① 基因诊断常用哪些生物学技术
现代生物技术常用技术一般包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程。基因工程(geneticengineering)又称基因拼接技术和DNA重组技术,是以分子遗传学为理论基础,以分子生物学和微生物学的现代方法为手段,将不同来源的基因按预先设计的蓝图,在体外构建杂种DNA分子,然后导入活细胞,以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。通过细胞工程可以生产有用的生物产品或培养有价值的植株,并可以产生新的物种或品系。酶工程(英语:Enzymeengineering)又称蛋白质工程学,是指工业上有目的的设置一定的反应器和反应条件,利用酶的催化功能,在一定条件下催化化学反应,生产人类需要的产品或服务于其它目的的一门应用技术。发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。蛋白质工程就是通过对蛋白质化学、蛋白质晶体学和蛋白质动力学的研究,获得有关蛋白质理化特性和分子特性的信息,在此基础上对编码蛋白质的基因进行有目的的设计和改造,通过基因工程技术获得可以表达蛋白质的转基因生物系统,这个生物系统可以是转基因微生物、转基因植物、转基因动物,甚至可以是细胞系统。
② 基因组学研究方法
基因组学(英文genomics),研究生物基因组和如何利用基因的一门学问。用于概括涉及基因作图、测序和整个基因组功能分析的遗传学分支。该学科提供基因组信息以及相关数据系统利用,试图解决生物,医学,和工业领域的重大问题
基因组研究应该包括两方面的内容:以全基因组测序为目标的结构基因组学(structural genomics)和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学(functional genomics),又被称为后基因组(postgenome)研究,成为系统生物学的重要方法。
基因组学能为一些疾病提供新的诊断,治疗方法。例如,对刚诊断为乳腺癌的女性,一个名为“Oncotype DX”的基因组测试,能用来评估病人乳腺癌复发的个体危险率以及化疗效果,这有助于医生获得更多的治疗信息并进行个性化医疗。基因组学还被用于食品与农业部门。
基因组学的主要工具和方法包括: 生物信息学,遗传分析,基因表达测量和基因功能鉴定。
基因组学出现于1980年代,1990年代随着几个物种基因组计划的启动,基因组学取得长足发展。 相关领域是遗传学,其研究基因以及在遗传中的功能。
1980年,噬菌体Φ-X174;(5,368 碱基对)完全测序,成为第一个测定的基因组。
1995年,嗜血流感菌(Haemophilus influenzae,1.8Mb)测序完成,是第一个测定的自由生活物种。从这时起,基因组测序工作迅速展开。
2001年,人类基因组计划公布了人类基因组草图,为基因组学研究揭开新的一页。
基因组学是研究生物基因组的组成,组内各基因的精确结构、相互关系及表达调控的科学。基因组学、转录组学、蛋白质组学与代谢组学等一同构成系统生物学的组学(omics)生物技术基础。
基因组研究应该包括两方面的内容:以全基因组测序为目标的结构基因组学(structural genomics)和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学(functional genomics),又被称为后基因组(postgenome)研究,成为系统生物学的重要方法。
基因组DNA测序是人类对自身基因组认识的第一步。随着测序的完成,功能基因组学研究成为研究的主流,它从基因组信息与外界环境相互作用的高度,阐明基因组的功能。功能基因组学的研究内容:人类基因组 DNA 序列变异性研究、基因组表达调控的研究、模式生物体的研究和生物信息学的研究等。
(1)基因组表达及调控的研究。在全细胞的水平,识别所有基因组表达产物mRNA和蛋白质,以及两者的相互作用,阐明基因组表达在发育过程和不同环境压力下的时、空的整体调控网络。
(2)人类基因信息的识别和鉴定。要提取基因组功能信息,识别和鉴定基因序列是必不可少的基础工作。基因识别需采用生物信息学、计算生物学技术和生物学实验手段,并将理论方法和实验结合起来。基于理论的方法主要从已经掌握的大量核酸序列数据入手,发展序列比较、基因组比较及基因预测理论方法。识别基因的生物学手段主要基于以下的原理和思路:根据可表达序列标签(STS);对染色体特异性cosmid进行直接的cDNA选择;根据CpG岛;差异显示及相关原理;外显子捕获及相关原理;基因芯片技术;基因组扫描;突变检测体系,等等。
(3)基因功能信息的提取和鉴定。包括:人类基因突变体的系统鉴定;基因表达谱的绘制;“基因改变-功能改变”的鉴定;蛋白质水平、修饰状态和相互作用的检测。
(4)在测序和基因多样性分析。人类基因组计划得到的基因组序列虽然具有代表性,但是每个人的基因组并非完全一样,基因组序列存在着差异。基因组的差异反映在表型上就形成个体的差异,如黑人与白人的差异,高个与矮个的差异,健康人与遗传病人的差异,等等。出现最多基因多态性就是单核苷酸多态性(SNPs)。
(5)比较基因组学。将人类基因组与模式生物基因组进行比较,这一方面有助于根据同源性方法分析人类基因的功能,另一方面有助于发现人类和其他生物的本质差异,探索遗传语言的奥秘 。
结构基因组学是继人类基因组之后又一个国际性大科学热点,主要目的是试图在生物体的整体水平上(如全基因组、全细胞或完整的生物体)测定出(以实验为主、包括理论预测)全部蛋白质分子、
蛋白质-蛋白质、蛋白质-核酸、蛋白质-多糖、蛋白质-蛋白质-核酸-多糖、蛋白质与其他生物分子复合体的精细三维结构,以获得一幅完整的、能够在细胞中定位以及在各种生物学代谢途径、生理途径、信号传导途径中全部蛋白质在原子水平的三维结构全息图。在此基础上,使人们有可能在基因组学、蛋白质组学、分子细胞生物学以致生物体整体水平上理解生命的原理。
对疾病机理的阐明、对疾病的防治有重要应用意义。
发展回顾1998年4月,由美国国家医学科学院(NIGMS)和Wellcome Trust发起在英国召开了第一次国际结构基因组会议,美国、法国、英国、德国、加拿大、日本、荷兰、意大利以及以色列的9国科学家参加了会议。2000年9月,美国NIGMS决定首批投入1.5亿美元,在美国建设7个研究中心(目前已经发展成为10个),争取在未来10年内解出1万个蛋白质的三维结构,建立蛋白质的氨基酸残基序列、三维结构和生物功能之间的有机联系,同时也支持结构基因组方法学的研究。2002年,10家大型国际制药公司宣布启动结构基因组研究。2000年11月,日本组织召开国际会议讨论结构基因组计划的有关问题,确定了完成测定3000个蛋白质三维结构的“Protein3000计划”。2001年4月,在美国召开了第二次国际结构基因组会议,表明新一轮大规模的国际合作研究已经开始。主要进展我国在结构生物学研究方面具有较好的基础。60年代,我国科学家在世界上首次人工合成了胰岛素;70年代初又测定出1.8 埃; 分辨率的猪胰岛素三维结构,成为世界上为数不多的能够测定生物大分子三维结构的国家,这些研究工作处于当时的世界先进水平。在国际结构基因组研究刚露端倪之时,我国科学家就敏感地抓住了这一新动向,2000年我国开展了结构基因组学的研究。近来,国家863计划、973计划、中国科学院知识创新工程、国家重大攻关项目、自然科学基金先后重点资助了结构基因组学的研究工作和相关技术平台的建设。相关研究工作既有分工、又有交叉合作,并充分地考虑到了我国基因组水平研究的特点和我国在结构解析方法研究在国际上的地位。并计划在参加国际合作的基础上,在逐步建立基因组研究技术平台的同时,五年之中完成200-300个蛋白质三维结构的测定。
我国的结构生物学研究队伍近年来不断发展壮大,中国科学院生物物理所、中国科技大学、北京大学、清华大学以及中国科学院物理所、高能所、上海生命科学院、福州物质结构所、上海复旦大学等单位均是我国开展结构基因组研究的重要基地。
我国结构基因组学研究虽然启动时间较短,但已经获得了不少重要进展。 据初步统计,已经完成了近千个克隆,已表达出210个蛋白质,其中有100多个可溶或部分可溶;获得近30个结晶和NMR样品,已经测定出5个结构。
③ 常用于研究基因表达的分子生物学技术
首先,基因表达是基因转录和翻译的过程,大多数基因表达都经历“转录→翻译→蛋白质”的过程,因此研究基因表达就是检测mRNA和蛋白质。DNA印迹,是通过杂交检测DNA的缺失、插入的方法;RNA印迹和反转录PCR分别通过杂交、逆转录和PCR检测mRNA的方法;Weasten印迹,是通过杂交蛋白质的方法。
所以常用的基因表达分子生物学技术有:RNA印迹和反转录PCR,Weasten印迹。
④ 生物学的主要研究方法都有哪些
生物学家对于生命现象的研究通常采用观察和实验的方法,通常这两种方法是一起使用的。
1、 观察是按生物的物理性状来描述生物的状况。通常是先对其外形及行为进行观察和描述,再把生物体解剖借助光学仪器对其内部结构进行观察。观察是多种多样的,有个体的观察也有群体的观察;有静态的观察也有动态的观察;有相同种类的观察也有不同种类的对比观察。
2、 实验是人为地改变一些条件来观测生物的变化和反应,以探究生命内在的因果关系,是认识生命活动的方法。
实验方法是人为地干预、控制所研究的对象,并通过这种干预和控制所造成的效应来研究对象的某种属性。17世纪前后生物学中出现了最早的一批生物学实验,如英国生理学家威廉·哈维关于血液循环的实验,扬·巴普蒂斯塔·范·海尔蒙特关于柳树生长的实验等。
到了19世纪,物理学、化学比较成熟了,生物学实验就有了坚实的基础,因而首先是生理学,然后是细菌学和生物化学相继成为明确的实验性的学科。19世纪80年代,实验方法进一步被应用到了胚胎学,细胞学和遗传学等学科。
系统的方法:
系统科学源自对还原论、机械论反省提出的有机体、综合哲学,从克洛德·贝尔纳与沃尔特·布拉福德·坎农揭示生物的稳态现象、诺伯特·维纳与威廉·罗斯·艾什比的控制论到卡尔·路德维希·冯·贝塔郎非的一般系统论。
最早建立的是系统心理学,系统生态学、系统生理学等先后建立与发展,20世纪70-80年代系统论与生物学、系统生物学等概念发表。
从克劳德·香农的信息论到伊利亚·普里高津的耗散结构理论,将生命看作自组织化系统。细胞生物学、生化与分子生物学发展,曼弗雷德·艾根提出细胞、分子水平探讨的超循环(化学)理论。
(4)基因分子生物研究方法扩展阅读:
研究领域
生物学家从很多面向研究生物,因此产生很多研究领域。例如:
1、 面向原子和分子:分子生物学、生物化学、结构生物学。
2、 面向细胞:细胞生物学、微生物学、病毒学。
3、 面向多细胞:生理学、发育生物学、组织学。
4、 面向宏观:生态学、演化生物学。
生物学本身不断的快速发展,与其他学科的关联整合也越来越多。一大原因是分子生物学在近代突飞猛进,终于导致人类基因序列定序基本完成。
由此,为了解读巨大数量的基因信息,促成了基因组学。为了探究基因和蛋白质的交互作用,开创出蛋白质组学。这些新的研究领域帮助解决疾病、粮食、环境生态等问题。其众多的研究信息和积累海量研究数据则需要新的电脑算法来处理。
⑤ 试述一个基因的分子生物学的研究方法
额,这个题目好大,我从植物基因组的研究随便说下。
一般来说,一个基因的研究涉及到基因的定位以及功能验证,至于机理和其他研究则不在讨论范围内。
基因的定位:一般来说,首先植物通过杂交来构建定位群体,这其中包括初级定位群体和精细定位群体。初级定位群体一般是F2群体,精细定位群体一般是近等基因系还有染色体片段代换系。通过分子标记,可将基因定位在染色体上的某个区域。这时候又有几种方法。一般来说,如果能直接定位的话当然最好,但是如果标记定位区域有几个开放阅读框,即所谓的候选基因,则需要克隆这几个基因,然后通过转基因将这些候选基因分别转到野生型植株体内,观察基因的表达的变化,从而确定到底是哪个基因。
然后就是功能验证,一般就是转基因,如果是隐性基因的话,会选择用RNA干涉或者其他方法敲除掉这个基因的显性基因来验证功能。
说的很粗略,大概就是这么个意思,因为涉及到很多知识,要详细说起来的话上万字也不一定说的完,而且有的我也不是很清楚,处于学习过程中。
⑥ 阐述基因工程涉及的分子生物学技术
解:(1)DNA分子杂交技术:用标记的目的基因做探针来检测目的基因是否导入受体细胞。
(2)分子杂交技术:用标记的mRNA与受体细胞转录出的mRNA杂交来检测目的基因是否转录出相应的mRNA。
(3)抗原-抗体杂交技术:用特定的抗原去侵染受体细胞,检测受体细胞是否产生相应的抗体。
⑦ 50分 简述分子生物学的主要研究方向
分子生物学
分子生物学(molecular biology )从分子水平研究作为生命活动主要物质基础的生物大分子结构与功能,从而阐明生命现象本质的科学。重点研究下述领域:(1]蛋白质(包括酶)的结构和功能。(2)[核酸的结构和功能,包括遗传信息的传递。(3)生物膜的结构和功能。(4)生物调控的分子基础。(5)生物进化]。分子生物学是第二次世界大战后,由生物化学,`遗传学,微生物学,病毒学,结构分析及高分子化学等不同研究领域结合而形成的一门交叉科学。目前分子生物学已发展成生命科学中的带头学科。
随着]DNA的内部结构和遗传机制的秘密一点一点呈现在人们眼前,特别是当人们了解到遗传密码是由 RNA转录表达的以后,生物学家不再仅仅满足于探索、提示生物遗传的秘密,而是开始跃跃欲试,设想在分子的水平上去干预生物的遗传特性。
如果将一种生物的 DNA中的某个遗传密码片断连接到另外一种生物的DNA链上去,将DNA重新组织一下,就可以按照人类的愿望,设计出新的遗传物质并创造出新的生物类型,这与过去培育生物繁殖后代的传统做法完全不同。
这种做法就像技术科学的工程设计,按照人类的需要把这种生物的这个“基因”与那种生物的那个“基因”重新“施工”,“组装”成新的基因组合,创造出新的生物。这种完全按照人的意愿,由重新组装基因到新生物产生的生物科学技术,就称为“基因工程”,或者说是“遗传工程”。
生物学的研究可以说长期以来都是科研的重点,惟其所涉及的方方面面与人类生活紧密相连。本世纪50年代以前的生物学研究,虽然有些已进入了微观领域,但总的来说,主要是研究生物个体组织、器官、细胞或是亚细胞这些东西之间的相互关系。50年代中期,随着沃森和克里克揭示出DNA分子的空间结构,生物学才真正开始了其揭开分子水平生命秘密的研究历程。到70年代,重组DNA技术的发展又给人们提供了研究DNA的强有力的手段,于是分子生物学就逐渐形成了。顾名思义,分子生物学就是研究生物大分子之间相互关系和作用的一门学科,而生物大分子主要是指基因和蛋白质两大类;分子生物学以遗传学、生物化学、细胞生物学等学科为基础,从分子水平上对生物体的多种生命现象进行研究;分子生物学在理论和实践中的发展也为基因工程的出现和发展打下了良好的基础,因此可以说基因工程就是分子生物学的工程应用。现在基因工程所展现出的强大生命力和巨大的经济发展潜力完全得益于分子生物学的迅猛发展,而且有证据表明,基因工程的进一步发展仍然要依赖于分子生物学研究的发展。
分子生物学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,分子生物学一直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-核酸体系和蛋白质-脂质体系。
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,从而出现了分子生物学的蓬勃发展。
分子生物学的发展简史
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年英国布喇格父子建立了 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。以后布喇格的学生阿斯特伯里和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。
20世纪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。首先在蛋白质结构分析方面,1951年提出了α-螺旋结构,描述了蛋白质分子中肽链的一种构象。1955年桑格完成了胰岛素的氨基酸序列的测定。接着肯德鲁和佩鲁茨在 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,德尔布吕克小组从1936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年比德尔和塔特姆提出了“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年沃森和克里克提出了DNA双螺旋结构,开创了分子生物学的新纪元。并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年雅各布和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,基因的奥秘也随之开始解开了。
仅仅三十年左右的时间,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。
分子生物学的基本内容
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四个主要的层次。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。
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,所以通常以碱基对计算其长度。
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。
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,复制出于代DNA链。转录是在RNA聚合酶的催化下完成的。
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。
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。
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。
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绕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。
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、多种多肚激素和疫苗等,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。
⑧ 分子生物学里“”共标“”是什么研究方法全称是什么
共标是指有共同的显性标记,又称共显性标记。
分子标记中,显性和共显性,对等位基因而言,即指所扩增的PCR产物(DNA片断)。像RAPD、ISSR等显性标记,PCR产物无法确切确定,因而无法区分杂合体(heterozygosity),只能按有带无带进行分析,记录为0/1;而SSR等共显性标记,则能区分杂合体,即二倍体及多倍体染色体DNA上的不同变异都能显现出来,而且不仅可采用0/1记录也可按扩增产物的长度(bp)进行记录和分析,是一种能区分杂合体的共显性标记,即如果同源染色体上相同的locus上,存在插入、缺失等变异,即便是单个碱基对上的差异也能同时显示并加以分辨。
所以,共显性标记,在揭示遗传多样性方面要比显性标记具有更大的优势。更为重要的是,SSR引物是以外显子保守序列为引物结合点,即以已知DNA序列为基础所开发的引物,在基因组上具有特定的位置,所以在QTL等分析上,应用极为广泛。
⑨ 在分子遗传学上,都有哪些着名的成果
分子遗传学是生物学的一个子领域,它解决了 DNA 分子结构或表达的差异如何表现为生物体之间的变异。分子遗传学通常采用“研究方法”来使用遗传筛选确定生物体基因组中基因的结构和/或功能。该研究领域基于生物学中几个子领域的合并:经典孟德尔遗传、细胞生物学、分子生物学、生物化学和生物技术。研究人员寻找基因突变或诱导基因突变,将基因序列与特定表型联系起来。分子遗传学是一种将突变与遗传条件联系起来的强大方法,可以帮助寻找各种遗传疾病的治疗方法。
使用 Taq 聚合酶的聚合酶链反应 (PCR),由穆利斯于 1985 年发明,使科学家能够创建数百万个特定 DNA 序列的副本,这些副本可用于转化或使用琼脂糖凝胶分离进行操作。十年后,第一个全基因组被测序(流感嗜血杆菌),随后在 2001 年通过人类基因组计划对人类基因组进行了最终测序。所有这些发现的高潮是一个称为基因组学的新领域,该领域将分子结构联系起来基因与由该 DNA 片段编码的蛋白质或 RNA 的关系以及该蛋白质在生物体内的功能表达。今天,通过分子遗传技术的应用,基因组学正在许多模式生物中进行研究,数据被收集到 NCBI 和 Ensembl 等计算机数据库中。对不同物种内部和之间的基因进行计算机分析和比较称为生物信息学,它在进化尺度上将基因突变联系起来。
⑩ 与分子生物学相关的实验方法有哪些
与分子生物学相关的实验方法有哪些
主要包括植物、动物、微生物基因组DNA的提取与鉴定,哺乳动物组织总RNA的提取与鉴定,质粒DNA的提取与鉴定,PCR扩增,分子杂交技术,限制性内切酶消化,分子克隆全过程和基因文库的构建等实验项目的原理及步骤。
分子生物学(molecular biology ):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。
分子生物学中最基本的技术是蛋白质的表达和纯化。首先是编码目的蛋白的DNA序列被克隆(用PCR技术和限制性内切酶)到作为表达载体的质粒中。随后构建好的质粒被引入到宿主细胞。编码序列在质粒上的特殊的启动子元件的驱动下,被宿主细胞的表达系统所表达。质粒上通常还带有抗生素抗性标签以便于质粒筛选。
质粒可以被插入到细菌或动物细胞。外源DNA被引入细菌被称为转化,可以通过电穿孔法、微注射法、正吸收和融合来实现;外源DNA被引入真核细胞,如动物细胞,被称为转染,转染技术包括磷酸钙法、脂质体法和一些有专利权的商用转染试剂。DNA也可以以病毒或病原菌为载体被带入宿主细胞;应用这种病毒或病菌的转染技术于细胞时,用术语来说就是“对细胞进行转导(transce)”。
多聚酶链式反应(PCR)是一项用于体外复制DNA的极为通用的技术。简而言之,PCR技术可以使单链DNA被复制数百万次,也允许用事先确定好的方式对被复制的DNA序列进行改动。例如,PCR技术可以用于引入限制性酶切位点,或者对特定的DNA碱基进行突变(改变)。PCR技术还可以用于从cDNA文库获得特定的DNA片断,或者从另一个角度,用于判断一个cDNA文库中是否含有特定的DNA片断。
凝胶电泳是分子生物学最主要的一项技术。其基本原理是:DNA、RNA和蛋白质可以用电场来进行分离。在琼脂糖凝胶电泳中,DNA和RNA可以被琼脂糖凝胶按其分子大小进行分离。同样,蛋白质可以被SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)按分子量大小分离;此外,蛋白质还可以由于所带电荷的不同被等电聚焦电泳分离。