分子遗传学技术新进展
摘要：分子遗传学是研究遗传信息大分子的结构与功能的科学，它的研究范畴是在中心法则基础上的进一步深入，研究对象是分子水平上的生物学过程，即遗传变异的过程。近年来，分子遗传学技术发展极为迅速，并对其他生物学领域产生了巨大的影响。通过简要综述基因重组技术以及人类基因组计划来阐述分子遗传学技术的新进展。
关键词：分子遗传学；DNA; 基因重组技术；人类基因组计划
引言
分子遗传学是研究遗传信息大分子的结构与功能的科学[1]，它不同于一般的遗传学，传统的遗传学主要研究遗传单元在各世代的分布情况[2],而分子遗传学则着重研究遗传信息大分子在生命系统中的储存、复制、表达及调控过程。它的研究范畴是在中心法则基础上的进一步深入，由肽链到功能蛋白质，再由功能蛋白质到性状的研究，分子遗传学不等于中心法则的演绎，也不是核酸及其衍生物的生物化学，它的研究对象是分子水平上的生物学过程，即遗传变异的过程[1]，它研究的是动态的生命过程，而不是在试管里或电泳仪上孤立地研究生物大分子的结构与功能的简单的因果关系。近年来，分子遗传学技术发展极为迅速，并对其他生物学领域产生了巨大的影响。21世纪，DNA测序方法建立，核酶的发现，PCR技术建立等等都是分子遗传学的最新进展。基因重组技术发展、基因治疗技术发展，人类基因组计划实施都标志着分子遗传学进入了一个崭新的阶段。本文将通过对分子遗传学发展史，分子遗传学主要研究内容，分子遗传学最新研究进展做一个简要综述，简明的阐述一下分子遗传学技术的新进展。
1 分子遗传学发展史
分子生物学的崛起的标志是分子遗传学的产生，同时分子遗传学又是微生物学、遗传学、化学、物理等学科相互交叉、相互渗透的产物，所以要研究分子遗传学的发展史，错综复杂。
1944年，美国学者埃弗里等首先在肺炎双球菌实验中证实转化因子为脱氧核糖核酸DNA，从而阐明遗传的物质基础[3]。1953年，美国分子遗传学家沃森和英国分子生物学家克里克提出DNA分子结构的双螺旋模型，这一发现基本被认为是分子遗传学的真正开端[4]。
1955年，美国分子生物学家本泽利用基因重组分析方法用于研究大肠杆菌T4噬菌体中的基因精细结构，其剖析重组的精细程度达到DNA多核苷酸链上相隔仅三个核苷酸的水平。这一工作在概念上沟通了分子遗传学和经典遗传学[5]。
在基因突变这一方面，1927年马勒和1928年斯塔德勒用X射线等诱发果蝇和玉米的基因突变[6],但是在后一段时间中对基因突变机制的研究进展很慢，直到以微生物作为研究材料对突变机制开展广泛研究以及DNA分子双螺旋模型的提出后才取得显著成果。美国遗传学家比德尔和美国生物化学家塔特姆根据对粗糙脉孢菌的营养缺陷型的研究，在40年代初提出了一个基因一个酶的假设，它将遗传学中对基因功能的研究和生物化学中对蛋白质生物合成的研究联系在了一起[7]。
在20世纪50年代后期和60年代前期分子遗传学的基本概念形成，这些概念的形成都是基于一定的基础。其中按照一个基因一个酶的假设，蛋白质生物合成的中心问题就是蛋白质分子中氨基酸排列顺序的信息究竟以怎样的形式储存在DNA分子结构中，这些信息又通过什么途径从DNA向蛋白质分子转移。前一是遗传密码问题，后—则是蛋白质生物合成问题，这涉及转录和翻译、信使核糖核酸(mRNA)、转移核糖核酸(tRNA)和核糖体的结构与功能的研究。
在1960—1961年由法国遗传学家莫诺和雅各布提出分子遗传学的另一重要概念——基因调控。他们根据在大肠杆菌和噬菌体中的研究结果提出乳糖操纵子模型[8]。紧接着在1964年，由美国微生物和分子遗传学家亚诺夫斯基和英国分子遗传学家布伦纳等，分别证实了基因的核苷酸顺序和它所编码的蛋白质分子的氨基酸顺序之间存在着排列上的线性对应关系，从而充分证实了一个基因一种酶假设[9]。此后真核生物的分子遗传学研究逐渐开展起来。
二十世纪50年代初期至70年代初期，是分子遗传学迅猛发展快速进步的年代。在这短短的二十余年间，许多有关分子遗传学的基本原理相继提出，大量的重要发现不断涌现。如今，分子遗传学正处于不断的发展当中。
2 分子遗传学主要研究内容
分子遗传学不同于一般的遗传学，传统的遗传学主要研究遗传单元在各世代的分布情况,而分子遗传学则着重研究遗传信息大分子在生命系统中的储存、复制、表达及调控过程。[2]分子遗传学的研究范畴是在中心法则的基础上的将进一步深入，中心法则是DNA与RNA 的复制与转录以及RNA的翻译[1]，而分子遗传学的研究范畴要比中心法则更加广泛，更加
深刻。从中心法则到性状的形成，仍是一个复杂的生物学过程，这不是中心法则所能解释清楚的，这需要由分子遗传学解释。
分子遗传学不是核酸及其衍生物的生物化学。分子遗传学研究的对象是分子水平上的生物学过程——遗传及变异的过程[1]。它研究的是动态的生命过程，而不是在试管里或电泳仪上孤立地研究生物大分子的结构与功能的简单的因果关系。要真正地在分子水平上了解遗传变异的本质，仅仅研究核酸或蛋白质的生物化学是不够的。分子遗传学所研究的应该是细胞中动态的遗传变异过程以及与此相关的所有分子事件，明显地，这些分子事件不限于中心法则，也不限于核酸、蛋白质[10]。
3 分子遗传学最新研究进展
21世纪，分子遗传学的研究新进展主要有：逆转录酶的发现、一些工具酶的发现、断裂基因的发现、DNA测序方法建立、核酶的发现、PCR技术建立、基因的上游调控序列发现、显微注射技术运用、基因重组技术发展、基因治疗技术发展以及人类基因组计划实施等等。
3.1 基因重组技术
DNA重组技术是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组技术和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的生物类型和生物产品，又叫基因工程；也叫基因拼接技术[11]。以培育抗虫棉为例，简要说明DNA重组技术的过程。从苏云金芽孢杆菌中提取抗虫基因，将抗虫基因通过运载体导入无抗虫特性的普通棉花中，使普通棉花成含抗虫基因的转基因棉花，转基因棉花产生伴孢晶体，是棉花具有抗虫特性[12]。
DNA重组技术需要一些基本工具[13]，限制性核酸内切酶作为分子的手术刀，其主要来源为原核生物，约有4000种，主要特点为识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键（切点）断开，能形成两种末端，一种为黏性末端，另一种为平末端。DNA连接酶作为缝合针，主要有两种DNA连接酶，为E·coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶，E·coli DNA连接酶来源于大肠杆菌，而T4 DNA 连接酶来源于T4噬菌体，它们的共同特点都是恢复磷酸二酯键，差别就在于E·coli DNA连接酶只能连接黏性末端，T4 DNA连接酶能连接黏性末端和平末端，但是连接效率较低。运输工具是载体，载体需要具备一定的条件，能够在受体细胞中自我复制并稳定地保存，具有限制酶切点，以便与外源基因连接，具有某些标记基因，便于进行筛选，必需是安全的，不
会对受体细胞有害。质粒是基因工程中重要的载体[14]，质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌染色体（即拟核DNA）之外，并且具有自我复制能力的双链环状DNA分子。最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中常含有抗药基因，如四环素抗性基因。质粒的存在与否对受体细胞生存没有决定性作用，但复制只能在受体细胞内完成。
3.2 人类基因组计划
最早提出HGP这一设想的美国生物学家、诺贝尔奖得主Dulbecco在1986年3月7日出版的《Science》杂志上发表了一篇题为“肿瘤研究的一个转折点：人类基因组的全序列分析”的短文[15]。他提出包括癌症在内的人类疾病的发生都与基因直接或间接有关，呼吁科学家们联合起来，从整体上研究人类的基因组，分析人类基因组的全部序列。人类基因组计划的总体计划为在15年内投入至少30亿美元进行人类全基因组的分析。人类单倍体基因组含30亿碱基对(bp)的DNA序列，包括约3-4万个基因，分布于22条常染色体和X、Y性染色体。
HGP基本内容包含四个图谱，为遗传图谱、物理图谱、序列图普、转录图谱[16]。遗传图谱是通过计算连锁的遗传标记之间重组频率而确定它们相对距离的遗传图，一般用厘摩（cM）来表示，遗传图谱确定了DNA标志在染色体上的相对位置与遗传距离,故又称连锁图谱。它显示所知的遗传标记在染色体上的相对位置，而不是特殊的物理位置。物理图谱是描绘DNA上可以识别的标记的位置和相互之间的距离(以碱基对的数目为衡量单位)，这些可以识别的标记包括限制性内切酶的酶切位点，基因等。物理图谱不考虑两个标记共同遗传的概率等信息。序列图谱是人类基因组30亿bp的全序列图，以遗传图和物理图为基础建立。先把庞大的基因组分为若干有路标的区域，再测序，基本材料为一个DNA序列的重叠克隆群（使测序工作不断延伸）。基因图谱或称为转录图谱，即在人类基因组中鉴别出占2%至5%的全部基因的位置结构与功能。其基本原理为蛋白质推测mRNA的序列，mRNA反转录为cDNA，然后利用其与所测序列进行杂交，鉴别出与转录有关的基因。基因图谱的意义有能为估计人类基因的数目提供可靠的依据；提供不同组织、不同时期基因表达的信息（数目、种类及结构功能）；提供结构基因的标记，可以作为筛选基因的探针，有直接的经济价值；鉴定病态基因（如癌基因）的变异位置。
HGP细节研究成果主要有全部人类基因组约有2.91Gbp，约有39000多个基因；目前已经发现和定位了26000多个功能基因；基因数量少得惊人；人与人之间99.99％的基因密码是相同的；人类基因组中存在“热点”和大片“荒漠”；男性的基因突变率是女性的两倍；人类基因组中大约有200多个基因是来自于插入人类祖先基因组的细菌基因；发现了大约一
百四十万个单核苷酸多态性，并进行了精确的定位，初步确定了30多种致病基因；人类基因组编码的全套蛋白质（蛋白质组）比无脊椎动物编码的蛋白质组更复杂[17-18]。
HGP的最为重要的意义是对人类疾病基因研究的贡献，然后是基因工程药物、诊断和研究试剂产业、对细胞胚胎工程的推动的贡献，对制药工业的贡献，对生物进化研究的影响但是同样也会带来一定的负面作用[19]。
4 分子遗传学的发展趋势
分子遗传学今后的发展趋势将从遗传信息传递规律研究转向遗传信息表达及其调控研究，从单基因研究转向多基因研究，基因结构研究转向基因功能研究，从单一学科研究转向多学科交叉滲透的多学科研究，从理论研究到应用基础研究和应用研究。
分子遗传学的产生标志着分子生物学已逐步成熟，它的每一项成就都使整个生物界为之鼓舞，目前我们在DNA层面上似乎得到了满意的答案，但是这并不意味着分子遗传学就此止步，现在分子遗传学真正以崭新的面貌面向科学界，以旺盛的生命力向新的领域推进。
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New Progress in Molecular Genetics Technology Abstract : Molecular genetics is the scientific study of the structure and function of macromolecules genetic information, its research scope is the further study on the basis of the central dogma,The study of biological processes on a molecular level, i.e.the process of genetic variation. In recent years, molecular genetics technology development is very rapid, and has a huge impact on other field of biology. By gene recombination technology are briefly reviewed, and the human genome project to illustrate the new progress of molecular genetics technology.
Keywords: molecular genetics; DNA; Gene recombination technology; The human genome project
《分子生物学大（综合）实验》课程介绍 课程代码（学校统一编制） 课程名称分子生物学大（综合）实验 英文名称MolecularBiologyBigExperiment 学分：3修读期：第七学期 授课对象：生物科学、生物技术 课程主任：姓名、职称、学位 关洪斌，副教授，博士 课程简介 21世记是生命科学的世记,而分子生物学是带动生命科学的前沿科学。分子生物学是在生物大分子水平上研究细胞的结构、功能及调控的学科,在现代生物学学科发展中的重要性与不容置疑的带头作用是众所周知的。许多重大的理论和技术问题都将依赖于分子生物学的突破。随着分子生物学研究工作的不断深入,相关实验技术方法和技术日新月异的发展。为了适应分子生物学研究工作日益发展的需要,满足培养从事现代生物学研究,尤其是进行分子生物学研究的人才的需要,特设置分子生物学大（综合）实验课程。本课程的教学目标和基本要求是使学习者基本掌握分子生物学实验技术的基本原理和方法,教学内容包括TRIZOL试剂盒提取RNA、RNA质量的检测、RT-PCR和变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测cDNA。通过本实验可提高学生的动手能力和创造性思维能力,较好地掌握分子生物学实验操作和技能，为今后独立进行科研工作打下坚实基础。 实践教学环节（如果有） 实验内容包括TRIZOL试剂盒提取RNA、RNA质量的检测、RT-PCR和变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测cDNA。 课程考核 实验报告 指定教材 自编 参考书目 1.分子生物学实验指导高等教育出版社施普林格出版社，1999 2.彭秀玲,袁汉英等.基因工程实验技术.湖南科学技术出版社,1997 3.吴乃虎.基因工程原理(上下册).科学出版社,1998 4.F.奥斯伯等著:颜子颖,王海林译.分子克隆实验指南(第二版).科学出版社,1998 5.J.萨姆布鲁克等著:金冬雁,黎孟枫等译.精编分子生物学实验指南.科学出版社,1993
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]：
一、名词解释 1.分配常数：又称分配系数，是指一种分析物在两种不相混合溶剂中的平衡常数。 2.多肽链的末端分析：确定多肽链的两末端可作为整条多肽链一级结构测定的标志，分为氨基端分析和羧基端分析。 3.连接酶：指能将双链DNA中一条单链上相邻两核苷酸连接成一条完整的分子的酶。 4.预杂交：在分子杂交实验之前对杂交膜上非样品区域进行封闭，用以降低探针在膜上的非特异性结合。 5.反转录PCR：是将反转录RNA与PCR结合起来建立的一种PCR技术。首先进行反转录产生cDNA,然后进行常规的PCR反应。 6.稳定表达：外源基因转染真核细胞并整合入基因组后的表达。 7.基因敲除：是指对一个结构已知但功能未知或未完全知道的基因，从分子水平上设计实验，将该基因从动物的原基因组中去除，或用其它无功能的DNA片断取代，然后从整体观察实验动物表型，推测相应基因的功能。 8.物理图谱：人类基因组的物理图是指以已知核苷酸序列的DNA片段为“路标”，以碱基对(bp，kb，Mb)作为基本测量单位(图距)的基因组图。 9.质谱图：不同质荷比的离子经质量分析器分开后，到检测器被检测并记录下来，经计算机处理后所表示出的图形。 10.侧向散射光：激光束照射细胞时，光以90度角散射的讯号，用于检测细胞内部结构属性。
11.离子交换层析：是以离子交换剂为固定相，液体为流动相的系统中进行的层析。 12.Edman降解：从多肽链游离的N末端测定氨基酸残基的序列的过程。 13.又称为限制性核酸内切酶(restriction endonuclease)：是能够特异识别双链DNA序列并进行切割的一类酶。 14.电转移：用电泳技术将凝胶中的蛋白质，DNA或RNA条带按原位转移到固体支持物，形成印迹。 15.多重PCR：是在一次反应中加入多对引物，同时扩增一份模板样品中不同序列的PCR 过程。 16.融合表达: 在表达载体的多克隆位点上连有一段融合表达标签（Tag），表达产物为融合蛋白（有分N端或者C端融合表达），方便后继的纯化步骤或者检测。 17.同源重组：发生在DNA同源序列之间，有相同或近似碱基序列的DNA分子之间的遗传交换。 18.遗传图谱又称连锁图谱(linkage map)，它是以具有遗传多态性的遗传标记为“路标”，以遗传学距离为图距的基因组图。 19.碎片离子：广义的碎片离子为由分子离子裂解产生的所有离子。 20.前向散射光：激光束照射细胞时，光以相对轴较小角度向前方散射的讯号用于检测细胞等离子的表面属性，信号强弱与细胞体积大小成正比。 21.亲和层析:利用共价连接有特异配体的层析介质分离蛋白质混合物中能特异结合配体的目的蛋白或其他分子的一种层析法。(利用分子与其配体间特殊的、可逆性的亲和结合
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
分子生物学实验技术 目录 实验一细菌的培养 2 实验二质粒DNA的提取 3 实验三紫外吸收法测定核酸浓度与纯度 4 实验四水平式琼脂糖凝胶电泳法检测DNA 5 实验五质粒DNA酶切及琼脂糖电泳分析鉴定 7 实验六植物基因组DNA提取、酶切及电泳分析 8 实验七聚合酶链反应（PCR）技术体外扩增DNA 9 实验八 RNA提取与纯化 11 实验九 RT-PCR扩增目的基因cDNA 13 实验十质粒载体和外源DNA的连接反应 15 实验十一感受态细胞的制备及转化 16 实验十二克隆的筛选和快速鉴定 18 实验十三 DNA分析——Southern杂交 19 一基本操作 实验一、细菌培养 实验二、质粒DNA提取 实验三、紫外吸收法测定核酸浓度与纯度 实验四、水平式琼脂糖凝胶电泳法检测DNA 实验五、质粒DNA酶切及琼脂糖电泳分析鉴定 实验六、植物基因组DNA提取、定量、酶切及电泳分析实验八、植物RNA提取及纯化 二、目的基因获取
实验七、聚合酶链式反应（PCR）技术体外扩增DNA 实验九、RT-PCR扩增目的基因cDNA 三、目的基因的克隆和表达 实验十、质粒载体和外源DNA的连接反应 实验十一、感受态细胞的制备及转化 实验十二、克隆的筛选和快速鉴定 实验十三、DNA分析——Southern杂交 实验一细菌的培养 一、目的 学习细菌的培养方法及培养基的配置。 二、原理 在基因工程实验和分子生物学实验中，细菌是不可缺少的实验材料。质粒的保存、增殖和转化；基因文库的建立等都离不开细菌。特别是常用的大肠杆菌。 大肠杆菌是含有长约3000kb的环状染色体的棒状细胞。它能在仅含碳水化合物和提供氮、磷和微量元素的无机盐的培养基上快速生长。当大肠杆菌在培养基中培养时，其开始裂殖前，先进入一个滞后期。然后进入对数生长期，以20~30min复制一代的速度增殖。最后，当培养基中的营养成分和氧耗尽或当培养基中废物的含量达到抑制细菌的快速生长的浓度时，菌体密度就达到一个比较恒定的值，这一时期叫做细菌生长的饱和期。此时菌体密度可达到 1×109~2×109/mL。 培养基可以是固体的培养基，也可以是液体培养基。实验室中最常用的是LB培养 基。 三、实验材料、试剂与主要仪器 （一）实验材料 大肠杆菌 （二）试剂 1、胰蛋白胨 2、酵母提取物
Chapter 1: Genomes, Transcriptomes and Proteomes 1. 概述 基因组（Genome）：指生物的整套染色体所含有的全部DNA或RNA 序列。基因组是地球上每一物种具有的生物学信息的存储库。 基因组学（Genomics）：指研究生物的整个基因组，涉及基因组作图、测序和功能分析的一门学科。 基因组所包含的生物信息的利用需要酶及其他参与基因组表达过程中一系列复杂生化反应的蛋白质的协同活性。 基因组表达的最初产物是转录组，即那些含有细胞在特定时间所需生物信息、编码蛋白质的基因衍生而来的RNA分子的集合。转录组由转录过程来维持。 基因组表达的第二个产物是蛋白质组，即细胞中那些决定细胞能够进行生化反应的所有蛋白质组分。这是通过翻译过程来完成的。 2.1 Genes are made of DNA 奥地利神父孟德尔1865年根据7个碗豆性状的实验提出了遗传因子假说，认为每个性状由遗传因子控制，并提出了遗传因子的分离与自由组合两大遗传规律。 证明基因由核酸 (DNA或RNA) 组成的3个著名实验： ①肺炎双球菌的转化试验；DNA是遗传物质 ②噬菌体感染实验；只有DNA是联系亲代和子代的物质 ③烟草花叶病毒的感染实验。RNA也是遗传物质 2.2 The structure of DNA A. Nucleotides and polynucleotides B. The model of double helix DNA 晶体X射线衍射图谱?为揭示DNA分子的二级结构提供了重要实验证据 a. Watson and Crick (1953) 提出的 DNA双螺旋结构模型： "?DNA分子通常以右手双螺旋形式存在，两条核苷酸链反向平行，且互为互补链。 "?戊糖－磷酸骨架在分子的外铡，在分子表面形成大沟和小沟，碱基堆积于螺旋内部。 "?碱基间通过氢键相互连接，A 和T 以2个氢键配对， G和C 以3个氢键配对。"?螺旋中相邻碱基间相隔0.34nm ，每10个碱基对螺旋上升一圈，螺距为 3.4nm ，直径为2.37 nm 。 b. DNA双螺旋结构的稳定力： ??碱基间形成的氢键/ ??相邻碱基间的疏水堆积力/ ??碱基相互作用的范德华力 尽管氢键使得双链中的碱基间的配对具有特异性（只有互补的两条链之间才能形成DNA双链），但其对于双螺旋的总体上的稳定性并无太大贡献。 核酸分子的稳定性的根源在于碱基对之间的疏水堆积力。作为芳香族化合物，
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。
中国科学院遗传与发育生物学研究所博士研究生入学考试分子遗传学2003年 一、今年是DNA双螺旋模型发表五十周年。请回答以下问题（20分）： 1、在双链DNA分子中A+T/G+C是否等于A+C/G+T ？（4分） 2、DNA双链的两条链中是否含有相同的遗传信息？为什么？（4分） 3、大肠杆菌的基因组DNA的长度约为1100微米。请根据DNA模型估计其基因组的碱基对数目。（4分） 4、如果两种生物基因组DNA在四种碱基的比率上有显著差异，那么预期在它们编码的tRNA、rRNA和mRNA上是否也会在四种碱基的比率上呈现同样的差异？（8分） 二、在一牛群中，外观正常的双亲产生一头矮生的雄犊。请你提出可能导致这种矮生的各种原因，并根据每种原因提出相应的调查研究的提纲（注意整个调查研究工作必须在两个月内完成）。（20分） 三、请给出以下6种分子标记的中文全称、定义、检测方法及其在遗传分析中的特征。（20分） RFLP , microsatellite , STR , SSLP , SNP , InDeL . 四、在普通遗传学中，非等位基因间的相互作用有哪几种？请举例说明其中的两种相互作用？请从分子遗传学和分子生物学的角度对非等位基因间的相互作用的分子机制进行阐述，并举例说明。（20分） 五、有哪些诱变剂可以诱发基因突变？基于突变被辨认的方法，可以将突变分为哪几种类型？哪些类型的突变对功能基因组的研究最有意义？为什么？对一个已完成基因组测序的真核生物，如何构建一个突变体库，以揭示基因组中预测基因的功能？（20分） 中国科学院遗传与发育生物学研究所博士研究生入学考试分子遗传学2002 年 注：1、A卷考生必须回答下列5题，每题20分。 B、卷考生任选四题回答，每题25分。 一、请举出细胞中的各种RNA分子的名称、特征和功能。如何从RNA出发开展功能基因组的研究。 二、真和生物的基因表达控制（control of gene expression）和信号传导（signal transduction）有密切的关系，请举出一个你熟悉的例子分别说明这两个概念的含义及其联系。 三、目前已经有一些现成的软件用来预测基因组全序列中的基因。为了设计这些软件，你觉得哪些关于基因和基因组的分子遗传学知识是必须的？请说明理由。 四、在真核生物中转座子可以分为几种类型？请分述每种类型的结构和特征。如何利用转座子进行分子遗传学的研究和功能基因组的研究。 五、自从克隆的多利羊诞生以来，报界经常传播所谓克隆动物的缺陷，有一种说法是克隆动物会早衰，有人推测早衰的原因可能是：（1）被克隆的体细胞核的染色体端粒变短或（2）被克隆的体细胞核的基因表达程序已经处在发育上成熟的阶段。现在请你从染色体DNA复制的角度作支持第（1）种可能的阐述，并从基因表达调控的角度做反对第（2）中可能的阐述。 中国科学院遗传与发育生物学研究所博士研究生入学考试分子遗传学2001 年 （A卷考生必须回答下列五题，每题20分；B卷考生任选四题回答，每题25分）
细胞和分子细胞遗传学技术 发表时间：2012-08-10T08:14:01.827Z 来源：《中外健康文摘》2012年第19期供稿作者：张亚丽[导读] 经典的细胞遗传学技术是指通过制备染色体标本，分析染色体数目和结构改变与人类疾病之间的关系。张亚丽（黑龙江省森工总医院 150040）【中图分类号】R394.2【文献标识码】A【文章编号】1672-5085（2012）19-0151-02 经典的细胞遗传学技术是指通过制备染色体标本，分析染色体数目和结构改变与人类疾病之间的关系。近代分子生物学技术与细胞遗传学技术相结合，形成了细胞和分子遗传学技术。其中比较成熟、具有实用价值的技术是：①荧光原位杂交；②比较基因组杂交。 1 人外周血淋巴细胞染色体检测技术 人外周血淋巴细胞染色体检测属于经典的细胞遗传学技术。用作染色体分析的标本包括外周血、脐带血、羊水、胎盘绒毛组织和肿瘤组织等。外周血是应用最多的材料。其他组织样本染色体制备方法与制备人外周血淋巴细胞的方法基本类同，只是标本的处理和培养条件有所调整。 1.1 基本原理 体外培养的外周血淋巴细胞，在植物凝集素(PHA)的刺激下转化成为能进行有丝分裂的淋巴母细胞；在秋水仙素(纺锤体抑制剂)作用下，淋巴母细胞有丝分裂停滞，从而获得处于有丝分裂中期的淋巴细胞染色体标本。 1.2 基本操作程序 (1)取血3ml(空针用0.1～0.2ml肝素抗凝)。 (2)用7号针头向每瓶培养液(内装有5ml培养液)接种血液标本15～16滴，摇匀后，静置于37℃的隔水式恒温培养箱中培养72h。 (3)终止培养前3h，用7号针头向培养瓶中加入秋水仙素3滴(浓度为20μg/ml)并混匀。 (4)按以下程序制片。 ①收集细胞：由培养瓶中吸取培养物10ml置于离心管中，离,l～,10min(1 500～2 000r/min)离心后，弃上清液，留下沉淀物。 ②低渗处理沉淀物：向沉淀物中加入已预温(37℃)的KCI(0.075mol/L)8ml，充分吹打，以使细胞分散，并将离心管置于37℃水浴中20～30min。 ③固定沉淀物：向每只离心管中加入新鲜配制的甲醇一冰醋酸(3：1)固定液1～2ml(预固定)，轻轻混匀后离心10min(2 500r/min)，去上清液，留沉淀物；向每只离心管中再加上述固定液8ml，轻轻混匀后静置30min以上，离心10min(2500r/min)；然后，再重复固定、离心1次。 ④制作标本片：尽量弃去离心管中的上清液，用吸管轻轻吹打其中的沉淀物，再加入6～7滴新鲜的固定液并混匀，然后，将该沉淀物滴加于已经预冷的载玻片上(预冷载玻片：将清洁载玻片放在盛有蒸馏水的小搪瓷盆中置于4℃冰箱中数小时以上)；将标本片晾干后，置于75℃烤箱中烘烤2.5h，然后自然冷却，也可将标本片吹干后用火焰烘干。 ⑤标本片染色：用Giemsa染液(以pH7.4的磷酸缓冲液配制，1.10)染色10min，自来水冲净并晾干。 ⑥显微镜观察：低倍镜下，选择标本片中染色体分散好、无细胞质背景、处于中期核分裂的培养细胞；然后，在高倍镜、油镜下观察染色体形态，进行计数、分组和性别鉴定；拍摄照片以进行正确的核型分析，并将典型图片存档。可根据需要进行染色体的Q显带、G显带、C显带、R显带和T显带。 1.3 注意事项 PHA是体外细胞培养成败的关键因素，其应用浓度应根据各批号PHA的效价作适当调整。秋水仙素的浓度和作用时间影响标本的分析。浓度低或作用时间短，会使标本中的分裂细胞减少；浓度高或作用时间长，会使染色体过于缩短，以致形态特征模糊。采血和接种培养时，不要加入过多肝素，肝素过多可抑制淋巴细胞转化。显带检测，以存放3d左右的标本片效果较好。观察G显带时，检材要用胰酶液消化。消化液的配制和消化条件的控制要认真探索，以获得最佳结果。 2 荧光原位杂交技术(FISH) 2.1 基本原理 2.1.1 原位杂交是用标记了已知序列的核苷酸片段作为探针，通过核酸杂交，直接在组织切片(冷冻切片或石蜡切片)、细胞涂片、染色体制备标本或培养细胞爬片上，检测或定位某一特定的目的DNA或目的RNA的存在。 2.1.2 FISH是以荧光素标记已知序列的核苷酸片段(探针)，通过检测荧光来定性和定位目的核酸片段，具有敏感、快速、能同时显示多种颜色等优点，不但能显示中期核分裂象的染色体，还能检测间期细胞核的DNA。 (1)FISH的直接法：以荧光素直接标记DNA探针，特异性强，方法简便。随着荧光标记技术的改进，直接法的敏感性不断提高，是目前常用的方法。 (2)FISH的间接法：以非荧光素标记物标记DNA探针，再桥连一个荧光标记抗体。 2.2 基本方法 2.2.1 探针和试剂。用于FISH的探针有不同类型。已有商品化的探针用于 FISH。avidin-FITC、anti-avidin和PI等检测试剂均可购得。 2.2.2 原位杂交。杂交前标本和探针应经变性处理。 2.2.3 检测。杂交后的标本除去封胶，置2×SSC中洗去盖片。经多步骤漂洗后依次在亲和素一荧光素、抗亲和素抗体和亲和素一荧光素中各孵育20min(生物素标记探针)，其间及其后各用1×PBD洗3次，每次2min。若用直接法FISH进行检测，后续免疫结合反应可省略，最后应加抗荧光衰变剂和DNA复染剂后封片。 2.3 注意事项 实验室必须优化FISH操作过程的各项条件。整个杂交和杂交后检测过程要始终保持标本片的湿润，以防载玻片干燥后引起非特异性染色。复染时要避光。根据荧光染料的不同选择相关的荧光显微镜滤色片。 3 比较基因组杂交(CGH)
第一章 1.理解Genomes, Transcriptomes 和Proteomes三个名词，并阐明它们在基因组表达过程中是如何联系在一起的； Genomes：基因组（Genome）：由德国汉堡大学威克勒教授于1920年首创，指生物的整套染色体所含有的全部DNA或RNA序列。基因组是地球上每一物种具有的生物学信息的存储库。 基因组学（Genomics）：由罗德里克于1986年首创，指研究生物的整个基因组，涉及基因组作图、测序和功能分析的一门学科。 Transcriptomes：基因组表达的最初产物是转录组，即那些含有细胞在特定时间所需生物信息、编码蛋白质的基因衍生而来的RNA分子的集合。 ?转录组中的RNA分子以及其他来自非编码基因的RNA都由转录过程产生。 ?Proteomes：基因组表达的第二个产物是蛋白质组，即细胞中那些决定细胞能够进行生化反应的所有蛋白质组分。 ?这些蛋白质是通过翻译那些组成转录组的mRNA分子而合成的。 ?蛋白质组包括了在特定时间存在于细胞中的所有蛋白质。 阐明三者在基因组表达过程中是如何联系在一起的？ ?基因组所包含的生物信息的利用需要酶及其他参与基因组表达过程中一系列复杂生化反应的蛋白质的协同活性。 ?基因组表达的最初产物是转录组，即那些含有细胞在特定时间所需生物信息、编码蛋白质的基因衍生而来的RNA分子的集合。转录组由转录过程来维持。 ?基因组表达的第二个产物是蛋白质组，即细胞中那些决定细胞能够进行生化反应的所有蛋白质组分。这是通过翻译过程来完成的。 ?The genome tells you what could be happened theoretically in the cell. ?Transcriptome tells you what might be happened. ?And the proteome tells you what is happening. 2.掌握双螺旋结构的关键特征； Watson and Crick (1953) 提出的DNA双螺旋结构模型： DNA分子通常以右手双螺旋形式存在，两条核苷酸链反向平行，且互为互补链； 戊糖－磷酸骨架在分子的外铡，在分子表面形成大沟和小沟，碱基堆积于螺旋内部； 碱基间通过氢键相互连接，A和T以2个氢键配对，G和C以3个氢键配对； 螺旋中相邻碱基间相隔0.34nm，每10个碱基对螺旋上升一圈，螺距为3.4nm，直径为2.37 nm。 3.正确区分编码RNA和功能性RNA；
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。
病理技术的发展与现状 病理学是研究疾病发生的原因、发病原理和疾病过程中发生的细胞、组织和器官的结构、功能和代谢方面的改变及其规律。 研究方法 病理学的研究方法多种多样，研究材料主要来自自患病人体（人体病理材料）和实验动物以及其他实验材料如组织培养、细胞培养等（实验病理材料）。 （一）尸体剖检 对死亡者的遗体进行病理剖检（尸检）是病理学的基本研究方法之一。尸体剖检（autopsy）不仅可以直接观察疾病的病理改变，从而明确对疾病的诊断，查明死亡原因，帮助临床探讨、验证诊断和治疗是否正确、恰当，以总结经验，提高临床工作的质量，而且还能及时发现和确诊某些传染病、地方病、流行病、为防治措施提供依据，同时还可通过大量尸检积累常见病、多发病、以及其他疾病的人体病理材料，为研究这些疾病的病理和防治措施，为发展病理学作贡献。显然，尸检是研究疾病的极其重要的方法和手段，人体病理材料则是研究疾病的最为宝贵的材料。 （二）活体组织检查 用局部切除、钳取、穿刺针吸以及搔刮、摘除等手术方法，由患者活体采取病变组织进行病理检查，以确定诊断，称为活体组织检查（biopsy），简称活检。这是被广泛采用的检查诊断方法。这种方法的优点在于组织新鲜，能基本保持病变的真像，有利于进行组织学、组织化学、细胞化学及超微结构和组织培养等研究。对临床工作而言，这种检查方法有助于及时准确地对疾病作出诊断和进行疗效判断。特别是对于诸如性质不明的肿瘤等疾患，准确而及时的诊断，对治疗和预后都具有十分重要的意义。 （三）动物实验 运用动物实验的方法，可以在适宜动物身上复制某些人类疾病的模型，以便研究者可以根据需要，对之进行任何方式的观察研究，例如可以分阶段地进行连续取材检查，以了解该疾病或某一病理过程的发生发展经过等。此外，还可利用动物实验研究某些疾病的病因、发病机制以及药物或其他因素对疾病的疗效和影响等。这种方法的优点是可以弥补人体观察之受限和不足，但动物与人体之间毕竟存在种种差异，不能将动物实验的结果直接套用于人体，这是必须注意的。
2006 年《分子生物学实验技术》实验内容 RT-PCR （一）总 RNA的提取 实验安排：每两人抽提一管。为了使操作同步以节省时间，各组样品请一起离心。 操作步骤： TM（苯冰预冷的900μlLS -Biotragents液体样品加入 1.5ml Ep管中，再加入1、将100μ l 酚和异硫氰酸胍的混合物）。 2、将样品剧烈混合后，在室温放置5min。 3、加入200μl 氯仿，颠倒Ep 管混和两次，并剧烈振荡混和10s。 4、在4℃条件下，以10000×g 离心15min。 5、将上层水相转移到一个新的Ep 管中，加入等体积的异丙醇（Isopropanol）并混匀，然后在4℃放置至少10min。 6、在4℃条件下，以10000×g离心15min 后，小心并尽可能地去除全部上清夜。 7、用1ml 75%乙醇洗涤RNA 沉淀和管壁。 8、将RNA 沉淀进行干燥（不能完全干燥）处理后，用10μl 无RNase污染的水（RNase- Free Water）将RNA 溶解并于-20℃保存。 注意事项： 1、所有的玻璃器皿均应在使用前于180℃的高温下干烤6hr 或更长时间。 2、所用的塑料材料，如吸头、离心管等需用0.1% DEPC 水浸泡过夜。 3、配制的溶液应尽可能用0.1% DEPC，在37℃处理12hr 以上。然后用高压灭 菌除去残留的DEPC。不能高压灭菌的试剂，应当用DEPC 处理过的无菌双蒸水 配制，然后经0.22μm 滤膜过滤除菌。 4、操作人员需在超净工作台上操作，并戴一次性口罩、手套，实验过程中手套要勤换。 二）反转录 实验安排： 每人做一管反应体系（20μ l）：按下列顺序加样 μl4 5× Buffer
博士研究生入学考试试题 一九九六年分子遗传学 一、请说明高等动植物的基因工程与大肠杆菌基因工程的异同。什么是当前真核生物基因工 程的前沿？你认为目前动植物基因工程进一步发展的瓶颈是什么？（20分） 二、在遗传学的发展中模式生物的应用起了重要的作用，请用一种你最熟悉的模式生物，较 为系统地阐述应用该模式生物进行研究对分子遗传学的贡献。（15分） 三、从突变产生的机制看能否实现定向突变？试从离体和活体两种情况予以说明。（15分） 四、什么是基因组大小与C值的矛盾？造成这种矛盾的因素有哪些？如何估计真核生物基因 组的基因数目？在进化过程中自然选择是否作用于基因组的大小，请阐述你的观点。（15分） 五、水稻黄矮病毒含有负链RNA基因组，在完成对该病毒核衣壳蛋白基因（N）序列测定的 基础上，将N的编码序列置于水稻Actl基因（是一种组成性表达的基因）的启动子下游，通过基因枪方法导入一个水稻的粳稻品种，研究结果表明转基因的水稻植株在攻毒试验中表现出对黄矮病毒的抗性。请你进一步设计实验，证明以下两点： 1．转基因水稻的抗性确实是由于N基因导入水稻基因组表达的结果，而不是在转化过程中由于突变造成的； 2．转基因水稻的抗性是由于N基因的转录产物造成的，而不是该基因的翻译产物造成的。（20分） 六、限制性核酸内切酶在分子遗传学中广泛地用于各类研究，请具体地说明限制性内切酶在 研究工作中的应用范围。 （15分）
1997年博士研究生入学试题 分子遗传学（A卷） 一、在通过测序获得一个基因组克隆的DNA序列后，怎样才能了解该序列可能具有的基因功能，请提出你的研究方案。（20分） 二、请简单介绍你的硕士论文研究（或相当于硕士论文研究）的工作。如果这些工作涉及分子遗传学，请提出你深入研究的设想；如果你以前的工作与分子遗传学无关，也请你提出深入到分子水平的设想。（20分） 三、请指出目前阶段基因工程技术的局限性，并分析这些局限性的原因（你可以在人类基因冶疗，动物基因工程和植物基因工程三个方面任选一个来回答，也可以都回答）。（20分） 四、请说明基因组计划与生物技术的关系。（20分） 五、请说明真核生物染色体的结构和组成在分子水平上的特征。（20分） 1997年博士研究生入学试题 分子遗传学（B卷） 一、请简单介绍你的硕士论文研究（或相当于硕士论文研究）的工作。如果这些工作涉及分子遗传学，请提出你深入研究的设想，如果你以前的工作与分子遗传学无关，也请你提出深入到分子水平的设想。（20分） 二、请说明真核生物染色体的结构和组成在分子水平上的特征。（20分） 三、目前在遗传图谱和物理图谱的研究中使用哪些分子标记？请说明每种标记的
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
分子遗传学的发展 1. 生化遗传学 摩尔根曾经正确地指出：“种质必须由某种独立的要素组成，正是这些要素我们叫做遗传因子，或者更简单地叫做基因”。尽管由于摩尔根及其学派的广大科学工作者的努力，使基因学说得到了学术界的普遍的承认，然而当时人们对基因本质的认识还相当肤浅，并不知道基因与蛋白质及表型之间究竟存在着什么样的内在联系。虽然说早在1909年，英国的医生兼生物化学家加罗德（A.Garrod）就己指出，特定酶的表达是由野生型基因控制的假说。而且这个假说在二十世纪30年代，经过众多遗传学家的努力已经获得了很大的发展与充实。遗憾的是，由于当时人们掌握的酶分子结构的知识相当贫乏，没有认识到大部份基因的编码产物都是蛋白质，也不知道是否所有的蛋白质都是由基因编码的。在这样的知识背景下，要进一步研究分析基因与蛋白质之间的内在联系，显然是难以做到的。 值得庆幸的是到了二十世纪40年代初期，孟德尔-摩尔根学派的遗传学家便已经清醒地认识到，如果继续沿用经典遗传学的研究方法和实验体系，是难以有效地揭示基因控制蛋白质合成及表型特征的遗传机理。因此他们便广泛地转而使用诸如红色面包霉（Neurospora crassa）和肺炎链球菌（Streptococcus pneumpniae）等微生物为研究材料，并着力从生物化学的角度，探索基因与蛋白质及表型之间内在联系的分子本质。所以人们称这个阶段的遗传学为生化遗传学（biochemical genetics），或微生物遗传学（microbial genetics）。 由于微生物具有个体小、细胞结构简单、繁殖速度快、世代时间短和容易培养、便于操作等许多优点，因此便极大地加速了生化遗传学的研究，在短短的二三十年间就取得了丰硕的成果，主要的有如下三项。第一，1941年两位美国科学家比德尔（G.Beadle）和塔特姆（E.Tatum），通过对红色面包霉营养突变体的研究，提出了“一种基因一种酶”（后来修改为“一种基因一种多肽”）的假说。此后在1957年，这个假说被英国科学家英格拉姆（V.M.Ingram）证明是正确的。从而明确了基因是通过对酶（即蛋白质）合成的控制，实现对生命有机体性状表达的调节作用。第二，1944年微生物学家艾弗里（0.Avery）及其同事证明，肺炎链球菌的转化因子是DNA。第三，1952年，赫尔希（A.Hershey）和蔡斯（M.Chase）也在噬菌体感染实验中发现，转化因子的确是DNA而不是蛋白质，肯定了艾弗里的结论。至此基因的分子载体是DNA已是不争的事实。生化遗传学的发展为日后分子遗传学的诞生奠定了坚实的理论基础。它上承经典遗传学，下启分子遗传学，是经典遗传学向分子遗传学发展过程中的一个重要的过渡阶段。 2. 分子遗传学 经典遗传学虽然揭示了基因传递的一般规律，甚至还能够绘制出基因在染色体分子上的排列顺序及其相对距离的遗传图，生化遗传学尽管证明了基因的载体是DNA，但它们都不能准确地解释基因究竟是以何种机理、通过什么途径来控制个体的发育分化及表型特征的。确切地说，直到1953年Watson-Crick DNA双螺旋模型提出之前，人们对于基因的理解仍然停留在初步的阶段。那时的遗传学家不但没有揭示出基因的结构特征，而且也不能解释位于细胞核中的基因，是怎样地控制在细胞质中发生的各种生化过程，以及在细胞繁殖过程中，为何基因可准确地产生自己的复制品。而诸如此类的问题便是属于分子遗传学的研究范畴。由于长期以来分子遗传学的核心主题一直是围绕着基因展开的，所以也被冠名为基因分子遗传学（molecular genetics of the gene）。 分子遗传学的主要研究方向集中在核酸与蛋白质大分子的遗传作为上，重点是从DNA 水平探索基因的分子结构与功能的关系，以及表达和调节的分子机理等诸多问题。特别是
1，植物基因克隆的方法有哪些? 1 功能克隆 其具体作法是:在纯化相应的编码蛋白后构建cDNA文库或基因组文库,DNA文库中基因的筛选根据情况主要可用二种办法进行,(1)将纯化的蛋白质进行氨基酸测序,据此合成寡核苷酸探针从cDNA库或基因组文库中筛选编码基因,(2)将相应的编码蛋白制成相应抗体探针,从cDNA入载体表达库中筛选相应克隆。 2 定位克隆 根据遗传连锁分析,染色体步移将基因定位到染色体的一个具体位置上后不断缩小筛选区域进而克隆该基因,研究该基因的功能或抗性的生化机制,这样一种策略叫定位克隆。 3 转座子标记法 利用转座子克隆植物基因的操作步骤主要应是以下几方面:(1) 把已分离得到的转座子与选择标记构建成含转座子的质粒载体。(2) 把转座子导入目标植物。(3) 利用Southern 杂交等技术检测转座子是否从载体质粒中转座到目标植物基因组中,这是转座子定位和分离目标基因所不可缺少的。(4) 转座子插入突变的鉴定及其分离。 4 人工合成并克隆基因 5 表型克隆 已知植物在表型上存在差异,利用表型差异或组织器官特异表达产生的差异来克隆植物基因就是表型克隆。 6 mRNA差异显示 其基本程序是:(1)提取两种细胞的mRNA,反转录后成为2种cDNA。(2) 以一定的引物作随机聚合酶链反应。(3) 通过扩增产物的电泳分析,分离出不同样品间的差异条带。(4)将差异DNA做成探针。(5) 在cDNA文库或基因组文库中筛选基因并作功能分析。 7 减法杂交 从表达特异基因的组织中提取 mRNA,反转录为cDNA,从无特异基因表达的组织中提取mRNA,两者杂交,在表达特异基因的组织和无特异基因表达的组织中均表达的基因产物形成杂交分子,而特异mRNA转录的cDNA仍保持单链状态,把这种单链cDNA分离出来即为差异表达的基因。 8 PCR扩增克隆 基本方法是根据已知基因的序列设计并合成一对引物,从植物中提取DNA进行PCR扩增,扩增的片段纯化后连接到合适的载体上,用酶切分析和序列分析检测重组子,并与已知基因序列进行比较。 9 依据序列同源性克隆基因 基本作法是在其它种属的同源基因被克隆的前提下,构建cDNA文库或基因组文库,然后以已知的基因序列为探针来筛选目的克隆。 2，如何构建转基因植物？ 植物基因转化方法 ①农杆菌介导法：农杆菌的Ti质粒可以作为载体。Ti质粒上有两个区域，一个是T-DNA 区，这是能够转移并整合进植物受体的区段；另一个是Vir区，它编码实现质粒转移所需的蛋白质。将待转化的外源基因先克隆在大肠杆菌质粒上，然后将此质粒转入不会引起冠瘿