等位基因特异性扩增法(allele-specificamplificarion,ASA) 基于PCR技术的一种单核苷酸突变检测法,是分析已知碱基替代或微小片段缺失和插入型突变的常规技术。在 PCR的引物设计中,根据已知突变位点性质在引物3'端或中间设计一错配碱基,使之仅能与突变型或野生型基因互补而只扩增突变型或野生型基因。ASA技术只需一步PCR反应,甚至无需电泳和标记技术。因其快速,复性强,耗资少,无同位素污染以及高效性等特点,将成为有前途的适应于人群大规模突变筛查的方法。应用该方法最好避免错配碱基为 G:T,这种错配可能引发扩增反应。化学裂解错配碱基法化学裂解错配碱基法(chemicalcleavagemismatch,CCM) 通过化修饰并切割异源DNA双链中错配碱基,达到检测点突变的目的。其原理是末端标记的DNA片段暴露于可以识别并修饰异源双链中错配碱基的化学试剂中(如错配的胞嘧啶可被羟胺修饰,错配的胸腺嘧啶可被四氧化锇修饰),被修饰的位点随即可被杂氮环已烷等化学物质裂解。DNA修饰裂解后,电泳观察DNA片段长度即可知道突变是否存在。该技术较其他突变检测系统有1~2kb的大片段DNA100%DNADNAPCR扩增,然后对野生型DNA扩增片段进行末端标记,标记片段作为探针与目标序列复性形成异源双链,用四氧化锇(OsO4)或羟胺(hydroxylamine)修饰并用哌啶(piperidine)切割,聚丙烯酰胺电泳分离不同长度的片段。近年来,有人采用碳化二亚胺作为错配修饰剂,进一CCM方