分子生物学的应用范例6篇

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分子生物学的应用范文1

关键词： 分子生物学 经典实验 教学应用

现代分子生物学在60余年的发展历程中，许多已被公认的理论与机制是通过一些非常著名的经典的实验发现或验证的。比如证明DNA是遗传物质的肺炎链球菌感染实验、噬菌体感染实验；又如DNA半保留复制机制的验证及冈崎片段的发现等[1]。这些实验设计精巧、论述严密，其中有的研究方法现在仍然在分子生物学的研究中使用。通过对这些经典工作的分析与回顾，可以为科研工作者提供解决问题思路提供帮助，也可以帮助本科及研究生在专业学习中了解研究方法，提高对相关理论的掌握程度。在实际教学中，许多教师以对研究实例的分析作为课堂教学的手段[2][3]。

但也有一些实验并不像前述的那些例子那么众所周知，特别是一些学科跨越较大、研究思路或方法已很少应用在现在的科研实践中、非主要的理论成果等的理论证明过程中。这些结论在多数分子生物学的教科书中一般都是一句带过或者根本不提及其研究的过程。但如果仔细分析这样的一些研究论文，则仍然可以从不同角度帮助相关学科学习人员对该研究点的理解与掌握。

本文以三个教学实例为主线，探讨经典实验的分析在分子生物学课堂教学中的应用。

1.提高学生学习的兴趣

生物学科理论知识的学习，尤其是《分子生物学》和《生物化学》，因其研究对象都是在分子水平上，看不见摸不着，很难形成感性认识。而且这两个学科知识涵盖面广，理论框架繁复。特别是《分子生物学》主要讲述分子的结构与作用机制，单纯以传统的课堂讲授的方式授课，会给学生枯燥无味的感觉。另外，《分子生物学》部分内容在初中、高中的生物课程中都或多或少地有所涉及，国内外生物院系的相关专业许多专业基础课如《普通生物学》、《遗传学》等课程也与《分子生物学》有内容重复的地方[4][5]。这些重复的内容给学生“复习”的感觉。而单纯通过增加学习的深度区分这些不同的课程的内容会加重烦躁的情绪。

通过引入一些经典实验过程及其结果分析的内容，可以在很大程度上提高学生对相关领域的兴趣，增进对这部分知识的了解。比如，“DNA是遗传物质”的论点就主要是在几个主要的实验基础上得到最后的确证的。在“分子生物学研究历史”章节中，从最早的核酸发现开始，让学生了解分子生物学发展之初的研究基础与背景，引导他们通过讨论及问答解决“验证什么是遗传物质”这一命题；然后将这一命题的验证过程中包括肺炎链球菌感染实验、噬菌体感染实验等几个重要的实验设计思路、原理、讨论一一阐述，并与学生的思路相比较。通过这种方法，可以有效地把纯粹的理论学习置入该理论产生的时代，通过“侦破”式的线索游戏，提高学生的学习兴趣。

另外，近年来诺贝尔生理与医学奖及化学奖许多奖项都授予了与分子生物学相关的一些工作，如2012年山中伸弥的多能干细胞的诱导等；通过介绍这些工作，既可以提高学生的学习兴趣，又可以把国际上的研究热点与分子生物学的发展方向介绍给他们[6]，[7]。

2.启发学习过程中的创新思维

随着近年来基础教育的改革，学生创新思维不断得到发展，但应试的压力迫使中学阶段的教育在大多数的中学课堂遵循着以往的课堂讲授的方式，学生也更适应“老师讲，学生记”的灌输式的教育方式。如何在本科专业教学中进一步启发学生的创新思维是一项长期任务。

《分子生物学》本身是尚不完善的专业学科，新的知识新的发现和新的研究方法层出不穷。如小RNA的研究是近些年来分子生物学的研究热点[8]。小RNA的干扰作用的研究历史以故事的形式讲述，继而采用启发的方式引导学生讨论这一作用在研究中的应用[9]。通过这一启发过程，学生会充分了解在现代生物学研究中理论与技术的相互促进发展，鼓励他们对已有的知识充分思考，建立基础研究与社会应用间的联系，提高创新思维的主动性。

3.综合不同学科知识，开启学生进入科研殿堂之门

现代分子生物学在研究过程中综合了生物化学、遗传学、物理学、计算机科学等不同学科的技术与方法，目前的生物学研究也需要具备多学科知识的复合型人才。但限于实验条件与各学校的特点，大部分的教学实验室，尤其在多数地方性院校，几乎不可能具备条件让学生接触所有相关的实验过程，比如分子生物学最基本的放射性标记、分子杂交等。让学生知道这些技术、了解这些技术的原理与应用范围，对发展他们的科研思维具有重要意义。但仅通过幻灯片、多媒体等形式只能把这些方法的操作过程或仪器设备展示给学生，而不能让学生了解这些方法具体能做什么、得到什么样的结果、结果如何分析，等等。在经典的一些科研实例中，却不乏综合了多学科知识的精妙设计，对这些实例的分析可以具体地把其中使用的一些方法与技术的作用、结果分析等展示出来。

对于“mRNA的合成方向是5’―3’”这一过程的证明，早期发表的文献中便使用了多种不同的方法[10][11]。包括同位素标记、细菌生长曲线绘制、RNA的提取与纯化、RNA的浓度测定、RNA的碱水解等多种微生物学、生物化学的方法经过两个实验路线被串联起来，简单的方法却得到了可信的重要结论[11]。通过分析，学生认识到科学研究过程中结果讨论的严密性，认识到今天的许多成果与结论得来不易，改变他们“眼高手低”的惰性思想；另外，使他们认识到拓宽知识面在生活、工作中的必要性。

4.提高学生的检索能力和逻辑思维能力

学生自主学习的能力是他们走上社会后应对复杂环境的有力武器，对自主学习能力的培养要贯穿于整个教学工作过程。在教学实践中，一些细心的学生提出的一些有意义的问题，引导他们利用网络和图书馆资源，通过检索相关文献，得出问题的答案；最后与老师的结果对比印证。这种方法在提高学生自学能力的同时，提高了他们文献检索的专业技能，为他们未来的工作提供了一种新的工作方法。

仍以“mRNA的合成方向是5’―3’”这一问题为例。有学生在学习转录一章的内容后，想了解这一结论是通过什么方法获得的。但多个版本的《分子生物学》教学参考书中并没有提及这个问题。通过一些中文搜索引擎，也只能得到一些对这个问题并不确切的回答，只能查阅到在证明这个问题的过程中利用C14标记U。学生提出问题：起始和终止都有U，没办法证明转录的过程就是从5’到3’啊？

这个问题被作为课后作业布置给全班同学。在这个作业中，附带提醒学生注意这一问题作为研究热点所处的时间段，然后针对这个时间段通过学术检索系统检索最权威的文献。结果学生通过谷歌的学术搜索搜到了1960年表的两篇最相关的文献[11]。讨论后经过综合，这一验证过程可以描述如下：大肠杆菌在耗光培养基中所有的U后，0℃培养以放慢其mRNA合成的速度；加入放射性标记的U，在不同的时间点取细菌提取RNA，测定放射性掺入RNA的速度；用碱水解的方法从3’末端水解mRNA，最后检测水解后的单核苷酸及RNA的放射性。如果转录是从3’向5’方向的，那么单核苷酸中的放射性与RNA中放射性的比值会随着细菌培养时间的增加而减小；如果转录是从5’向3’方向，则这个比值会随着培养时间的增加而增加。实验的结果证明转录的方向是从5’向3’的。

通过这个作业，学生了解了专业文献检索中的一些方法，同时对前人工作中的逻辑推理过程也有了一定了解。另外，这个过程还帮助学生回顾了微生物培养中的生长曲线、RNA的生物化学性质等其他相关学科的知识。

总之，在《分子生物学》的教学过程中，充分利用经典实验的分析，可以在多方面强化教学效果，提高学生学习与掌握分子生物学基础知识与技能的能力。当然，这个过程要求任课教师充分了解学科发展历史和前沿，也需要系统的教学参考书籍、教学方案及媒体的支持。这需要一线教学工作者付出巨大努力，结合自己的科研，建立适合分子生物学这一重要的专业课程自身特点的教学方法，为国家与社会的发展培养更优秀的人才。

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分子生物学的应用范文2

[关键词]现代分子生物学技术；医学检验

随着基因克隆技术趋向成熟和基因测序工作逐步完善，后基因时代逐步到来。20世纪末数理科学在生物学领域广泛渗透，在结构基因组学，功能基因组学和环境基因组学逢勃发展形势下，分子诊断学技术将会取得突破性进展，也给检验医学带来了崭新的领域，为学科发展提供了新的机遇。

1 分子生物传感器在医学检验中的应用

分子生物传感器是利用一定的生物或化学的固定技术，将生物识别元件（酶、抗体、抗原、蛋白、核酸、受体、细胞、微生物、动植物组织等）固定在换能器上，当待测物与生物识别元件发生特异性反应后，通过换能器将所产生的反应结果转变为可以输出、检测的电信号和光信号等，以此对待测物质进行定性和定量分析，从而达到检测分析的目的。

分子生物传感器可以广泛地应用于对体液中的微量蛋白、小分子有机物、核酸等多种物质的检测。在现代医学检验中，这些项目是临床诊断和病情分析的重要依据。能够在体内实时监控的生物传感器对于手术中和重症监护的病人很有帮助。

Skladal等用经过寡核苷酸探针修饰的压电传感器检测血清中的丙型肝炎病毒（HCV）并实时监测其DNA的结构转录和聚合酶链式反应（PCR）扩增过程，完成整个监测过程仅需10 min且装置可重复使用。

Petricoin等用压电传感器研究了破骨细胞生成抑制因子（OPG）和几种相应抗体的相互作用，研发出可快速检验血清中OPG的压电免疫传感器。

Dro-sten等报道了检测神经递质的酶电报，将电极放置在神经肌肉接点附近可实时测定并记录邻近的神经元去极化后所释放的递质谷氨酸。

2 分子生物芯片技术在医学检验中的应用

随着分子生物学的发展及人们对疾病过程的认识加深，传统的医学检验技术已不能完全适应微量、快速、准确、全面的要求。

所谓的生物芯片是指将大量探针分子固定于支持物上（通常支持物上的一个点代表一种分子探针），并与标记的样品杂交或反应，通过自动化仪器检测杂交或反应信号的强度而判断样品中靶分子的数量。

在检测病原菌方面，由于大部分细菌、病毒的基因组测序已完成，将许多代表每种微生物的特殊基因制成1张芯片。通过反转录可检测标本中的有无病原体基因的表达及表达的情况，以判断病人感染病原及感染的进程、宿主的反应。由于P53抑癌基因在多数肿瘤中均发生突变，因此其是重要的肿瘤诊断靶基因。

Nam等人将硅基质上合成的寡核苷酸芯片用于血清样品中的丙型肝炎病毒分型。3 分子生物纳米技术在医学检验中的应用生物活性物质的检测有很多种方法，其中，以抗体为基础的技术尤其重要。免疫分析加上磁性修饰已成功地用于各种生物活性物质和异生质（如药物、致癌物等）的检测。将特异性抗体或抗原固定到纳米磁球表面，并以酶、放射性同位素、荧光染料或化学发光物质为基础所产生的检测与传统微量滴定板技术相比具有简单、快速和灵敏的特点。

Van Helden等将抗体连接的纳米磁性微球与高效率、快速的化学发光免疫测定技术相结合的自动检测系统，则成功地用于血清中人免疫缺陷病毒1型和2型（HIV-1和HIV-2）抗体的检测。另外，用于人胰岛素检测的全自动夹心法免疫测定技术也已建立，其中亦用到抗体、蛋白纳米磁性微粒复合物和碱性磷酸酶标记二抗。

4 分子蛋白组学在医学检验中的应用

当前有关分子蛋白质组学的大量研究成果喜人，但一大部分结论是众说纷纭、甚至是互相矛盾。一些经典的肿瘤标志物却无法在当前以表面增强激光解析离子化-飞行时间质谱（SELDI-TOF-MS）技术为代表的蛋白质组学技术中体现出来。可能存在以下几方面的问题。一方面是SELDI-TOF-MS技术自身的限制性，包括敏感性、重复性以及使用当前设备对每个峰值蛋白确认的局限性；另一方面是实验设计及对照组选择是否恰当，某个蛋白组模式反映的是肿瘤的特异性，还是炎症反应，或是代谢紊乱等无法定论；另一方面是不同实验室结果可比性、标本处理过程的差异无法探究。只有这些问题得到解决， SELDI-TOF-MS技术在检验医学中才能发挥革命性作用。

5 分子生物学技术在医学检验发展中的趋势

检验医学中的分子生物学技术发展趋势有二：一是定量PCR；二是PCR的全自动化，如应用扩增与检测于一体的一次性试验卡，可较好地解决PCR污染问题。除PCR以外的体外基因扩增技术如连接酶反应（LCR），链置换扩增系统（SDA），转录扩增系统（TAS），自限序列扩增系统（3SR），QB复制酶扩增系统等技术也将由科研进入临床。分子生物学技术的标准化和质量控制引起了广泛关注，特别是卫生部颁发的PCR实验室管理办法对PCR技术应用的健康发展起到了关键作用。为解决PCR交叉污染问题，从标本制备到检测的全封闭系统及相应的自动化仪器已在国内逐步普及。

结语：通过对现代分子生物学技术在医学检验中的作用的研究，可以证明，不管是从什么角度看待这两门看似毫不相关的学科，其实有着莫大的联系。二者如果能很好的结合运用，将会为医学与生物学带来许多好处，并且可以相互发展，相互进步。

参考文献：

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分子生物学的应用范文3

【摘要】 在文献检索的基础上，对近10年来在中药作用机理中主要应用的分子生物学技术——核酸分子杂交技术、反转录-聚合酶链式反应技术、差异显示PCR技术和DNA阵列技术的基本原理、应用实例、优势与不足做了概述，并对未来的中药机理研究技术、方向和前景做了展望。

【关键词】 分子生物学技术；中药；作用机理

中药自古以来就是我国人民防治疾病的主要武器，对中华民族的生存与繁衍起着不可忽视的作用，长期的医疗实践累积了宝贵而丰富的经验，并与中医学共同形成了一套完整独特的理论体系。但如何用现代科学技术语言阐释其作用机理，提供科学依据，使其广为世界接受是一重大难题。近年来，分子生物学技术的发展，不仅根本性地改变了生命科学的研究方式，也为中药的作用机理研究提供了有力工具和良好的发展契机，使得中药基因转录水平的机理研究成为可能。笔者对近10年来有关分子生物学技术在中药基因转录水平作用机理研究中的应用综述如下。

1 核酸分子杂交技术

核酸分子杂交技术是分子生物学的基本技术之一，基本原理是具有一定同源性的2条核酸单链在一定的条件下按碱基互补原则退火形成双链。杂交的双方是待测核酸序列及探针。其中将核酸提取分离后在体外与探针杂交的是印迹杂交，直接在组织细胞内进行的是原位杂交。

中药作用机理研究中较早常用的有RNA印迹杂交(Northern blot)，点杂交（dot blot）和原位杂交。二仙汤是治疗妇女更年期综合征、抗衰老的名方，具温补肾阳、泻相火、调冲任功能。廖柏松等［1］采用Northern blot对18月龄雌性大鼠下丘脑内阿片肽的基因表达水平进行研究，结果表明，二仙汤组β内啡肽前体阿黑皮素原和脑啡肽原的mRNA水平明显升高，达到未衰老前水平。沈小珩等［2］则从衰老过程抗氧化酶活性降低，且酶活性降低与其蛋白质基因表达水平降低平行的现象出发，采用分子杂交等技术考察二仙汤及其拆方对超氧化物歧化酶、过氧化氢酶基因表达水平及其活性的影响。结果表明，抗氧化酶活性显著升高，且与其mRNA表达水平升高呈平行关系，提示二仙汤抗衰老是通过增强抗氧化酶基因表达水平而实现的。海风藤有祛风除湿、通经活络的功效。韩恩吉等［3］采用Northern blot观察它对人类神经母细胞瘤细胞系列淀粉样前体蛋白(βamyloid precursor protein ，βAPP) 基因表达的抑制作用。结果发现，海风藤选择性地抑制βAPP基因表达，为其防治阿尔茨海默病提供了一定依据。郑钦岳等［4］应用dot blot研究了补血和血方四物汤对白细胞介素6（interleukin6，IL6）mRNA表达的影响，实验表明，四物汤在0.01～1.00　ng/mL 浓度内可使IL6 mRNA的表达明显增加。保心丸具有降脂、降低血浆内皮素、抑制血小板聚集等作用。 为进一步阐明保心丸抗实验性动脉粥样硬化（artherosclerosis，AS）的机理， 樊永平等［5］用原位杂交技术研究内皮素（endothelin，ET）和一氧化氮合酶(Nitric oxide synthase， NOS) 在AS家兔主动脉壁的基因表达。 结果证实，保心丸组ET1mRNA 的表达较模型组低， 而NOS mRNA 较模型组高， 提示保心丸调节血管内源性NO和ET之间的平衡可能是其抗实验性AS的机理之一。精制血府胶囊是血府逐瘀汤的化裁精简方，其抗心肌缺血疗效明显优于原方，为揭示其作用机制，证实其疗效，王伟等［6，7］分别采用Northern blot和原位杂交等技术，研究其对于心肌缺血密切相关基因表达的影响，前者结果表明精制血府胶囊显著提高缺血缺糖心肌细胞NOS mRNA表达水平，后者的精制血府胶囊组，ET1和内皮素转换酶（endothelinconverting enzyme，ECE）1的mRNA表达较其它组明显减少，且心肌细胞损伤也较其它组显著减轻。因而推测精制血府胶囊可能是通过提高NOS表达、促进NO生成及抑制ET1、ECE1的基因表达，减少ET1生成，减轻其对心肌细胞的直接损伤，发挥保护心肌细胞的作用。

Northern blot 是用来测量真核生物RNA的量和大小及估计其丰度的实验方法，并可从大量RNA样本中同时获得这些信息，但需要大量的材料，受RNA降解影响大，敏感性低。dot blot的不足之处在于点于同一张膜上同样的样品杂交信号有时不稳定，且一般要用纯化的RNA样品。原位杂交的优势在于可对组织细胞中的核酸进行精确定位。核酸分子杂交是分子生物学基本技术，随着反转录聚合酶链式反应（reverse transcription polymerase chain reaction，RTPCR）技术、差异显示PCR （differential displayPCR ，DDPCR）、DNA阵列等优势技术的出现、逐渐成熟而应用渐增，近5年应用基本的分子杂交技术研究中药作用机理的报道已少见。

2 RTPCR技术

PCR是美国科学家Mullis于1983年发明的一种在体外快速扩增特定基因或DNA序列的方法，RTPCR是从RNA扩增cDNA拷贝的方法，即先将RNA反转录成cDNA，再用PCR扩增，使其敏感性大大提高，解决了dot blot或Northern blot中目的mRNA含量太低的问题，是目前中药机理研究中最常用的分子生物学技术，从发表的文献数量可以反映出来。

这方面的研究报道包括有Gumiganghwaltang (GMGHT)抗炎机制的研究， KIM S J 等［8］研究其在小鼠腹膜巨噬细胞中的抗炎机制，结果显示，GMGHT以剂量依赖的方式降低了脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）诱导的肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor alpha ，TNFα），IL6和环氧酶2 mRNA表达水平，推测这是GMGHT减少炎症的重要分子机制之一。为了阐释二仙汤治疗肾阳虚证的作用机理，郑小伟等［9］考察了二仙汤不同时间对肾阳虚大鼠垂体促肾上腺皮质激素(adrenocortico trophic hormone，ACTH) 基因表达的影响。结果是二仙汤可以上调垂体组织ACTH基因表达，且表达量随用药时间延长而增加，提示上调ACTH mRNA表达是二仙汤治疗肾阳虚证的作用机理之一。β地中海贫血是一种遗传性溶血性贫血病，补肾生血方具有补肾、益髓、生血作用，用于治疗杂合子患者疗效明显。为揭示其分子机理，吴志奎等［10］采用RTPCR等技术考察了用药者的α、β和γ珠蛋白mRNA转录水平。结果发现，补肾生血胶囊能明显提高β地中海贫血患者血红蛋白（hemoglobin，Hb）和抗碱血红蛋白（hemoglobin F），Hb珠蛋白链比增加，γ珠蛋白mRNA转录水平相应升高，说明补肾生血药具有促进γ珠蛋白转录和表达，诱导HbF合成作用，代偿了β珠蛋白基因的缺陷。益髓生血颗粒是补肾生血方的颗粒剂，易杰等［11］研究了其对β地中海贫血患者造血刺激因子干细胞因子（Stem cell factor，SCF）及人红细胞生成素受体（erythropoietin receptor，EPOR）mRNA表达的影响。结果显示，治疗后，外周血EPOR、SCFmRNA表达明显增强，因此推测益髓生血颗粒可能是通过影响SCF以及EPOR mBNA表达来促进骨髓造血，提高Hb、红细胞的水平，达到治疗β地中海贫血的目的。陈智松等［12-14］从此方的抗衰老及中医肾生髓理论的角度出发，分别研究其对骨髓有核细胞中诱导细胞凋亡、促使机体衰老的原癌基因cmyc、抑制细胞凋亡的原癌基因Bcl2和造血刺激因子粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(granulocytemacrophage colony stimutaing factor，GMCSF)基因表达的影响。结果表明，衰老时高表达的骨髓cmyc，明显降低的Bcl2 和GMCSF，用药后，前者表达水平明显下降甚至不表达，后两者表达明显提高。因此认为补肾生血方通过抑制cmyc的表达，促进Bcl2表达，从而抑制骨髓细胞凋亡，延长细胞寿命，延缓了衰老，并结合有关的医学成果，认为Bcl2 和GMCSF是肾生髓的本质相关基因。凌云彪等［15］研究清热活血补益方(肝纤方)对大鼠肝脏Ⅰ型前胶原mRNA 的表达和胶原酶活性的影响。结果表明，以清热活血补益方制备的含药血清抑制了Ⅰ型前胶原mRNA 的表达，胶原酶的活性增加。提示此方抑制Ⅰ型前胶原mRNA 的表达，减少胶原的合成，同时提高胶原酶的活性促进胶原的降解，可能是其抗肝纤维化的部分机制。此外，蔡晶等［16］通过检测雌激素受体(estrogen receptor，ER)α和βmRNA 表达量，考察了补肾阳中药羊藿和补肾阴中药女贞子对雄性大鼠杏仁核和皮质顶叶ER mRNA的调节表达差异，结果显示，两用药组大鼠杏仁核、皮质顶叶ERαmRNA表达量无明显变化， ERβmRNA 表达量都上调，且羊藿组高于女贞子组，说明补肾中药可能是通过对ERβ的调节来发挥作用。

转贴于

RTPCR的独特优势在于RNA纯度不必很高，仅少量RNA模板即能满足实验所需，尽管实践中RTPCR还远达不到理论上能检测到单一拷贝的RNA样品的敏感度，但远高于Northern blot。尤其适用于可获得的mRNA数量有限和目的基因表达水平很低时测定基因表达的强度。只是扩增步骤中样品间扩增效率的微小差异将极大地影响信号强度，使用内参照可以减少这一问题，但无法彻底排除［17］。总的来说，RTPCR是测量RNA样品中低丰度mRNA时的最佳方法。

3 DDPCR技术

1992年，梁鹏等建立了一种对不同来源的mRNA样品用PCR技术对其中许多的cDNA基因一起进行扩增和显示的实验方法，即DDPCR。该方法依赖2套不同类型的合成寡核苷酸引物：一套锚定反义引物与一套随机正义引物。最后通过比较不同来源的扩增cDNA产物的电泳带谱，能够发现差异表达的基因。

中药作用机理研究中应用DDPCR的报道有唐发清等［18］对有抗鼻咽癌作用的益气解毒片干预鼻咽癌细胞基因表达的研究，旨在从基因选择性表达水平探讨其抗鼻咽癌的机理。结果表明， 益气解毒片在体外能抑制鼻咽癌细胞基因的表达， 同时诱导一些特异基因的表达， 从而抑制鼻咽癌细胞的增殖。

相比以往的方法，DDPCR技术提供了几方面理论上的优势，如理论上能够灵敏地检测组织或细胞中表达量极低的mRNA样品的差异表达，能鉴别特定组织或细胞来源样品之间转录水平的mRNA定性和定量变化。这种优势同样可体现在中药机理研究中，可同时显示中药作用后对多种基因转录的不同影响，将有影响的靶基因条带回收，再扩增、克隆、测序，查询确定是什么基因，是已知或未知序列，这样就可以确定中药起效可能源于影响那些基因转录。但这些优势目前部分还停留在理论上，还有许多技术问题有待解决，如经DDPCR鉴定出来的超过半数的cDNA是假阳性条带，靶细胞的总mRNA中的一部分不能被高水平扩增、造成丢失等［17］。尽管目前DDPCR应用在中药基因转录水平的机理研究报道还很少，但毋庸置疑，其潜力巨大。

4 DNA阵列技术

DNA阵列技术是新发展起来的可同时分析数千个基因表达谱的技术。其原理同核酸分子杂交。在不同的文献中的称谓不尽相同，如基因芯片、DNA芯片、微阵列等，目前没有明确区分，通常混用。

目前有零散的采用商用或自制微阵列研究中药基因表达水平的报道。如周联等［19］采用含2 048个基因的小鼠基因表达谱芯片检测黄连解毒汤及其成分黄芩苷和盐酸小檗碱对LPS造型的小鼠脾细胞基因表达的影响，结果复方的作用明显优于有效成分的作用，但对具体基因表达影响的分析存在一定难度。王广良等［20］用自制的包含24个细胞周期相关基因的cDNA微阵列，对抑制肝癌细胞增殖的4种中药乌药、青蒿、紫草和黄芪的抗肿瘤分子机制研究表明，4种中药对细胞周期基因和损伤检测点基因均有不同程度改变，表现为部分上调，部分下调，通过分子生物学技术进一步验证了用其治疗癌症的合理性。

在中药作用机理研究中，DNA阵列技术可以同时对使用中药前后的数千个基因表达情况进行比较和差异分析；且具有所需样品的用量极少、自动化程度高、被测目标DNA密度高的优点。但目前微阵列技术也存在许多问题，如其小型化和高通量的特点使得对外界和内部的变动都很敏感，因此宜采用取平均值并标准化操作的办法，但目前尚无普遍认可的规则和标准来指导微阵列实验，数据采集和分析方法及操作系统也存在很大不同［17］。此外，基因表达与调控研究的滞后，使得中药机理研究中获得的很多信息难于解释；昂贵的制作费用也是一个限制因素。

5 展望

总体来讲，中药的作用机理研究应是多水平的，不仅包括基因转录水平，也包括转录后、蛋白质翻译及翻译后水平的调控上，对每个特定的中药/中药复方，可能不一定在各水平上都有影响，基因转录水平的机理研究主要就是考察对相关靶基因mRNA水平的改变，也是目前分子生物学技术在中药机理研究中的主要应用范畴。中药尤其是中药复方的多成分多功效决定了其很可能对基因转录水平有影响，已完成的研究结果已证明了这一点。

中药的机理研究通过应用分子生物学技术已深入到几乎是最根本的基因转录水平，并在该水平上对中药的疗效获得了一定解释，但整体上还处于探索阶段。已有的研究主要是应用如核酸分子杂交、RTPCR技术等考察“单基因”的技术，应用如DDPCR、DNA阵列等研究多基因的技术的报道较少。中药调节机体平衡的特点决定了对基因转录的影响很可能是对多基因的协同影响，如对补肾生血方的系列研究已表明此方的功效与影响EPOR、SCF、cmyc、Bcl2、GMCSF基因表达有关。因此，应用研究多基因表达的技术考察对多基因的协同影响将是未来中药基因转录水平作用机理研究的主要方向。相信随着现有技术的不断发展和完善、新技术的出现及多种技术相结合加上疾病细胞分子水平研究的深入，复杂的中药作用机理会逐步得到阐释，中药的疗效和可能发现的新功效将从机理上获得科学依据，为中药获得像西药一样的市场准入权提供有力的支撑。 参考文献

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分子生物学的应用范文4

PCR是一种在机体外部迅速扩大增加特定基因或DNA序列的方法,它是由美国科学家Mullis在1983年发明的。RT-PCR是从RNA拷贝扩增cDNA的一种方法,其具体操作过程是:首先反转RNA并录成cDNA,再经过PCR加以扩增,从而使它的敏感性得以有效提高,针对dotblot或Northernblot中含有的目的mRNA不高的问题,这一技术可以有效解决。例如:郑小伟等人为了对二仙汤治疗肾阳虚证的作用机理进行有效的阐释,在各不相同的时间范围内,研究了二仙汤对于患有肾阳虚的大鼠垂体促肾上腺皮质激素基因表达所产生的影响,最终的研究结果表明:二仙汤可以上调垂体组织ACTH的基因表达,而且用药的时间如果被延长,那么其表达量就会得到增加,这可以反映出上调ACTHmRNA表达,是利用二仙汤对肾阳虚证进行治疗的作用机理之一;β地中海贫血是一种具有遗传性和溶血性的贫血病,补肾生血胶囊可以益髓、生血、补肾,对于治疗杂合子患者效果比较显著。为了对其分子机理进行揭示,吴志奎等人利用RT-PCR的相关技术,研究了使用补肾生血胶囊的患者的α、β和γ珠蛋白mRNA转录水平,最终得出的研究结果认为,补肾生血胶囊能够有效地促进患有β地中海贫血的患者血红和抗碱血红蛋白,以及Hb珠蛋白链比的明显增加,相应地升高了γ珠蛋白mRNA转录水平,这表明有关的补肾生血的中药对于γ珠蛋白的转录与表达的促进是非成有力的,而且可以通过诱导促进HbF的合成,同时也代偿了β珠蛋白基因所具有的缺陷。

2DDPCR技术

梁鹏等人于1992年创立了DDPCR技术,具体说就是一种利用PCR技术,对来源各异的mRNA样品里面的多种cDNA基因一并进行扩充增加与表达的实验方法。具体说就是:采用锚定反义和随机正义这两种类型不同的合成寡核苷酸引物,通过把具有不同来源的扩增cDNA产物的电泳带谱进行对比,能够发现表达存在差异的基因。在中药作用机理研究的过程中,唐发清等人主要探索了益气解毒片如何干预鼻咽癌患者细胞基因的表达,旨在立足于具有选择性特征的基因表达水平,研究益气解毒片对于鼻咽癌进行防治的机理,最终得出研究结论:益气解毒片能够在患者的机体外有效地抑制鼻咽癌细胞基因的表达,除此之外,也可以诱导某些特异基因的表达,最终控制鼻咽癌细胞的生长和发展。

3核酸分子杂交技术

核酸分子杂交技术在目前的分子生物学领域是最基本的,其主要的应用原理为:基于特定的条件,2条核酸单链(具有一定的同源性)通过碱基互补退火形成双链。杂交的对象主要是待测核酸序列与探针,其中核酸被提取分离后在体外与探针进行杂交的被称为印迹杂交,而在组织细胞内直接进行杂交被称为原位杂交。在研究中药作用机理的过程中常用的比较早的有印迹杂交、点杂交和原位杂交。例如:二仙汤主要用于妇女更年期综合征的治疗,属于抗衰老的知名方剂,廖柏松等人利用核酸分子杂交技术,研究18月大的雌性大鼠下丘脑内阿片肽的基因表达水平,得出的研究结论认为:二仙汤组β内啡肽前体阿黑皮素原和脑啡肽原的mRNA水平得到了显著的提高,与未衰老前的水平相当。因此,可以得出这样的结论:二仙汤本身所具有的抵抗衰老的功能,是借助于增强抗氧化酶基因表达水平来实现的。

4DNA阵列技术

分子生物学的应用范文5

【关键词】医学分子生物学;教;课程设置

【中图分类号】G424 【文献标识码】B 【文章编号】1006-1959(2009)10-0245-02

分子生物学是研究生物大分子的结构、功能及基因结构、表达与调控的科学,从分子水平探讨生命现象的本质。医学分子生物学是研究人体在正常和疾病状态下生命活动及其规律,从分子水平开展人类疾病的预防、诊断和治疗研究的一门科学。分子生物学已成为生命科学领域的重要基础学科和前沿学科,广泛渗透到医学各学科领域,推动了医学各学科的发展,使医学科学从宏观到微观,从整体、细胞水平逐步进入了分子水平。医学各专业的学生,有必要很好地学习有关分子生物学基础理论,掌握必要的分子生物学实验技术,了解当今分子生物学的研究进展。加强医学分子生物学的教学,对培养具有广博知识的复合型医学高级人才具有及其重要的意义。近几年来,我们对医学分子生物学的教学进行了一些探索,取得较好的效果,积累了一些经验,特总结如下。

1 优化课程设置

医学教育的特点决定了医学分子生物学不同于综合性大学、农林、师范院校的课程,医学分子生物学偏重于与临床的结合,但又不能忽略基础知识的强化。正确处理分子生物学基础和临床应用的教学是解决医学分子生物学教学的关键[1]。为了和生物化学教学内容衔接,本课程不再讲授基因信息传递,仅讲授基因组的结构与功能,补充介绍网络生物信息资源。着重介绍分子生物学的基本技术和新技术,如PCR和各种衍生的PCR技术、DNA序列测定、分子杂交、基因工程、基因芯片等,并兼顾介绍一些新的技术如RNAi等。联系临床介绍癌基因与抑癌基因、基因诊断与基因治疗等。教师结合自身的科研经历展开授课,使课堂教学生动,给学生留下的印象深刻,让学生学有所获、学有所乐。

分子生物学是一门技术性很强的学科,如果只学习理论知识而不做实验,往往如空中楼阁,不知所云[2]?在坚持医学分子生物学理论教学的同时,通过开设相关实验将理论教学与实践操作有机结合,有助于加深对医学分子生物学理论的理解,增强学生的动手能力,使学生在教学过程中体会到所学知识的应用价值,提高学生的学习兴趣。我们在保证总课时36学时不变的情况下,调整了教学时数的分配,压缩理论课时,增加实验课时。将理论课由28学时减少到18学时,实验课由8h增加到18学时。将教师的科研成果应用于实践教学中,利用获得的重组DNA克隆作为实验材料,连续开设了质粒DNA的提取、感受态细胞的制备、质粒DNA的转化和筛选、核酸的体外扩增、DNA的琼脂糖凝胶电泳共六个实验。在实验中着重介绍每个技术的原理和应用,利用实验步骤中间隔的等待时间讲解一些背景知识和需要补充的理论知识,使实验课内容充实而饱满。实验完成后进行总结,分析成功的经验和存在的问题,找到实验失败的可能原因,有利于学生学习知识和积累经验,为今后的临床及科研工作奠定基础。

2 开展双语教学

双语教学是我国高等教育与国际接轨,迎接新世纪挑战和教育改革发展的必然趋势,也是当前教学改革的重点和热点[3]。分子生物学进展极为迅速,其中大多数信息储存在英文资料和文献中,如果采用英文资料和课件进行讲授,学生可更准确的把握其含义,并且可及时获得分子生物学的最新进展,有助于高素质复合型高素质人才的培养。我们在参考相关专业教材的基础上,选定了DNA序列测定、核酸分子杂交、PCR三章内容进行了双语教学,制作了中文和英文两个课件,教师采用英文课件授课,学生利用中英文两个课件进行复习,使学生既掌握了基本技术,又强化了自身的英文水平,教师的整体教学水平也得到了提高。

3 完善考核体系

考试是督促学生学习的一个重要手段,考试目的是检测教育教学的效果。医学分子生物学是一门专业限选课,由于课时少,内容多,进展快,学生学习存在一定困难,有些学生并未引起足够的重视。如果只注重闭卷考试,会导致学生死记教材,不注重查阅文献和了解新进展,达不到创新性教育的目的。如果完全放弃闭卷考试,有些学生会放松对基本理论的学习,也达不到掌握基本知识和基本技能的效果[4]。为此,我们结合课程的教学特点,制订了闭卷考试、实践考核与撰写综述相结合的医学分子生物学考核方案,规定闭卷考试成绩总成绩的70% ,文献综述占10% ,实验成绩占15%,平时成绩占5%,将培养学生动手能力和思维能力全面地体现在考核成绩中。并且在第一次开课就提出课程的考核方式和考核要求,让学生在学习上引起足够的重视。为防止学生直接下载或复印别人的同类文章,教师限定写作内容,稿件一律用手写,并附5篇以上文献(含英文文献2篇以上),抄袭稿件计零分。这种综合考核方式使学生既能掌握医学分子生物学的知识体系,又能准确把握医学分子生物学的脉络和发展动态,熟悉互联网资源的查询和利用,提高了学生的文献查阅能力和英语水平,从而改变学生“读死书、死读书”的现状。

经过几年的教学探索,我们积累了一些教学经验,初步建立了一套适于医学生的医学分子生物学教学体系,收到了较好的教学效果。当然,现有的教学中仍存在一些不足,需要进一步开展教学改革。我们将充分利用多媒体教学资源,扩大双语教学内容,不断丰富和更新教学体系,创新教学手段,增加分子生物学软件使用的培训,适当介绍国内外最新理论和技术,紧跟分子生物学不断发展的步伐,以提高学生综合素质为目的,逐步提高教学质量。

参考文献

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分子生物学的应用范文6

本教材适合七年制和长学制临床医学专业学生用，也可作为医学各专业研究生的选用教材。分子生物学的理论与技术已在医学领域广泛应用。学习医学分子生物学这门课程，既要较系统地了解分子生物学的基础理论知识和技术理论知识，同时也要了解分子生物学在医学领域的应用和相关研究进展。本书介绍的医学分子生物学知识包括5个方面的内容。第2章至第10章介绍与医学密切相关的分子生物学基本知识，主要介绍基因和基因组的基本概念和基本特点，基因组核酸的复制与损伤修复、基因表达和功能蛋白质的形成与降解、基因表达的调控、细胞间通讯与信号转导的基本概念和基本理论，细胞增殖与凋亡的相关分子生物学机制。第11章至第13章介绍基因操作的基本知识，主要介绍基因分析、基因功能研究和基因克隆与表达的有关基本知识和研究策略，这些知识是从事医学科学研究、掌握医学各学科研究进展、了解分子生物学在临床医学中的应用所必备的基础知识。第14章至第18章介绍疾病相关的分子生物学机制，主要介绍基因和基因组、细胞间通讯和信号转导与人类健康和疾病之间的关系。

【医学分子生物学主要栏目】专家述评、论著、综述、研究快报。

获奖情况：1990年《国外医学》系列第一次质量评比中获三等奖

国外数据库收录：中国科学引文数据库、《化学文摘（网络版）》、《剑桥科学文摘》、剑桥科学文摘社ProQeust数据库、本刊MARC数据、本刊DC数据、国家图书馆馆藏、上海图书馆馆藏。