酶的研究与生命科学(三):分子生物学酶的发现和应用

20世纪下半叶,分子生物学取得迅猛发展,分子生物学酶的发现和应用在其中发挥了巨大的推动作用。DNA聚合酶、RNA聚合酶、逆转录酶、限制性内切酶和端粒酶等的鉴定和功能阐明拓展了对许多生命现象的理解和认识。这些酶的应用还衍生出重组DNA、桑格酶法测序和聚合酶链式反应等技术,在基因操作、DNA测序和扩增等方面具有广泛应用。通过介绍分子生物学酶的研究历程展现了酶的发现和应用对当代生命科学研究仍有重要意义。     

耐热DNA聚合酶抑制剂的去除

聚合酶链反应(PCR)技术由于能使很少量基因组DNA的特异基因片段考贝数大量、迅速地扩增而受到普遍重视。在人类遗传病的基因诊断、癌基因研究、传染性疾病致病源的检出以及分子生物学多方面的研究中得到广泛应用。但经常遇到有些DNA样品在PCR后不能得到特异扩增区带或扩增效率极差,说明这些DNA样品中存在着一种耐热DNA聚     

DNA酶学之父——科恩伯格

20世纪上半叶是生物化学发展的经典时期,研究内容主要集中在糖、脂肪等能量物质的代谢,而相关酶的纯化和特性研究更是其中的热点方向.1953年,沃森和克里克提出了DNA双螺旋结构模型,这一成果既被认为是分子生物学诞生的标志,也被看作是现代生物化学的开始.     

DNA聚合酶Ⅲ全酶的功能和结构的发现

介绍了DNA聚合酶Ⅲ和聚合酶Ⅲ*的发现,DNA聚合酶Ⅲ全酶形式的提出以及全酶亚基的分离。同时,介绍了DNA聚合酶Ⅲ全酶的结构和功能,其中包括α核心的聚合酶功能,ε亚基的3′→5′外切核酸酶活性,[WTHZ]β[WTH1]亚基滑动夹子的功能以及γ复合物的结构与功能。     

大自然容忍经遗传工程改造的昆虫吗?

过去 7年以来 ,美国农业部动植物卫生检查处技术援助实验室主任罗伯顿·斯特顿 (ＲｏｂｅｒｔＳｔａｔｅｎ)和加州大学的同事们一直在修理棉红铃虫的ＤＮＡ ,棉红铃虫是一种与柠檬种子大小差不多、正在毁坏整个美国西南部棉花作物的令人讨厌的昆虫。例如 ,加州的帝国流域曾经是 1 0万余英亩棉花的基地 ,但现已大部分被棉铃虫蛀食 ,不到 1 0年就使可种植面积缩小到仅仅 5 0 0 0英亩。科学家们的目的是培育带有致命遗传缺陷的棉铃虫 ,以便有效地使其不育。一旦在棉田里释放这种棉铃虫蛾 ,它们就会与野生群体交配 ,过一段时间后 ,该物种便会灭…     

不满意的种子

抑或是偏见引起的 有科学家称．他们在发表了几篇反映生物技术农作物的负面作用的论文后,受到了一些来自同行们的尖锐攻击。例如,在2002年10月．来自加州拉霍亚索尔克研究所的大卫·舒伯特（David Schubert）在《自然·生物技术》的述评栏目中提出,人们对于将基因插入植物细胞中所带来的潜在的、意外的分子效应还没有给予足够的注意。     

DNA聚合酶Ⅰ的功能与结构的发现

本文具体介绍了DNA聚合酶Ⅰ的功能与结构的发现过程,包括聚合酶活性中心模型的提出;聚合酶分子量的测定;聚合酶的分离及其活性片段的获得;聚合酶Klenow片段晶体结构的测定以及DNA结合部位与活性位点的确立;Klenow片段结合DNA的晶体结构以及噬菌体T7DNA复制的晶体结构的测定,在测定这些复合物共晶体的基础上,提出了DNA与聚合酶结合的右手模型。     

生物技术的竞争

传统生物技术日本的生物技术从发酵食品、氨基酸生产(1956)以来的发酵工业,以及酶技术方面有着优良的传统。而欧洲尽管原料价格偏高,其许多生物技术公司在若干主要微生物产品(如抗生素、有机酸)上都处于世界领先地位。欧洲的其它优势在于能大量生产酶、奶制品、     

前景看好的基因扩增新技术

象PCR技术在基础分子生物学中所起的作用一样,连接酶链反应(LCR)集DNA扩增与遗传检测于一体,将对DNA诊断学的发展起巨大的推动作用     

聚合酶链反应在动物系统进化研究中的应用

动物系统进化研究是生命科学中的基础理论研究。以前的研究都是以经典学科为基础而进行的。随着分子生物学技术的发展和完善,特别是聚合酶链反应技术的出现,使系统进化的研究深入到分子水平且结论更可靠,迄今已得到广泛应用,为动物系统进化研究开辟了一个新途径。     

蛋白质结构基因序列不同区域的复杂性

近年来,分子生物学取得了很大的进展,随着基因克隆和测序技术的不断提高和改善,DNA序列数据库正以每年约递增50％的速度飞速增大,从而,对众多的序列进行分析成了一项非常繁重的工作。如果仅仅依靠实验手段已无法适应这一增长速度,引入计算机系统进行分析预测是必然的且是很重要的。     

工业微生物学和生物技术的未来发展

前言我在这次演讲中所希望做的是关于生物技术活动的概观,主要展望美国包括研究院和工业实验室的活动。今天在实验室里进行的工作构成该领域的未来. 《新生物技术》论述了遗传学和分子生物学对于传统发酵的应用。遗传学和分子生物学同传统生物技术的结合发起了一场生物学革命。1972～1973年在斯坦福大学和加利福尼亚大学旧金山实验室所取得的DNA重组技术,将工业微生物学推向了新的高度,导致新的生物技术产业在美国及全世界的建立。重组DNA技术、细胞杂交技术、酶工程和蛋白质工程都是生物技术的组成部分,它们正在对医疗保健、诊断学和农业研究产生重大影响,有希望进入能源、采矿、食品和化学     

棉花的基因工程

生物技术源远流长,数千年前,发酵现象的发现,逐渐形成发达的发酵工业,成为人类食物一大来源。这是古老生物技术为人类服务的典型例证。本世纪50年代初,沃森(J.D.Wabon)与克里克(F.H.Cdck)两位科学家提出了遗传物质双螺旋结构,解破了生物的遗传奥秘。从此,生物学一系列进展导致了进入当代高技术行列的生物技术的诞生。基因(遗传)工程是现代生物技术四大技术群之一。其更为诱人的前景是农业上的应用,人们采用类似于工程技术设计方法,按照人们的需求,把某些外来基因,譬如能抵抗某些病素的细菌基因,成功地转移到细胞内,表达出抗病功能并顺利地繁殖,最后获得新品种或产生新的产物。本文介绍的就是棉花基因工程在棉花改良中的应用研究。     

3′碱基特异的PCR技术及β地中海贫血基因点突变的直接检测

PCR(聚合酶链反应)技术已广泛用于人类遗传病的基因诊断、临床医学、分子生物学、法医学及古生物学等各个领域的研究。在检测基因点突变时,通常采用PCR结合ASO(等位基因特异的寡核苷酸探针斑点杂交)或限制性内切酶酶解来判定。本文报道一个灵敏、     

RNA聚合酶动态调控DNA转录的单分子水平研究进展

真核生物的RNA聚合酶Ⅱ(Pol Ⅱ)和原核生物的RNA聚合酶(RNAP)主要负责转录合成信使RNA(mRNA)，调控不同基因的转录水平，以调节生物体的生长发育和应对复杂多变的环境。研究者采用传统的荧光显微镜观测到RNAP可形成团簇，据此针对DNA转录调控提出“转录工厂”模型。随着单分子技术的发展，研究者在单分子水平上观测到了活细胞中RNAP动态调控DNA转录，提出RNAP可以通过液-液相分离机制进行转录调控。该综述总结了不同单分子荧光显微镜的技术原理，以及相关的荧光探针标记方法，并介绍了在真核生物和原核生物中应用单分子成像技术可视化RNA聚合酶动态调控DNA转录过程的研究进展，最后展望了单分子技术在转录调控研究中的应用前景。     

三丙二酸富勒烯对DNA限制性内切酶和Taq DNA聚合酶活性的抑制作用

采用具有HindⅢ和EcoRⅠ单一酶切位点的pEGFP-N1超螺旋型质粒为底物, 检测三丙二酸富勒烯(trimalonic acid C₆₀, TMA C₆₀)对DNA限制性酶切反应的作用. 同时以该质粒为模板, 测定TMA C₆₀对Taq DNA聚合酶催化的聚合酶链式反应(polymerase chain reaction, PCR)的影响. 酶切产物与PCR扩增产物均通过琼脂糖凝胶电泳来显示. 实验发现, 在质粒酶切体系或PCR体系中添加TMA C₆₀后, 酶切或扩增产物的生成量均显著减少. TMA C₆₀的作用存在浓度依赖性, 对HindⅢ, EcoRⅠ两种酶切反应和PCR的半抑制浓度IC₅₀值分别为16.3, 6.0, 6.0 μmol/L. 两种活性氧清除剂L-抗坏血酸-2-磷酸酯镁和叠氮化钠在浓度为2～10 mmol/L时, 不能拮抗TMA C₆₀对PCR和两种酶切反应的抑制作用. 但是, 在PCR体系中增加Taq DNA聚合酶能够拮抗TMA C₆₀的作用. 这些结果表明, TMA C₆₀能够抑制上述3种DNA代谢相关酶的活性, 其作用可能与活性氧无关.     

初具规模的生物技术七大产业(上)

新兴生物技术制药业新兴制药业的崛起可以追溯到70年代中期，当时第一代基因技术和生物基因公司采用基因工程方法制取天然人体蛋白产品。如今第二和第三代公司正利用新型和更为复杂的方法制作新药。虽然分子生物学具有巨大潜能，但这些公司目前更多地利用它作为发现药物的工具而非创造终极产品的手段。据1998年美国药品研究与生产协会公布的调查资料显示，新药113以上用于治疗各种癌症；其余的攻击与艾滋病有关的多种疾病、自身免疫功能失常疾病、糖尿病、传染病以及其它疾患。新药开发将产生可观的收益。确实，生物技术药品开始逐渐取代一…     

酶促DNA合成研究的进展

笔者介绍了酶促DNA合成研究的进展。科恩伯格和他的同事经历了从合成核苷酸、核苷三磷酸到合成DNA的历程。他们分离并提纯了DNA聚合酶,弄清了合成DNA的最直接的前体,揭示了DNA合成的化学机理,合成了具有感染性的噬菌体ΦX174DNA。     

生物技术在美国

虽然美国的生物技术工业仅有十年多一点的历史,但已有400多家公司参与了工业生物技术。这其中包括300家新成立的公司,它们专门从事发展本世纪七十年代初开创的新型生命科学技术,包括遗传工程技术,单克隆抗体技术和细胞培养技术。还有100家大公司将工业生物技术扩入其经营范围。此外另有200家公司为其它公司的生物技术研究活动提供原料、仪器、设备和服务。美国在生物技术及有关公司的就业人数估计为4万到5万人,随着新产品投放市场,估计还会有大的增加。     

初具规模的生物技术七大产业(下)

高科技与生物技术结合是必然发展趋势。5年来，科学家通过对生物技术进行数字化改造、创新，找到了解决问题的答案。自动化、微型化、特种芯片设计以及计算机工业开拓技术已出现创新试验仪器端倪：基因测序机器、信息软件编程乃至自动化学分拆装置层出不穷。这些高科技与生物技术融为一体的新装置加快了从测绘基因图诺到确立和测试新型合成药物时间并减少了开支。基因组学是推动测试仪器创新的源泉。自lop年美国联邦政府实施人类基因组工程以来，人们日起意识到它的重要性。该工程旨在2000年绘制出所有人类基因草图。为何科学家对此给予特别…