分子生物学技术及其在环境污染治理中的应用研究进展

第25卷第2期 河池学院学报 Vol.25No.2 2005年4月 JOURNAL OF HECH IUN I V ERSI TY Ap r.2005

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分子生物学技术及其在环境污染治理中的应用研究进展

覃拥灵

(河池学院　化学与生命科学系,广西　宜州　546300)

[摘　要]　本文综述了应用于污染治理中的各项分子生物学技术,包括基因工程技术、DNA序列计算分析、电泳分离纯化技术、核酸探针检测技术及聚合酶链式反应技术等,并介绍了分子生物学技术在生物修复、污染环境中生物种群动态分析、污染环境的监测等方面的应用。

[关键词]　分子生物学技术;环境污染治理;进展

[中图分类号]　X17 [文献标识码]　A [文章编号]　1672-9021(2005)02-0024-06

0　引言

分子生物学是研究核酸、蛋白质等生物大分子的功能、形态结构特征及其重要性和规律性的科学,经过几十年的迅速发展已成为人类从分子水平上真正揭开生物世界的奥秘,由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然界的基础学科。分子生物学的研究内容包含四个方面:DNA重组技术,基因表达调控研究,生物大分子的结构功能研究,基因组、功能基因组与生物信息学研究。随着分子生物学的迅速发展,相关的研究技术日臻完善,几乎渗透到生命科学的全部领域。

随着工农业的发展,世界范围内的环境污染日益严重,生态平衡不断被破坏。污染问题严重威胁人类和其他生物的正常生存发展,导致资源环境中生物重组,使物种的分布与多度均发生深刻变化,已成为世界各国都面临的一大难题。近年来,各国都加大力度进行环境污染的治理研究。随着研究的深入,污染治理已逐渐由宏观向微观研究深入发展,要求的精确性日益增强,目前已发展到在分子水平上研究生物体吸收、迁移、积累有害物质,最终被毒害及适应、抗性等生态问题、生态过程的分子机制。随着分子生物学技术的日臻完善,分子生物学技术越来越多的被引入到污染治理的研究中。利用分子生物学技术已揭示了许多污染生态学中的重要机理,同时,先进的分子生物学技术也为环境监测、污染环境的治理和生物修复等应用技术提供了更快速、更灵敏、更科学的依据与方法,从而极大地推进了污染治理的实践进展.

1　应用于污染治理的分子生物学技术

1.1　基因工程技术

基因工程是指按照人为创造的蓝图,将某特定的基因,通过载体或其他手段送入受体细胞,通过一系列复杂的生物学过程(类似工程操作)定向改造受体生物,使特定基因在受体细胞中增殖并表达的一种遗传学操作。用基因工程的方法,可以不受物种亲缘关系的限制而将一个外源基因导入受体细胞,经过基因重组、增殖并得到表达,产生新的基因产物。

基因工程技术在环境污染物处理中的应用主要是应用改良后的基因工程菌处理污染物,如处理石油污染、降解塑料污染等。主要优点有:集中及创造目的基因,提供综合性代谢新污染物的通路和杂种细胞;提高代谢通路结构基因的表达,针对新的污染物,改变表达的调节方式;控制降解途径的限制性步骤,提高分解代谢酶的合成或其他生化反应过程效率;防止有毒污染物的产生,防止非需要产品的出现,用确定的基因实现

3[收稿日期]2005-03-19

[作者简介]覃拥灵(1969-),男,实验师,主要从事生物化学和微生物学方面的研究。

最初的目的。

1.2　DNA序列计算分析

20世纪后期,基因组学及后基因组学的迅猛发展,从数量上和质量上极大地丰富了生物科学的数据资源。科学家利用计算机及生物信息分析软件处理这些海量的数据资源,确定大分子序列、结构、表达模式和生化途径与生物数据之间的关系,区分生物个体间遗传差异及揭示DNA多样性。随着荧光标记核酸自动测序仪的普遍使用和生物信息学的飞速发展,已有多个国家和国际科研组织建立了生物信息数据库,并已研究出一整套的序列和结构分析工具、注释工具、基因表达分析工具以及生化和分子途径分析工具及专门的序列数据库软件供序列分析比较。基因的序列分析可揭示出生物物种之间的关系,在污染治理研究中可用于生物基因组特殊区域或特异基因的测序。

1.3　电泳分离纯化技术

在外电场的作用下,带电颗粒将向着与其电性相反的电极移动,这种现象称为电泳。电泳技术是当前核酸研究中最常用的方法,具有简单、快速、灵敏、成本低等优点。除了常用的琼脂糖凝胶电泳并用溴乙锭染色方法和聚丙烯酰胺凝胶电泳银染的方法外,还有一些通过特殊的电泳分离技术而建立的分子标记。如单细胞凝胶电泳、变性梯度凝胶电泳等,都是通过施加不同染色体变性条件改变DNA双螺旋结构。由于不同序列的DNA片段变性时解链程度不同,在凝胶中电泳迁移速率不同,凝胶电泳后不同序列的DNA片段在凝胶上得以高分辨率的分离,可用作各种分子标记物的检测。

(1)单细胞凝胶电泳:包埋在琼脂糖凝胶中的细胞在中性或碱性条件下经裂解与解旋后,带负电荷的DNA游离断片在电场的作用下向阳极迁移。根据电泳条件,单细胞凝胶电泳可分为中性和碱性单细胞凝胶电泳。此技术灵敏、快速、简便、省时,适用范围广,所需样品少,设备简单,无需同位素标记,能反映细胞群体中不同类型细胞对作用因素的不同反应,但操作方法及评价结果没有标准化。单细胞凝胶电泳除可检测DNA单、双链断裂外,还可检测DNA切除修复缺陷和DNA交联、氧化性损伤等多种类型的DNA损伤,是探讨遗传毒性机理的有效工具。此技术灵敏度高,被广泛应用于一般环境、职业环境及室内环境的监测。

(2)变性梯度凝胶电泳:变性梯度凝胶电泳是依靠变性剂使T m值不同的分子分离。此技术分辨率高,但需较长的凝胶和电泳时间。在变性梯度凝胶电泳技术应用到分子微生物生态学后,已证明这类电泳技术是揭示自然环境中的生物群体遗传多样性的有效手段,可用于研究污染环境中的生物群落结构及监测环境变化。

(3)温度梯度凝胶电泳:温度梯度凝胶电泳是依靠温度梯度来分离T m值不同的分子,是使用"热"作为一种能量来源,使得氢键变得热力学不稳定,不同DNA片段由于T m值不同将表现出不同的解链行为,从而使电泳迁移速率不同,而达到在温度梯度电泳中分离的效果。

(4)单链构象多态性:在非变性的条件下,单链DNA具有一定的折叠结构,这种折叠结构是由它的核酸序列决定的。单链构象多态性是依靠核苷酸序列的不同而进行分离的.此方法操作简单、经济、适用面广。

1.4　核酸探针检测技术

核酸探针检测技术属于一类分子标记技术,利用能与特定核苷酸序列发生特异性互补的已知核苷酸片段作探针分析DNA序列及片段长度多态性,被标记的探针根据碱基互补配对原则,可直接用来探测溶液中细胞组织内或固定在膜上的同源核酸序列。被放射性或非放射性元素标记的探针以原位杂交、Southern印迹杂交、斑点印迹和狭线印迹杂交等不同的方法,可直接用来探测溶液中、细胞组织内或固定在膜上的同源核酸序列。由于核酸分子杂交的高度特异性及检测方法的高度灵敏性,使得核酸分子杂交技术广泛应用于对环境中微生物的检测,定性、定量分析它们的存在、分布、丰度和适应性等研究目标。DNA标记直接提供了遗传物质的信息,因而被广泛应用。以mRNA为基础的分子标记能更灵敏地反映污染条件对生物的作用,反映变异水平高。

1.5　聚合酶链式反应

聚合酶链式反应(poly merase chain reacti on,PCR)技术模仿生物体内DNA的复制过程,首先使DNA变性,两条链解开;然后使引物模板退火,二者碱基配对;耐高温的TaqDNA聚合酶即以4种dNTP为底物,在引

物的引导下合成与模板链互补的DNA新链。PCR技术可在体外快速扩增DNA,具有快速、简便、灵敏度高的特点,能够弥补DNA分子直接杂交技术的不足。PCR技术的产生是整个分子生物学领域的一次重大革命,发展极快,已衍生出一系列相关的生物技术。

污染治理中应用的基于PCR的技术如下:

(1)反转录PCR技术(RT-PCR):是在mRNA反转录之后进行的PCR扩增,可以用来分析不同生长时期的mRNA表达状态的相关性,探测和定量个体结构基因表达。RT-PCR技术可用于检测产生的转录产物,分析表达的水平,不需构建和筛选c DNA文库而能直接克隆c DNA产物,此技术用途广泛且灵敏度高。

(2)竞争PCR(C-PCR):是一种定量PCR,通过向PCR反应体系中加入人工构建的带有突变的竞争模板、控制竞争模板的浓度来确定目的模板的浓度,对目的模板作定量研究。竞争性PCR可被用来测定受多环芳烃污染的沉降物中的编码邻基二酚-2,3-加双氧酶的dmpB基因浓度。

(3)AF LP标记,先用限制酶消化DNA,然后连接上人工合成的双链接头,最后进行PCR和电泳显示。此技术是用一个短的随机引物进行PCR,模板DNA有多个扩增子,可以扩增出多个产物而可能出现多态现象。

(4)扩增的r DNA限制酶切分析技术(ARDRA),此技术依据原核生物r DNA序列的保守性,将扩增的r DNA片段进行酶切,然后通过酶切图谱来分析菌间的多样性,是美国最新发展起来的一项现代生物鉴定技术。

(5)随机扩增多态DNA(RAP D):这是一种基于PCR检测PCR引物结合位点的序列改变的方法。RAP D通常以10bp的寡核苷酸序列为引物,对基因组DNA随机扩增,电泳分离染色扩增产物,再分析多态性。

(6)RAP-PCR:该技术基于任意寡核苷酸引物与RNA之间可能的配对。这样的相互作用在低严谨度条件下经聚合酶催化使链延伸。细胞总RNA或mRNA作为反转录反应的模板.此技术结合SSCP,用非变性胶分辨大小相同而构象不同的片段,以及点突变的检测。RAP-PCR技术可用于诊断遗传突变及分析污染条件下序列的多态性。此技术要求RNA量少且不受少量基因组双链DNA污染的影响。

1.6　酶联免疫吸附测定技术(简称EL I S A)

E L I S A是将免疫技术与现代测试手段相结合而建立的一种超微量的测定技术,其核心技术是抗原抗体的特异性反应。E L I S A法是在荧光免疫和放射免疫分析的基础上发展起来的,它将具高度特异性抗原抗体反应结合酶对底物的高度催化效应,对受检样品中的酶标免疫反应的试验结果,采用现代光学分析仪器进行光度测定.此技术特异性强,灵敏度高,因而被广泛应用于检测污染物的残留中,其中以测定农药残留表现最为活跃。有些发达国家如美国、德国已开发出商品检测试剂盒应用于食品、蔬菜和环境中的农药残留的检测分析。

1.7　DNA微阵列技术

DNA微阵列(DNA m icr oarray)技术可用于基因克隆和基因诊断。DNA微阵列技术是指按照预定位置固定在固相载体上很小面积内的千万个核酸分子所组成的微点阵阵列作为c DNA芯片,c DNA芯片可作为探针检测载体上的样品序列。待DNA样品先除去中等或高度重复序列,再用机械手把极微量的DNA样品点到玻片或其他载体上,照射紫外光使之永久固定。在一定条件下,c DNA芯片载体上的核酸分子可以与来自样品的序列互补的核酸片段杂交。如果把样品中的核酸片段进行标记,在专用的芯片阅读仪上就可以检测到杂交信号。DNA微阵列技术主要应用于杂交测序、单核苷酸多态性分析和突变检测。

2　分子生物学技术在污染治理中的实际应用

2.1　污染环境的生物修复

随污染加剧及其带来的严重后果,使得治理破坏环境生态的各种污染已成为世界各国普遍关注并努力的热点问题之一.利用基因工程技术所构建的工程菌及开发的积累植物对污染环境的生物修复有着重大意义。

基因工程技术应用于环境保护起始于20世纪80年代。其基本原理是通过基因分离和重组技术,将人

们需要的目的基因片段转移到受体生物细胞中并表达,使受体生物具有该目的基因表达显现的特殊性状,从而达到治理污染的目的.如找到特定污染的抗性基因,转基因后来获得其它抗性植株及筛选可转化污染物的植物,或开发超量积累植物进行污染土壤的生物修复。

重金属污染是环境污染的重要方面,如何消除环境中的重金属污染物已成为国际性难题。近年来,植物修复技术的出现和快速发展为我们展示了一条新的希望之路:即利用植物对重金属化合物的吸收、富集和转化能力把土壤、水体和大气中残存的重金属污染物吸收、富集到植物体内,然后收获植物,通过焚烧等方法回收重金属,由此减少进入土壤或水体中重金属的含量,实现环境修复的目标。植物修复法运作成本低得多,而且操作简便,不造成二次污染,有很大生态效益。近年来,随着分子生物学技术的广泛应用,植物修复的理论和实践也在不断发展。随着分子生物学技术的发展,越来越多的修复性蛋白的基因正被从植物、微生物和动物中陆续分离出来,如汞离子还原酶基因mer A、有机汞裂解酶基因mer B、汞转运蛋白基因merT、金属硫蛋白基因MT、植物络合素合成酶基因(PCS)、铁离子还原酶基因(FRO2)和锌转运蛋白基因(ZI P)。发现了有应用价值的基因后,可以改造这些基因的结构,采用更强的启动子,或者选择生物量高的受体植物转移该修复性蛋白的基因,大幅度地提高转基因植物对重金属污染物的富集速率和最高富集程度以及抗性水平,获得具有应用价值的超富集植物。

此外,利用微生物来治理污染快速高效,因此利用基因工程技术构建高效菌种来治理污染,特别是环境中复杂的或难以降解的有毒有害化合物,如人工合成物塑料、除草剂、杀虫剂等成为环境生物技术的热点之一.如超级细菌就在石油烃污染的环境修复中发挥了重要作用.罗如新曾将tfdC基因(编码Catechol的1,2 -二加氧酶)克隆至pKT230载体的K m抗性启动区域,结果在假单胞菌中使该酶的表达量比原菌株提高21倍,中国科学院的武汉分院科技处经研究建立起了降解菌的菌种库.基因工程技术在污染生态学中有广泛的应用,对于污染治理及污染环境的检测、预报、修复都作出了巨大贡献。

2.2　污染环境中生物种群动态

核酸杂交生物传感器的理论基础是DNA碱基配对原理。高度专一性的DNA杂交反应与高灵敏度的电化学检测器相结合形成的DNA杂交生物传感器,在环境生物技术领域中将大有所为。在DNA杂交生物传感器检测过程中,形成的杂交体通常置于电化学活性指示剂(如氧化还原活性阳离子金属络合物)溶液中,指示剂可强烈地,但可逆地结合到杂交体上。由于指示剂与形成的杂交体结合,产生的信号可以用电化学法检测.W ang等开发出了DNA杂交生物传感器并用于环境样品的微生物检测,如水体中病原菌Cryp t os poridi2 um的测定,Escherichiacoli的测定.这类传感器的研究包括核酸探针固定化的优化、杂交反应条件、指示剂的结合与检测等。

澳大利亚科学家Pollard采用核酸的探针杂交方法,进行特定活性污泥中微生物的生长速率的测定。首先用放射性物质标记活性污泥中的微生物,提取活性污泥的总DNA;再把特定微生物的特异性核苷酸探针固定于杂交膜上,用活性污泥的总DNA进行杂交,根据放射性强度可以定量分析特定微生物的DNA量。成功的调查了水生系统中有活性、无活性微生物的遗传多样性,为确定环境中参与微生物过程的种类提供了一种定量研究的方法思路,尤其在研究环境变化或有毒化合物存在时的微生物生态变化中,可为确定那些能够维持生理活性的微生物提供依据。

2.3　污染环境的监测

污染环境的监测非常重要,可以为职能部门提前做好受污染环境的预警工作,减少受污染损失。基于生物催化和免疫原理的生物传感器在环境领域中获得了广泛应用.近年来,随着分子生物学和生物技术的发展,人们开发了以核酸探针为识别元件,基于核酸相互作用原理的DNA生物传感器.该传感器可用于受感染微生物的核酸序列分析、优先控制污染物的检测以及污染物与DNA之间相互作用的研究,在环境污染监测中具有潜在的巨大应用前景。

随着现代生物技术的发展,新的快速准确监测与评价环境的有效方法相继建立和发展起来,这些新的技术能对环境状况作出快速、有效和全面的回答,逐渐成为环境监测评价的重要手段。如国外一些学者联合使用微核技术和UDS(细胞非按期DNA合成)技术监测环境诱变物.而利用核酸探针杂交技术可对环境生物

进行检测、定性、定量分析它们的存在、分布、丰度和适应性等,评价污染程度,检测水环境中的致病菌及微生物病毒。例如,来自被汞污染的新鲜水体中的污染物群落的汞还原酶基因可以以狭线印迹杂交方法探测和定量。

采用PCR技术不仅可直接用于土壤、废物和污水等环境标本中的细胞进行检测,它还可以检测不能进行人工培养的微生物.Selvaratna m等人用编码苯酚单加氧酶的dmpn基因的PCR扩增来检测处理废水的分批式反应器中的降解酚的假单胞杆菌。Markas等用臭氧处理桦树后,利用差异显示PCR技术得一差异片断,用该差异片断筛选c DNA库得到一个1.3kb的c DNA,该c DNA与植株的抗臭氧性状相关。Chandler等人用MP N/PCR技术来估测被燃料污染的土壤中的萘过氧化物酶基因nahAc,链烷单加氧酶基因alk B及d mpB的数量。PCR还可用于环境中工程菌株的检测,为了解工程菌操作的安全性、有效性提供了依据。而酶联免疫吸附测定技术(EL I S A)特异性强、灵敏度高对发展无污染农产品,保障人体健康起到积极作用。

此外,采用单细胞凝胶电泳技术(SCGE)检测低浓度污染物均具有高度灵敏性,而被广泛应用于一般环境、职业环境及室内环境监测中.如国外学者采用单细胞凝胶电泳技术对土壤生态毒理学进行研究后提出,此技术将使得污染土壤的预警更加及时与精确Andreoli等利用SCGE技术对加油站(空气中含有低浓度苯: 0.3mg/m3)工人外周血淋巴细胞的DNA损伤检测,发现严重损伤细胞的发生率实验组远远高于对照组.Taf2 az oliy证明用SCGE检测含氯化合物比微核实验敏感,且这些化合物引起DNA损伤与其所含氯的数目有关。这些结果均显示了SCGE对细微损伤的敏感性,显出SCGE在检测环境低浓度毒物对人损害方面的优越性。

2.4　对环境污染物的科学的危险性评价

对环境污染物的科学的危险性评价,即在种群、个体、器官、细胞乃至分子水平上对环境污染物的科学评价。加强核分析技术对新型分子生物标志物及其在环境毒理学中的应用的研究。发展灵敏的生物分子标志物是21世纪环境研究的热点。基于DNA损伤、蛋白质异常、酶功能异常的分子生物标志物将环境研究提高到了新的层次。传统的32P后标记法在加速器质谱法(AMS)出现之前是最灵敏的DNA加合物检测方法,然而现代核分析技术AMS可将32P的灵敏度再提高1-2个量级。北京大学刘元方等用AMS研究了尼古丁及其衍生物与DNA、组蛋白等生物大分子的加合作用,灵敏度达到一个加合物分子/1010-1011个DNA 分子。这种先进的核分析技术将会在污染物的分子环境毒理学研究中发挥重要的作用。

3　结语

分子生物学技术能在分子水平上揭示生物体吸收、迁移、积累有害物质,最终被毒害及适应、抗性等生态问题、生态过程,同时,先进的分子生物学技术也为环境监测、污染环境的治理、污染环境的生物修复等提供了更快速、更灵敏、更科学的依据与方法,从而极大地推进了污染治理的实践进展。

随着分子生物学技术的进一步发展成熟,分子生物学技术越来越多的被引入到污染治理的研究中,其在环境污染治理中的应用将更为广泛,提供更多的研究方法与解决途径。在污染治理的应用性研究中,必须注意微观与宏观相统一,注重探索不同分子生物学技术的结合补充,还应注重结合其他学科进行研究,才能透彻理解污染过程和污染对种群变异性的影响,才能真正揭示污染发生的规律,最终彻底地解决污染问题。随着分子生物学技术的不断发展与完善,分子生物学技术将在环境污染治理中发挥越来越大的作用。

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A New Approach for the Appli ca ti on of M olecul ar

B i olog i ca l

Techn i ques i n the Env i ronm en t a l Polluti on Con trol

Q I N Y ong2li n g

(D eparter m en t of Che m istry and L i fe Sc i ence,Hech i Un i versity,Y i zhou,Guangx i546300,Ch i n a)

[Abstract]　This paper su mmarized the molecular bi ol ogy technique which can be used in the conta m inative envir on ment contr ol,genetic engineering,DNA sequencing,electr ophoresis,nucleic p r obe detecti on,poly merase chain reacti on and s o on,intr oduced the molecular bi ol ogy techniques which can be used in bi ore mediati on、dyna m2 ic analysis of populati on in conta m inated envir onment and bi ol ogical alert syste m f or the conta m inative envir onment.

[Key words]　molecular bi ol ogical techol ogy;envir omental polluti on contr ol;app r oach

分子生物学的研究及发展

分子生物学的应用及发展 摘要：本文在文献检索的基础上，对分子生物学的发展简史，基本原理，研究领域等作了简单介绍，阐述了分子生物学在人们日常生活中的应用并结合药学专业着重讨论了其在药学及中药开发发面的应用，并进一步对分子生物学未来的研究技术、方向和前景做了展望。 一前言 生物以能够复制自己而区别于非生物。生命现象最基本的特征是进行“自我更新”。进行“自我更新”体现了一种最高级和最复杂的运动状态。这种运动就是生物机体从环境中摄取物质和能量，以更新本身的物质组成，而山现生长、繁殖，在这样的过程中保证了将自身的特征传给历代；同时也不断地向环境输送一些物质和释放能量。在生物机体的组成物质中，防水分外，有各种无机盐类和各种有机化合物。其中生物大分子——核酸和蛋白质在进行自我更新运动中，以其功能的重要性占第一位。为探索生命现象的本质问题，产生了分子生物学这一学科[1]。 分子生物学(molecular biology)是从分子水平研究生命本质为目的的一门新兴边缘学科，它是研究核酸、蛋白质等生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学，是当前生命科学中发展最快并正在与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域[2]。 分子生物学的最终目标是远大的，从产生基本细胞行为类型的各种分子的角度，来理解这五类行为类型：生长、分裂、分化、运动和相互作用。即分子生物学力图完整地描述细胞大分子的结构、功能和相互联系，从而理解细胞为什么要采取这种方式[3]。 分子生物学作为一门新兴的边缘学科。它的迅速发展及其在整个生命科学领域的广泛渗透和应用，促使人们对生物学等生命科学的认识从细胞水平进入分子水平。在农业、畜牧、林业、微生物学等领域发展十分迅速，如转基因动植物等。在医学领域，为医学诊断、治疗及新的疫苗、新药物研制等开辟了新的途径，使医学科学中原有的学科发生分化组合，医学分子生物学等新的学科分支不断产生，使医学科学发生了深刻的变革，不认识到这一点就很难跟上科学发展的步伐。 分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的机会，也为人类利用和改造生物创造了极为广阔的前景。 二分子生物学发展简史 分子生物学的发展大致可分为三个阶段[4-7]：

疾病分子生物学诊断的研究进展

疾病分子生物学诊断的研究进展 摘要：随着分子生物学技术的的不断进步，许多疾病便转入了基因治疗阶段，而分子生物学技术的不断进步，也恰好为医药领域的发展建立了良好的基础，这也必将会为各种疾病的治愈提供一个更新更好的解决方案。而本文则就白血病、胆管癌和肺结核三种疾病的分子生物学诊断研究进展进行了讨论。 关键词：分子生物学疾病研究进展 前言： 利用分子生物学的技术方法检测受检者体内 DNA 或 RNA 的结构变化，从而对疾病作出诊断的方法［1］与传统方法相比较，其具有非常显著的优越性，既可以直接对个体基因状态进行检测，又可以对表型正常的携带者以及特定疾病的易感者作出诊断和预测。因此分子生物学技术能广泛应用于白血病、胆管癌和肺结核等几种疾病的诊断治疗。因此分子生物学的诊断治疗已成为研究热点，现将其研究进展情况综述如下。 1．白血病的分子生物学诊断研究进展[2] 1.1白血病简介 白血病是一类常见和多发的造血干细胞克隆性恶性疾病，形态学分型为其主要诊断方法，但对于一些形态不典型的病例易误诊，近年来临床研究发现，大部分的白血病存在着某种染色体易位，而易位会产生新的融合基因。癌基因的扩增、原癌基因点突变或抑癌基因的失活等。 1.2荧光原位杂交技术( FISH) 目前 FISH 广泛用于检测染色体重组和标记染色体，检测多种基因疾病的染色体微缺失和用于非整倍体疾病的产前诊断.其基本原理是用标记了荧光素生物素或者地高辛的单链 DNA 探针和与其互补的 DNA 退火杂交，通过检测附着在玻片上的分裂中期或间期细胞上的核 DNA 位置反映相应基因的状况适用于多种临床标本( 如血液骨髓组织印片和体液，甚至石蜡包埋的组织标本等)，具有直观、方便、敏感、可量化、方法多样和适应不同检测目的等优点，

分子生物学前沿技术

分子生物学前沿技术 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

激光捕获显微切割Laser capture microdissection (LCM) technology是在不破坏组织结构，保存要捕获的细胞和其周围组织形态完整的前提下，直接从冰冻或石蜡包埋组织切片中获取目标细胞，通常用于从中精确地分离一个单一的细胞。 背景：机体组织包含有上百种不同的细胞，这些细胞各自与周围的细胞、基质、血管、腺体、炎症细胞或相互粘附。在正常或发育中的组织器官内，细胞内信号、相邻细胞的信号以及体液刺激作用于特定的细胞，使这些细胞表达不同的基因并且发生复杂的分子变化。在状态下，如果同一类型的细胞发生了相同的分子改变，则这种分子改变对于疾病的发生可能起着关键性的作用。然而，发生相同分子改变的细胞可能只占组织总体积的很小一部分；同时，研究的目标细胞往往被其它组织成分所环绕。为了对疾病发生过程中的组织损害进行分子水平分析，分离出纯净的目标细胞就显得非常必要。1996年，美国国立卫生院（NIH）国家肿瘤研究所的[2]开发出激光捕获显微切割技术（Laser capture microdissection ， LCM ），次年，美国Arcturus Engineering公司成功研制激光捕获显微切割系统，并实现商品化销售。应用该技术可以在显微镜直视下快速、准确获取所需的单一细胞亚群，甚至单个细胞，从而成功解决了组织中细胞异质性问题。这项技术现已成为美国“肿瘤基因组解剖计划”的一项支撑技术[1]。 原理：LCM的基本原理是通过一低能脉冲激活热塑膜———乙烯乙酸乙烯酯（ethylene vinylacetate，EVA）膜（其最大吸收峰接近

分子生物学主要研究内容

分子生物学主要研究内容 1. 核酸的分子生物学。 核酸的分子生物学研究 核酸的结构及其功能。由于 核酸的主要作用是携带和传 递遗传信息，因此分子遗传 学是其主要组成部分。由于 50年代以来的迅速发展，该 领域已形成了比较完整的理 论体系和研究技术，是目前分子生物学内容最丰富的一个领域。研究内容包括核酸/基因组的结构、遗传信息的复制、转录与翻译，核酸存储的信息修复与突变，基因表达调控和基因工程技术的发展和应用等。遗传信息传递的中心法则是其理论体系的核心。 2. 蛋白质的分子生物学。 蛋白质的分子生物学研究执行各种生命功能的主要大分子──蛋白质的结构与功能。尽管人类对蛋白质的研究比对核酸研究的历史要长得多，但由于其研究难度较大，与核酸分子生物学相比发展较慢。近年来虽然在认识蛋白质的结构及其与功能关系方面取得了一些进展，但是对其基本规律的认识尚缺乏突破性的进展。 3.细胞信号转导的分子生物学。 细胞信号转导的分子生物学研究细胞内、细胞间信息传递的分子基础。构成生物体的每一个细胞的分裂与分化及其它各种功能的完成均依赖于外界环境所赋予的各种指示信号。在这些外源信号的刺激下，细胞可以将这些信号转变为一系列的生物化学变化，例如蛋白质构象的转变、蛋白质分子的磷酸化以及蛋白与蛋白相互作用的变化等，从而使其增殖、分化及分泌状态等发生改变以适应内外环境的需要。信号转导研究的目标是阐明这些变化的分子机理，明确每一种信号转导与传递的途径及参与该途径的所有分子的作用和调节方式以及认识各种途径间的网络控制系统。信号转导机理的研究在理论和技术方面与上述核酸及蛋白质分子有着紧密的联系，是当前分子生物学发展最迅速的领域之一。 4.癌基因与抑癌基因、肽类生长因子、细胞周期及其调控的分子机理等。 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。

第十五期分子生物学常用技术与研究进展学习班

第十五期分子生物学常用技术与研究进展学习班 分子生物学实验技术是当今生命科学领域应用最广泛和最重要的手段之一，为推广分子生物学实验技术，满足临床医技人员、教学科研人员、在读研究生及其它有需要人员的要求，北京市理化分析测试中心已举办了十四期“分子生物学常用技术与研究进展学习班”，并得到了全体学员的一致好评。应广大学员的强烈要求，理化中心将于2016年11月19日至11月22日在北京开办本年度唯一一期分子生物学常用技术学习班，欢迎各位学员前来参加。本期学习班包括理论讲座与实验操作两部分内容，力求使每位学员在4天时间内都能学有所值、学有所用。 一、培训单位： 主办单位：北京市理化分析测试中心 协办单位：华斯泰生物医学科技有限公司 二、培训日程：

三、培训安排 时间：2016年11月19日-22日 地点：北京市海淀区永丰产业基地丰贤中路7号孵化楼B座四层 报到：北京康复瑞假日酒店西山店2016年11月18日14:00-18:00

四、住宿安排 1、交通、住宿、午餐及晚餐费用自理。如需会务组预定午餐，请各位学员在回执表内注明（午餐均为快餐，发票均为手撕发票）。 2、酒店预订：会务组协助提供协议酒店，但培训人员需自行预定，预定时请说明“百欧美生公司预定”即可享受协议价。 协议酒店：北京康福瑞假日酒店西山店（北京市海淀区北青路与永丰路交叉口往南800米路东），房间优惠价：单人间298元/天/间，双人标准间380元/天/间，均含早餐，电话：。 五、注册方式 1、报名时间 报名从即日起至2016年11月14日截止。为了保证教学质量，本次培训班限额40人，招满为止。 2、注册费 共计3200元/人，同一单位两人以上参会优惠至3000元/人。 3、缴费方式（电子汇款） 账户名称：北京市理化分析测试中心 账户号： 开户行：工商行紫竹院支行 汇款用途处务必请标明：学员姓名+分子培训班 4、联系人 姓名：马老师联系电话： E-mail：网站： 报名者请填写以下回执，并于2016年11月14日前E-mail至联系人邮箱。如有其它需要，请在备注中说明。

CcdB分子生物学研究进展分析

学号2007218018 昆明理工大学硕士研究生 综述 专业微生物学 姓名贾卉 入学时间2007年9月 日期2009年1月8日

CcdB分子生物学研究进展 摘要：毒素-抗毒素系统广泛存在于质粒及大肠杆菌染色体中，在缺乏抗毒素的情况下，毒素通过作用于细胞内不同的酶，使细胞中毒，最终导致细胞死亡。本文综述了ccd系统及自杀基因ccdB的作用原理和机制。 关键词：毒素-抗毒素系统、Ccd系统、CcdB Key words: Toxin-antitoxin system, Ccd system, CcdB 毒素-抗毒素（Toxin-antitoxin，TA）系统是一种可能与细胞生长阻滞或是细胞凋亡有关的系统。该系统最初发现存在于大肠杆菌F质粒上[1]，典型的TA系统由两个基因构成。两个基因分别编码一种稳定的毒素蛋白和一种不稳定的抗毒素蛋白，毒素对细菌有致死作用，而抗毒素通过与毒素形成复合体，中和毒素的毒性，使宿主菌能够存活。 TA系统主要存在于一些低拷贝质粒上，细菌分裂后，不稳定的抗毒素蛋白被迅速降解，不具有质粒的子代细菌就会被稳定的毒素蛋白杀死，这种作用称为分裂后致死效应（the post segregation killing effect，PSK），近一步研究发现在大肠杆菌的染色体上也存在TA系统，但染色体上的抗毒素蛋白对毒素蛋白并不能起到解毒的作用，只有依靠质粒上的抗毒素蛋白才能保证细菌存活，低拷贝质粒正是依靠TA系统的PSK效应，稳定在宿主中存在。 目前已知的TA系统包括7个质粒编码TA基因家族：ccd、mazEF、vapBC 、phd/doc、parDE、higBA和relBE[2, 3]。虽然TA系统在基因结构和调控模式上十分相似，但是每种毒素的作用原理却存在很大差异。CcdB和ParE通过使促旋酶失活抑制DNA复制，使细胞中毒。RelE通过切割mRNA，抑制翻译过程导致细胞凋亡。而HigB的作用机理目前尚不清楚。1．Ccd系统 Ccd（control of cell division or death）为F质粒小F复制子上的一个组件，F质粒共编码三种TA基因系统[4]，Ccd系统[5]只是其中的一种，由CcdA和CcdB两个基因共同构成，也可以称为H、G或是letA、letB，分别编码两种小分子量蛋白：CcdA蛋白（8.7kDa）与CcdB蛋白（11.7 kDa）。CcdA蛋白易被Lon蛋白酶降解，在系统中起到解毒剂的作用，CcdB蛋白较CcdA蛋白稳定，是一种细胞毒素，在没有解毒剂存在的条件下，可以导致细胞凋亡。 2．CcdB

分子生物学在医药中的研究进展及应用

分子生物学在医药中的研究进展及应用 ——韩静静 摘要 分子生物学是对生物在分子层次上的研究。这是一门生物学和化学之间跨学科的研究，其研究领域涵盖了遗传学、生物化学和生物物理学等学科。分子生物学主要致力于对细胞中不同系统之间相互作用的理解，包括DNA，RNA和蛋白质生物合成之间的关系以及了解它们之间的相互作用是如何被调控的。分子生物学主要研究遗传物质的复制、转录和翻译进程中的分子基础。分子生物学的中心法则认为“DNA 制造 RNA，RNA 制造蛋白质，蛋白质反过来协助前两项流程，并协助 DNA 自我复制”。 分子生物技术也称之为生物工程，是现代生物技术的主要标志，它是以基因重组技术和细胞融合技术为基础，利用生物体或者生物组织、细胞及其组分的特性和功能，设计构建具有预期性状的新物种或新品种．以便与工程原理相结台进行生产加工．为社会提供商品和服务的一个综合性技术体系，其内容包括基因工程技术、细胞工程技术、DNA测序技术、DNA芯片技术、酶工程技术等。现代分子生物技术的诞生以70年代DNA重组技术和淋巴细胞杂交瘤技术的发明和应用为标志．迄今已走过了30多年的发展历程。实践证明在解决人类面临的粮食、健康、环境和能源等重大问题方面开辟了无限广阔的前景。受到了各国政府和企业界的广泛关注。是21世纪高新技术产业的先导。 二十世纪生物医学发展的主要特点之一是对生命现象和疾病本质的认识逐渐向分子水平深入。DNA双螺旋结构的发现为分子医学和基因医学的发展奠定了基础。人们逐渐认识到，无论健康或疾病状态都是生物分子及其相互作用的结果，生物分子中起关键性作用者为基因及其表达产物蛋白质，因此从本质上说，所有的疾病都可以被认为是“基因病”。近十年来，分子生物技术已成为医学领域最有力的研究工具，以下从基因工程技术、人类基因组计划与核酸序列测定技术、基因诊断与基因体外扩增技术、生物芯片技术在医学研究中为了解疾病的发生发展机制，诊断和药物研制、开发中的应用。 关键词：分子生物学分子生物技术医药基因芯片蛋白质组学

分子生物学技术的发展对现代生命科学的影响

分子生物学技术的发展对现代生命科学的影响 浅谈PCR技术和克隆技术在遗传疾病诊断中的应用 姓名：李建飞 专业：植物学 学号：S110916 指导教师：周宜君

分子生物学技术的发展对现代生物科学发展的影响 分子生物学（molecular biology）是从分子水平上研究生命现象物质基础的学科。研究细胞成分的物理、化学的性质和变化以及这些性质和变化与生命现象的关系，如遗传信息的传递，基因的结构、复制、转录、翻译、表达调控和表达产物的生理功能，以及细胞信号的转导等。[1]分子生物学技术就是以分子生物学为基本知识基础，结合现代技术以研究分子水平变化的新技术，其中包括基因克隆，real-timePCR，转基因技术，SNP分析技术，RSLP分析技术，RACE技术，双向电泳技术（IEF和SDS-PAGE），质谱分析技术，western blotting，原位杂交技术，基因芯片，蛋白质组芯片，酵母单杂交、酵母双杂交技术，以及近几年来发展起来的生物信息学分析和RNAi技术。分子生物学技术发展日新月异，该技术的发展已经在整个生物学领域占据了主导作用，相关技术的应用已经成为推动相关学科发展的必要手段。分子生物学技术能有今天的地位也是取决于它研究对象的基础性和根本性。下面将谈谈分子生物学技术在现代生物科学发展的具体影响。 遗传疾病从分子水平解释,究其根源是由于与正常个体的遗传分子相比,患有遗传疾病个体的遗传物质发生了DNA序列或染色体片段上的改变。这种遗传物质上的异常在向后代传递时遵循孟德尔遗传规律而可遗传给下一代。具体讲,较常见的突变情况有如下几种:(1)染色体某个区域的缺失；(2)某个基因的部分外显子或内含子的缺失；(3)基因的单碱基突变；(4)三核苷酸重复突变；(5)基因的一部分重复转录,而导致基因产物大小的改变；(6)插入突变,从基因组其他部位的DNA片段插入到目的DNA序列内；(7)线粒体基因组的突变[2～5]。 应用分子生物学技术检测遗传疾病,又称遗传疾病基因诊断,是在分子水平上对核苷酸序列的突变进行检测,以在遗传物质的分子水平揭示疾病的发病机理和发病根源。分子生物学技术在人类遗传疾病诊断中的应用是近年来分子生物学理论和技术手段不断发展和成熟并在社会生活中逐步运用、普及的结果。一般来讲,遗传疾病的分子突变机制都比较复杂,往往包括上述的两种或两种以上的情况,如导致新生儿失盐症的212羟化酶缺乏症,可由于212羟化酶基因(P450c21) 发生缺失或基因易位插入所致[6]；杜氏肌营养不良症(Duchenne muscular dystrophy,DMD)是由于抗肌萎缩蛋白(dystrophin)基因的部分缺失和重复造成

分子生物学近期新发展

分子生物学近期新发展 摘要：生命科学在20 世纪取得了巨大的研究进展。正是由于数学、物理、化学等学科广泛而又深刻地渗入生物学领域, 才可能取得这样空前的发展。分子生物学正是在这些相关学科发展的前提条件下才得以形成。分子生物学研究的是生命现象的本质的内容。它把在各个层次的生命活动有机地联系起来, 从而更有效地揭示了生命的奥秘。发展至当代的分子生物学已渗入到生命科学的各个研究领域, 全面地改变了生命科学的面貌。本文将对分子生物学进行简要介绍并让读者了解分子生物学的近期前沿发展。 正文： 分子生物学是在分子水平上研究生命现象的科学。通过研究生物大分子(核酸、蛋白质)的结构、功能和生物合成等方面来阐明各种生命现象的本质。研究内容包括各种生命过程。比如光合作用、发育的分子机制、神经活动的机理、癌的发生等。 如神经生理学和细胞学均已相继进入分子水平, 成为生命科学领域新的生长点。它们已经不是原来的经典学科, 而是以分子水平研究为基础的面貌全新的神经 生物学和细胞生物学。即使最古老的生物分类学和生物进化论也因为运用了分子生物学的最新研究成果而焕发了青春。 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。现代化学和物理学理论、技术和方法的应用推动了生物大分子结构功能的研究，从而出现了近30年来分子生物学的蓬勃发展。分子生物学和生物化学及生物物理学关系十分密切，它们之间的主要区别在于：①生物化学和生物物理学是用化学的和物理学的方法研究在分子水平，细胞水平，整体水平乃至群体水平等不同层次上的生物学问题。而分子生物学则着重在分子（包括多分子体系）水平上研究生命活动的普遍规律；②在分子水平上，分子生物学着重研究的是大分子，主要是蛋白质，核酸，脂质体系以及部分多糖及其复合体系。而一些小分子物质在生物体内的转化则属生物化学的范围；③分子生物学研究的主要目的是在分子水平上阐明整个生物界所共同具有的基本特征，即生命现象的本质；而研究某一特定生物体或某一种生物体内的某一特定器官的物理、化学现象或变化，则属于生物物理学或生物化学的范畴。 结构分析和遗传物质的研究在分子生物学的发展中作出了重要的贡献。结构分析的中心内容是通过阐明生物分子的三维结构来解释细胞的生理功能。 仅仅30年左右的时间，分子生物学经历了从大胆的科学假说，到经过大量的实验研究，从而建立了本学科的理论基础。进入70年代，由于重组DNA研究的突破，基因工程已经在实际应用中开花结果，根据人的意愿改造蛋白质结构的蛋白质工程也已经成为现实。

分子生物学技术

分子生物学技术 近年来，心血管疾病的发病率和死亡率急剧增加，已成为危害我国人民群众生命和健康的重大疾病。人们逐渐认识到,包括心血管疾病在内的许多疾病的生理、病理机制的本质问题是相关基因的表达及其调控。随着研究的深入, 心血管疾病的研究已深入到分子生物学水平。人们寻找疾病相关基因, 研究其表达调控机制, 希望在分子水平阐明疾病发生机制, 以期更有效地进行疾病的诊断、治疗。相应地, 很多分子生物学研究技术也应用到对心血管疾病的研究中来, 成为不可或缺的基本手段, 如分子杂交技术、聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction，PCR）技术、反义核酸技术、DNA微阵列、转基因技术等等。分子诊断学是以分子生物学理论为基础，利用分子生物学的技术和方法研究人体内源性或外源性生物大分子和大分子体系的存在、结构或表达调控的变化，为疾病的预防、预测、诊断、治疗和转归提供信息和决策依据的一门学科。1953年Watson & Crich发现DNA 双螺旋结构, 标志着分子生物学时代的到来。随着研究的进展, 人们对心血管疾病的研究也逐步深入到分子水平, 很多分子生物学的研究技术也在疾病机理、药物机理的研究中广泛应用, 成为基本的研究手段。人类基因组计划完成后, 生命科学研究进入后基因组时代, 进行功能基因组学、蛋白质组学的研究, 相应的实验技术也广泛应用并不断发展。 在过去的短短的10余年中,检验医学发展日新月异、发展迅猛,临床实验室的实验设备已高度自动化及网络化，“实验室全自动化”（Total Laboratory Automation,TLA）、分子诊断（MolecularDiagnostics）、床旁检验（Point of Care Tests,POCT）、循证检验医学（Evidence basedlaboratory medicine,EBLM）的兴起为心血管疾病的诊疗提供了极大帮助。 一、分子生物学技术 由于分子生物学技术的快速发展,以及人类基因组序列认识的逐渐完善,以PCR为代表的体外核酸扩增技术已在临床基因诊断中得以较为广泛的应用,如病毒、细菌的基因快速检测,遗传性疾病的诊断,肿瘤的基因诊断等。实时荧光定量PCR技术的应用,不仅使临床基因检测更加快速,而且使基因检测进入定量阶段,这特别有利于某些疾病治疗效果的评价。免疫检验中的放射免疫分析（Radioimmunoassay，RIA）,酶免疫分析（Enzyme Iimrrmnoassay，EIA）,金标记免疫分析,荧光免疫分析（Fluoroimmunoassay，FIA）,时间分辨荧光免疫分析（Time-resolved Fluoroimmunoassay，TRFIA）,化学发光免疫分析（Chemiluminescence Immunoassay，CLI A）,电化学发光免疫分析（Electro-Chemiluminescence Immunoassay ，ECLI）技术的临床应用不仅拓宽了免疫学检测的领域,同时提高了免疫学检测的灵敏度,促进了免疫检测的自动化。特别是化学发光免疫分析、电化学发光免疫分析技术的诞生,使得免疫学检验进入了一个新的时代,检测灵敏度可达pg水平,其检测速度、分析自动化程度及分

分子生物学的现状和今后的发展

姓名：胡冬雪 学号：02104117 学校：白城师范学院 指导教师：赵娜 写作时间：2013.09.05 目录 1．论文摘要............................................................. 2．分支生物学的研究现状及前景........................................... 3．参考文献资料......................................................... 分子生物学的研究现状和今后的发展前景 摘要分子生物学是利用分子生物学的技术和方法研究人体内源性或外源性生物大分子和大分子体系的存在、结构或表达调控的变化，从而为疾病的预防、预测、诊断、治疗和转归提供信息和决策依据的一门学科。近些年其发展迅速，并渗透到了多门学科的研究领域。分子生物学的发展前景是相当可观的。 关键字分子生物学现状及发展基因治疗蛋白质工程

分子生物学(molecular biology) 在分子水平上研究生命现象的科学。研究生物大分子(核酸、蛋白质)的结构、功能和生物合成等方面来阐明各种生命现象的本质。研究内容包括各种生命过程如光合作用、发育的分子机制、神经活动的机理、癌的发生等。 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年代以来，分子生物学是生物学的前沿与生长点，其主要研究领域包括蛋白质体系、蛋白质-核酸体系(中心是分子遗传学)和蛋白质-脂质体系（即生物膜）。 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。现代化学和物理学理论、技术和方法的应用推动了生物大分子结构功能的研究，从而出现了近30年来分子生物学的蓬勃发展。分子生物学和生物化学及生物物理学关系十分密切，它们之间的主要区别在于：①生物化学和生物物理学是用化学的和物理学的方法研究在分子水平，细胞水平，整体水平乃至群体水平等不同层次上的生物学问题。而分子生物学则着重在分子（包括多分子体系）水平上研究生命活动的普遍规律；②在分子水平上，分子生物学着重研究的是大分子，主要是蛋白质，核酸，体脂质系以及部分多糖及其复合体系。而一些小分子物质在生物体内的转化则属生物化学的范围；③分子生物学研究的主要目的是在分子水平上阐明整个生物界所共同具有的基本特征，即生命现象的本质；而研究某一特定生物体或某一种生物体内的某一特定器官的物理、化学现象或变化，则属于生物物理学或生物化学的范畴。 发展简史结构分析和遗传物质的研究在分子生物学的发展中作出了重要的贡献。结构分析的中心内容是通过阐明生物分子的三维结构来解释细胞的生理功能。1912年英国W.H.布喇格和W.L.布喇格建立了X射线晶体学，成功地测定了一些相当复杂的分子以及蛋白质的结构。以后布喇格的学生W.T.阿斯特伯里和J.D.贝尔纳又分别对毛发、肌肉等纤维蛋白以及胃蛋白酶、烟草花叶病毒等

现在分子生物学综述

学校代码：__________ 学号：1102021025 Hefei University 论文题目现在分子生物学综述________________ 作者姓名：________苏小伍________________________ 导师姓名：_______李玉晖_（副教授、博士）_____________ 完成时间：___ 2013/10/8________

摘要 在分子水平上研究生命现象的科学。通过研究生物大分子(核酸、蛋白质)的结构、功能和生物合成等方面来阐明各种生命现象的本质。研究内容包括各种生命过程。比如光合作用、发育的分子机制、神经活动的机理、癌的发生等。 分子生物学（molecular biology)分子生物学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 年代以来，分子生物学是生物学的前沿与生长点，其主要研究领域包括蛋白质体系、蛋白质-核酸体系（中心是分子遗传学)和蛋白质-脂质体系（即生物膜）。 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。现代化学和物理学理论、技术和方法的应用推动了生物大分子结构功能的研究，从而出现了近30年来分子生物学的蓬勃发展。 关键词：分子生物学蛋白质体系蛋白质-核酸体系蛋白质-脂质体系 1、简介 分子生物学和生物化学及生物物理学关系十分密切，它们之间的主要区别在于： ①生物化学和生物物理学是用化学的和物理学的方法研究在分 子水平，细胞水平，整体水平乃至群体水平等不同层次上的生物学问题。而分子生物学则着重在分子（包括多分子体系）水平上研究生命活动的普遍规律；

分子生物学技术在食品工业中的最新研究进展

分子生物学技术在食品工业中的最新研究进展 0引言 了解食品中的微生物群落组成以及不同微生物种群之间的相互作用，对于生产出安全和高品质的食品是非常重要的。食品生产过程中相关微生物的研究通常采用培养的方法，但这种方法存在很大的局限性：①富集培养大多具有选择作用，导致不能分离出具有重要生态学作用、数量相对较少的种群，不能定量研究微生物种群的动态变化；②受到食品环境胁迫或受损的微生物细胞，通常需要特殊的培养条件才能恢复生长，导致其难以被分离。大量的研究表明，传统的微生物学培养分析方法，获得的可培养微生物种群只占微生物总量的0.1%-5%。尽管对于微生物群落结构相对简单的食品来说（如发酵食品），可培养的微生物一般占有优势，但Ampeul认为，至少有25%～50%的微生物种群不能被培养。这种缺陷促进了以聚合酶链反应(PGR)技术为基础的分子免培养方法和核酸检测技术在食品微生物研究中的应用和发展。与常规培养方法相比，分子生物学技术具有快捷、灵敏、准确等优点，而且具有更高的特异性，能够更加精确地研究生态系统中的微生物多样性及其群落组成。 微生物学家已经认识到研究微生物生态学概念和理论，对于了解食品中微生物的繁殖与生长非常重要。譬如研究微生物群落组成能够更好地了解奶酪、酸奶、香肠、葡萄酒、面包等食品的风味组成以及微生物对其储藏品质的影响；密切监测食品生产过程中微生物群落的动态变化，能够更好地了解和控制食品加工和后熟过程中的微生物作用；可以快速、准确地监测食品中可能存在病原微生物，以加强食品生产过程中的安全性等。因此，在种、菌株水平上，对食品环境中微生

物的准确监测和可靠鉴定以及微生物群落组成、动态变化的生态学研究，有助于保证食品的质量安全。与土壤、水环境等生态系统的研究相比，到目前为止，用于食品加工过程中微生物研究的分子生态学的方法还相对较少，目前使用最多的是变性梯度凝胶电泳技术。尽管如此，这些方法在食品工业中（尤其在发酵食品中）正逐渐被使用。中国的传统发酵食品行业历史悠久，品种多样，如食醋、酱油、白酒、黄酒、豆豉、腐乳、酸菜、乳酪以及发酵肉制品等。传统发酵食品工艺多为天然发酵，其微生物群落结构比较复杂，产品风味具有明显的地域性。传统的发酵行业对酿造工艺过程中的微生物群落动态变化、风味及功能性物质的形成和累积机制的研究明显滞后，对传统发酵工艺的机制缺乏深入了解。以天然的复杂菌种混合发酵工艺为主的绝大多数企业，其生产质量控制主要靠工程技术人员长期工作积累的经验来判断，难以对发酵产品品质进行稳定的控制。分子生态学技术能够对发酵过程进行定量监控，通过检测发酵过程中微生物群落的组成结构、种群动态变化情况，有助于从整体上进行全面的分析，深入认识微生物的发酵机制，并为监控和调整发酵过程奠定基础。 1 目标基因的选择 自20世纪80年代中期以来，PCR技术已成为科学家们用来研究微生物群落结构及多样性的最主要工具。一般而言，以DNA为模板，利用通用引物通过PCR 反应扩增目标基因，产生的基因序列大小相同，因此需要依据基因序列的差异来区分不同的微生物。所以，分子生态学研究的关键步骤就是选择合适的目标基因。合适的目标基因既要有保守区段，又要有可变区段。可变区段可以在不同的分类水平上区别微生物，保守区段位于可变区段两侧，用来作为引物复性结合的位点进行PCR。如果没有高度保守区域，较低保守程度的区段也可作为简单引物退火

分子生物学研究进展

分子生物学研究进展 Research Progress in Molecular Biology 课程简介 分子生物学是从分子水平理解生物现象的学科。本课程主要介绍当前分子生物学中几个热点领域的研究进展。主要关注DNA、RNA和蛋白质几个生物大分子及细胞信号转导。内容主要包括DNA的多态性、非编码RNA、蛋白质的转运和蛋白质-蛋白质相互作用、细胞周期调控和细胞凋亡、系统生物学等。 This course is an introduction to the research progress in molecular biology, with a focus on three key macromolecules DNA, RNA and proteins and signal transduction of the cell. Main contents include DNA polymorphism, non-coding RNA, protein-protein interaction, protein traffic, regulation of cell cycle and apoptosis and some other hot research topics. Students are required to have basic molecular biology knowledge before taking this course. 教学大纲 一、课程名称：分子生物学研究进展 二、总学时数及学分： 18学时，1学分 理论课18学时 三、授课对象： 博士／硕士研究生，专业。 预修知识要求：要求有化学、生物学、遗传学、生物化学及微生物学相关知识 四、教学目的及要求： 在掌握生物化学与分子生物学基本知识基础上，熟悉分子生物学领域的新理论、新知识、新技术和新动向；了解分子生物学活跃的前沿领域的主要动向及发展趋势；为选课对象开展毕业或学位论文设计提供一些启示，为学生自学自己领域的研究进展起个抛砖引玉的作用。 选课要求：主修完生物化学与分子生物学硕士研究生相关课程、成绩合格者。根据《进展》课程内容提示，可独立查阅英文文献资料。掌握《进展》课程基本内容，了解前沿动态和发展趋势；能学会利用课程授课相关内容开阔视野，更好的理解自己研究领域的最新进展。 五、理论课内容：（按学科发展不断更新，内容目前暂定） 第一章DNA多态性（3学时）DNA Polymorphism 第二章蛋白质-蛋白质相互作用（3学时）Protein-Protein Interaction 第三章蛋白质在细胞内的转运（3学时）(Intracellular Protein Traffic)

分子生物学前沿技术教材

激光捕获显微切割Laser capture microdissection (LCM) technology是在不破坏组织结构，保存要捕获的细胞和其周围组织形态完整的前提下，直接从冰冻或石蜡包埋组织切片中获取目标细胞，通常用于从组织中精确地分离一个单一的细胞。 背景：机体组织包含有上百种不同的细胞，这些细胞各自与周围的细胞、基质、血管、腺体、炎症细胞或免疫细胞相互粘附。在正常或发育中的组织器官内，细胞内信号、相邻细胞的信号以及体液刺激作用于特定的细胞，使这些细胞表达不同的基因并且发生复杂的分子变化。在病理状态下，如果同一类型的细胞发生了相同的分子改变，则这种分子改变对于疾病的发生可能起着关键性的作用。然而，发生相同分子改变的细胞可能只占组织总体积的很小一部分；同时，研究的目标细胞往往被其它组织成分所环绕。为了对疾病发生过程中的组织损害进行分子水平分析，分离出纯净的目标细胞就显得非常必要。1996年，美国国立卫生院（NIH）国家肿瘤研究所的[2]开发出激光捕获显微切割技术（Laser capture microdissection ，LCM ），次年，美国Arcturus Engineering公司成功研制激光捕获显微切割系统，并实现商品化销售。应用该技术可以在显微镜直视下快速、准确获取所需的单一细胞亚群，甚至单个细胞，从而成功解决了组织中细胞异质性问题。这项技术现已成为美国“肿瘤基因组解剖计划”的一项支撑技术[1]。 原理：LCM的基本原理是通过一低能红外激光脉冲激活热塑膜———乙烯乙酸乙烯酯（ethylene vinylacetate，EVA）膜（其最大吸收峰

接近红外激光波长），在直视下选择性地将目标细胞或组织碎片粘到该膜上[2]。LCM 系统包括倒置显微镜、固态红外激光二极管、激光控制装置、控制显微镜载物台（固定载玻片）的操纵杆、电耦合相机及彩色显示器。用于捕获目标细胞的热塑膜直径通常为6mm，覆在透明的塑料帽上，后者恰与后继实验所用的标准 0.5ml离心管相匹配。 机械臂悬挂控制覆有热塑膜的塑料帽，放到脱水组织切片上的目标部位。显微镜直视下选择目标细胞，发射激光脉冲，瞬间升温使EVA膜局部熔化。熔化的EVA膜渗透到切片上极微小的组织间隙中，并在几毫秒内迅速凝固。组织与膜的粘合力超过了其与载玻片间的粘合力，从而可以选择性地转移目标细胞。激光脉冲通常持续0.5~5.0毫秒，并且可在整个塑料帽表面进行多次重复，从而可以迅速分离大量的目标细胞。将塑料帽盖在装有缓冲液的离心管上，将所选择的细胞转移至离心管中，从而可以分离出感兴趣的分子进行实验[3]。 EVA膜约100~200μm厚，能够吸收激光产生的绝大部分能量，在瞬间将激光束照射区域的温度提高到90°C，保持数毫秒后又迅速冷却，保证了生物大分子不受损害。采用低能量红外激光的同时也可避免损伤性光化学反应的发生。 优缺点：LCM最显著的优点在于其迅速、准确和多用途的特性。结合组织结构特点以及所需的切割精确度，通过选择激光束的直径大小，可以迅速获取大量的目标细胞。LCM与以显微操作仪为基础的显微切割技术相比[4]，具有以下优点：(1)分离细胞速度快，无需精巧的操作技能；(2)捕获细胞和剩余组织的形态学特征均保持完好，可以较

分子生物学研究技术

:分子生物学研究技术 文库 文库，代表了生物体某一器官或组织中所有的或绝大部分的遗传信息。其构建过程总共有个步骤（项技术）：、总的提取；、的纯化；、的合成；、文库构建；、基因文库筛选。 详细： 、总的提取：目前常用的提取方法是异硫氰酸胍苯酚提取法（提取法），提取步骤：（）首先用液氮研磨材料成匀浆，加入试剂，进一步破碎并溶解细胞；（）加入氯仿抽提，离心，收集含有的水相；（）用异丙醇沉淀，初步纯化，获得样品用于下一步的纯化；（：实验中还常将含有的细胞破碎物液通过硅胶膜纯化柱后，再通过低盐浓度下从硅胶膜上直接洗脱，获得纯度较高的总）； 总的浓度、纯度测定：通过分光光度计测其和值，为时相当于总量为μ；而的比值如果在之间，则表示所提取的纯度较好。 、的纯化：纯化原理，将真核细胞的分子具有‘端帽子（）和’端（）尾巴的特征结构，作为提取时的选择性标记。纯化提取方法：常用寡纤维素柱层析法获，该方法利用‘末端的（）尾巴的特点，当流经寡纤维柱时，在高盐缓冲液的作用下，或特异性结合到柱子上，之后再用低盐溶液洗脱，经过两次层析后可获得较高纯度的。 、的合成：利用技术，常以（）为引物，甲基化的（保证新合成的链被甲基化，防止构架克隆时被限制性内切酶切割）。合成基本过程：以为模板链，在逆转录酶的催化下以甲基化为原料合成第一条链；之后再以第一条链为模板，在聚合酶催化下合成第二条（常用切割杂链中的序列所产生的小片段为引物合成的第二条片段，再同过连接酶的作用连接成完整的链。（：最后，两端应加上不同内切酶所识别的接头序列，保证所获得的具有方向性）、文库的构建：由于的长度一般为，所以常用质粒载体和噬菌体类的载体便能用于承载。基本过程：将合成的连接到特定的载体上，然后将载体转入宿主细胞（一般为大肠杆菌），然后筛选阳性克隆，最终获得文库。 ：一般而言，文库的载体选择要根据文库的用途来确定，例如载体是一种噬菌粒载体，具备噬菌体的高效性和质粒载体系统可利用蓝白斑筛选的便利，可容纳片段插入。 、基因文库筛选：是指通过某种特殊方法从基因文库中鉴定出含有所需要的重组分子的特定克隆的过程。目前主要的筛选方法有：核酸杂交法、筛选法和免疫筛选法。 核酸杂交法（最常用的筛选方法之一）：（）将圆形硝酸纤维素膜放在含有琼脂培养基的培养皿表面，将待筛选的菌落从其生长的平板上转移到硝酸纤维素膜上，后进行适当的温育（同时保留原菌板作为对照。）（）取出已长有菌落的硝酸纤维素膜，用碱液处理，裂解细菌并使变性；（）接着用蛋白酶处理硝酸纤维素膜上的蛋白质，形成菌落印迹；（）℃烘烤滤膜，将固定在膜上；（）将滤膜与放射性同位素标记的或探针杂交，通过放射自显影显示杂交结果。（射线底片上显黑色斑点的就是试验中寻找的目的克隆）（）通过比对显影的结果，可在对应的原菌板上获得相对应的克隆。 筛选法：使用前提，已知足够的序列信息并获得基因特异性引物。基本过程：（）将整个文库（以质粒或菌落的形式均可）保存到多孔培养板上；（）用设计好的目的基因探针对每个样孔进行筛选，鉴定出阳性孔；（）把每个阳性孔中的克隆在稀释到次级多孔板中进行筛选。重复以上程序，直到鉴定出于目的基因对应的单个克隆为止。 免疫筛选法：基本步骤与核酸杂交检测类似，主要过程：先将菌落或噬菌斑影印到硝酸纤维

疼痛的分子生物学新进展

2011年2月第31卷第2期 基础医学与临床Basic ＆Clinical Medicine February 2011Vol．31No．2 收稿日期:2010－02－26 修回日期:2010－06－28 * 通信作者(corresponding author ):pumchhyg@yahoo．com．cn 文章编号:1001-6325(2011)02-0222-03 短篇综述 疼痛的分子生物学研究新进展 马璐璐，刘 薇，黄宇光 * (中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院麻醉科，北京100730) 摘要:疼痛做为一种慢性疾病威胁着全球数百万患者，而目前的治疗方法效果欠佳且不良反应较多。目前已证实 胶质细胞的激活参与突触前/后神经元细胞间的信号传导，并促进细胞因子、化学趋化因子、前炎性因子和肿瘤坏死因子的释放和激酶通路的信号传导，最终导致神经元超兴奋性，临床上则表现为痛觉过敏或痛觉异常。因此对疼痛发病机制尤其是分子生物学机制的认识将为我们寻找新的疼痛靶向治疗方法提供希望。 关键词:疼痛;钠通道;小胶质细胞;细胞外信号调节MAP 激酶类 中图分类号:R 74 文献标志码:A Update in molecular mechanism of pain MA Lu-lu ，LIU Wei ，HUANG Yu-guang * (Dept．of Anesthesiology ，PUMC Hospital ，CAMS ＆PUMC ，Beijing 100730，China ) Abstract :Neuropathic pain is a chronic illness affecting millions of people worldwide ，and current treatments are often inadequate ，ineffective or accompanied with potential severe side effects．A great deal of researches in the past decade have demonstrated the activation of glial constitutes a vital signaling network between pre-synaptic neu-rons and post-synaptic neurons ，contributing to the release of cytokines ，chemtaxin ，proinflammatory factors and tumor necrosis factor ，facilating the kinase pathways and finally leading to the activation of neurons．Clinical mani-festations include hyperalgesia and allodynia．However further identification of pain mechanism ，especially its mo-lecular mechanism will help us find the new approach for pain management．Key words :pain ;sodium channel ;microglia ;extracellular signal-regulated MAP kinases 疼痛，尤其是慢性疼痛，是临床急需解决的问题。多种原因，如组织损伤(炎性疼痛)、神经受损(神经病理性疼痛)或肿瘤组织浸润生长(癌痛)均可导致疼痛症状的出现。已有的研究表明，中枢和外周敏化即神经可塑性参与了疼痛的发生，但慢性疼痛的诱发和维持机制仍不清楚。研究者发现，除了中枢和周围神经系统外，胶质细胞尤其是小胶质细胞也参与了疼痛的信号传导过程。此外，多种前炎性因子和补体参与神经系统炎性反应及异常疼痛 信号的传导，从而提示疼痛的发生与炎性反应的关系。 传统的镇痛药物如阿片类药物临床疗效欠佳，且大剂量使用时患者常难以耐受其不良反应。进一步探讨慢性疼痛的发病机制，寻求新的治疗靶方向将成为我们今后工作的重点。 本综述将近年来国内外研究的热点和新的方向进行了总结，涉及中枢性疼痛、钠离子通道、小胶质细胞和激酶传导通路4个方面， 旨在追踪研究的前