分子生物学的研究方法范文1
整体和局部性科学是一个复杂的知识体系，好比一块蛋糕。为了便于研究，要把它切成大、中、小块。首先切成自然科学、技术科学和社会科学三大块。在自然科学中，又有许多切法。一种传统的切法是分为物理学、化学、生物学、天文学、地理学等一级学科。近年来又有切成物质科学、生命科学、地球科学、信息科学、材料科学、能源科学、生态环境科学、纳米科学、认知科学、系统科学等的分类方法。化学是从科学整体中分割开来的一个局部，它和整体必然有千丝万缕的联系。这是它的第一个属性。
学科之间的关联和交叉如果把科学整体看成一条大河，那么按照各门科学研究的对象由简单到复杂，可以分为上游、中游和下游。数学、物理学是上游科学，化学是中游科学，生命科学、社会科学等是下游科学。上游科学研究的对象比较简单，但研究的深度很大。下游科学的研究对象比较复杂，除了用本门科学的方法以外，如果借用上游科学的理论和方法，往往可以收到事半功倍之效。所以“移上游科学之花，可以接下游科学之木”。具有上游科学的深厚基础的科学家，如果把上游科学的花，移植到下游科学，往往能取得突破性的成就。例如1994年诺贝尔经济奖授予纳什，他在1950年得数学博士学位，1951－1958年任美国麻省理工学院数学讲师、副教授，后转而研究经济学，把数学中概率论之花，移到经济学中来，提出预测经济发展趋势的博弈论，因而获得诺贝尔经济奖。
发展性化学的内涵随时代前进而改变。在19世纪，恩格斯认为化学是原子的科学（参见《自然辩证法》），因为化学是研究化学变化，即改变原子的组合和排布，而原子本身不变的科学。到了20世纪，人们认为化学是研究分子的科学，因为在这100年中，在《美国化学文摘》上登录的天然和人工合成的分子和化合物的数目已从1900年的55万种，增加到1999年12月31日的2340万种。没有别的科学能像化学那样制造出如此众多的新分子、新物质。现在世纪之交，我们大家深深感受到化学的研究对象和研究内容大大扩充了，研究方法大大深化和延伸了，所以21世纪的化学是研究泛分子的科学。
定义的多维性一门科学的定义，按照从简单到详细的程度可以分为：（1）一维定义或X－定义，X是指研究对象。（2）二维定义或XY－定义。Y是指研究的内容。（3）三维定义或XYZ－定义。Z是指研究方法。（4）四维定义或WXYZ定义，W是指研究的目的。（5）多维定义或全息定义。一门科学的全息定义还要说明它的发展趋势、与其他科学的交叉、世纪难题和突破口等等。这样才能对这门科学有全面的了解。下面以化学为例加以说明。
化学的一维定义
21世纪的化学是研究泛分子的科学。泛分子的名词是仿照泛太平洋会议等提出的。泛分子是泛指21世纪化学的研究对象。它可以分为以下十个层次：（1）原子层次，（2）分子片层次，（3）结构单元层次，（4）分子层次，（5）超分子层次，（6）高分子层次，（7）生物分子和活分子层次，（8）纳米分子和纳米聚集体层次，（9）原子和分子的宏观聚集体层次，（10）复杂分子体系及其组装体的层次。
化学的二维定义化学是研究X对象的Y内容的科学。具体地说，就是：化学是研究原子、分子片、结构单元、分子、高分子、原子分子团簇、原子分子的激发态、过渡态、吸附态、超分子、生物大分子、分子和原子的各种不同维数、不同尺度和不同复杂程度的聚集态和组装态，直到分子材料、分子器件和分子机器的合成和反应，制备、剪裁和组装，分离和分析，结构和构象，粒度和形貌，物理和化学性能，生理和生物活性及其输运和调控的作用机制，以及上述各方面的规律，相互关系和应用的自然科学。
化学的三维定义化学是用Z方法研究X对象的Y内容的科学。化学的研究方法和它的研究对象及研究内容一样，也是随时代的前进而发展的。在19世纪，化学主要是实验的科学，它的研究方法主要是实验方法。到了20世纪下半叶，随着量子化学在化学中的应用，化学不再是纯粹的实验科学了，它的研究方法有实验和理论。现在21世纪又将增加第三种方法，即模型和计算机虚拟的方法。化学的四维定义化学是用Z方法研究X对象的Y内容以达到W目的的科学。化学的目的和其他科学技术一样是认识世界和改造世界，但现在应该增加一个“保护世界”。化学和化学工业在保护世界而不是破坏地球这一伟大任务中要发挥特别重要的作用。造成污染的传统化学向绿色化学的转变是必然的趋势。21世纪的化工企业的信条是五个“为了”和五个“关心”：为了社会而关心环保；为了职工而关心安全、健康和福利；为了顾客而关心质量、声誉和商标；为了发展而关心创新；为了股东而关心效益。
化学的多维定义———21世纪化学研究的五大趋势
1、更加重视国家目标，更加重视不同学科之间的交叉和融合在世纪之交，中国和世界各国政府都更加重视国家目标，在加强基础研究的同时，要求化学更多地来改造世界，更多地渗透到与下述十个科学郡的交叉和融合：1数理科学，2生命科学，3材料科学，4能源科学，5地球和生态环境科学，6信息科学，7纳米科学技术，8工程技术科学，9系统科学，10哲学和社会科学。这是化学发展成为研究泛分子的大化学的根本原因。所以培养21世纪的化学家要有宽广的知识面，多学科的基础。
2、理论和实验更加密切结合
1998年，诺贝尔化学奖授予W．Kohn和J．A．Plple。颁奖公告说：“量子化学已经发展成为广大化学家所使用的工具，将化学带入一个新时代，在这个新时代里实验和理论能够共同协力探讨分子体系的性质。化学不再是纯粹的实验科学了。”所以在21世纪，理论和计算方法的应用将大大加强，理论和实验更加密切结合。
3、在研究方法和手段上，更加重视尺度效应
20世纪的化学已重视宏观和微观的结合，21世纪将更加重视介乎两者之间的纳米尺度，并注意到从小的原子、分子组装成大的纳米分子，以至微型分子机器。
4、合成化学的新方法层出不穷合成化学始终是化学的根本任务，21世纪的合成化学将从化合物的经典合成方法扩展到包含组装等在内的广义合成，目的在于得到能实际应用的分子器件和组装体。合成方法的十化：芯片化，组合化，模板化，定向化，设计化，基因工程化，自组装化，手性化，原子经济化，绿色化。化学实验室的微型化和超微型化：节能、节材料、节时间、减少污染。从单个化合物的合成、分离、分析及性能测试的手工操作方法，发展到成千上万个化合物的同时合成，在未分离的条件下，进行性能测试，从而筛选出我们需要的化合物（例如药物）的组合化学方法。
5、分析化学已发展成为分析科学分析化学已吸收了大量物理方法、生物学方法、电子学和信息科学的方法，发展成为分析科学，应用范围也大大拓宽了。分析方法的十化：微型化芯片化、仿生化、在线化、实时化、原位化、在体化、智能化信息化、高灵敏化、高选择性化、单原子化和单分子化。单分子光谱、单分子检测，搬运和调控的技术受到重视。分离和分析方法的连用，合成和分离方法的连用，合成、分离和分析方法的三连用。
分子生物学的研究方法范文2
关键词：分子生物学；技术；昆虫生态学
分子生态学是应用分子进化和群体遗传学的理论、分子生物学的技术手段、系统发生学和数学的分析方法及其他学科的知识（如地理学、古气候学等）去研究种群、进化、生态、行为、分类、生物地理演化、生物保护等学科领域的各种问题。它主要通过大量使用分子生物学先进的技术和方法，在分子水平上研究生态现象，阐明生态现象的分子机制。昆虫分子生态学就是以昆虫作为研究对象，应用分子生态学的原理与方法研究昆虫进化和适应机制的一门科学。它主要通过分子生物学的方法检查昆虫种群或个体的遗传变异，分析和解释遗传变异的特点与规律，揭示遗传变异所反应的规律性的东西，从而进一步阐明昆虫之间一级昆虫与环境之间的相互作用关系。其研究的最典型特色是运用分子遗传标记来检测研究对象的遗传变异特征，揭示昆虫的演化规律。在昆虫分子生态学研究中应用较多的分子生物学标记技术有：同工酶（蛋白质电泳）方法、限制性片段长度多态性（RFLP）方法、随机扩增DNA多态性（RAPD）方法、扩增片段长度多态性（AFLP）及微卫星标记方法（SSR）及单核苷酸多态性(SNP)。其中，目前应用最多，最简便的是SSR和SNP技术。下面我们主要介绍在昆虫生态学研究中几种常用分子标记方法。
1.同工酶方法的应用
同工酶是指具有相同或相似催化功能而分子结构不同的一类酶。自从Hunter和Markert创立同工酶酶谱技术后，同工酶谱的变化即可作为鉴定物种、研究分类与进化、遗传与变异的重要指标。在昆虫分子生态学发展之初，同工酶被广泛应用与昆虫的分类、种群间抗性的遗传变异等方面，随着分子生物学技术的广泛应用，同工酶技术已慢慢被淘汰。
2.RFLP技术的应用
RFLP又叫作RestrictionFragmentLengthPolymorphism.即我们所说的限制性内切酶片段长度多态性，而且他作为第一代的生物分子类标记技术，这种技术是指通过已经发现的限制性内切酶来处理不同生物个体的DNA，通过利用限制性内切酶的多种特异性来达到获得不同的DN段的目的，这种技术一般是被应用于分子杂交，放射性同位素的显微技术中，而且也只是主要用于研究生物遗传的研究中，自问世以来已广泛运用于多门生物学科研究中。在昆虫生态学研究中可以用于昆虫遗传谱图的分析、遗传连锁图的构建及数量遗传性状等方面的研究。
3.RAPD技术的应用
RAPD，俗名是随机扩增多态性DNA技术，它是由两位美国科学家Wiliams和Welsh在1990年提出的，而且他们并不是研究的合作者，而是分开研究的，这种技术又被称作任意引物PCR。对于RAPD来说，它所使用的物质是十分不相同的，但是对于现存的所有引发物来说，他对于在DNA序列碱基序列上的特定结合位点来说，一旦这些特异性DNA位点达到了基因组分布的扩增条件，他就会根据DNA碱基对的配位原则，完成DNA另一条链的合成。
4.AFLP技术的应用
植物基因组的AFLP中的酶切，连接和pcr问题，只要酶切出来能看到些许弥散，pcr就应该能看出结果才对，AFLP技术的关键就是把握体系的问题，每一个实验室应该有自己的一套体系，照着做一般没有问题，分子标记，就是纯体力劳动，做得很多一般就会有结果的，这是量变到质变的过程。做AFLP需要用到试剂盒，但试剂盒不如自己做省事，也没必要。除非你做的量少。但是分子标记要的就是大量重复性的劳动。因此，试剂盒不如自己做省事，也没必要，并且试剂盒中很重要的酶往往量不够用，比如T4连接酶和内切酶EcoRI，除非你做的量很少，且不需要摸索体系。酶切出来能看到些许弥散，pcr就应该能看出结果，也不一定。接头制作和连接体系也很重要，连接时间一般影响不是很大。
5.微卫星标记技术在昆虫生态学研究中的应用
微卫星标记ms是一类由几个（多为1-5个）碱基组成的基序串联重复而成的DNA序列,其长度一般较短,广泛分布于基因组的不同位置,如（CA）n、（AT）n、（GGC）n等重复。自1981年Spritz首先在珠蛋白中发现微卫星序列到今天微卫星序列在生物学中的广泛应用,微卫星标记技术走过了近30多年的发展变化。其中，20世纪80、90年代是微卫星技术从开始到逐渐成熟的关键阶段。1982年Hamada等在研究真核生物基因组中Z-DNA形成时发现了一种新的重复因素——选择性的嘌呤-嘧啶聚合物。Jeffreys等通过对小卫星(minisatellite)的DNA指纹图谱鉴定证明了串联重复的DNA具有很高的长度差异性。与此同时，Tautz等的研究表明，这种“神秘而简单冶的DNA序列是遗传变异的重要来源。1989年Tautz首次应用了基于PCR的微卫星分型技术。随着微卫星分子标记的广泛使用，科研工作者对其进化、功能及在基因组中的分布等研究的了解迅速增加。近年来，微卫星分子标记也被广泛应用于昆虫学研究的各个领域。截至2012年6月，共有16396个昆虫上微卫星位点在NCBI中记录，其中双翅目、鳞翅目和膜翅目昆虫的微卫星登录数量最多，占75%。这些微卫星被广泛应用于昆虫遗传作图、种群遗传学研究、个体亲缘关系鉴定等方面。
6.SNP在昆虫分子生态学中的应用
SNP(SingleNucleotidePolymorphism)即单核苷酸多态性标记，又称单核苷酸多态性，指DNA序列中单个碱基的差别，碱基对由于排列方式不同，结合不同脱氧核苷酸对，这些核苷酸对构成密码子，密码子则以不同的排列顺序编码蛋白质，从而形成自然界多种多样的生命。SNP在基因组可以划分为两种形式：一是基因编码区的功能性突变，主要分布在基因编码区，故又称为cSNP，这类SNP较少，其变异率仅占周围序列的1/5，但因其在遗传疾病研究中具有重要意义而备受关注；二是遍布于基因组的大量碱基变异。就现在来说，SNP技术已经开始广泛用于昆虫分子生态学，包括昆虫种间鉴定，遗传图谱的分析、入侵害虫种群间亲缘关系的区分等研究。生态学的发展，SNP技术的萌芽是古人生态意识的总和，在古时，古人并不了解整个自然界，但是他们通过长期的打鱼，农牧以及狩猎积累了大量的朴素的生态学知识，比如说农作物的生长与季候的关系、常见的动物有哪些习性等等，在公园前四世纪时，希腊学者亚里士多德就曾经粗略的描述了动物有种不同的栖息地，还根据动物生活栖息地的特点将其分为了水栖和路栖，根据它的食性分成肉食和草食，还有杂食动物等等。随着人类社会的发展，人们对于生态的认识不再仅仅局限于以往的知识积累，人们通过自己的主动探究从而能够获得有关于自然界的种种知识，最后能够形成一个全面的生态学理念极其生态学系统的认知应用。本文通过描述几种技术在昆虫生态系统的运用从而得到现在科技在生态系统中的应用等等相关关系，这种应用不仅使各种技术得到提高，还对我们生态系统的探索起着极大的作用。
参考文献
[1]郭晓霞，郑哲民，于广志.同工酶在昆虫分类和进化研究中的意义[J].昆虫知识，2000，37（6）：371-374.
分子生物学的研究方法范文3
关键词：土壤微生物生态学；核酸探针杂交；梯度凝胶电泳；PCR
土壤中存在着极其丰富的微生物种类，它们在土壤生态系统中各自行使着独特的功能。自1953年以来，分子生物学理论和技术取得了惊人的成就，许多分子生物学研究方法和理念被应用到微生物生态学研究中，为微生物生态学研究领域注入了新的活力，极大地推动了微生物分子生态学的发展。下面介绍近年主要的几种研究方法：
一、标记核酸探针杂交技术
1.基本原理
以核酸分子杂交技术为核心，利用探针分析DNA序列及片段长度多态性。探针是能与特定核苷酸序列发生特异性互补的已知核酸片段，它可以是长探针（100～l000bp），可以是短核苷酸片段（10～50bp），也可以是从RNA制备DNA探针，斑点印迹和狭线印迹杂交等不同的方法。
2.应用
科学家应用核酸杂交方法研究了被燃油污染及不污染的土壤提取的细菌DNA，结果表明：被污染的土壤提取的细菌DNA中各种烃的降解基因的检出率显著高于不污染的样品，且定量分析结果表明污染越严重，这种降解基因的含量越高，因而可以用该方法作为对土壤中燃油污染程度的评价。
3.原位荧光杂交技术
（1）基本原理。FISH是以荧光标记取代同位素标记的一种新的原位杂交方法。它检测核苷酸序列是利用荧光标记的探针在细胞内与特异的互补核苷酸序列杂交，通过激发杂交探针的荧光来检测信号。
（2）应用及其优缺点。可以进行样品的原位杂交，应用于环境定微生物种群鉴定、种群数量分析及其特异微生物跟踪检测，现已成为微生物分子生态学研究中的热点技术，在土壤微生物分子生态学领域应用广泛。FISH技术的应用受到环境样品微生物的生理状态的影响，芽孢、放线菌及休眠时期的细胞的细胞膜的通透性低，影响群落中部分种属丰度的错误估计。
二、基于PCR技术的研究方法
PCR是一种聚合酶链式反应技术，主要特点是短时间内在实验室条件下人为地控制并特异扩增目的基因或DN段，使研究的目的基因及其环境样品中的微量微生物基因得到无限的扩增，为这些基因和微量微生物种群的研究提供了保证。
1.PCR-RFLP方法
（1）原理。PCR-RFLP法是将PCR引物中的一条加以荧光标记，其基本原理是用PCR扩增目的DNA，扩增产物再用特异性内切酶消化切割成不同大小片段，直接在凝胶电泳上分辨。
（2）应用。现在很多研究人员利用16SrRNA来研究土壤微生物的多样性。该技术还可以用来监测因环境改变而引起的微生物种群的变化。
2.PCR-SSCP方法
（1）原理。日本Orita等研究发现，单链DN段呈复杂的空间折叠构象，这种立体结构主要是由其内部碱基配对等分子内相互作用力来维持的。当有一个碱基发生改变时，会或多或少地影响其空间构象，使构象发生改变。空间构象有差异的单链DNA分子在聚丙烯酰胺凝胶中受排阻大小不同。因此，通过非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳，可以非常敏锐地将构象上有差异的分子分离开。
（2）应用。Sabine Peters等人用该法研究群落的演替和菌种的多样性，并同传统的培养方法比较指出PCR-SSCP方法避免了传统培养的费时费力以及误差大的干扰，适合对微生物群落结构和演替的分析。
三、DNA扩增片段梯度电泳检测技术
1.变性梯度凝胶电泳
（1）基本原理。双链DNA分子在一般的聚丙烯酰胺凝胶电泳时，其迁移行为决定于其分子大小和电荷。DGGE技术在一般的聚丙烯酰胺凝胶基础上，加入了变性剂（尿素和甲酰胺）梯度，从而能够把同样长度但序列不同的DN段区分开来。
（2）应用。DGGE方法是应用最早也是最常用的单碱基突变筛查方法之一，自从1993年DGGE被引入微生物学以来，该技术被广泛地用作分子工具比较微生物群落的多样性以及监视种群动态。PCR-DGGE用于分析华盛顿州东部4种土壤细菌群落结构和多样性，结果表明：管理和农学实践对细菌群落结构的影响比年降水量更大。
2.温度梯度凝胶电泳
（1）基本原理。温度梯度凝胶电泳技术则是利用温度梯度变性的原理，利用了不同分子在温度改变下构象的差别进行分离。
分子生物学的研究方法范文4
【关键词】生物信息学；医药基因；应用
中图分类号：R9
文献标识码：A
文章编号：1006-0278（2015）02-119-01
当前，生物信息学是自然科学以及生命科学等前沿领域，集合了多种学科，是21世纪研究自然科学的核心和基础。
一、药物设计与发展
（一）传统药物研发
药物研究和开发的传统方法就是从动物器官、组织或者细胞中筛选出符合要求的药理模型，或者从植物、动物以及天然矿物质入手，又或者在确定候选药物的过程中以化学合成为基本形式，并进一步优化先导物，一切工作准备就绪以后即可将候选药物推入临床使用，观测其使用效果，合格以后投入市场。这种方法简单有效，但是费用和时间都相对花费较多。据不完全统计，在未诞生生物信息学以前新药的研究开发需要历经十年时间，其所花费的费用总额约为5-10亿美元；此外，传统的新药研究方法存在一定的缺陷和不足，筛选合成物的过程较为繁琐，新药开发效率极低。
（二）计算机辅助药物设计
白上世界70年代开始，美国麻省理工学院霍恩贝尔教授率先提出了分子设计，白此之后，药物分子设计逐渐被应用到新药研究中；而随着计算机技术的进一步普及和推广，药物分子设计的基础就是计算机辅助药物设计方法，即CADD。计算机辅助药物设计的一般原理就是：第一步，在X单晶衍射等技术的支撑下获取完整的大分子结构，并在相关软件的支持下分析具体的化学性质；第二步，充分发挥全新药物分子设计技术以及数据库搜寻的优势，寻找理化性质与分子形状与受体作用位点相一致的分子，测试并合成分子生物活性，在循环几次以后，就能顺利得到新的先导化合物。当前，主要有二种计算机辅助药物设计方法：其一，药效基团模型方法、定量构效方法等基于小分子的药物分子设计方法；其二，计算组合方法；其二，分子对接法等基于受体结构的药物分子设计方法。
二、生物信息学在药物设计中的应用
1.生物信息学的研究领域较广，涉及的内容较多，主要包括非编码区功能研究、蛋白质谱技术和蛋白质组研究、基于完整基因组数据的生物进化研究、生物大分子结构模拟和药物设计、基因表达调控网络的研究、大规模基因组测序中的信息分析、生物信息的收集、存储、管理与提供以及启动子、外显子、内含子的识别等。近年来，新的高效实验技术不断发展，这就要求生物信息学不断扩展研究领域。生物信息学的出现和推广，为药物设计和开发提供了新的路径和方法，推动着药物设计向理性化和专业化的方向发展，这大大减少了新药的研究费用和开发时间。蛋白质序列和核酸序列的功能和结构信息是生物信息学的主要研究对象，这为药物设计提供了坚实的理论支撑，大大缩短了药物开发使用的时间。当前，大量的生物大分子二维结构已经被成功测定，依据大分子和药物分子相互作用的原理，可以在研究受体结构的基础上科学设计药物分子。所以，药物设计的一种重要手段就是充分发挥生物信息学的优势，寻找出合适的先导化合物。全新药物分子设计、分子对接以及二维结构搜索是目前较为普遍的几种方法。
2.物信息学的发展切实改变了药物研究和开发的模式。传统的药物研发模式就是筛选并选择出合适的药理模型先导物，并将先导物进行优化，评价合格以后投入市场使用。在基因组计划大力实施的今天，DNA自动测序大规模完成，序列数据急剧增加，生物信息学在对数据进行加工、整理的过程中会发现药物的新靶点，然后对其进行计算和建模，确保药物设计的顺利进行，这在一定意义上开创了药物研究和开发的新模式，有利于增强新药研发的有效性和针对性，大大缩减了药物设计和研发的时间，节省了人力、物力、财力投入。
3.生物信息学参与新药推向市场。在研制新药并临床适用通过以后，就要将其推广到市场，这时，首要的就是收集和整理该药所治疗的疾病患者的地区分布、市场需求以及年龄结构等情况，从而制定出市场价格、专利申请保护等切实可行的市场开发战略，为新药注入持续不断的发展活力。但是这些信息较为分散，收集难度较大，这时就要充分发挥生物信息学的优势，对网络数据库中的信息进行分析和整理，减少开发过程中的盲目性，大大提升新药的开发效率，减少物力、财力等资源消耗。
三、结语
当前，生物信息学逐渐成为现代药物开发和研究的重要工具，而且药物设计与生物信息学有着更加紧密的联系；与此同时，药物设计的不断发展也要求生物信息学进一步拓宽研究领域和范围，生物信息学的发展会在一定程度上推动药物设计的发展和进步。
参考文献：
[1]张建华，张士金生物信息学能否推动现代中医药研究的发展[J]医学争鸣，2012（5）.
分子生物学的研究方法范文5
【关键词】 多糖；化学；生物学；药理学；药物开发
多糖是10个以上单糖基通过甙链连接而成， 一般由几百个甚至上千个单糖组成。最近一些年， 糖的研究发展迅速， 国内每年以发表200多篇文献的速度在积累着成果， 涉及动、植等的各个领域， 研究的范围涉及分离纯化、药理学以及治疗应用等[1， 2]。
1 多糖研究的重要性[1， 3]
下面提出的几点， 显示了多糖研究的重要性：①单糖、寡糖和多糖构成的糖类物质是生命存在和活动的最基本的三类物质：蛋白质、核酸和糖类之一。②机体本身的组织、细胞等到的多糖， 具有双方面的功能， 既是组织结构的成分， 又作为身体能量的来源， 同时在人体内又是很活泼的生物化学物质。③多糖中各单糖基的连接和排列是多种多样和多而繁杂的， 使其可储藏巨大的信息。在总体上化学家们评价它是天才和绝妙的简明信息箱。④一个由三种单糖组成的寡糖可以产生1056个异构体， 一个含有4个特定糖基的四糖在理论上可以有3万多种异构体， 多糖的信息含量远远大于核酸和蛋白质。⑤医学研究的不断发展粮的化学合成、结构分析方法的进步， 让较多的学者对多糖在生命活动中的传递有了新的认识。使目前对多糖及其缀合物在生命活动的调控、信号传递和辨别等方面学者们在认识上有较为统一的认识。⑥多糖对细胞的作用， 主要通过激活巨噬细胞、活化T细胞、提高B淋巴细胞和NK细腻数量与活性、激活补体系统、诱生多种细胞因子等这些途径， 作用于人体免疫系统。⑦近些年， 通过多种降解方法， 使多糖分子结构发生的改变， 从而改变某些特性和功能， 显著提高了活性。⑧到目前， 多糖的独特免疫调节作用和几乎无毒的特性， 在临床中显示出广阔的前景。其抗肿瘤、抗放射、抗菌、抗病毒等作用已广泛用于临床， 香菇多糖、裂裥多糖、猪苓多糖和云芝肽糖、硫酸软骨素等受到期临床的好评。
2 多糖的化学研究[1， 4]
多糖的构形是多个单糖基在空间产生不同排列组合的总体结果。对多糖的多级结构的研究， 能最终找出其结构和功能的关系， 是深入了解多糖、改造多糖和开发利用的基础， 对药物研究有极其重要的作用。由于目前的分析枝术水平还达不到相当高度， 仅限于一级结构的分析。目前的分析手段主要是有化学分析、物理分析、生物分析和酶学分析。
构效分析的阐释是多糖药物学形成与建立的一个重要要素。多糖的构效关系是深入了解多糖、改进多糖、开发多糖和利用多糖的基础， 也是多糖研究的难点。研究表明， 一般有活性的多糖其成分多由葡萄糖果分子组成， 大多具有C-6位带支链的（13）-β葡聚糖结构， 多糖的活性与单糖间的甙键结合形式也有关， 这种结构与其抑制肿瘤的生长有关。此外， 它还具有抗细菌、抗病毒和抗凝集作用。有些多糖需要形成一定的三维空间结构才表现出活性。比如蘑菇多糖的三维螺旋结构就是其活性的先决条件， 若加入尿素或二甲基亚砜， 使其分子的立体结构改变， 则其活性丧失。支链对活性也产生影响， 将多糖进行降解， 并加以硫酸化等进行分子改造， 有利于生物活性的增强。多糖的分子量和它的体积有关， 分子量大体积则相对增加， 这种情况影响它进入人体内产生药理活性。不同的多糖产生生物学活性有一个最佳相对分子质量范围， 过大和过小都不利于其作用的发挥。分了量大其具有的活性信息量相对大， 但影响其发挥作用， 而过小则反之。
多糖的分析、纯化是指多糖研究中获取研究对象的过程。一般包括分离、纯化和纯度鉴定三步。其中分离纯化是关键。多糖分离最简单的方法是溶剂抽提和乙醇沉淀， 不同的多糖提取所用的溶剂不同。但目前用得最多的方法为水解酶消化法和稀碱提取法。大多数多糖可采用一定温度的水或稀碱液提取， 尽量避免酸性条件， 因会引起糖甙断裂。有些生物材料在分离多糖前， 还需进行脱脂和脱色处理。蛋白酶水解法是提取氨基多糖的理想方法， 蛋白酶作用的肽键范围广泛， 使蛋白质充分水解。多糖的纯化就是将粗多糖中的杂质去除后而获得的单一的多糖组分， 一般是先脱蛋白质后再去除小分子杂质。多糖脱蛋白常用的方法有Sevag法、三氯醋酸法等；纯化的方法有分部沉淀法、季铵盐沉淀法、盐析法和柱色谱法等方法。
3 多糖生物学研究进展[3]
糖生物学是以生物大分子组成部分的糖链为研究对象， 探索其作为生物信息分子在多细胞生物高层次生命活动中的功能。目前， 对多糖及其缀合物在参与生命活动调控、细胞通讯和信号识别方面存在比较一致的看法。糖蛋白中的糖链通过影响蛋白质整体构象， 对糖蛋白作用产生影响。它实际起免疫应答、在结缔组织中起“分子弹簧”、维持或抑制细胞生长、促进血管形成诱导轴生长以及参与信号传递等作用。
4 多糖的药理学研究进展[5-7]
多糖的生物和药理研究表明， 多糖具有抗肿瘤、抗炎、抗病毒、降血糖等作用。其他在抗衰老、降血脂、降血糖的作用方面， 多糖可增强冠动脉流量与心肌供氧、降低血脂、预防动脉硬粥样硬化斑的形成。在中草药方面， 人参、虫草、当归、竹荪、冬虫夏草、灵芝、猴头、银耳、黑木耳等多糖的研究证明了在这些领域的美好前景。在生化制方面， 许多调节免疫因子如多种白介素、干扰素-γ等发挥了免疫调节作用， 已在治疗上得到应用。而且许多研究表明， 绝大多数多糖药物使用安全， 几乎无毒， 这是非常难得的。
5 多糖药物的研究与开发[3]
国内的多糖研究， 已进入临床和上市的有绞股兰多糖对失眠症的治疗， 冬虫夏草多糖治疗乙肝， 分枝杆菌多糖治疗支气管哮喘， 枸杞多糖用于免疫调节和抗衰老， 牛膝多糖用于提高人体免疫功、抗疲劳、放射治疗中提升和平衡白细胞， 食用菌真菌多糖在癌症、白血病、中风中应用， 胎盘脂多糖注射液临床用于抗衰老等等。国外的研究机构和公司因长期积极的研制和开发的强大力量， 可以大力开发这类有前景的药物。在好几个领域如消炎、抗病毒和抗肿瘤方面处于领先的地位。目前的研究的状况是分离了不少的多糖及其缀合物， 由于其纯度、空间构象不清， 药物无明确的特异性分子构象， 是一种非特异的治疗， 疗效受到限制。美国的公司应用先进的技术完成了甘草素糖结构类似物的筛选， 为人工合成新型抗炎药打下了基础。欧盟对酶抑制剂的开发， 对艾滋病和乙肝的治疗有了很好的前景。随着研究的不断深入， 多糖产品必将为一些疾病的诊断和治疗开辟一条有效途径， 但要达到某些学者所预言的“21世纪将是糖的世纪。“还将有长长的路要走。
参考文献
[1] 姚新生.天然药物化学.第2版.北京：人民卫生出版社， 2001： 63-69.
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分子生物学的研究方法范文6
从本质上讲，中药复方起效的物质基础是方剂产生药效的化学成分[1]。对于该问题当今存在许多不同的观点。从药效成分的数量上来看，有认为中药材中所有的化学成分都是有效成分，简称全成分论[2]，也有观点认为中药复方的疗效为其主要成分与次要成分的综合效应，即有限成分论[3]。另外，还有认为复方物质基础是复方中的少数几个成分，可以分为主要成分和次要成分，复方效应是主要成分和次要成分的综合作用，即所谓的“少数成分论”[4]。
在中医理论指导下，中药复方是根据药物的升降浮沉、归经及君臣佐使的配合，讲究各味中药间量比关系，最终达到组合效应。从现代科学的观点来分析，中药复方的组合效应实际上即指药物化学成分之间的物理效应和化学效应的总和。前者指电子之间的相互影响，使分子的极性、磁性发生变化，甚至使分子结构发生改变，从而对各种化学反应产生诱导。此外，还有能影响物质的物理性质，如溶解度降低产生沉淀；吸附作用使颜色发生改变；小分子渗入大分子或排挤大分子与其他分子的作用等等。化学效应则主要是物质之间发生化学反应，形成新物质，正是这种新成分在药效中承担主要角色，达到防病治病的目的。所以一个有效的复方，必须是在中医理论的指导下，根据药物的七情、升降浮沉、归经、君臣佐使的配伍，才会达到组合效应，那种将同类药物简单堆砌是不会达到最佳组合效应的[5]。
1 中药复方物质基础研究的假说
1.1 多成分系统论研究
罗国安等[6]认为中药复方是一复杂体系，起药效作用的物质基础应是广义的化学成分（广义化学成分包括无机物、小分子有机物及生物大分子三大类），中药复方依赖这些化学成分，产生协同疗效；并提出研究中药复方药效物质基础应采用“一个结合、两个基本讲清、三个化学层次、四个药理水平”（即构成中药复方的物质基础与药理作用的相互结合；讲清中药复方的化学成分，药效和作用机理；从君臣佐使药味、君臣佐使有效部分、君臣佐使有效成分3个层次进行研究。从整体动物实验、组织器官、细胞和亚细胞及分子4个不同层次的药理水平上开展药效和作用机理的研究）的研究体系，并结合现代科学技术和方法阐明复方作用的物质基础。梁逸曾等[7]认为中药复方及其制剂中化学成分非常复杂，属于多组分分析体系，提出了采用化学计量学的方法研究中药复方及其制剂。王本祥等[8]认为中药复方的药效为其主要有效成分和次要有效成分的综合效应，主要有效成分的数目类似于组成方剂的君药，仅为一种或少数几种化合物；次要有效成分的数目类似于组成方剂臣药，为几种或多种化合物；各种次要有效成分对主要有效成分的药理作用起到协同、相加等作用，最终表现出复方的临床及药理作用。
1.2 二次药效学说研究
邱峰等[9]提出了中药体内直接物质基础研究的新思路，认为中药的物质基础由复杂的成分构成，由于中药多由口服进入体内，药物中的成分经过胃肠道时受到酸、碱、酶及微生物的作用，其化学结构产生了改变，包括形成新的化学成分，某些成分能够透过胃肠壁进入体内即可产生疗效，如不能通过吸收进入体内则不会产生药理效应。黄熙等[11]提出了“证治药动学”假说。该假说首先从理论与实践相结合角度论述了不仅是方剂中进入的血清成分，而且他们的药动学均是能够研究的。该假说有六要素，即复方进入体内成分：（1）能定性定量；（2）与母方效应相关；（3）数目有限；（4）之间存在新生理活性物质；（5）能产生新生活性物质；（6）能被证机体独特地处置。其中前3个要素是探明方剂药效物质基础和研究方剂药动学的先决条件。并在此基础上，提出了“方剂血清成分谱”与“靶成分”概念。方剂血清 成分谱是指进入血清内的成分的结构、性质、数目、分布及其动态，吸收进入血液的成分其数目是有限的。靶成分是指血清中与母方效应相关的成分，相对于某一个药效或证效指标来讲，靶成分可以是一个或多个。该理论与中医药理论中的君臣佐使、归经、七情等理论有着密切的关系。
1.3 其他方面的研究
薛燕等[13]提出的中药复方多成分经多途径协同作用的霰弹理论认为，方剂中多种成分在体内同时作用于多个部位和靶点，虽然单个成分或药物的作用并不是很强，但多种作用的相加或相乘却产生了较强的效应。
2 中药复方物质基础研究进展
2.1 中药复方化学物质组学的研究
化学物质组学是指一定条件下输入生物体系的所有化学物质（化学成分）组成的复杂化学体系，而化学物质组学就是研究化学物质组的组成及其相互关系的一种方法。它是在复杂的科学理论的指导下，采用层次化、系统化及逐步化的研究策略，首先强调整体有效，然后从整体到部分，弄清楚各部分之间的相互关系，在确认了有效部分后，再进一步研究有效化学物质组中各成分的相互关系，发现和确定有效成分群。常用如下方法对它们的化学特征分别进行表征：①整体化学物质组；②有效化学物质组；③有效化学成分群。如在清开灵的化学物质组学研究中，对由牛黄、黄芩、栀子、水牛角、金银花、板蓝根、珍珠母七味药材组成的复方通过多种分析表征进行了鉴定，共分析了清开灵的整体化学物质组中的40多种有机成分和10余种无机成分，能够基本讲清清开灵的主要化学组成。按照清开灵所含物质成分的性质可以分为9大类型的有效部位，即整体化学物质组可以分为9个化学物质组，并通过有效物质化学组学的研究最终确定了清开灵治疗脑缺血损伤的化学物质组的最佳配伍为4类有效组分即胆酸类、黄芩类、栀子环烯醚萜类、珍珠母提取物[14]。
2.2 中药复方有效成分的研究
中药复方有效成分组的来源复杂，包括复方中原药材固有的活性成分、不同制备过程的形成产物(如pH值变化、氧化还原反应等导致不溶性复合物的生成)、胃肠道内菌群代谢产物以及肝脏代谢产物等。为此，针对中药复方有效成分组的研究形成了两条最基本的研究思路，一是基于植物药的研究方法，二是基于药代动力学原理的研究方法[15]。这种研究思路侧重于从化学切入，将提取分离作为研究的入口，提取复方中的化学成分群，再根据所研究的中药复方的临床疗效，建立与某一病症相对应的药理模型(一般为整体动物模型)和相关的药理效应评价指标。然后对复方及其各种提取分离的有效部位进行活性追踪，确定某种药理作用的有效部位或有效成分，对于有效部位采用现代色谱分析技术确定其化学成分，并分析其质与量的变化与药效的关系，在一定程度上阐明复方组方的配伍规律及疗效机制。采用这种研究思路已经进行了补阳还五汤、银翘散、四逆散、清脑宣窍方、参芍心欣方、苦参汤、黄连解毒汤、葛根芩连汤等的有效部位研究。如梁燕等[16]等通过研究补阳还五汤及其该方中的生物碱、苷两类有效部位对小鼠角叉菜胶所致动脉血栓形成的影响，证实补阳还五汤及其主要有效部位生物碱和苷可抑制该模型血栓形成，提示该方中生物碱和苷可能为其抗血栓的主要药效物质基础，其作用可能与抑制血小板活化和凝血亢进有关。
2.3 中药复方含药血清药效成分的研究
中药复方多数是通过口服起效的。由于发挥药效的直接化学成分与口服前复方化学成分相比可能有很大变化，这样在进行体外药效学实验时，采用中药粗制剂直接加入离体反应体系中，就会存在方法学上的问题，使实验得出的结论不可靠。彭力宏等[17]采用神经元缺氧凋亡模型，加入补阳还五汤药物血清，应用碘化丙啶(propidium iodide，PI)染色法经流式细胞仪检测神经元凋亡率，分光光度法检测丙二醛(MDA)、一氧化氮（NO）含量，免疫组化法检测bcl一2表达。显示补阳还五汤显著抑制缺氧导致的神经元凋亡，并减少神经元缺氧后NO、氧自由基 (oxygen free radicals，OFR)的生成，上调bcl-2基因的表达。由此可见补阳还五汤对神经元缺氧凋亡有抑制作用，其机制可能与其减少神经元缺氧过程NO、OFR生成，及上调bcl-2基因表达有关。
2.4 中药复方代谢组学研究
中药的体内代谢组学研究是指以中医的整体观念和辨证论治思维为指导，结合整体性思路的代谢组学方法，把中药作为一个有机的整体，对中药成分在体内的代谢变化情况进行动态跟踪检测、定量和分类，明确中药进入人体后转变成什么成分发挥作用，如何转变的，追寻中药提取物的原型“关联”成分(群)，揭示中药成分结构一代谢一活性的相关性。中药治疗疾病就是多成分系统调控生命体的代谢网络，使代谢网络中的缺陷部分正常化，同时又不得干扰其它维持健康所必须代谢途径的调控[18]。中药作用机制的研究就是要阐明中药在这种调控作用中所起的作用和如何起作用。代谢组学通过认识体液“代谢指纹图谱”变化的原因，阐明中药作用的靶点或受体。王喜均等[19]基于代谢组学的系统化理论，以及茵陈蒿汤干预后的肝损伤大鼠代谢组的回调趋势。同时，借助MS解析理论和主成分分析软件，明晰表征大鼠肝损伤的5个内源性特征生物标记物，并结合系统生物学的理论还原肝损伤的机理与实质，以及茵陈蒿汤的肝损伤防治机理，从药物代谢组学角度对经典方剂防治肝损伤给出全新解释。
2.5 中药复方物质基础新技术新方法的应用
2.5.1 利用细胞生物色谱分析方剂血清中的活性成份 色谱、光谱技术在中药成份分析中的应用，极大地推动了中药及其复方成份的研究。然而，效应与成分关系的研究难度在于难以得到一定量的可供效应分析的化合物，微量及纳克级的化合物效应分析技术不容易建立。细胞膜固相色谱技术就是在这一背景诞生的。细胞膜固相色谱技术的基本原理是：药物效应的产生是由于药物分子与细胞上的生物大分子(如受体)结合，激活了生物信号放大系统。因此能与细胞靶点结合的化学成分才有可能产生生物效应。
2.5.2 利用分子中药组学技术研究中药复方的物质基础及其作用机制[20] 该理论认为中药复方是通过化学成分组合影响到信号分子组合，使紊乱的信号分子网络恢复平衡，从而达到治疗中医的证和相关疾病的作用和效果。以往对中医证候本质研究多局限在单个分子水平，采取的研究路线是从证候直接到信号分子，中间缺少分子网络和作用通路相连接，对复方研究的路线是中药复方作用部位有效成分，往往忽略成分之间的相互作用。
2.5.3 建立模式生物细胞中基因表达模型，从多靶点、多途径地研究中药复方的成分 ①建立模式生物细胞中基因表达模型。采用模式生物细胞进行实验，条件容易控制。目前已有多种模式生物的基因组计划已经完成，如酵母菌是真核生物而且基因组已全部测序， 细胞繁殖快，易于培养，与哺乳动物细胞有许多共同的生化机制，存在许多与人类疾病相关的基因。②构建致病基因腺病毒表达载体，转染靶细胞、器官，建立体内外疾病模型利用这些疾病模型可研究中药成分的药理效应。因而，可利用这些模式细胞来研究中药成分的作用。③充分利用生物信息学及计算机辅助技术预测中药方剂的药效物质基础[21]。
3 中药复方物质基础研究的思考
3.1 当前存在的问题
数十年来，人们对中药复方的化学成分和药理活性进行了大量研究，取得了一定的成绩，但是中药复方物质基础的研究仍存在如下问题：①中药复方物质基础的研究重视不够：认为中药复方是在中医药理论的指导下，按君臣佐使、七情和合等配伍原则组成的，已被证实临床有效，没必要非得“小白鼠点头”才算数。②中药复方物质基础研究信心不足：认为复方的组成少则数味，多则几十味，化学成分更是几十到数百；既有无机物、小分子有机物又有生物大分子物质，而且这么多的物质在炮制、制剂的过程中又可能发生新的变化，产生新的物质，如此复杂，无从下手，所谓“丸丹膏散、神仙难辨”。③中药复方物质基础的研究方法不当：只是简单地引入现代药物化学和药理学等理论和手段，以西医的药理作用作为评价指标，逐步提取、分离、追踪复方的化学成分，力图以某些或某种“有效成分”来说明一切，基本走上了“中药西化”的道路。
3.2 中药复方物质基础研究的几点建议
3.2.1 加强中药复方标准化研究 ①提高中药质量的可控性、稳定性，并使其应用更方便，这就涉及药材原料的质量、加工和供应，剂型和制剂工艺的先进、合理，内在质量检测监控的完善、严密。②阐明其药效的物质基础和作用机理。无论是中药复方还是单味中药，临床有疗效，药理有活性，必有其物质基础，应当要提高中药药理基础研究水平，采用新的靶点，从整体、器官、细胞-亚细胞、酶-基因水平阐明中药药效的物质基础，从本质上说明中药的安全、有效及其作用机制。
3.2.2 加强中药复方药效相关性的研究与突破 ①加强中药复方有效组分配伍与药效相关性研究。采用现代分离提取手段，从全方中分离出若干化学部位（如皂苷类、黄酮类、生物碱等，每个化学部位为性质相近的化合物群）或化学成分[13]，然后根据复方的药理作用谱，对分离出的化学部位或化学成分进行适当配伍后，选择病症结合动物模型，在整体、离体、组织器官、细胞分子等不同水平，或在正常、病理、特定环境等不同机体状态下，观察并比较复方化学部位、化学成分配伍的药理效应，比较药材配伍和有效组分配伍作用的异同。以期在不同层次上探讨中药复方配伍与药效的相关性，从而可望研制出高效低毒、成分基本清楚、作用靶点明确的新型中药复方制剂。②加强复方和有效成分（群）配伍的量效关系的研究。在复方的运用中，不仅要考虑单味药物的剂量，更要注意药物用量之间的比例。剂量直接影响药物作用发挥的方向，从而影响方剂的功效。许多方剂是通过剂量变化相互制约、相互监制，起到佐制作用的。如小承气汤与厚朴三物汤，两方均以大黄、厚朴、枳实三药组成，但用量不同，两者的功效也不一样。因此，在方剂及其药效物质基础配伍研究方面，通过剂量及其配伍的研究，可望研制出高效低毒的中药复方制剂。
3.2.3 加强对中药二次药效的研究 ①中药胃肠动力学研究：中药胃肠动力学是对中药制剂中活性成分在胃肠道内的化学成分变化和生物利用度的研究。口服制剂进入胃肠道后，受到胃肠道生理环境以及肠道菌群或酶的作用，化学成分发生变化而影响制剂生物利用度、疗效和安全性，所以中药胃肠药动学的中心问题是有效成分在胃肠内的动态变化及与药效的关系。②中药血清化学研究：复方中药的化学成分难计其数，但从另一个角度考虑就会发现，并不是每一种化学成分都被吸收进入血液。除外用药、胃肠道用药等特殊情况外，只有被吸收进入血液的化学成分才有可能发挥药效作用。因此，加强中药血清化学的研究非常必要。中药血清化学就是将口服给药一定时间后动物的血清分离出来，再将血清中的化学成分进一步提取分离鉴定，并进行药效筛选。这样就会在一定程度上使复杂的问题简单化，增加复方中药药效物质基础研究的命中率。
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