分子生物學實驗技術
分子生物學的基本含義
分子生物學是從分子水平研究生命本質為目的的一門新興邊緣學科,它以核酸和蛋白質等生物大分子的結構及其在遺傳信息和細胞信息傳遞中的作用為研究對象,是當前生命科學中發展最快並正在與其它學科廣泛交叉與滲透的重要前沿領域。分子生物學的發展為人類認識生命現象帶來了前所未有的機會,也為人類利用和改造生物創造了極為廣闊的前景。
所謂在分子水平上研究生命的本質主要是指對遺傳、 生殖、生長和發育等生命基本特徵的分子機理的闡明,從而為利用和改造生物奠定理論基礎和提供新的手段。這里的分子水平指的是那些攜帶遺傳信息的核酸和在遺傳信息傳遞及細胞內、細胞間通訊過程中發揮著重要作用的蛋白質等生物大分子。這些生物大分子均具有較大的分子量,由簡單的小分子核苷酸或氨基酸排列組合以蘊藏各種信息,並且具有復雜的空間結構以形成精確的相互作用系統,由此構成生物的多樣化和生物個體精確的生長發育和代謝調節控制系統。闡明這些復雜的結構及結構與功能的關系是分子生物學的主要任務。
二、分子生物學發展簡史
分子生物學的發展大致可分為兩個階段。
1、准備和醞釀階段
19世紀後期到20世紀50年代初,是現代分子生物學誕生的准備和醞釀階段。在這一階段產生了兩點對生命本質的認識上的重大突破:
確定了蛋白質是生命的主要基礎物質
19世紀末Buchner兄弟證明酵母無細胞提取液能使糖發酵產生酒精,第一次提出酶(enzyme)的名稱,酶是生物催化劑。20世紀20-40年代提純和結晶了一些酶(包括尿素酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、黃酶、細胞色素C、肌動蛋白等),證明酶的本質是蛋白質。隨後陸續發現生命的許多基本現象(物質代謝、能量代謝、消化、呼吸、運動等)都與酶和蛋白質相聯系,可以用提純的酶或蛋白質在體外實驗中重復出來。
確定了生物遺傳的物質基礎是DNA
雖然1868年F.Miescher就發現了核素(nuclein),但是在此後的半個多世紀中並未引起重視。20世紀20-30年代已確認自然界有DNA和RNA兩類核酸,並闡明了核苷酸的組成。由於當時對核苷酸和礆基的定量分析不夠精確,得出DNA中A、G、C、T含量是大致相等的結果,因而曾長期認為DNA結構只是「四核苷酸」單位的重復,不具有多樣性,不能攜帶更多的信息,當時對攜帶遺傳信息的侯選分子更多的是考慮蛋白質。40年代以後實驗的事實使人們對核酸的功能和結構兩方面的認識都有了長足的進步。1944年O.T.Avery等證明了肺炎球菌轉化因子是DNA;1952年A.D.Hershey和M.Cha-se用DNA35S和32P分別標記T2噬菌體的蛋白質和核酸,感染大腸桿菌的實驗進一步證明了是遺傳物質。
2、現代分子生物學的建立和發展階段
這一階段是從50年代初到70年代初,以1953年Watson和Crick提出的DNA雙螺旋結構模型作為現代分子生物學誕生的里程碑開創了分子遺傳學基本理論建立和發展的黃金時代。DNA雙螺旋發現的最深刻意義在於:確立了核酸作為信息分子的結構基礎;提出了礆基配對是核酸復制、遺傳信息傳遞的基本方式;從而最後確定了核酸是遺傳的物質基礎,為認識核酸與蛋白質的關系及其在生命中的作用打下了最重要的基礎。在此期間的主要進展包括:
遺傳信息傳遞中心法則的建立
在發現DNA雙螺旋結構同時,Watson和Crick就提出DNA復制的可能模型。其後在1956年A.Kornbery首先發現DNA聚合酶;1958年Meselson及Stahl用同位素標記和超速離心分離實驗為DNA半保留模型提出了證明;1968年Okazaki(岡畸)提出DNA不連續復制模型;1972年證實了DNA復制開始需要RNA作為引物;70年代初獲得DNA拓撲異構酶,並對真核DNA聚合酶特性做了分析研究;這些都逐漸完善了對DNA復制機理的認識。
在研究DNA復制將遺傳信息傳給子代的同時,提出了RNA在遺傳信息傳到蛋白質過程中起著中介作用的假說。1958年Weiss及Hurwitz等發現依賴於DNA的RNA聚合酶;1961年Hall和Spiege-lman用RNA-DNA雜交證明mRNA與DNA序列互補;逐步闡明了RNA轉錄合成的機理。
在此同時認識到蛋白質是接受RNA的遺傳信息而合成的。50年代初Zamecnik等在形態學和分離的亞細胞組分實驗中已發現微粒體(microsome)是細胞內蛋白質合成的部位;1957年Hoagland、Zamecnik及Stephenson等分離出tRNA並對它們在合成蛋白質中轉運氨基酸的功能提出了假設;1961年Brenner及Gross等觀察了在蛋白質合成過程中mRNA與核糖體的結合;1965年Holley首次測出了酵母丙氨酸tRNA的一級結構;特別是在60年代Nirenberg、Ochoa以及Khorana等幾組科學家的共同努力破譯了RNA上編碼合成蛋白質的遺傳密碼,隨後研究表明這套遺傳密碼在生物界具有通用性,從而認識了蛋白質翻譯合成的基本過程。
上述重要發現共同建立了以中心法則為基礎的分子遺傳學基本理論體系。1970年Temin和Baltimore又同時從雞肉瘤病毒顆粒中發現以RNA為模板合成DNA的反轉錄酶,又進一步補充和完善了遺傳信息傳遞的中心法則。
以上簡要介紹了分子生物學的發展過程,可以看到在近半個世紀中它是生命科學范圍發展最為迅速的一個前沿領域,推動著整個生命科學的發展。至今分子生物學仍在迅速發展中,新成果、新技術不斷涌現,這也從另一方面說明分子生物學發展還處在初級階段。分子生物學已建立的基本規律給人們認識生命的本質指出了光明的前景,但分子生物學的歷史還短,積累的資料還不夠,例如:在地球上千姿萬態的生物攜帶龐大的生命信息,迄今人類所了解的只是極少的一部分,還未認識核酸、蛋白質組成生命的許多基本規律;又如即使到2005年我們已經獲得人類基因組DNA3x109bp的全序列,確定了人的5-10萬個基因的一級結構,但是要徹底搞清楚這些基因產物的功能、調控、基因間的相互關系和協調,要理解80%以上不為蛋白質編碼的序列的作用等等,都還要經歷漫長的研究道路。可以說分子生物學的發展前景光輝燦爛,道路還會艱難曲折。
三、分子生物學的主要研究內容
分子生物學主要包含以下三部分研究內容:
1.核酸的分子生物學
核酸的分子生物學研究核酸的結構及其功能。由於核酸的主要作用是攜帶和傳遞遺傳信息,因此分子遺傳學(moleculargenetics)是其主要組成部分。由於50年代以來的迅速發展,該領域已形成了比較完整的理論體系和研究技術,是目前分子生物學內容最豐富的一個領域。研究內容包括核酸/基因組的結構、遺傳信息的復制、轉錄與翻譯,核酸存儲的信息修復與突變,基因表達調控和基因工程技術的發展和應用等。遺傳信息傳遞的中心法則(centraldogma)是其理論體系的核心。
2.蛋白質的分子生物學
蛋白質的分子生物學研究執行各種生命功能的主要大分子──蛋白質的結構與功能。盡管人類對蛋白質的研究比對核酸研究的歷史要長得多,但由於其研究難度較大,與核酸分子生物學相比發展較慢。近年來雖然在認識蛋白質的結構及其與功能關系方面取得了一些進展,但是對其基本規律的認識尚缺乏突破性的進展。
3.細胞信號轉導的分子生物學
細胞信號轉導的分子生物學研究細胞內、細胞間信息傳遞的分子基礎。構成生物體的每一個細胞的分裂與分化及其它各種功能的完成均依賴於外界環境所賦予的各種指示信號。在這些外源信號的刺激下,細胞可以將這些信號轉變為一系列的生物化學變化,例如蛋白質構象的轉變、蛋白質分子的磷酸化以及蛋白與蛋白相互作用的變化等,從而使其增殖、分化及分泌狀態等發生改變以適應內外環境的需要。信號轉導研究的目標是闡明這些變化的分子機理,明確每一種信號轉導與傳遞的途徑及參與該途徑的所有分子的作用和調節方式以及認識各種途徑間的網路控制系統。信號轉導機理的研究在理論和技術方面與上述核酸及蛋白質分子有著緊密的聯系,是當前分子生物學發展最迅速的領域之一。
2. 有什麼分子生物學實驗技術的書介紹
《分抄子生物學實驗技術》
本書是關於分子生物學實驗技術的一部綜合性著作。它全面覆蓋了有關分子生物學實驗技術的諸多領域,包含了生物大分子制備和分析常用技術、蛋白質與核酸的提取與分離、PCR技術、分子雜交與印跡技術、分子克隆技術、外源基因轉移技術、蛋白質表達技術、分子標記技術、分子改造技術、測序及人工合成技術、基因組學技術、蛋白質組學技術、生物晶元技術、生物信息學技術、RNA研究技術等。
3. 分子生物學實驗技術都有哪些
PCR、 電泳、酶切、連接、轉化,這幾樣是最基本的
4. 分子生物學實驗基本技術原理和技術方法要點是什麼
PCR 分子克隆 核酸電泳、瓊脂糖凝膠電泳 測序 DNA, RNA 提取 轉化外源DNA 體外轉錄、逆轉錄 cDNA文庫構建 原位雜交、酵母雙雜交、差減雜交、扣除雜交 藍白斑篩癬抗生素篩選 基因工程技術大部分都是依據分子生物學原理設計出來的。
5. 現代分子生物學常用實驗室技術有哪些
把一種生物的某個基因,用生物技術的方法轉入到另一種生物的基因組中,培育出的轉基因生物,就有可能表現出轉入基因所控制的性狀,這項技術叫做轉基因技術.1982年,美國科學家培育出超級鼠這項技術,是利用改變鼠基因的方法,讓鼠的性狀發生變異.因此美國科學家培育的超級鼠是利用了轉基因技術.故選:C
6. 分子細胞生物學實驗技術有哪些
建議你參考一下《細胞生物學實驗技術》 章靜波、黃東陽、 方瑾 化學工業出版社 (2006-06出版) 這本書內還是不錯的,另容外外文社也引進過國外的細胞生物學實驗技術,你也可以參考一下,好象是四本很厚的書,那個非常的全面。如果還不夠的話,可以去冷泉港實驗室的網站上下載他們出的protocal,那個肯定是相當的權威也是非常的實用
7. 細胞與分子生物學有哪些實驗技術
如果非要有區別那麼從字面意思分析
細胞分子生物學是用於細胞生物學的分子生物學技術等,偏細胞工程
分子細胞生物學是大小分子在細胞中的作用和功能,偏信號轉導
8. 大家幫忙想想分子生物學的實驗技術都有哪些
這個簡直太多了。酵母雙雜交 southern northern western DDRT-PCR 差減雜交 扣除雜交 藍白斑篩選 巢氏PCR 抗生素篩選 轉化外源DNA 體外表達 原位雜交 等等其實基因工程技術大部分都是依據分子生物學原理設計出來的。
9. 分子生物學實驗技術都有哪些
PCR
分子克隆
核酸電泳、瓊脂糖凝膠電泳
測序
DNA,RNA 提取
轉化外源DNA
體外轉錄、逆轉錄
cDNA文庫構建
原位雜交、酵母雙雜交、差減雜交、扣除雜交
藍白斑篩選、抗生素篩選
基因工程技術大部分都是依據分子生物學原理設計出來的.
10. 分子生物學實驗有哪些
包含了生物大分子制備和分析常用技術、蛋白質與核酸的提取與分離、PCR技術、分子雜交與印跡回技術、分子答克隆技術、外源基因轉移技術、蛋白質表達技術、分子標記技術、分子改造技術、測序及人工合成技術、基因組學技術、蛋白質組學技術、生物晶元技術、生物信息學技術、RNA研究技術等。