㈠ 分子生物学的研究方法有哪些
分子生物学(molecular biology ):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。
分子生物学中最基本的技术是蛋白质的表达和纯化。首先是编码目的蛋白的DNA序列被克隆(用PCR技术和限制性内切酶)到作为表达载体的质粒中。随后构建好的质粒被引入到宿主细胞。编码序列在质粒上的特殊的启动子元件的驱动下,被宿主细胞的表达系统所表达。质粒上通常还带有抗生素抗性标签以便于质粒筛选。
质粒可以被插入到细菌或动物细胞。外源DNA被引入细菌被称为转化,可以通过电穿孔法、微注射法、正吸收和融合来实现;外源DNA被引入真核细胞,如动物细胞,被称为转染,转染技术包括磷酸钙法、脂质体法和一些有专利权的商用转染试剂。DNA也可以以病毒或病原菌为载体被带入宿主细胞;应用这种病毒或病菌的转染技术于细胞时,用术语来说就是“对细胞进行转导(transce)”。
多聚酶链式反应(PCR)是一项用于体外复制DNA的极为通用的技术。简而言之,PCR技术可以使单链DNA被复制数百万次,也允许用事先确定好的方式对被复制的DNA序列进行改动。例如,PCR技术可以用于引入限制性酶切位点,或者对特定的DNA碱基进行突变(改变)。PCR技术还可以用于从cDNA文库获得特定的DNA片断,或者从另一个角度,用于判断一个cDNA文库中是否含有特定的DNA片断。
凝胶电泳是分子生物学最主要的一项技术。其基本原理是:DNA、RNA和蛋白质可以用电场来进行分离。在琼脂糖凝胶电泳中,DNA和RNA可以被琼脂糖凝胶按其分子大小进行分离。同样,蛋白质可以被SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)按分子量大小分离;此外,蛋白质还可以由于所带电荷的不同被等电聚焦电泳分离。
㈡ 现代分子生物学研究的主要内容有哪几方面
现代分子生物学研究主要内容有:
DNA重组技术(基因工程)
基因表达的调控
生物大分子的结构和功能研究
基因组、功能基因组与生物信息学研究
㈢ 分子生物学常用的技术方法
pCR技术,DNA分子杂交技术等
㈣ 原生质体的分子生物学有哪些技术
随着对大量分子标记技术(如RFLP、AFLP、RAPD和微卫星等)的利用,已经可以进行杂种鉴定,叶绿体DNA和线粒体DNA的特异性限制性图谱已经用于鉴定体细胞杂种。
这些是基于DNA基础上比较准确的分析方法,不会受到环境因素的影响,如RFLP标记、PCR技术已被用于马铃薯和番茄体细胞杂种的鉴定。值得注意的是体细胞杂交尚存在一些问题:亲缘关系越远,染色体排斥丢失的现象就越严重;由于是两个物种的全部遗传物质的合并,各种基因都在其中,选择符合需要的个体难度大;有时缺乏选择杂种细胞的有效方法。
因此目前整体对称融合的工作比较少,而是采用非对称融合,即一方亲本包括了全部遗传物质,另一方亲本只取一部分遗传物质,如用不具有核的原生质体与之进行融合。
㈤ 分子生物学的研究范围有哪些
分子生物学主要包含以下三部分研究内容:
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(moleculargenetics)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(centraldogma)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。
㈥ 分子生物学的技术有哪些 原理
随着生命科学和化学的不断发展,人们对生物体的认知已经逐渐深入到微观水平。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,提供了一个强有力的技术平台。
分子生物学技术:可应用于遗传性疾病的研究和病原体的检测及肿瘤的病因学、发病学、诊断和治疗等方面的研究提高到了基因分子水平。
生物学定义:生物学是研究生命现象和生物活动规律的科学。
据研究对象分为动物学、植物学、微生物学、古生物学等;依研究内容,分为分类学、解剖学、生理学、细胞学、分子生物学、遗传学、进化生物学、生态学等;从方法论分为实验生物学与系统生物学等体系。
㈦ 分子生物学实验技术都有哪些
PCR
分子克隆
核酸电泳、琼脂糖凝胶电泳
测序
DNA,RNA 提取
转化外源DNA
体外转录、逆转录
cDNA文库构建
原位杂交、酵母双杂交、差减杂交、扣除杂交
蓝白斑筛选、抗生素筛选
基因工程技术大部分都是依据分子生物学原理设计出来的.
㈧ 分子生物学技术的分类
目前,常用的分子生物学技术有如下几种 : PCR- 单链构象多态性分析(PCR- single strand conformation analysis,PCR- SSCP) 是近年来在基因突变检测中运用最广泛的方法之一。PCR- SSCP 技术凭借突变可引起单链DNA三级构象改变,通过观察单链DNA在非变性聚丙烯酰胺凝胶中的迁移率漂移来判断突变。样品经PCR 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DNA单链在聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE) 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200 bp 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DNA双链分析(heteroplex analysis,HA) 相结合,称之为SSCP/ HA,部分PCR 产物经变性进行SSCP 分析以了解是否具有突变,其余PCR 产物直接用于电泳,以检出含有突变的异源DNA双链,电泳凝胶经银染,单链DNA所形成的带为橘黄或棕色,而双链DNA则表现为灰黑色。该综合手段可以单链构型多态性和异源双链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- SSCP 有许多改进技术,如RNA单链构象多态性法(PCR- rSSCP)、双脱氧测序单链片段构象多态分析(PCR- ddF)、限制酶指纹技术(PCR- REF) 等。PCR- rSSCP 法依据RNA构象对单个碱基替代更敏感的原理,在PCR 引物上加上某类启动子,通过转录的RNA构象体的电泳迁移差异进行突变鉴别。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(denaturing gradient gel electrophoresis,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相当的位置时,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600 bp 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Tm DNA片段中的碱基替换。为了解决此问题,可以在一个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。 等位基因特异性扩增法(allele- specific amplificarion,ASA) 是基于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,重复性强,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(chemical cleavage mismatch,CCM) 通过化学修饰并切割异源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更多的优越性,可以扫描1~ 2 kb 的大片段DNA并在随后的顺序分析中定位突变位点,其效率可达100%。该手段通常首先对目标DNA和野生型DNA进行PCR 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,进一步提高了该方法的敏感性。CCM方法最初采用同位素DNA片段,用荧光标记代替同位素后,称之为荧光化学裂解错配碱基法(FCCM),该方法依然比较敏感并且安全,可检出95%~ 100%的错配。化学裂解错配碱基法的不足之处在于工作量大,需要使用有害化学物质作为试验用试剂。
㈨ 免疫分子生物学技术有哪些
免疫化学实验包括免疫血清的制备、沉淀反应定量法、对流免疫电泳、单向定量免疫电泳(火箭电泳)、双向定量免疫电泳(交叉免疫电泳)、微量免疫电泳以及单向双向免疫扩散、酶联免疫吸附测定等。
免疫电泳法(immunoelectrophoresis)在凝胶介质中将电泳法与扩散法相结合的一种免疫化学方法,用以研究抗原和抗体。酶免疫测定(enzyme immunoassay, EIA)或免疫酶技术(immunoenzymatic technique)是指用酶标记抗体或酶标记抗体进行的抗原抗体反应。它采用抗原与抗体的特异反应与酶连接,然后通过酶与底物产生颜色反应,用于定量测定。目前常用的方法称为酶联免疫吸附法(enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)。酶免疫测定技术还包括生物素―亲和素系统(biotin-avidin system, BAS),均相酶免疫测定法(homogeneous enzyme immunoassay, HEI)等。
免疫标记技术中还有免疫荧光技术(immunofluorescence technique),放射免疫测定(radioimmunoassay, RIA)和发光免疫测定(luminescent immunoassay, LIA)等。
免疫印迹或免疫转印技术(immunoblotting或Western blot)已广泛应用于分子生物学和医学领域,成为免疫学、微生物学及其它生命科学常用的一种重要研究方法。
流式细胞术、免疫组化、蛋白质芯片、免疫共沉淀等,在分子生物学方面的应用也越来越广泛。