分子生物学-分子生物学优质

编辑:周舟 | 时间:2021-07-27 23:59:26
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分子生物学指的是什么?

分子生物学是指在分子水平上研究生命现象的科学,从生物大分子(核酸、蛋白质)的结构、功能和生物合成等方面来阐明各种生命现象的本质。研究内容包括各种生命过程,如光合作用、发育的分子机制、神经活动的机理、癌的发生等。 生物大分子,特别是蛋白质和核酸结构功能的研究,是分子生物学的基础。

分子生物学是什么

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。   所谓在分子水平上研究生命的本质主要是指对遗传、 生殖、生长和发育等生命基本特征的分子机理的阐明,从而为利用和改造生物奠定理论基础和提供新的手段。这里的分子水平指的是那些携带遗传信息的核酸和在遗传信息传递及细胞内、细胞间通讯过程中发挥着重要作用的蛋白质等生物大分子。这些生物大分子均具有较大的分子量,由简单的小分子核苷酸或氨基酸排列组合以蕴藏各种信息,并且具有复杂的空间结构以形成精确的相互作用系统,由此构成生物的多样化和生物个体精确的生长发育和代谢调节控制系统。阐明这些复杂的结构及结构与功能的关系是分子生物学的主要任务。   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。   分子生物学的发展大致可分为三个阶段。   一、准备和酝酿阶段   19世纪后期到20世纪50年代初,是现代分子生物学诞生的准备和酝酿阶段。在这一阶段产生了两点对生命本质的认识上的重大突破:   确定了蛋白质是生命的主要基础物质   19世纪末Buchner兄弟证明酵母无细胞提取液能使糖发酵产生酒精,第一次提出酶(enzyme)的名称,酶是生物催化剂。20世纪20-40年代提纯和结晶了一些酶(包括尿素酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、黄酶、细胞色素C、肌动蛋白等),证明酶的本质是蛋白质。随后陆续发现生命的许多基本现象(物质代谢、能量代谢、消化、呼吸、运动等)都与酶和蛋白质相联系,可以用提纯的酶或蛋白质在体外实验中重复出来。在此期间对蛋白质结构的认识也有较大的进步。1902年EmilFisher证明蛋白质结构是多肽;40年代末,Sanger创立二硝基氟苯(DNFB)法、Edman发展异硫氰酸苯酯法分析肽链N端氨基酸;1953年Sanger和Thompson完成了第一个   多肽分子--胰岛素A链和B链的氨基全序列分析。由于结晶X-线衍射分析技术的发展,1950年Pauling和Corey提出了α-角蛋白的α-螺旋结构模型。所以在这阶段对蛋白质一级结构和空间结构都有了认识。   确定了生物遗传的物质基础是DNA   虽然1868年F.Miescher就发现了核素(nuclein),但是在此后的半个多世纪中并未引起重视。20世纪20-30年代已确认自然界有DNA和RNA两类核酸,并阐明了核苷酸的组成。由于当时对核苷酸和硷基的定量分析不够精确,得出DNA中A、G、C、T含量是大致相等的结果,因而曾长期认为DNA结构只是“四核苷酸”单位的重复,不具有多样性,不能携带更多的信息,当时对携带遗传信息的候选分子更多的是考虑蛋白质。40年代以后实验的事实使人们对核酸的功能和结构两方面的认识都有了长足的进步。1944年O.T.Avery等证明了肺炎球菌转化因子是DNA;1952年A.D.Hershey和M.Cha-se用DNA35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和核酸,感染大肠杆菌的实验进一步证明了是遗传物质。在对DNA结构的研究上,1949-52年S.Furbery等的X-线衍射分析阐明了核苷酸并非平面的空间构像,提出了DNA是螺旋结构;1948-1953年Chargaff等用新的层析和电泳技术分析组成DNA的硷基和核苷酸量,积累了大量的数据,提出了DNA硷基组成A=T、G=C的Chargaff规则,为硷基配对的DNA结构认识打下了基础。


分子生物学的本质是什么?

分子生物学是指在分子水平上研究生命现象的科学,从生物大分子(核酸、蛋白质)的结构、功能和生物合成等方面来阐明各种生命现象的本质。研究内容包括各种生命过程,如光合作用、发育的分子机制、神经活动的机理、癌的发生等。 生物大分子,特别是蛋白质和核酸结构功能的研究,是分子生物学的基础。现代化学和物理学理论、技术和方法的应用推动了生物大分子结构功能的研究,分子生物学和生物化学及生物物理学关系十分密切,它们之间的主要区别在于: (1)生物化学和生物物理学是用化学的和物理学的方法研究在分子水平,细胞水平,整体水平乃至群体水平等不同层次上的生物学问题。而分子生物学则着重在分子(包括多分子体系)水平上研究生命活动的普遍规律; (2)在分子水平上,分子生物学着重研究的是大分子,主要是蛋白质,核酸,脂质体系以及部分多糖及其复合体系。而一些小分子物质在生物体内的转化则属生物化学的范围; (3)分子生物学研究的主要目的是在分子水平上阐明整个生物界所共同具有的基本特征,即生命现象的本质;而研究某一特定生物体或某一种生物体内的某一特定器官的物理、化学现象或变化,则属于生物物理学或生物化学的范畴。

分子生物学的分子指的是什么意思

分子生物学的含义 在分子水平上研究生物大分子的结构与功能,从而揭示生命现象的本质的科学。主要研究蛋白质和核酸的结构与功能,生物膜的结构与功能,并在分子水平上研究生物界的基本特征。


分子生物学名词解释

分子生物学名词解释: 分子生物学(molecular biology)是从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学。 自20世纪50年代以来,分子生物学是生物学的前沿与生长点,其主要研究领域包括蛋白质体系、蛋白质-核酸体系 (中心是分子遗传学)和蛋白质-脂质体系(即生物膜)。 【基本内容】 1.蛋白质体系 蛋白质的结构单位是α-氨基酸。常见的氨基酸共20种。它们以不同的顺序排列可以为生命世界提供天文数字的各种各样的蛋白质。 2.蛋白质分子结构 蛋白质分子结构的组织形式可分为 4个主要的层次。一级结构,也叫化学结构,是分子中氨基酸的排列顺序。首尾相连的氨基酸通过氨基与羧基的缩合形成链状结构,称为肽链。肽链主链原子的局部空间排列为二级结构。二级结构在空间中进行盘曲折叠形成三级结构。有些蛋白质分子是由相同的或不同的亚单位组装成的,亚单位间的相互关系为四级结构。 3.分子生物学研究 蛋白质的特殊性质和生理功能与其分子的特定结构有着密切的关系,这是形形色色的蛋白质所以能表现出丰富多彩的生命活动的分子基础。研究蛋白质的结构与功能的关系是分子生物学研究的一个重要内容。 随着结构分析技术的发展,1962年已有几千个蛋白质的化学结构和几百个蛋白质的立体结构得到了阐明。70年代末以来,采用测定互补DNA顺序反推蛋白质化学结构的方法,不仅提高了分析效率,而且使一些氨基酸序列分析条件不易得到满足的蛋白质化学结构分析得以实现。 发现和鉴定具有新功能的蛋白质,仍是蛋白质研究的内容。例如与基因调控和高级神经活动有关的蛋白质的研究很受重视。 4.蛋白质-核酸体系 生物体的遗传特征主要由核酸决定。绝大多数生物的基因都由 DNA构成。简单的病毒,如λ噬菌体的基因组是由 46000个核苷酸按一定顺序组成的一条双股DNA(由于是双股DNA,通常以碱基对计算其长度)。细菌,如大肠杆菌的基因组,含4×10^6碱基对。人体细胞染色体上所含DNA为3×10^9碱基对。 遗传信息要在子代的生命活动中表现出来,需要通过复制、转录和转译。复制是以亲代 DNA为模板合成子代DNA分子。转录是根据DNA的核苷酸序列决定一类RNA分子中的核苷酸序列;后者又进一步决定蛋白质分子中氨基酸的序列,就是转译。因为这一类RNA起着信息传递作用,故称信使核糖核酸(mRNA)。由于构成RNA的核苷酸是4种,而蛋白质中却有20种氨基酸,它们的对应关系是由mRNA分子中以一定顺序相连的 3个核苷酸来决定一种氨基酸,这就是三联体遗传密码。 基因在表达其性状的过程中贯串着核酸与核酸、核酸与蛋白质的相互作用。DNA复制时,双股螺旋在解旋酶的作用下被拆开,然后DNA聚合酶以亲代DNA链为模板,复制出子代 DNA链。转录是在RNA聚合酶的催化下完成的。转译的场所核糖核蛋白体是核酸和蛋白质的复合体,根据mRNA的编码,在酶的催化下,把氨基酸连接成完整的肽链。基因表达的调节控制也是通过生物大分子的相互作用而实现的。如大肠杆菌乳糖操纵子上的操纵基因通过与阻遏蛋白的相互作用控制基因的开关。真核细胞染色质所含的非组蛋白在转录的调控中具有特殊作用。正常情况下,真核细胞中仅2~15%基因被表达。这种选择性的转录与转译是细胞分化的基础。 5.蛋白质-脂质体系 生物体内普遍存在的膜结构,统称为生物膜。它包括细胞外周膜和细胞内具有各种特定功能的细胞器膜。从化学组成看,生物膜是由脂质和蛋白质通过非共价键构成的体系。很多膜还含少量糖类,以糖蛋白或糖脂形式存在。 1972年提出的流动镶嵌模型概括了生物膜的基本特征:其基本骨架是脂双层结构。膜蛋白分为表在蛋白质和嵌入蛋白质。膜脂和膜蛋白均处于不停的运动状态。 生物膜在结构与功能上都具有两侧不对称性。以物质传送为例,某些物质能以很高速度通过膜,另一些则不能。象海带能从海水中把碘浓缩 3万倍。生物膜的选择 生物膜的流动镶嵌模型 性通透使细胞内pH和离子组成相对稳定,保持了产生神经、肌肉兴奋所必需的离子梯度,保证了细胞浓缩营养物和排除废物的功能。 生物体的能量转换主要在膜上进行。生物体取得能量的方式,或是像植物那样利用太阳能在叶绿体膜上进行光合磷酸化反应;或是像动物那样利用食物在线粒体膜上进行氧化磷酸化反应。这二者能量来源虽不同,但基本过程非常相似,最后都合成腺苷三磷酸。对于这两种能量转换的机制,P.米切尔提出的化学渗透学说得到了越来越多的证据。生物体利用食物氧化所释放能量的效率可达70%左右,而从煤或石油的燃烧获取能量的效率通常为20~40%,所以生物力能学的研究很受重视。对生物膜能量转换的深入了解和模拟将会对人类更有效地利用能量作出贡献。 生物膜的另一重要功能是细胞间或细胞膜内外的信息传递。在细胞表面,广泛地存在着一类称为受体的蛋白质。激素和药物的作用都需通过与受体分子的特异性结合而实现。癌变细胞表面受体物质的分布有明显变化。细胞膜的表面性质还对细胞分裂繁殖有重要的调节作用。 对细胞表面性质的研究带动了糖类的研究。糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂等生物大分子结构与功能的研究越来越受到重视。从发展趋势看,寡糖与蛋白质或脂质形成的体系将成为分子生物学研究的一个新的重要的领域。

分子生物学,名词解释

实时荧光定量PCR技术(Real-time quantitative Polymerase Chain Reaction简称Real Time PCR)是在定性PCR技术基础上发展起来的核酸定量技术
亮氨酸拉链(leucine zipper):出现在DNA结合蛋白质和其它蛋白质中的一种结构基元(motif)。当来自同一个或不同多肽链的两个两用性的α-螺旋的疏水面(常常含有亮氨酸残基)相互作用形成一个圈对圈的二聚体结构时就形成了亮氨酸拉链
蓝白斑筛选是一种基因工程常用的重组菌筛选方法。
野生型大肠杆菌产生的β-半乳糖苷酶可以将无色化合物X-gal(5-溴-4-氯-3-吲哚-β-D-半乳糖苷)切割成半乳糖和深蓝色的物质5-溴-4-靛蓝。有色物质可以使整个培养菌落产生颜色变化,而颜色变化是鉴定和筛选的最直观有效的方法。
操纵子(operon):指启动基因、操纵基因和一系列紧密连锁的结构基因的总称。转录的功能单位。很多功能上相关的基因前后相连成串,由一个共同的控制区进行转录的控制,包括结构基因以及调节基因的整个DNA序列。主要见于原核生物的转录调控,如乳糖操纵子、阿拉伯糖操纵子、组氨酸操纵子、色氨酸操纵子等.
简述原核生物的复制起始过程: DNA的复制是一个边解旋边复制的过程。复制开始时,DNA分子首先利用细胞提供的能量,在解旋酶的作用下,把两条螺旋的双链解开,这个过程叫解旋。然后,以解开的每一段母链为模板,以周围环境中的四种脱氧核苷酸为原料,按照碱基配对互补配对原则,在DNA聚合酶的作用下,各自合成与母链互补的一段子链。随着解旋过程的进行,新合成的子链也不断地延伸,同时,每条子链与其母链盘绕成双螺旋结构,从而各形成一个新的DNA分子。这样,复制结束后,一个DNA分子,通过细胞分裂分配到两个子细胞中去!


急用!分子生物学的名词解释

一、AP endonucleases (AP 核酸内切酶):剪切掉DNA 5¢端脱嘌呤和脱嘧啶位点的酶.

二、顺式作用元件(cis-acting element):存在于基因旁侧序列中能影响基因表达的序列.

三、recA和umuD.C参与一种机制不清的易错修复,也就是损伤修复.

四、常指新合成多肽链中用于指导蛋白质跨膜转移(定位)的N-末端的氨基酸序列(有时不一定在N端)。


从事分子生物学研究 ,对身体有害吗?

  做的分子生物学,主要是基因的克隆表达和免疫学活性研究。总体来说,分子实验对人的身体伤害是挺大的,像DNA电泳,染色有用EB的,致癌。蛋白的SDS-PAGE电泳,丙烯酰胺,TEMED等,也都是剧毒。等等,分子实验的试剂大部分都有毒,虽然如此,平时做实验的时候,做好防护,带好手套等,一般问题不大。
  分子生物学(molecular biology)从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学。自20世纪50年代以来,分子生物学是生物学的前沿与生长点,其主要研究领域包括蛋白质体系、蛋白质-核酸体系 (中心是分子遗传学)和蛋白质-脂质体系(即生物膜)。


分子生物学与分子微生物学有什么区别

分子生物学与分子微生物学有什么区别

分子生物学与分子微生物学区别为:学科不同、研究领域不同、主次不同。 一、学科不同 1、分子生物学:从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的学科。 2、分子微生物学:从分子水平上研究微生物生命现象物质基础的学科。 二、研究领域不同 1、分子生物学:分子生物学主要研究领域包括蛋白质体系、蛋白质-核酸体系 (中心是分子遗传学)和蛋白质-脂质体系(即生物膜)。 2、分子微生物学:分子微生物学主要研究微生物细胞成分的物理、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。 三、主次不同 1、分子生物学:分子生物学是生物学的分支学科。 2、分子微生物学:分子微生物学是分子生物学的分支学科。 参考资料来源: 百度百科——分子生物学 百度百科——分子微生物学

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。


遗传学与分子生物学的区别与联系?

两个学科都是分子水平上的生物研究,分子遗传学侧重的是从分子水平对生物遗传规律和遗传现象的研究,而分子生物学是注重的生物在分子水平上的一些特征和现象 。
遗传学(Genetics)——研究生物的遗传与变异的科学,研究基因的结构、功能及其变异、传递和表达规律的学科。遗传学中的亲子概念不限于父母子女或一个家族,还可以延伸到包括许多家族的群体,这是群体遗传学的研究对象。遗传学中的亲子概念还可以以细胞为单位,离体培养的细胞可以保持个体的一些遗传特性,如某些酶的有无等。对离体培养细胞的遗传学研究属于体细胞遗传学。遗传学中的亲子概念还可以扩充到DNA脱氧核糖核酸的复制甚至mRNA的转录,这些是分子遗传学研究的课题。
遗传学的研究范围包括遗传物质的本质、遗传物质的传递和遗传信息的实现三个方面。遗传物质的传递包括遗传物质的复制、染色体的行为、遗传规律和基因在群体中的数量变迁等。
分子生物学是在分子水平上研究生命现象的科学。通过研究生物大分子(核酸、蛋白质)的结构、功能和生物合成等方面来阐明各种生命现象的本质。研究内容包括各种生命过程。比如光合作用、发育的分子机制、神经活动的机理、癌的发生等。


基因的分子生物学定义是什么

基因的普遍定义:基因是一段含有遗传信息的核酸链,包括编码序列和调控序列。
基因的分子生物学定义:基因是产生一条多肽链或功能RNA所需的全部核苷酸序列。


基因分子生物学定义是什么啊?大师们

基因:产生一条多肽链或功能RNA所需的全部核苷酸序列。


分子生物学(生物)

组成型b表达是指在组成型启动子控制下,结构基因的表达大体恒定在一定水平上,在不同组织、部位表达水平没有明显差异的一种表达。目前使用最广泛的组成型启动子是花椰菜花叶病毒(CaMV)35S 启动子、来自根癌农杆菌Ti 质粒T-DNA 区域的胭脂碱合成酶基因Ocs 启动子,后者虽来自细菌,但具有植物启动子的特性。


1.什么是广义分子生物学和狭义

我自己的话,应该好理解,哈
广义:相当于宏观概念,是狭义内容的升华,高度的提升,范围的拓展。
狭义:相当于微观概念,什么是“狭”?因为内容狭隘具体,范围窄所以称为“狭”
广义包含狭义,例如:狭义上咱俩都是人,广义上咱俩都是动物
呵呵,如果广义起来就会没边没沿,用于名词解释上说广义什么,狭义什么,都没用,很简单,想象就知道。
一句话:广义是爹,狭义是儿,爹可以有很多很多儿女。嗯当然,儿也可以有大爹、干爹、丈人等,这就是看什么角度了。


分子生物学是指什么?

分子生物学是指在分子水平上研究生命现象的科学,从生物大分子(核酸、蛋白质)的结构、功能和生物合成等方面来阐明各种生命现象的本质。研究内容包括各种生命过程,如光合作用、发育的分子机制、神经活动的机理、癌的发生等。 生物大分子,特别是蛋白质和核酸结构功能的研究,是分子生物学的基础。现代化学和物理学理论、技术和方法的应用推动了生物大分子结构功能的研究,分子生物学和生物化学及生物物理学关系十分密切,它们之间的主要区别在于: (1)生物化学和生物物理学是用化学的和物理学的方法研究在分子水平,细胞水平,整体水平乃至群体水平等不同层次上的生物学问题。而分子生物学则着重在分子(包括多分子体系)水平上研究生命活动的普遍规律; (2)在分子水平上,分子生物学着重研究的是大分子,主要是蛋白质,核酸,脂质体系以及部分多糖及其复合体系。而一些小分子物质在生物体内的转化则属生物化学的范围; (3)分子生物学研究的主要目的是在分子水平上阐明整个生物界所共同具有的基本特征,即生命现象的本质;而研究某一特定生物体或某一种生物体内的某一特定器官的物理、化学现象或变化,则属于生物物理学或生物化学的范畴。

分子生物学的前景?

很好啊。在分子水平上研究生命现象的科学。研究生物大分子(核酸、蛋白质)的结 构、功能和生物合成等方面来阐明各种生命现象的本质。研究内容包括各种生命过程如光合作用、发育的分子机制、神经活动的机理、癌的发生等。
从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学。自20世纪50年代以来,分子生物学是生物学的前沿与生长点,其主要研究领域包括蛋白质体系、蛋白质-核酸体系 (中心是分子遗传学)和蛋白质-脂质体系(即生物膜)。
生物大分子,特别是蛋白质和核酸结构功能的研究,是分子生物学的基础。现代化学和物理学理论、技术和方法的应用推动了生物大分子结构功能的研究,从而出现了近30年来分子生物学的蓬勃发展。分子生物学和生物化学及生物物理学关系十分密切,它们之间的主要区别在于:①生物化学和生物物理学是用化学的和物理学的方法研究在分子水平,细胞水平,整体水平乃至群体水平等不同层次上的生物学问题。而分子生物学则着重在分子(包括多分子体系)水平上研究生命活动的普遍规律;②在分子水平上,分子生物学着重研究的是大分子,主要是蛋白质,核酸,脂质体系以及部分多糖及其复合体系。而一些小分子物质在生物体内的转化则属生物化学的范围;③分子生物学研究的主要目的是在分子水平上阐明整个生物界所共同具有的基本特征,即生命现象的本质;而研究某一特定生物体或某一种生物体内的某一特定器官的物理、化学现象或变化,则属于生物物理学或生物化学的范畴。
发展简史 结构分析和遗传物质的研究在分子生物学的发展中作出了重要的贡献。结构分析的中心内容是通过阐明生物分子的三维结构来解释细胞的生理功能。1912年英国 W.H.布喇格和W.L.布喇格建立了X射线晶体学,成功地测定了一些相当复杂的分子以及蛋白质的结构。以后布喇格的学生W.T.阿斯特伯里和J.D.贝尔纳又分别对毛发、肌肉等纤维蛋白以及胃蛋白酶、烟草花叶病毒等进行了初步的结构分析。他们的工作为后来生物大分子结晶学的形成和发展奠定了基础。50年代是分子生物学作为一门独立的分支学科脱颖而出并迅速发展的年代。首先是在蛋白质结构分析方面,1951年L.C.波林等提出了 α-螺旋结构,描述了蛋白质分子中肽链的一种构象。1955年F.桑格完成了胰岛素的氨基酸序列的测定。接着 J.C.肯德鲁和M.F.佩鲁茨在X射线分析中应用重原子同晶置换技术和计算机技术分别于1957和1959年阐明了鲸肌红蛋白和马血红蛋白的立体结构。1965年中国科学家合成了有生物活性的胰岛素,首先实现了蛋白质的人工合成。
另一方面,M.德尔布吕克小组从1938年起选择噬菌体为对象开始探索基因之谜。噬菌体感染寄主后半小时内就复制出几百个同样的子代噬菌体颗粒,因此是研究生物体自我复制的理想材料。1940年G.W.比德尔和E.L.塔特姆提出了“一个基因,一个酶”的假设,即基因的功能在于决定酶的结构,且一个基因仅决定一个酶的结构。但在当时基因的本质并不清楚。1944年O.T.埃弗里等研究细菌中的转化现象,证明了DNA是遗传物质。1953年J.D.沃森和F.H.C.克里克提出了DNA的双螺旋结构,开创了分子生物学的新纪元。在此基础上提出的中心法则,描述了遗传信息从基因到蛋白质结构的流动。遗传密码的阐明则揭示了生物体内遗传信息的贮存方式。1961年F.雅各布和J.莫诺提出了操纵子的概念,解释了原核基因表达的调控。到20世纪60年代中期,关于DNA自我复制和转录生成RNA的一般性质已基本清楚,基因的奥秘也随之而开始解开了。
仅仅30年左右的时间,分子生物学经历了从大胆的科学假说,到经过大量的实验研究,从而建立了本学科的理论基础。进入70年代,由于重组DNA研究的突破,基因工程已经在实际应用中开花结果,根据人的意愿改造蛋白质结构的蛋白质工程也已经成为现实。
基本内容 蛋白质体系 蛋白质的结构单位是α-氨基酸。常见的氨基酸共20种。它们以不同的顺序排列可以为生命世界提供天文数字的各种各样的蛋白质。
蛋白质分子结构的组织形式可分为 4个主要的层次。一级结构,也叫化学结构,是分子中氨基酸的排列顺序。首尾相连的氨基酸通过氨基与羧基的缩合形成链状结构,称为肽链。肽链主链原子的局部空间排列为二级结构。二级结构在空间的各种盘绕和卷曲为三级结构。有些蛋白质分子是由相同的或不同的亚单位组装成的,亚单位间的相互关系叫四级结构。
蛋白质的特殊性质和生理功能与其分子的特定结构有着密切的关系,这是形形色色的蛋白质所以能表现出丰富多彩的生命活动的分子基础。研究蛋白质的结构与功能的关系是分子生物学研究的一个重要内容。
随着结构分析技术的发展,现在已有几千个蛋白质的化学结构和几百个蛋白质的立体结构得到了阐明。70年代末以来,采用测定互补DNA顺序反推蛋白质化学结构的方法,不仅提高了分析效率,而且使一些氨基酸序列分析条件不易得到满足的蛋白质化学结构分析得以实现。
发现和鉴定具有新功能的蛋白质,仍是蛋白质研究的内容。例如与基因调控和高级神经活动有关的蛋白质的研究现在很受重视。
蛋白质-核酸体系 生物体的遗传特征主要由核酸决定。绝大多数生物的基因都由 DNA构成。简单的病毒,如λ噬菌体的基因组是由 46000个核苷酸按一定顺序组成的一条双股DNA(由于是双股DNA,通常以碱基对计算其长度)。细菌,如大肠杆菌的基因组,含4×106碱基对。人体细胞染色体上所含DNA为3×109碱基对。
遗传信息要在子代的生命活动中表现出来,需要通过复制、转录和转译。复制是以亲代 DNA为模板合成子代 DNA分子。转录是根据DNA的核苷酸序列决定一类RNA分子中的核苷酸序列;后者又进一步决定蛋白质分子中氨基酸的序列,就是转译。因为这一类RNA起着信息传递作用,故称信使核糖核酸(mRNA)。由于构成RNA的核苷酸是4种,而蛋白质中却有20种氨基酸,它们的对应关系是由mRNA分子中以一定顺序相连的 3个核苷酸来决定一种氨基酸,这就是三联体遗传密码。
基因在表达其性状的过程中贯串着核酸与核酸、核酸与蛋白质的相互作用。DNA复制时,双股螺旋在解旋酶的作用下被拆开,然后DNA聚合酶以亲代DNA链为模板,复制出子代 DNA链。转录是在 RNA聚合酶的催化下完成的。转译的场所核糖核蛋白体是核酸和蛋白质的复合体,根据mRNA的编码,在酶的催化下,把氨基酸连接成完整的肽链。基因表达的调节控制也是通过生物大分子的相互作用而实现的。如大肠杆菌乳糖操纵子上的操纵基因通过与阻遏蛋白的相互作用控制基因的开关。真核细胞染色质所含的非组蛋白在转录的调控中具有特殊作用。正常情况下,真核细胞中仅2~15%基因被表达。这种选择性的转录与转译是细胞分化的基础。
蛋白质-脂质体系 生物体内普遍存在的膜结构,统称为生物膜。它包括细胞外周膜和细胞内具有各种特定功能的细胞器膜。从化学组成看,生物膜是由脂质和蛋白质通过非共价键构成的体系。很多膜还含少量糖类,以糖蛋白或糖脂形式存在。
1972年提出的流动镶嵌模型概括了生物膜的基本特征:其基本骨架是脂双层结构。膜蛋白分为表在蛋白质和嵌入蛋白质。膜脂和膜蛋白均处于不停的运动状态。
生物膜在结构与功能上都具有两侧不对称性。以物质传送为例,某些物质能以很高速度通过膜,另一些则不能。象海带能从海水中把碘浓缩 3万倍。生物膜的选择性通透使细胞内pH和离子组成相对稳定,保持了产生神经、肌肉兴奋所必需的离子梯度,保证了细胞浓缩营养物和排除废物的功能。
生物体的能量转换主要在膜上进行。生物体取得能量的方式,或是像植物那样利用太阳能在叶绿体膜上进行光合磷酸化反应;或是像动物那样利用食物在线粒体膜上进行氧化磷酸化反应。这二者能量来源虽不同,但基本过程非常相似,最后都合成腺苷三磷酸。对于这两种能量转换的机制,P.米切尔提出的化学渗透学说得到了越来越多的证据。生物体利用食物氧化所释放能量的效率可达70%左右,而从煤或石油的燃烧获取能量的效率通常为20~40%,所以生物力能学的研究很受重视。对生物膜能量转换的深入了解和模拟将会对人类更有效地利用能量作出贡献。
生物膜的另一重要功能是细胞间或细胞膜内外的信息传递。在细胞表面,广泛地存在着一类称为受体的蛋白质。激素和药物的作用都需通过与受体分子的特异性结合而实现。癌变细胞表面受体物质的分布有明显变化。细胞膜的表面性质还对细胞分裂繁殖有重要的调节作用。
对细胞表面性质的研究带动了糖类的研究。糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂等生物大分子结构与功能的研究越来越受到重视。从发展趋势看,寡糖与蛋白质或脂质形成的体系将成为分子生物学研究的一个新的重要的领域。
理论意义和应用 分子生物学的成就说明:生命活动的根本规律在形形色色的生物体中都是统一的。例如,不论在何种生物体中,都由同样的氨基酸和核苷酸分别组成其蛋白质和核酸。遗传物质,除某些病毒外,都是DNA,并且在所有的细胞中都以同样的生化机制进行复制。分子遗传学的中心法则和遗传密码,除个别例外,在绝大多数情况下也都是通用的。
物理学的成就证明,一切物质的原子都由为数不多的基本粒子根据相同的规律所组成,说明了物质世界结构上的高度一致,揭示了物质世界的本质,从而带动了整个物理学科的发展。分子生物学则在分子水平上揭示了生命世界的基本结构和生命活动的根本规律的高度一致,揭示了生命现象的本质。和过去基本粒子的研究带动物理学的发展一样,分子生物学的概念和观点也已经渗入到基础和应用生物学的每一个分支领域,带动了整个生物学的发展,使之提高到一个崭新的水平。
过去生物进化的研究,主要依靠对不同种属间形态和解剖方面的比较来决定亲缘关系。随着蛋白质和核酸结构测定方法的进展,比较不同种属的蛋白质或核酸的化学结构,即可根据差异的程度,来断定它们的亲缘关系。由此得出的系统进化树,与用经典方法得到的是基本符合的。采用分子生物学的方法研究分类与进化有特别的优越性。首先,构成生物体的基本生物大分子的结构反映了生命活动中更为本质的方面。其次,根据结构上的差异程度可以对亲缘关系给出一个定量的,因而也是更准确的概念。第三,对于形态结构非常简单的微生物的进化,则只有用这种方法才能得到可靠结果。
高等动物的高级神经活动是极其复杂的生命现象,过去多是在细胞乃至整体水平上研究,近年来深入到分子水平研究的结果充分说明高级神经活动也同样是以生物大分子的活动为基础的。例如,在高等动物学习与记忆的过程中,大脑中RNA和蛋白质的组成发生明显的变化,并且一些影响生物体合成蛋白质的药物也显著地影响学习与记忆的能力。又如,“生物钟”是一种熟知的生物现象。用鸡进行的实验发现,有一种重要的神经传递介质(5-羟色胺)和一种激素(褪黑激素)以及控制它们变化的一种酶,在鸡脑中的含量呈24小时的周期性变化。正是这种变化构成了鸡的“生物钟”的物质基础。
在应用方面,生物膜能量转换原理的阐明,将有助于解决全球性的能源问题。了解酶的催化原理就能更有针对性地进行酶的人工模拟,设计出化学工业上广泛使用的新催化剂,从而给化学工业带来一场革命。
分子生物学在生物工程技术中也起了巨大的作用,1973年重组DNA技术的成功,为基因工程的发展铺平了道路。80年代以来,已经采用基因工程技术,把高等动物的一些基因引入单细胞生物,用发酵方法生产干扰素、多种多肽激素和疫苗等。基因工程的进一步发展将为定向培育动、植物和微生物良种以及有效地控制和治疗一些人类遗传性疾病提供根本性的解决途径。
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。


分子生物学考研?

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分子生物学-名词解释

名词解释:
核酸结构,性质与功能
分子生物学:是从分子水平研究生命现象、生命的本质、生命活动及其规律的科学。
医学分子生物学:是从分子水平研究人体在正常和疾病状态下生命活动及其规律的一门科学。它主要研究人体生物大分子和大分子体系的结构、功能、相互作用及其同疾病发生、发展的关系。
基因:是核酸分子中贮存遗传信息的遗传单位,是指DNA特定区段,是RNA和蛋白质相关遗传信息的基本存在形式。大部分生物中构成基因的核酸是DNA,少数生物(如RNA病毒)是RNA。
核酸的一级结构:核酸中核苷酸的排列顺序。组成DNA分子的脱氧核糖核苷酸(dAMP, dGMP, dTMP, dCMP)的排列顺序。组成RNA分子的核糖核苷酸(AMP, GMP, UMP, CMP)的排列顺序。由于核苷酸间的差异主要是碱基不同,所以也称为碱基序列。
DNA的一级结构:四种脱氧核糖核苷酸(dAMP, dGMP, dTMP, dCMP)或四种碱基的排列顺序。
DNA三级结构:DNA分子在形成双螺旋结构的基础上,进一步折叠成超螺旋结构(supercoil) (原核细胞),或在蛋白质的参与下,进行精密的包装(真核细胞),所形成的空间结构。
超螺旋结构(superhelix或supercoil):DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。正超螺旋(positive supercoil)盘绕方向与DNA双螺旋方同相同;负超螺旋(negative supercoil)盘绕方向与终止子非编码半不连续复制模板链分子伴侣


分子生物学名词解释

染色质的模板容量—— 一定量的染色质所能合成的RNA的量

染色体倒转。染色体的一段断裂,转180°后再重新接合,结果使基因的顺序颠倒。减数分裂前,染色体纠缠在一起可能形成一个圈环,若圈环发生段裂经旋转再接合就可能产生倒转,或是转移子的存在亦可能产生倒转。臂内倒转及臂间倒转,前者倒转的一段不包含中心节,后者则含之。减数分裂时,一条带有倒转的染色体,在与同源染色体配对时,为了达到“基因对基因”的原则,带有倒转的染色体会缠绕成一圈,此称倒转圈。臂间倒转的个体在减数分裂时,若于倒转圈内发生互换,产生的配子存活率会降低。臂内倒转亦会如此,最后可能会产生一条双中心节的染色体与一条无中心节的染色体,使产生的配子存活率会降低,因而可能造成不孕、流产或畸胎等现象。但小片段的倒转有时不至于出现症状。倒转在生物演化中是很常见的,一个种演化成另一个种,其间染色体可能有倒转出现。也可由生物种与种之间有倒转现象,得知演化上的相关性。

第二个不知道是不是楼主要的……


分子生物学名词解释

名词解释(在“分子生物学试题及答案”中找答案)
1.cDNA与cccDNA:cDNA是由mRNA通过反转录酶合成的双链DNA;cccDNA是游离于染色体之外的质粒双链闭合环形DNA。
2.标准折叠单位:蛋白质二级结构单元α-螺旋与β-折叠通过各种连接多肽可以组成特殊几何排列的结构块,此种确定的折叠类型通常称为超二级结构。几乎所有的三级结构都可以用这些折叠类型,乃至他们的组合型来予以描述,因此又将其称为标准折叠单位。
3.CAP:环腺苷酸(cAMP)受体蛋白CRP(cAMP receptor protein),cAMP与CRP结合后所形成的复合物称激活蛋白CAP(cAMP activated protein)
4.回文序列:DNA片段上的一段所具有的反向互补序列,常是限制性酶切位点。
5.micRNA:互补干扰RNA或称反义RNA,与mRNA序列互补,可抑制mRNA的翻译。
6.核酶:具有催化活性的RNA,在RNA的剪接加工过程中起到自我催化的作用。
7.模体:蛋白质分子空间结构中存在着某些立体形状和拓扑结构颇为类似的局部区域
8.信号肽:在蛋白质合成过程中N端有15~36个氨基酸残基的肽段,引导蛋白质的跨膜。
9.弱化子:在操纵区与结构基因之间的一段可以终止转录作用的核苷酸序列。
10.魔斑:当细菌生长过程中,遇到氨基酸全面缺乏时,细菌将会产生一个应急反应,停止全部基因的表达。产生这一应急反应的信号是鸟苷四磷酸1481422b710   871555(5)(3)11    ①RNA


分子生物学中的CD是指什么?ORF又是什么?

CD分子是白细胞分化抗原。80年代以来,由于单克隆抗体、分子克隆、基因转染细胞系等技术在白细胞分化抗原研究中得到广泛深入的应用,有关白细胞分化抗原的研究和应用进展相当迅速。在世界卫生组织(WHO)和国际免疫学会联合会(IUIS)的组织下,自1982年至1993年先后举行了五次有关白细胞分化抗原的国际学术讨论会。并应用以单克隆抗体鉴定为主的聚类分析法,将识别同一分化抗原的来自不同实验室的单克隆抗体归为一个分化群(cluster of differentiation,CD)。在许多场合下,抗体及其识别的相应抗原都用同一个CD序号
orf是开放阅读框。开放阅读框是基因序列的一部分,包含一段可以编码蛋白的碱基序列,不能被终止子打断。当一个新基因被识别,其DNA序列被解读,人们仍旧无法搞清相应的蛋白序列是什麽。这是因为在没有其它信息的前提下,DNA序列可以按六种框架阅读和翻译(每条链三种,对应三种不同的起始密码子)。ORF识别包括检测这六个阅读框架并决定哪一个包含以启动子和终止子为界限的DNA序列而其内部不包含启动子或密码子,符合这些条件的序列有可能对应一个真正的单一的基因产物。ORF的识别是证明一个新的DNA序列为特定的蛋白质编码基因的部分或全部的先决条件。


分子生物学与分子细胞生物学有什么区别

这两个学科是相互关联的,一般来说,分子生物学是从分子水平上研究生命现象物质基础的学科。通过研究生物大分子(核酸、蛋白质)的结构、功能和生物合成等方面来阐明各种生命现象的本质。研究内容包括各种生命过程。比如光合作用、发育的分子机制、神经活动的机理、癌的发生等。

而细胞生物学则是从细胞整体、显微、亚显微和分子等各级水平上研究细胞结构、功能及生命活动规律的学科。

分子细胞生物学从基因表达调控和蛋白质修饰、细胞膜物质运输、细胞运动的分子基础、细胞增殖及其调控、细胞分化与干细胞和细胞凋亡等方面,结合最新研究发展动向,对细胞生物学的前沿领域进行了系统的阐述。


细胞分子生物学与分子细胞生物学有什么区别

如果非要有区别那么从字面意思分析
细胞分子生物学是用于细胞生物学的分子生物学技术等,偏细胞工程
分子细胞生物学是大小分子在细胞中的作用和功能,偏信号转导


分子生物学与细胞生物学的关系?

顾名思义咯,细胞生物学研究细胞,包括细胞的形态生理等等,细胞生物学实验也包括细胞培养组织培养之类的。
分子生物学是以分子为基础的,像有关DNA蛋白质的研究,都算是分子生物学。实验方面,像最广泛应用的PCR技术等也是属于分子生物学。
以个人经验感觉,分子生物学比细胞生物学更加基础。比如做转基因的生物,要先从分子生物学入手设计,然后转入细胞生物学的培养实验。


说明分子生物学,遗传学,细胞生物学之间的联系

遗传学是染色体水平(遗传学主要就是杂交育种之类的),细胞生物学是细胞水平(细胞器,酶等),分子生物学是分子(蛋白质,DNA等)水平。


试论述21世纪分子生物学研究方向及发展趋势.

21世纪分子生物学研究方向及发展趋势

原定2005年完成人类基因组DNA测序的计划,已提前5年完成。当前,人类基因组研究的重点正在由“结构”向功能转移,一个以基因组功能研究为主要研究内容的“后基因组”(post-genomics)
时代已经到来。它的主要任务是研究细胞全部基因的表达图式和全部蛋白图式,或者说“从基
因组到蛋白质组”。于是,分子生物学研究的重点似乎又将回到蛋白质上来,生物信息学也应运而生。随着新世纪的到来,生命科学又将进入这样一个新时代。
一、功能基因组学

遗传学最近的定义是,对生物遗传的研究和对基因的研究。功能基因组学(functionalgenomics)
是依附于对DNA序列的了解,应用基因组学的知识和工具去了解影响发育和整个生物体的特定序列表达谱。以酿酒酵母(S. cervisiae)为例,它的16条染色体的全部序列已于
1996年完成,基因组全长12086 kb,含有5885个可能编码蛋白质的基因,140个编码rRNA
基因,40个编码snRNA基因和275个tRNA基因,共计6340个基因。功能基因组学是进一步研究这6000多个基因,在一定条件下,譬如酵母孢子形成期,同时有多少基因协同表达才能完成这一发育过程,这就需要适应这一时期的全套基因表达谱(gene expression pattern)。要解决如此复杂的问题就必须在方法学上有重大的突破,创造出高效快速地同时测定基因组成千上万个基因活动的方法。目前用于检测分化细胞基因表达谱的方法,有基因表达连续分析法(serial analysis Of
gene expression,SAGE)、微阵列法(microarray)、有序差异显示(ordered differential display
,ODD)和DNA芯片(DNA chips)技术等。今后,随着功能基因组学的深入发展,将会有更新更
好的方法和技术出现。功能基因组亦包括了在测序后对基因功能的研究。酵母有许多功能重复的基因,常分布在染色体的两端,当酵母处于丰富培养基条件时,这些
基因似乎是多余的,但环境改变时就显示出其功能。基因丰余现象实际上是对环境的适应,丰余基因的存在为进化适应提供了可选择的余地。基因
组全序列还保留了基因组进化的遗迹,提示基因重复常发生在近中心粒区和染色体臂中段。
当前,研究者已把酵母基因组作为研究真核生物基因组功能的模式,计划建立酵母基因组6000多个基因的单突变体文库(single mutant library),并可用于其它高等真核生物基因组之“基因功能作图”。
总之,功能基因组学的任务,是对成千上万的基因表达进行分析和比较,从基因组整体水平上阐述基因活动的规律。核心问题是基因组的多样
性和进化规律,基因组的表达及其调控,模式生物体基因组研究等。这门新学科的形成,是在后基因组时代生物学家的研究重点从揭示生命的所有
遗传信息转移到在整体水平上对生物功能研究的重要标志。
二、蛋白质组学
蛋白质组(proteome)对不少人来说,目前还是一个比较陌生的术语;它是在1994年由澳大利亚Macguarie大学的Wilkins等首先提出的,随后,得到国际生物学界的广泛承认。他们对蛋白质组的定义为:“蛋白质组指的是一个基因组所表达的全部蛋白质”(proteome indicates the proteins expressed by a genome);“proteome”是由蛋白质一词的前几个字母"prote”和基因组一词的后几个字母"ome”拼接而成。
蛋白质组学是以蛋白质组为研究对象,研究细胞内所有蛋白质及其动态变化规律的科学。蛋白质组与基因组不同,基因组基本上是固定不变的,即同一生物不同细胞中基因组基本上是一样的,人类的基因总数约是32 000个。单从DNA序列尚不能回答某基因的表达时间、表达量、蛋白质翻
译后加工和修饰的情况,以及它们的亚细胞分布等。这些问题可望在蛋白质组研究中找到答案,因为蛋白质组是动态的,有它的时空性、可调节性,进而能够在细胞和生命有机体的整体水平上阐明生命现象的本质和活动规律。蛋白质组研究的数据与基因组数据的整合,亦会对功能基因组的研究发挥重要的作用。

蛋白质组由原定义一个基因组所表达的蛋白质,改为细胞内的全部蛋白质,比较更为全面而准确。但是,要获得如此完整的蛋白质组,在实践
中是难以办到的。因为蛋白质的种类和形态总是处在一个新陈代谢的动态过程中,随时发生着变化,难以测准。所以,1997年,Cordwell和Humphery-Smith提出了功能蛋白质组(functionalproteome)的概念,它指的是在特定时间、特定环境和实验条件下基因组活跃表达蛋白质。与此同时,中国生物科学家提出了功能蛋白质组学(functional protemics)新概念,把研究定位在细胞内与某种功能有关或在某种条件下的一群蛋白质。功能蛋白质组只是总蛋白质组的一部分,通过对功能蛋白质组的研究,既能阐明某一群体蛋白质的功能,亦能丰富总蛋白质数据库,是从生物大分子(蛋白质、基因)水平到细胞水平研究的重要桥梁环节。

无论是蛋白质组学还是功能蛋白质组学,首先都要求分离亚细胞结构、细胞或组织等不同生命结构层次的蛋白质,获得蛋白质谱。为了尽可能分辨细胞或组织内所有蛋白质,目前一般采用高分辨率的双向凝胶电泳。一种正常细胞的双向电泳图谱通过扫描仪扫描并数字化,运用二维分析软
件可对数字化的图谱进行各种图像分析,包括分离蛋白在图谱上的定位,分离蛋白的计数、图谱间蛋白质差异表达的检测等。一种细胞或组织的蛋白质组双向电泳图,可得到几千甚至上万种蛋白质,为了适应这种大规模的蛋白质分析,质谱已成为蛋白质鉴定的核心技术。从质谱技术测得完整蛋白质的相对分子质量、肽质谱(或称肽质量指纹,pepetide massfingerprint)以及部分肽序列等数据,通过相应数据库的搜寻来鉴定蛋白质。此外,尚需对蛋白质翻译后修饰的类型和程度进行分析。在蛋白质组定性和定量分析的基础上建立蛋白质组数据库。
从提出蛋白质组的概念到现在短短几年中,已于1997年构建成第一个完整的蛋白质组数据库-酵母蛋白质数据库(yeast protein database,YPD),进展速度极快,新的思路和技术不断涌现,蛋白质组学这门新兴学科,在今后的实践中将会不断完善,充实壮大,发展成为后基因组时代的带头学科。

三、生物信息学

HGP
大量序列信息的积累,导致了生物信息学(Bioinformatics)这门全新的学科的产生,对DNA和蛋白质序列资料中各种类型信息进行识别、存储、分析、模拟和转输。它常由数据库、计算机网络和应用软件三大部分组成。国际上现有4个大的生物信息中心,即美国生物工程信息中心(GenBank)和基因组序列数据库(GSDB),欧洲分子生物学研究所(EMBL)和日本DNA数据库(DDBJ)。这些中心和全球的基因组研究实验室通过网站、电子邮件或者直接与服务器和数据库联系而获得的搜寻系统,使得研究者可以在多种不同的分析系统中对序列数据进行查询,利用和共享巨大的生物信息资源。

随着DNA大规模自动测序的迅猛发展,序列数据爆炸性地积累,HGP正式启动之时,就与信息科学和数据库技术同步发展,收集、存储、处理了庞大的数据,生物信息学逐步走向成熟,在基因组计划中发挥了不可取代的作用。建立的核苷酸数据库,已存有数百种生物的cDNA和基因组DNA序列的信息。在已应用的软件中,有DNA分析、基因图谱构建、RNA分析、多序列比较、同源序列检索、三维结构观察与演示、进化树生成与分析等。在蛋白质组计划中,由于蛋白质组随发育阶段和所处环境而变化,mRNA丰度与蛋白质的丰度不是显著相关,以及需要经受翻译后的修饰,因而对蛋白质的生物信息学研究,在内容上有许多特殊之处。现在建立的数据库,有蛋白质序列、蛋白质域、二维电泳、三维结构、翻译后修饰、代谢及相互作用等。而通用的软件,主要包括蛋白质质量+蛋白质序列标记、模拟酶解、翻译后修饰等。

当今的潮流是利用生物信息学研究基因产物——蛋白质的性质并估计基因的功能。
传统的基因组分析是利用一系列方法来得到连续的DNA
序列的信息,而蛋白质组连续系(proteomic cortigs)则源于多重相对分子质量和等电范围,由此来构建活细胞内全部蛋白质表达的图像。氨基酸序列与其基因的DNA
序列将被联系在一起,最终与蛋白质组联系在一起,从而允许人们研究不同条件下的细胞和组织。
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分子生物学的发展历程有哪些

分子生物学的发展大致可分为三个阶段。
(一)准备和酝酿阶段
19世纪后期到20世纪50年代初,是现代分子生物学诞生的准备和酝酿阶段。在这一阶段产生了两点对生命本质的认识上的重大突破。
确定了蛋白质是生命的主要物质基础。
19世纪末Buchner兄弟证明 酵母 无细胞提取液能使糖发酵产生酒精,第一次提出酶(enzyme)的名称,酶是生物催化剂。20世纪20-40年代提纯和结晶了一些酶(包括尿素酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、共同酶、细胞色素C、肌动蛋白等),证明酶的本质是蛋白质。随后陆续发现生命的许多基本现象(物质代谢、能量代谢、消化、呼吸、运动等)都与酶和蛋白质相联系,可以用提纯的酶或蛋白质在体外实验中重复出来。在此期间对蛋白质结构的认识也有较大的进步。1902年EmilFisher证明蛋白质结构是多肽;40年代末,Sanger创立二硝基氟苯(DNFB)法、Edman发展异硫氰酸苯酯法分析肽链N端氨基酸;1953年Sanger和Thompson完成了第一个多肽分子――胰岛素A链和B链的氨基酸全序列分析。由于结晶X-线衍射分析技术的发展,1950年Pauling和Corey提出了α-角蛋白的α-螺旋结构模型。所以在这阶段对蛋白质一级结构和空间结构都有了认识。
确定了生物遗传的物质是DNA。
虽然1868年F.Miescher就发现了核素(nuclein),但是在此后的半个多世纪中并未引起重视。20世纪20-30年代已确认了自然界有DNA和RNA两类核酸,并阐明了核苷酸的组成。由于当时对核苷酸和碱基的定量分析不够精确,得出DNA中A、G、C、T含量是大致相等的结果,因而间长期认为DNA结构只有“四核苷酸”单位的重复,不具有多样性,不能携带更多的信息,当时对携带遗传信息的侯选分子更多的是考虑蛋白质。40年代以后的实验事实使人们对核酸的功能和结构两方面的认识都有了长足的进步。1944年O.T.Avery等证明了肺炎球菌转化因子是DNA;1952年S.Furbery等的X-线衍射分析阐明了核苷酸并非平面的空间构像,提出了DNA是螺旋结构;1948-1953年Chargaff等用新的层析和电泳技术分析组成DNA的碱基和核苷酸量,积累了大量的数据,提出了DNA碱基组成A=T、G=C的Chargaff规则,为碱基酸对的DNA结构认识打下了基础。
(二)现代分子生物学的建立和发展阶段
这一阶段是从50年代初到70年代初,以1953年Watson和Crick提出的DNA双螺旋结构模型作为现代分子生物学诞生的里程碑开创了分子遗传学基本理论建立和发展的黄金。DNA双螺旋发现的最深刻意义在于:确立了核酸作为信息分子的结构基础;提出碱基配对是核酸复制、遗传信息传递的基本方式;从而最后确定了核酸是遗传的物质基础,为认识核酸与蛋白质的关系及其生命中的作用打下了最重要的基础。在些期间的主要进展包括:
遗传信息传递中心法则的建立。
在发现DNA双螺旋结构同时,Watson和Crick就提出DNA复制的可能模型。其后在1956年A.Kornbery首先发现DNA聚合酶;1958年Meselson及Stahl同位素标记和超速离心分离实验为DNA半保留模型提出了证明;1968年Okazaki(冈畸)提出DNA不连续复制模型;1972年证实了DNA复制开始需要RNA作为引物;70年代初获得DNA拓扑异构酶,并对真核DNA聚合酶特性做了分析研究;这些都逐渐完善了对DNA复制机理的认识。
在研究DNA复制将遗传信息传给子代的同时,提出了RNA在遗传信息传到蛋白质过程中起着中介作用的假说。1958年Weiss及Hurwitz等发现依赖于DNA的RNA聚合酶;1961年Hall和Spiege-lman用RNA-DNA杂增色证明mRNA与DNA序列互补;逐步阐明了RNA转录合成的机理。
在此同时认识到蛋白质是接受RNA的遗传信息而合成的。50年代初Zamecnik等在形态学和分离的亚细胞组分实验中已发现微粒体(microsome)是细胞内蛋白质合成的部位;1957年Hoagland、Zamecnik及Stephenson等分离出tRNA并对它们在合成蛋白质中转运氨基酸的功能提出了假设;1961年Brenner及Gross等观察了在蛋白质合成过程中mRNA与核糖体的结合;1965年Holley首次测出了 酵母 丙氨酸tRNA的一级结构;特别是在60年代Nirenberg、Ochoa以及Khorana等几组科学家的共同努力破译了RNA上编码合成蛋白质的遗传密码,随后研究表明这套遗传密码在生物界具有通用性,从而认识了蛋白质翻译合成的基本过程。
上述重要发现共同建立了以中心法则为基础的分子遗传学基本理论体系。1970年Temin和Baltimore又同时从鸡肉瘤病毒颗粒中发现以RNA为模板合成DNA的反转录酶,又进一步补充和完善了遗传信息传递的中心法则。
对蛋白质结构与功能的进一步认识。
1956-58年anfinsen和White根据对酶蛋白的变性和复性实验,提出蛋白质的三维空间结构是由其氨基酸序列来确定的。1958年Ingram证明正常的血红蛋白与镰刀状细胞溶血症病人的血红蛋白之间,亚基的肽链上仅有一个氨基酸残基的差别,使人们对蛋白质一级结构影响功能有了深刻的印象。与此同时,对蛋白质研究的手段也有改进,1969年Weber开始应用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳测定蛋白质分子量;60年代先后分析得血红蛋白、核糖核酸酶A等一批蛋白质的一级结构;1973年氨基酸序列自动测定仪问世。中国科学家在1965年人工合成了牛胰岛素;在1973年用1.8AX-线衍射分析法测定了牛胰岛素的空间结构,为认识蛋白质的结构做出了重要贡献。
(三)初步认识生命本质并开始改造生命的深入发展阶段
70年代后,以基因工程技术的出现作为新的里程碑,标志着人类涂认识生命本质并能主动改造生命的新时期开始。其间的重大成就包括:
1 重组DNA技术的建立和发展
分子生物学理论和技术发展的积累使得基因工程技术的出现成为必然。1967-1970年R.Yuan和H.O.Smith等发现的限制性核酸内切酶为基因工程提供了有力的工具;1972年Bery等将SV-40病毒DNA与噬菌体P22DNA在体外重组成功,转化大肠杆菌,使本来在真核功能中合成的蛋白质能在细菌中合成,打破了种属界限;1977年Boyer等首先将人工合成的生长激素释放抑制因子14肽的基因重组入质粒,成功地在大肠杆菌中合成得到这14肽;1978年Itakura(板仓)等使人生长激素191肽在大肠杆菌中表达成功;1979年美国基因技术公司用人工合成的人胰岛素基因重组转入大肠杆菌中合成人胰岛素。至今我国已有人干扰素、人白介素2、人集落刺激因子、重组人乙型肝炎病毒为疫苗、基因工程幼畜腹泻疫苗等多种基因工程药物和疫苗进入生产或临床试用,世界上还有几百种基因工程药物及其它基因工程产品在研制中,成为当今农业和医药业发展的重要方向,将对医学和工农业发展作出新贡献。
转基因动植物和基因剔除植物的成功是基因工程技术发展的结果。1982年Palmiter等将克隆的生长激素基因导入小鼠受精卵细胞核内,培育得到比原小鼠个体大几倍的”巨鼠“,激起了人们创造优良品家畜的热情。我国水生生物研究所将生长激素基因转入鱼受精卵,得到的转基因鱼的生长显著加快、个体增大;转基因猪也正在研制中。用 转基因动物 还能获取治疗人类疾病的重要蛋白质,导入了凝血因子IX基因的转基因绵羊分泌的乳汁中含有丰富的凝血因子IX,能有效地用于血友病的治疗。在转基因植物方面,1994年能比普通西红柿保鲜时间更长的转基因西红柿投放市场。1996年转基因玉米、转基因大豆相继投入商品生产,美国最早研制得到抗虫棉花,我国科学家将自己发现的蛋白酶抑制剂基因转入棉花获得抗棉铃虫的棉花株。到1996年全世界已有25万公顷土地种植转基因植物。
基因诊断与基因治疗是基因工程在医学领域发展的一个重要方面。1991年美国向一患先天性免疫缺陷病(遗传性腺苷脱氨酶ADA基因缺陷)的女孩体内导入重组的ADA基因。获得成功。我国也在1994年用导入人凝血因子IX基因的方法成功治疗了乙型血友病的患者。在我国用作基因诊断的 试剂 盒已有近百种之多。基因诊断和基因治疗正在发展之中。
这时期基因工程的迅速进步得益于许多分子生物学新技术的不断涌现。包括:核酸的化学合成从手工发展到全自动合成。1975-1977年Sanger、Maxam和Gilbert先后发明了三种DNA序列的快速测定法;90年代全自动核酸序列测定仪的问世;1985年Cetus公司Mullis等发明的聚合酶链式反应(PCR)的特定核酸序列扩增技术,更以其高灵敏度和特异性被广泛应用、对分子生物学的发展起到重大的推动作用。
2 基因组 研究的发展
目前分子生物学已经从研究单个基因发展到研究生物整个基因组的结构与功能。1977年Sanger测定了ΦX174-DNA全部5375个核苷酸的序列;1978年fiers等测出SV-40DNA全部5224对碱基序列;80年代λ噬菌体DNA合部48502碱基对的序列全部测出;一些小的病毒包括乙型肝炎病毒、艾滋病毒等基因组的全序列也陆续被测定;196提底许多科学家共同努力测出了大肠杆菌基因组DNA的全序列长4×106碱基对。测定整个生物基因组核酸的全序列无疑对理解这一生物的生命信息及其功能有极大的意义。1990年人类基因组计划(HumanGenomeProjiect)开始实施,这是生命科学领域有史以来全球性最庞大的研究计划,将在2005年时测定出人基因组全部DNA3×109碱基对的序列、确定人类约5-10万个基因的一级结构,这将使人类能够更好掌握自己的命运。
3 单克隆抗体及基因工程抗体的建立和发展
1975年Kohler和Milstein首次用B淋巴细胞杂交瘤技术制备出单克隆以来,人们利用这一细胞工程技术研制出多种单克隆抗体,为许多疾病的诊断和治疗提供有有效的手段。80年代以后随着基因工程抗体技术相继出现的单域抗体、单链抗体、嵌合抗体、重构抗体、双功能抗体等为广泛和有效的应用单克隆抗体提供了广阔的前景。
4 基因表达调控机理
分子遗传学基本理论建立者Jacob和Monod最早提出的操纵元学说打开了人类认识基因表达调控的窗口,在分子遗传学基本理论建立的60年代,人们主要认识原核生物基因表达调控的一些规律,70年代以后才逐渐认识了真核基因组结构和调控的复杂性。1977年最先发现猴SV40病毒和腺病毒中编码蛋白质的基因序列是不连续的,这种基因内部的间隔区(内含子)在真核基因组中是普遍存在的,揭开了认识真核基因组结构和调控的序幕。1981年Cech等发现四膜虫rRNA的自我剪接,从而发现核(ribozyme)。80-90年代,使人们逐步认识到真核基因的顺式调控元件与反式转录因子、参与蛋白南间的分子识别与相互作用是基因表达调控根本所在。
5 细胞信号转导机理研究成为新的前沿领域
细胞信号转导机理的研究可以追述至50年代。Sutherland1957年发现cDNA、1965年提出第二信使学说,是人们认识受体介导和细胞信号转导的第一个里程碑。1977年Ross等用重组实验证实G蛋白的存在和功能,将G蛋白与腺苷酸环化酶的作用相联系起来,深化了对G蛋白偶联信号转导途径的认识。70年代中期以后,癌基因和抑癌基因的发现、蛋白酪氨酸激酶的发现及其结构与功能的深入研究、各种受体蛋白基历的克隆和结构功能的探索等,使近10年来细胞信号转导的研究更有了长足的进步。目前,对于某些细胞中的一些信号转导途径已经有了初步的认识,尤其是在免疫活性细胞对抗原的识别及其活化信号的传递途径方面和细胞增殖控制方面等形成了一些基本的概念,当然要达到最终目标还需相当长时间的努力。
以上简要介绍了分子生物学的发展过程,可以看到在近半个世纪中它是生命科学范围发展最为迅速的一个前沿领域,推动着整个生命科学的发展。至今分子生物学仍在迅速发展中,新成果、新技术不断涌现,这也从另一方面说明分子生物学发展还处在初级阶段。分子生物学已建立的基本规律给人们认识生命的本质拽出了光明的前景,分子生物学的历史还短,积累的资料还不够,例如:在地球上千姿百态的生物携带庞大的生命信息,迄今人类所了解的只是极少的一部位,还未认识核酸、 蛋白质组 成生命的许多基本规律;又如即使到2005年我们已经获得人类基因组DNa 3×109bp的全序列,确定了人的5-10万个基因的一级结构,但是要彻底搞清楚这些基因产物的功能、调控、基因间的相互关系和协调,要理解80%以上不为蛋白质编码的序列的作用等等,都还要经历漫长的研究道路。可以说分子生物学的发展前景光辉灿烂,道路还会艰难曲折。


简述分子生物学形成与发展的经历。

一、分子生物学的孕育 分子生物学是生物学与化学及物理学交叉的产物,新的物理学、化学研究手段和理论用于 生物大分子和生命过程研究,是分子生物学诞生的基础。从生物学内部来说,遗传学、微生 物学、细胞学和生物化学的交叉,是分子生物学孕育的温床。 自20 世纪初重新发现孟德尔定律以后,遗传学的发展非常迅速。到30 年代,基因论 已经得到学术界普遍承认,并且在医学和农业育种实践中得到应用。 1941 年,比德尔根据对红色面包霉:粗糙链孢菌)生化突变型的遗传学研究,提出了 “一个基因一个酶”的学说。这个学说把基因的功能与蛋白质合成联系起来,成为以后产生 遗传密码概念的思想基础。 基因的化学实体是什么?可能的答案有两个——蛋白质或者DNA(脱氧核糖核酸),因 为它们是染色体的主要化学成分。


分子生物学的最新的研究进展?

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应化所生物无机化学/化学生物学研究取得新进展
2011-05-06 | 编辑: | 【大 中 小】


在国家基金委、科技部和中科院的大力支持下,长春应化所曲晓刚研究员领导的生物无机化学/化学生物学研究团队在老年痴呆症药物筛选、作用机制和端粒、端粒酶功能调控及特殊结构核酸识别等方面取得了系列创新性的研究成果。

随着世界人口老龄化,神经退行性疾病,特别是老年痴呆症(AD)发病率显著提高,但AD病的确切发病机制尚不清楚。为此,对AD病的研究和治疗已成为人们关注的焦点。目前应用于AD病治疗的药物多是一些改善症状类药物,很难从根本上治愈。抑制AD病的病变蛋白Aβ的聚集及解聚已成为治疗AD病的重要手段之一。该研究团队利用化学、分子生物学、生物化学、生物物理和现代波谱学等手段,构建了筛选AD病病变蛋白Aβ-ECFP细胞筛选体系,发现一些特殊结构类型聚金属氧酸盐能够调控Aβ的聚集。细胞学、酶学、生物物理等多种实验结果表明聚金属氧酸盐能够抑制AD病病变蛋白Aβ纤维结构的形成。抑制效果与聚金属氧酸盐的结构、所带电荷数及体积密切有关。最新研究论文作为本期内封面文章发表在Angew. Chem. Int. Ed.2011, 50, 4184–4188;并被美国最近一期化学与工程新闻期刊(C&EN)副主编Lauren K. Wolf博士给予亮点报道。他们还发现Aβ作为聚集核可有效诱导DNA发生聚集,而与老年痴呆症密切相关的金属离子如Zn2+;Cu2+则可以阻止Aβ诱导的DNA聚集过程(Biophysical J. 2007, 92, 185-191)。进一步研究表明Zn2+和Cu2+与阿尔海默症的Aβ蛋白结合能释放水分子。这对认识Amyliod引起的病变机理与DNA之间的关系以及金属离子在其中所起的作用提供了新思路;他们近期研究证实Aβ聚集可诱导左手螺旋的Z-DNA向右手螺旋的B-DNA转化,β-折叠结构是Aβ诱导DNA结构转化的关键因素。在Aβ诱导DNA构象转化的同时,Z-DNA可以通过捕获Aβ寡聚体从而抑制Aβ纤维化的过程,上述研究成果对认识Aβ 蛋白毒性及在AD病中的作用机制具有重要意义。工作发表在Chem. Commun., 2010, 46, 7187–7189,并被Nature China以“Chemical biology: A new twist in Alzheimer's disease”给予评述。

端粒DNA和端粒酶与寿命和疾病如癌症等密切相关,已成为癌症治疗的特殊靶标。针对国际上报道的G-四链DNA结合体对人类端粒DNA选择性差,而亟待发现以端粒酶为靶点的高选择性抗癌试剂。结合四链DNA的构象、沟区大小及G-平面构型,该研究团队设计、合成系列金属超分子化合物。幸运的发现第一个可选择性识别人类端粒G-quadruplex DNA并有效抑制端粒酶活性的抑制剂,这个金属超分子手性化合物的P对应体对DNA具有手性识别能力,其选择性优于欧美临床同类使用药物BRACO-19 (Nucleic Acids Res., 2008, 36, 5695-5703),目前已申请专利。进一步研究表明人类端粒DNA Loop 结构与序列调控金属超分子化合物对G-quadruplex DNA的手性选择性,改变DNA Loop长度及序列可消除金属超分子配合物的手性选择性及构型转化。设计合成的金属超分子化合物可抑制端粒酶活性,使端粒长度缩短、细胞衰老,上调细胞周期依赖激酶抑制蛋白P16及P21的表达并表现出手性选择性,进而解释其在癌细胞中的作用机制 (J. Medicinal Chem., 2010,53, 492-498; Chem. Eur. J., 2011, DOI:10.1002/chem.201100272),为发展以端粒酶为靶点的高选择性抗癌药物奠定基础。他们利用四链DNA构型转化,设计开展新型可控四链DNA药物释放体系,可在多种可控条件下,实现在细胞中药物的有效释放和利用 (Angew. Chem. Intl. Ed., 2011, 50, 882-886; Nucleic Acids Research, 2011, 39, 1638-1644); 最近建立了特殊结构核酸如三链核酸稳定试剂的筛选平台并探讨非稳定质子化三链DNA在纳米管表面的形成,这些工作为发展基因治疗试剂及三链核酸的组装和应用提供理论指导(Nucleic Acids Research, 2011, 39, ASAP DOI: 10.1093/nar/gkq1347;Nucleic Acids Research, 2011, 39, DOI: 10.1093/nar/GKR322)。


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