分子生药学

4、植物基因的转化技术有哪些?
教材：
分子生药学黄璐琦北京医科大学出版社
主要参考书：
1.植物分子生物技术应用手册/生物实验室系列彭学贤化学工业出版社
2.现代生药学/华夏英才基金学术文库李萍科学出版社
3.中草药生物技术（精）唐克轩复旦大学出版社
4.DNA分子标记技术在植物研究中的应用周延清化学工业出版社
5.分子生药学黄璐琦北京医科大学出版社
6•《中华人民共和国药典》（2010年版一部）
7.《中药材显微鉴别彩色图鉴》注：每门课程都须填写此表。

本表不够可加页。

分子生药学一、分子生药学的含义和研究对象（1）生药：指经过简单加工、直接用于医疗保健或制药原料的药材，包括制药中药、民族药和民间药。

•中药－在中医理论指导下，按照中医的治疗原则使用，并被收载于我国本草著作中的药物。

民间药－指民间医生用于治疗疾病或地区性口耳相传，本草文献无记载，不以中医理论指导的药物。

•民族药－指少数民族使用的、以它们的民族医药理论或传统经验为指导药物。

（2）生药学：利用植物学、动物学、化学等知识，研究生药真伪、优劣等的学科。

研究对象是植物体，植物器官，细胞，化学成分。

•（3）分子生药学：利用分子生物学的理论和方法，研究生药的真伪、优劣的学科。

其研究对象是中药中的DNA，RNA和酶。

二、学习分子生药学的目的意义1. 中药材品种系统整理与质量标准化研究•（1）研究有争议和难鉴定中药材，为确定中药材基源提供理论依据•如黄甘草和胀果甘草的研究，为甘草药材的基源确定提供了依据。

（2）研究有争议的植物类群，促进发现濒危药用植物的替代品。

•基本理论：药用植物亲缘关系越近，形态越相似，化学成分越相近，临床功效越近似，越有可能相互替代。

•当亲缘关系出现争议的时候，可以用分子生药学的方法解决。

例如：•中药材前胡－伞形科前胡属植物白花前胡和紫花前胡的干燥根•紫花前胡－伞形科当归属植物－伞形科前胡属植物•分子证据说明紫花前胡应是当归属植物•2、药用动植物生物多样性保护与生药资源可持续利用研究•研究濒危动植物保护种群的范围•确定物种内基本保护单元是优化和实施保护策略的基础。

•如：海南黑长臂猿是黑长臂猿的亚种；DNA序列差异较大，足以接近种的水平，而且只有15只，被列入最优先保护范围。

3、药用植物分子标记育种与新品种的培育•（1）新品种选育（2）种子种苗纯度鉴定•种子纯度是保证优良品种增产潜力得以发挥的关键因素，保证种子质量具有重要意义。

•田间试验－DNA指纹技术4、代谢途径基因调控与中药材品质定向调控•初生代谢产物相同，以此为起点，产生各种各样成分，可阻断某一代谢途径，促进另一条代谢途径的产物积累•5、利用基因工程和组织培养技术，高效表达和生产天然活性成分•含量低，价钱贵的活性成分的生物生产（1）毛状根培养（2）生物转化6、基因工程与绿色无公害药用植物•（1）农药残留（2）重金属污染7、道地药材的形成机制研究道地性越明显，种群的基因特化就越明显。

分子生药学第一章绪论1945年，提出分子生物学一词1953年，发现DNA双螺旋模型1983年，提出聚合酶链式反应设想1985年，发明了聚合酶链式反应1995年，我国科学家黄璐琦院士首次提出了分子生药学概念1.分子生药学是在分子水平上研究中药的鉴定，质量的形成及活性成分生产的一门学科。

2.分子生药学的主要研究对象是生物来源药材。

3.分子生药学的任务:①从分子水平研究中药的鉴定②在分子水平研究中药的质量形成③中药活性成分的生物合成与生产第二章基本技术原理1变性：在过酸，过碱，加热等理化因素的作用下，DNA分子互补碱基对之间的氢键断裂，DNA双螺旋解链变成两条单链。

2.增色效应：在DNA解链过程中，260nm处的吸光度增加，增加量于解链程度呈一定的比例关系，称为DNA的增色效应3.复性：变性的DNA在适当条件下，两条互补链可以重新恢复天然的双螺旋构象。

4.退火：热变性的DNA在缓慢冷却时发生复性过程。

5.减色效应：在复性的过程中，DNA溶液的OD260值会减少。

6.去除杂质:①蛋白质和RNA的去除: 温浴结束后加入氯仿:异戊醇比为24 :1。

②多糖和淀粉的去除:如果提取物中多糖和淀粉含量高，可以利用其与DNA在不同盐溶液中的溶解性差异，去除多糖类杂质的目的。

③去除酚类物质。

在DNA提取缓冲液中加入防止分类氧化的试剂，如β-巯基乙醇，抗坏血酸，半胱氨酸，二流苏糖醇。

7.DNA质量检测纯的DNA沉淀为白色干后透明。

干后是白色，则说明蛋白质类杂质较多，若呈黄色至棕色，则含有多酚类杂质，若呈胶冻状，则含有多糖类杂质。

DNA质量检测的方法:①有紫外分光光度法(DNA在260nm处有最大吸收峰，蛋白质在280nm处有最大吸收峰)②琼脂糖凝胶电泳法。

8.聚合酶链式反应(PCR)（1）Kary Mullis在1985年提出，并在1993年获得诺贝尔奖。

（2）PCR模拟了DNA复制过程，其特异性主要体现在与靶序列两端互补的寡核苷酸引物上。

高良姜（Alpinia officinarum Hance ）为姜科山姜属多年生草本植物，其根状茎是亚欧国家常用的药材和香辛料，具有温胃止呕、散寒止痛的功效，常用于治疗脘腹冷痛、胃寒呕吐、嗳气吞酸等症[1]。

高良姜药材及其所含的挥发油、黄酮类、二芳基庚烷类等化学成分具有镇痛止呕、抗炎、抗溃疡、抗氧化、抗菌、抗病毒、抗癌、抗消化道出血、抗骨质疏松和降脂等药理活性[2-3]。

除了药用，高良姜也可用于保健食品、香料、果蔬肉类防腐剂、粮面驱虫剂、日用化学品添加剂等，极具开发价值。

高良姜分布于我国广东雷州半岛、海南和广西南部等热带地区。

进入21世纪以来，高良姜野生资源已濒临灭绝，市售商品均来自栽培资源[4,5]。

高良姜种植采用根状茎营养繁殖，种源混杂，如无新品种选育推广，容易出现种源退化、药材质量降低等问题。

分子生药学是在分子水平上研究生药的分类与鉴定、栽培与保护及有效成分生产的科学，由中国中医科学院黄璐琦院士于1995年提出[6]。

当前，分子生药学研究进入了快速发展期，在中药理论创新、质量控制、新品种选育等领域取得了很大进展[7]。

分子生药学是解决高良姜资源鉴定、品种选育、栽培管理、药效成分生产的关键钥匙。

因此，亟需应用高良姜系统进化、遗传多样性、分子鉴定和功能基因组学等研究成果，采用生物技术育种、分子标记辅助育种等途径培育高产优质的高良姜新品种，利用微生物发酵生产高良姜有效成分，促进高良姜资源研究与开发。

1高良姜的系统进化与遗传多样性1.1系统进化高良姜为姜科姜族山姜属良姜亚属植物。

袁琳等应用相关序列扩增多态性（sequence-related amplified polymorphism,SRAP ）分子标记技术对采自海南的11种姜科植物进行遗传关系分析，发现高良姜与同属的红豆蔻（Alpinia galanga ）和光叶山姜（Alpinia intermedia ）的遗传关系较近，但与益智（Alpinia oxyphylla ）、草豆蔻（Alpinia katsumadai ）、海南山姜收稿日期：2022-10-19基金项目：中央本级重大增减支项目（2060302）；国家中药材产业技术体系建设专项（CARS-21）；国家中医药管理局道地药材生态种植及质量保障项目（Z155080000004）；广东药科大学创新训练计划资助项目（202110573011）。

分子生药学实验的基本操作流程
植物基因组的DNA提取：
1、取2g左右的新鲜叶片放入研钵，加入液氮后迅速研磨直至叶片成粉状。

分别用两个预冷过的管盛装，其中一管放入负20度的冰箱保存留作备用。

2、吸取经65度预热过的CTAB溶液650ul加入装有叶片粉末的管中，混匀，放入65度的水浴锅中水浴80min左右，期间每隔10min 左右轻轻摇匀一次。

3、水浴结束后，打开盖子加入325ul氯仿一异戊醇（24:1）和325ulTris酚。

轻轻混匀5min，静置15min使其充分反应。

4、4度，12000rpm，离心15min。

5、轻轻取出，用剪过的200ul枪头缓慢吸取上清液，转入另一支管中。

加入650ul氯仿一异戊醇（24:1），轻轻摇匀，静置15min。

6、4°C，8000rpm，离心10min。

7、取出，同前边的步骤，吸取上清液转入另一支管中。

8、加入冰冻乙醇，至管口。

盖上盖子，轻轻混匀。

此时，能看到有絮状或者成团的白色沉淀出现即DNA沉淀。

9用枪头将沉淀挑出，倒掉酒精。

若沉淀有颜色、比较脏，可用75%的洗涤1到2次。

真空抽干。

四加入100ul的ddH2O或TE溶液溶解DNA，放入冰箱保存备用。

分子生药学名词解释
1. DNA （脱氧核糖核酸）：DNA是细胞中的遗传物质，由一系列核苷酸组成，储存着生物体的遗传信息。

通过DNA复制和转录，维持着生物体细胞的正常功能。

在分子生药学中，DNA序列的研究常用于估计药物对基因表达的影响和开发基因治疗方法。

2.种子生长因子（Seed Growth Factor）：种子生长因子属于一类细胞因子，主要参与涉及生长、分化和发育等过程中的细胞信号转导。

种子生长因子的研究为药物的研制和评价提供了帮助，同时也有潜力作为干细胞治疗的工具。

3.基因编辑（Gene Editing）：基因编辑是指通过人工介入修复或改变目标基因序列，以实现对生物体遗传信息的精准掌控。

基因编辑技术由于其具有靶向性和高效性，具有广泛的应用前景，如可望治愈遗传性疾病、癌症等疾病。

4.内质网应激（Endoplasmic Reticulum Stress）：内质网应激是指细胞内胞质型蛋白质在生物过程中刺激内质网的生理和生化反应的现象。

内质网应激是许多疾病的主要病因之一，如炎症、神经退行
性疾病、心血管疾病等，因此在分子生药学领域的研究中，研究内质网应激与疾病的关系也备受关注。

5.转录（Transcription）：转录是指RNA聚合酶将DNA模板转录成RNA的过程。

转录是细胞生物学和分子生物学研究中最重要的过程之一，通过转录过程，约35%的药物作用于基因表达。

在药物研发中，通常会对药物需要调节的靶标进行转录因子筛选，来确定药物是否具有疗效。

6. RNA病毒（RNA Virus）：RNA病毒是一类以RNA作为遗传物质的病毒。

RNA病毒包括多种病毒类型，如乙型肝炎病毒、流感病毒、HIV/。

分子生药学1. 1995年首次提出分子生药学这一概念。

2. 分子生药学:生药学与分子生物学相互撞击、相互融合。

3. 分子生药学研究的主要任务:(1)中药材品种系统整理与质量标准化研究;(2)珍稀濒危药用动植物保护与资源可持续利用研究;(3)药用植物种质资源、分子标记辅助育种与新)代谢途径基因调控与中药材品质定向调控研究;(5)中药活性成分的品种的培育研究;(4生物生产研究;(6)绿色无公害药用植物培育研究。

4. RNA是基因表达的初级产物，其最核心作用是将DNA编码的信息翻译为蛋白质。

5.碱基互补配对:A与T之间两个氢键，G与C之间三个氢键。

6. DNA复制的步骤:(1)DNA的自我复制，这个过程有很多酶的参与;(2)DNA通过转录将信息传递给mRNA;(3)在真核生物中，mRNA经过修饰(主要是剪切)后，从细胞核进入细胞质;(4)信使mRNA与核糖体结合，核糖体读取mRNA的信息合成蛋白质，这步叫转译。

7. DNA复制时，大多数的原核生物和真核生物都是从固定的起始点开始，以双向等速复制方式进行DNA的复制。

8. DNA复制从起点开始向一个方向复制时，局部的DNA双链必须打开，主要靠解链酶的作用，打开后的单链还需要单链结合蛋白与其结合，在复制叉向前移动时，造成其前方DNA分子所产生的正超螺旋，必须由拓扑异构酶来解决。

9. RNA的功能:转运RNA:tRNA通过反密码子识别mRNA上相应的遗传密码;核糖体RNA:与蛋白质一起构成核糖体;信使RNA:mRNA是蛋白质合成的模板。

10. mRNA 的加工:(1)5ˊ端加帽:5ˊ端都有一个甲基鸟苷的帽子;(2)mRNA多聚腺苷酸化:大多数的真核生物的mRNA都有3ˊ端的多聚腺苷酸(A)尾巴;(3)mRNA前体(hnRNA)的拼接(把一些内含子剪掉)。

11. 蛋白质的紫外吸收:在280nm波长处有特征性吸收峰。

12. 基因是指携带有遗传信息的DNA或RNA序列，是控制性状的基本遗传单位。

分子生药学理论和实验教学方法探讨发布时间：2021-06-10T14:53:14.587Z 来源：《探索科学》2021年4月作者：郭一萌[导读] 近年来，经济的发展，促进我国科技水平的提升。

随着科学技术的发展，分子生物学技术发展日新月异，已渗入到整个生物学领域，其相关分子生物学技术的应用已成为推动学科建设的必要手段。

特别是在中药学相关学科的应用，正在不断地帮助加快中药现代化的进程。

嘉兴学院郭一萌 314033摘要：近年来，经济的发展，促进我国科技水平的提升。

随着科学技术的发展，分子生物学技术发展日新月异，已渗入到整个生物学领域，其相关分子生物学技术的应用已成为推动学科建设的必要手段。

特别是在中药学相关学科的应用，正在不断地帮助加快中药现代化的进程。

分子生药学是融合了生药学和分子生物学的交叉学科。

在教授过程中对学生的专业基础知识要求较高，教学效率提升较难。

本文就分子生药学理论和实验教学方法展开探讨。

关键词：分子生药学；教学方法；教学效果引言分子生药学是一门涉及多学科的交叉学科，要求学生具备生药学、生物化学、分子生物学等课程的专业基础，同时涉及到一些新技术和方法，授课难度较大。

1分子生药学》课程的培养目标《分子生药学》是一门具有相当广度和深度的课程，要求学习者必须具备良好的中药学和分子生物学基础知识储备。

药学或中药学相关专业的研究生，本科期间已经接受了药学、中药学及分子生物学相关科目的学习，对分子生药学的基本概念和基本理论已经有了初步的了解，例如分子标记、基因表达、DNA复制和ＲNA转录等，所以在药学或中药学相关专业的研究生中开展《分子生药学》课程较为合适，便于学生接受和掌握分子生药学的基本技能，降低学习的难度，从另一方面来讲，《分子生药学》的学习能为研究生在制药企业、药检部门或研发机构就业获得一块“敲门砖”。

因此，《分子生药学》课程最先要针对药学及中药学相关专业硕士研究生开设，然后尝试在本科生中，以选修课的形式开展。

分子生药学的定义1. 引言分子生药学是一门研究利用分子生物学和化学原理来发现、设计、合成和优化药物分子的学科。

它结合了生物学、化学和药理学等多个领域的知识，旨在开发出更安全、更有效的药物治疗方法。

本文将对分子生药学的定义进行全面详细、完整且深入的讨论。

2. 分子生药学的基本概念在过去几十年里，随着科技的进步和人们对疾病治疗需求的增加，分子生药学逐渐崭露头角。

它利用分子水平上的信息来理解生物系统和疾病机制，并通过设计和合成特定分子来干预这些机制，以实现治疗目标。

分子生药学主要关注以下几个方面：2.1 药物发现药物发现是分子生药学的核心任务之一。

通过深入了解疾病的分子机制，科学家可以确定潜在的靶点，并设计出能够与这些靶点相互作用的小分子化合物。

这些小分子化合物可以通过高通量筛选、计算机辅助设计和合成化学等方法获得。

2.2 药物设计与优化药物设计与优化是分子生药学的另一个重要方面。

一旦获得了潜在的药物候选分子，科学家需要对其进行进一步的优化，以提高其活性、选择性和药代动力学特性。

这通常涉及到结构活性关系研究、合成方法的改进和药物分子的修饰等工作。

2.3 药物运输系统为了将药物分子有效地输送到靶标组织或细胞内，科学家需要开发出适当的药物运输系统。

这些运输系统可以是纳米粒子、脂质体、聚合物或其他载体。

通过调节运输系统的大小、形状和表面性质，可以实现药物的靶向输送，提高治疗效果并减少副作用。

2.4 药物代谢与毒理学在分子生药学中，了解药物的代谢途径和毒理学特性对于评估其安全性至关重要。

科学家需要研究药物在体内的转化过程，并评估其对器官和组织的毒性。

这些信息有助于设计更安全的药物，并预测药物的药代动力学特性。

3. 分子生药学的研究方法分子生药学采用了多种研究方法来实现其目标。

以下是一些常用的方法：3.1 结构生物学结构生物学是研究生物大分子结构的科学。

在分子生药学中，结构生物学被广泛应用于解析蛋白质和药物分子之间的相互作用。

分子生药学的学科特色
分子生药学是一门综合性的学科，主要研究药物的分子机理和细胞信号转导网络，以及药物分子设计、合成和表征，以及药物的研发、应用和监测等。

它具有以下特色：
1、综合性：分子生药学是一门综合性的学科，它结合了分子生物学、计算机科学、药理学、药物化学等多种学科，以及药物研发、药物应用和药物监测等多个领域，深入研究药物的分子机理、细胞信号转导网络、药物分子设计、合成和表征等，以及药物研发、应用和监测等。

2、实践性：分子生药学强调实践性，要求学生在实验室中实践，熟悉和掌握分子生药学的基本原理和实验技术。

3、创新性：分子生药学强调创新性，要求学生在实验室中创新，研究新的药物分子设计、合成和表征等，以及药物研发、应用和监测等。

4、跨学科性：分子生药学具有跨学科性，它结合了分子生物学、计算机科学、药理学、药物化学等多个学科，以及药物研发、应用和监测等多个领域，深入研究药物的分子机理、细胞信号转导网络、药物分子设计、合成和表征等。