概念及相关领域
分子生物学（Molecular biology）是对 生物 在 分子 層次上的研究。 1. 参见我的 ART，ARP，DDD，VACCIN 分子与细胞生物学主题 生物学主题 遗传学主题 • 细胞生物学（细胞的结构和组成） • DNA和染色体结构 • 蛋白质生物合成（从DNA转录为RNA，再从RNA翻译成蛋白质） • 蛋白质结构 • 基因组 • 蛋白质组
分子生物學是在分子水平上對生物進行研究的學科。該領域與生物學和化學的其他領域有重 疊，特別是遺傳學和生物化學有重疊。細胞生物學則是對細胞諸如細胞結構、細胞生理、細 胞器、細胞與環境的相互作用、細胞生命週期、细胞分裂、細胞死亡等主題進行研究的學科 。分子生物學與細胞生物學的研究主題常有重合，因而常以「分子細胞生物學」的名稱出現 。分子和細胞生物學是相互關聯的，因為細胞的大多數特性和功能可以在分子水平上描述。
这是一门 生物学 和 化学 之 间跨学科的研究，其研究领域涵盖了 遗传学 、 生物化学 和 生物物理学 等学科。分子生物学主 要致力于对细胞中不同系统之间相互作用的理解，包括 DNA ， RNA 和 蛋白质生物合成 之间的 关系以及了解它们之间的相互作用是如何被调控的。
在分子生物学中大量工作是定量的，而且最近的许多研究工作是在结合 生物信息学 和 计算生 物学 的基础之上完成的。从本世纪（二十一世纪）开始，研究 基因 结构和功能的 分子遗传学 已经成为发展最快的领域之一。 越来越多的学科已经将目光集中到分子水平的研究中，一方面直接研究相关分子间相互作用 ，如 细胞生物学 和 发育生物学 ；另一方面利用分子生物学技术来研究并推测 群体 和 物种 的历 史贡献（非直接，遗传水平），如 进化生物学 领域中的 群体遗传学 和 系统发生学 。此外，生 物物理学除了研究大尺度器官構造之外，一直都有从头研究 生物分子 的传统 分子生物学的研究者们不仅应用分子生物学特有的技术，而且越来越多地从其他学科的技术 和思路中获得启迪，综合利用 • “遗传学”主要研究生物体间遗传差异的影响。这些影响常常可以通过研究正常遗传组 分（如 基因 ）的缺失来 推断 ，如研究缺少了一个或多个正常功能性遗传组分的 突变体 与正常 表现型 （又称为“野生型”）之间的关系。 遗传相互作用 （如 异位显性 ）经常会 使像 基因敲除 这类研究的结果难以解释。 • “生物化学”主要研究化学物质在生物体关键的生命进程中的作用。生物化学很大程度 上专注于 生物分子 的角色，功能，和结构。生物过程背后的化学性质研究和生物活性 分子的合成是 生物化学 的例子。 • 分子生物学”则主要研究 遗传物质 的复制、转录和翻译进程中的分子基础。 分子生物学 的中心法则 认为“DNA轉錄mRNA，mRNA轉譯蛋白质，蛋白质反过来协助前两项流程 ，并协助DNA自我复制”；虽然这一描述对分子生物学所涵盖的内容过于简单化（特别 是RNA的新功能仍在不断发现中），但仍不失为了解这一领域的很好的起点。
常用技术
1.克隆表达 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。
3 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。
1，外源DNA被引入 细菌 被称为 转 化 （transformation），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 (transfection)，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。
2，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
2.多聚酶链式反应 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。 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）。 4 • PCR技术还可以用于从 cDNA文库 获得特定的DNA片段，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片段 。
3.凝膠電泳： 凝膠電泳 是分子生物学最主要的一项技术。 基本原理是：DNA、RNA和蛋白质可以用 电场 来进行分离。在瓊脂糖 凝胶电泳中，DNA和RNA可以被瓊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。
4.高分子墨點法和探測 • 南方墨點法 是探测一个DNA样品中含有特定DNA序列的方法。 此方法的命名源自其发明者生物学家 Edwin Southern 首先，DNA样品为凝膠電泳所分离；然后，分离的样品通过 毛细现象 被 转移到一张膜上，这一过程被称为“印迹”（blotting）。带有样品的膜就 可以用与目标序列互补的标记的DNA标记探针来探测。 最初的操作手册大都采用 放射性标记 ，但现在非放射性标记已开始被采 用。自从PCR技术被用于检测特定DNA序列后，Southern印迹法在 实 验室 中的应用大为减少。但此方法依然有着其他一些应用，如用于测量 转基因 鼠的转基因拷贝数，以及用于构建 基因敲除 的 胚胎 干细胞系。
• 北方墨點法 5 北方墨點法示意图用于研究特定类别的RNA分子的表达模式（ 丰度 和大小 ）。与南方墨點法相似，RNA样品为 凝膠電泳 按大小分离；然后转移到 膜上，并用与目标序列互补的标记的探针来探测。实验结果可以根据所 用探针的不同以多种方式来观察，但大多数都显示的是样品中被探测的 RNA条带的相对位置，也就是分子大小；而条带的强度则与样品中目标 RNA的含量相关。这一方法可以测量目标RNA在不同样品中的情况， 因此已经被普遍用于研究特定基因在生物体中表达的时刻和表达量， 也是这类研究中最基本的手段。
• 西方墨點法 大多数蛋白的 抗体 可以通过将少量的蛋白注入动物（如鼠、兔、羊）以 获得对应注入蛋白的抗体（ 多克隆抗体 ）或进一步通过细胞培养获得抗 体（ 单克隆抗体 ）。这些抗体就可为许多分析和制备技术所使用。在西 方墨點法中，蛋白质首先根据分子大小用SDS-PAGE分离。然后将胶中 的蛋白质转移到膜（如PDVF膜、尼龙膜或其他可用的膜）上。然后将 膜用含有抗体的溶液浸泡，由于抗体可以特异性地结合到目标蛋白上， 因此就可以探测膜中的目标蛋白。同样观察结果的方法有很多，包括显 色产物、 化学发光 （chemiluminescence）或放射自显影。一些与西方 墨點法相似的方法可以用于直接对细胞和组织中的特定蛋白进行染色， 然而这些被称为“免疫染色”的方法更多的是应用于细胞生物学而非分子 生物学。 此外，“東方墨點法”（对双向电泳后蛋白质分子的印迹分析）、 6 “西南方墨點法”（研究蛋白质和DNA相互作用） “遠端西方墨點法”（Far Western blotting，研究蛋白质－蛋白质相互作 用）。 值得一提的是除了南方墨點法的命名是来自于发明者的姓名因为南方（Southern）既是墨點法的发明者 Edwin Southern的姓，同时其英文含义为“南方”；于是随后发明不同印迹法的研究者们纷纷将这些方法以方 位命名，如Northern（“北方”），Western（“西方”）印等等。
5. 微阵列技术DNA阵列是附着于固体支持物的斑点的集合，例如显 微镜载玻片，其中每个斑点包含一个或多个单链DNA寡核苷酸片段。 阵列使得在一个载玻片上能够放下大量的非常小的（100微米直径）的 斑点。每个斑点具有一个DNA片段分子互补的单个DNA序列（类似于 南方墨點法）。该技术的变化允许生物在发育的特定阶段的基因表現是 合格的（表达谱）。在该技术中，组织中的RNA被分离并转化为标记的 互補脫氧核醣核酸(cDNA)。 然后将该cDNA与阵列上的片段杂交，并且 可以进行杂交的可视化。由于可以用完全相同的片段位置制备多个阵列 ，因此它们特别可用于比较两种不同组织（例如健康和癌性组织）的基 因表达。此外，人们可以测量什么基因被表达和如何表达随时间或与其 他因素的变化而变化。 例如，常见的面包酵母酿酒酵母含有约7000个 基因; 使用微阵列，可以定量测量每种基因如何被表达，以及该表达如 何变化，例如该表达如何随着温度的变化而变化。有许多不同的方法来 制造微阵列; 最常见的是硅芯片，具有~100微米直径的斑点的显微镜载 片，定制阵列和在多孔膜（宏阵列）上具有较大斑点的阵列。给定阵列 上可以有从100个斑点到超过10,000个斑点。 微阵列也可以用除了DNA以外的分子来制作。如抗体微阵列可被用于检 测血液样品中含有哪些蛋白质或细菌的存在。
過去的技術 SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE） • 随着新技术和新方法的不断出现，旧的技术很快就被抛弃。一个 很典型的例子就是DNA分子大小的测量：在（瓊脂糖／聚丙烯酰 7 胺）凝胶电泳出现之前，DNA分子大小是用蔗糖梯度沉降法来测 量的，这一方法费时费力而且花费昂贵；而在梯度沉降法出现之 前，黏度法被使用。尽管已经不再为人们所关注，但了解这些过 时的技术可能会对解决一些特别的问题有帮助。
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