分子生药学
分子生药学
4、植物基因的转化技术有哪些?
教材：
分子生药学黄璐琦北京医科大学出版社
主要参考书：
1.植物分子生物技术应用手册/生物实验室系列彭学贤化学工业出版社
2.现代生药学/华夏英才基金学术文库李萍科学出版社
3.中草药生物技术（精）唐克轩复旦大学出版社
4.DNA分子标记技术在植物研究中的应用周延清化学工业出版社
5.分子生药学黄璐琦北京医科大学出版社
6•《中华人民共和国药典》（2010年版一部）
7.《中药材显微鉴别彩色图鉴》注：每门课程都须填写此表。
本表不够可加页。
分子生药学(1)
分子生药学一、分子生药学的含义和研究对象（1）生药：指经过简单加工、直接用于医疗保健或制药原料的药材，包括制药中药、民族药和民间药。
•中药－在中医理论指导下，按照中医的治疗原则使用，并被收载于我国本草著作中的药物。
民间药－指民间医生用于治疗疾病或地区性口耳相传，本草文献无记载，不以中医理论指导的药物。
•民族药－指少数民族使用的、以它们的民族医药理论或传统经验为指导药物。
（2）生药学：利用植物学、动物学、化学等知识，研究生药真伪、优劣等的学科。
研究对象是植物体，植物器官，细胞，化学成分。
•（3）分子生药学：利用分子生物学的理论和方法，研究生药的真伪、优劣的学科。
其研究对象是中药中的DNA，RNA和酶。
二、学习分子生药学的目的意义1. 中药材品种系统整理与质量标准化研究•（1）研究有争议和难鉴定中药材，为确定中药材基源提供理论依据•如黄甘草和胀果甘草的研究，为甘草药材的基源确定提供了依据。
（2）研究有争议的植物类群，促进发现濒危药用植物的替代品。
•基本理论：药用植物亲缘关系越近，形态越相似，化学成分越相近，临床功效越近似，越有可能相互替代。
•当亲缘关系出现争议的时候，可以用分子生药学的方法解决。
例如：•中药材前胡－伞形科前胡属植物白花前胡和紫花前胡的干燥根•紫花前胡－伞形科当归属植物－伞形科前胡属植物•分子证据说明紫花前胡应是当归属植物•2、药用动植物生物多样性保护与生药资源可持续利用研究•研究濒危动植物保护种群的范围•确定物种内基本保护单元是优化和实施保护策略的基础。
•如：海南黑长臂猿是黑长臂猿的亚种；DNA序列差异较大，足以接近种的水平，而且只有15只，被列入最优先保护范围。
3、药用植物分子标记育种与新品种的培育•（1）新品种选育（2）种子种苗纯度鉴定•种子纯度是保证优良品种增产潜力得以发挥的关键因素，保证种子质量具有重要意义。
•田间试验－DNA指纹技术4、代谢途径基因调控与中药材品质定向调控•初生代谢产物相同，以此为起点，产生各种各样成分，可阻断某一代谢途径，促进另一条代谢途径的产物积累•5、利用基因工程和组织培养技术，高效表达和生产天然活性成分•含量低，价钱贵的活性成分的生物生产（1）毛状根培养（2）生物转化6、基因工程与绿色无公害药用植物•（1）农药残留（2）重金属污染7、道地药材的形成机制研究道地性越明显，种群的基因特化就越明显。
分子生药学
分子生药学第一章绪论1945年，提出分子生物学一词1953年，发现DNA双螺旋模型1983年，提出聚合酶链式反应设想1985年，发明了聚合酶链式反应1995年，我国科学家黄璐琦院士首次提出了分子生药学概念1.分子生药学是在分子水平上研究中药的鉴定，质量的形成及活性成分生产的一门学科。
2.分子生药学的主要研究对象是生物来源药材。
3.分子生药学的任务:①从分子水平研究中药的鉴定②在分子水平研究中药的质量形成③中药活性成分的生物合成与生产第二章基本技术原理1变性：在过酸，过碱，加热等理化因素的作用下，DNA分子互补碱基对之间的氢键断裂，DNA双螺旋解链变成两条单链。
2.增色效应：在DNA解链过程中，260nm处的吸光度增加，增加量于解链程度呈一定的比例关系，称为DNA的增色效应3.复性：变性的DNA在适当条件下，两条互补链可以重新恢复天然的双螺旋构象。
4.退火：热变性的DNA在缓慢冷却时发生复性过程。
5.减色效应：在复性的过程中，DNA溶液的OD260值会减少。
6.去除杂质:①蛋白质和RNA的去除: 温浴结束后加入氯仿:异戊醇比为24 :1。
②多糖和淀粉的去除:如果提取物中多糖和淀粉含量高，可以利用其与DNA在不同盐溶液中的溶解性差异，去除多糖类杂质的目的。
③去除酚类物质。
在DNA提取缓冲液中加入防止分类氧化的试剂，如β-巯基乙醇，抗坏血酸，半胱氨酸，二流苏糖醇。
7.DNA质量检测纯的DNA沉淀为白色干后透明。
干后是白色，则说明蛋白质类杂质较多，若呈黄色至棕色，则含有多酚类杂质，若呈胶冻状，则含有多糖类杂质。
DNA质量检测的方法:①有紫外分光光度法(DNA在260nm处有最大吸收峰，蛋白质在280nm处有最大吸收峰)②琼脂糖凝胶电泳法。
8.聚合酶链式反应(PCR)（1）Kary Mullis在1985年提出，并在1993年获得诺贝尔奖。
（2）PCR模拟了DNA复制过程，其特异性主要体现在与靶序列两端互补的寡核苷酸引物上。
南药高良姜的分子生药学研究进展
高良姜（Alpinia officinarum Hance ）为姜科山姜属多年生草本植物，其根状茎是亚欧国家常用的药材和香辛料，具有温胃止呕、散寒止痛的功效，常用于治疗脘腹冷痛、胃寒呕吐、嗳气吞酸等症[1]。
高良姜药材及其所含的挥发油、黄酮类、二芳基庚烷类等化学成分具有镇痛止呕、抗炎、抗溃疡、抗氧化、抗菌、抗病毒、抗癌、抗消化道出血、抗骨质疏松和降脂等药理活性[2-3]。
除了药用，高良姜也可用于保健食品、香料、果蔬肉类防腐剂、粮面驱虫剂、日用化学品添加剂等，极具开发价值。
高良姜分布于我国广东雷州半岛、海南和广西南部等热带地区。
进入21世纪以来，高良姜野生资源已濒临灭绝，市售商品均来自栽培资源[4,5]。
高良姜种植采用根状茎营养繁殖，种源混杂，如无新品种选育推广，容易出现种源退化、药材质量降低等问题。
分子生药学是在分子水平上研究生药的分类与鉴定、栽培与保护及有效成分生产的科学，由中国中医科学院黄璐琦院士于1995年提出[6]。
当前，分子生药学研究进入了快速发展期，在中药理论创新、质量控制、新品种选育等领域取得了很大进展[7]。
分子生药学是解决高良姜资源鉴定、品种选育、栽培管理、药效成分生产的关键钥匙。
因此，亟需应用高良姜系统进化、遗传多样性、分子鉴定和功能基因组学等研究成果，采用生物技术育种、分子标记辅助育种等途径培育高产优质的高良姜新品种，利用微生物发酵生产高良姜有效成分，促进高良姜资源研究与开发。
1高良姜的系统进化与遗传多样性1.1系统进化高良姜为姜科姜族山姜属良姜亚属植物。
袁琳等应用相关序列扩增多态性（sequence-related amplified polymorphism,SRAP ）分子标记技术对采自海南的11种姜科植物进行遗传关系分析，发现高良姜与同属的红豆蔻（Alpinia galanga ）和光叶山姜（Alpinia intermedia ）的遗传关系较近，但与益智（Alpinia oxyphylla ）、草豆蔻（Alpinia katsumadai ）、海南山姜收稿日期：2022-10-19基金项目：中央本级重大增减支项目（2060302）；国家中药材产业技术体系建设专项（CARS-21）；国家中医药管理局道地药材生态种植及质量保障项目（Z155080000004）；广东药科大学创新训练计划资助项目（202110573011）。
分子生药学实验的基本操作流程
分子生药学实验的基本操作流程
植物基因组的DNA提取：
1、取2g左右的新鲜叶片放入研钵，加入液氮后迅速研磨直至叶片成粉状。
分别用两个预冷过的管盛装，其中一管放入负20度的冰箱保存留作备用。
2、吸取经65度预热过的CTAB溶液650ul加入装有叶片粉末的管中，混匀，放入65度的水浴锅中水浴80min左右，期间每隔10min 左右轻轻摇匀一次。
3、水浴结束后，打开盖子加入325ul氯仿一异戊醇（24:1）和325ulTris酚。
轻轻混匀5min，静置15min使其充分反应。
4、4度，12000rpm，离心15min。
5、轻轻取出，用剪过的200ul枪头缓慢吸取上清液，转入另一支管中。
加入650ul氯仿一异戊醇（24:1），轻轻摇匀，静置15min。
6、4°C，8000rpm，离心10min。
7、取出，同前边的步骤，吸取上清液转入另一支管中。
8、加入冰冻乙醇，至管口。
盖上盖子，轻轻混匀。
此时，能看到有絮状或者成团的白色沉淀出现即DNA沉淀。
9用枪头将沉淀挑出，倒掉酒精。
若沉淀有颜色、比较脏，可用75%的洗涤1到2次。
真空抽干。
四加入100ul的ddH2O或TE溶液溶解DNA，放入冰箱保存备用。
分子生药学名词解释
分子生药学名词解释
1. DNA （脱氧核糖核酸）：DNA是细胞中的遗传物质，由一系列核苷酸组成，储存着生物体的遗传信息。
通过DNA复制和转录，维持着生物体细胞的正常功能。
在分子生药学中，DNA序列的研究常用于估计药物对基因表达的影响和开发基因治疗方法。
2.种子生长因子（Seed Growth Factor）：种子生长因子属于一类细胞因子，主要参与涉及生长、分化和发育等过程中的细胞信号转导。
种子生长因子的研究为药物的研制和评价提供了帮助，同时也有潜力作为干细胞治疗的工具。
3.基因编辑（Gene Editing）：基因编辑是指通过人工介入修复或改变目标基因序列，以实现对生物体遗传信息的精准掌控。
基因编辑技术由于其具有靶向性和高效性，具有广泛的应用前景，如可望治愈遗传性疾病、癌症等疾病。
4.内质网应激（Endoplasmic Reticulum Stress）：内质网应激是指细胞内胞质型蛋白质在生物过程中刺激内质网的生理和生化反应的现象。
内质网应激是许多疾病的主要病因之一，如炎症、神经退行
性疾病、心血管疾病等，因此在分子生药学领域的研究中，研究内质网应激与疾病的关系也备受关注。
5.转录（Transcription）：转录是指RNA聚合酶将DNA模板转录成RNA的过程。
转录是细胞生物学和分子生物学研究中最重要的过程之一，通过转录过程，约35%的药物作用于基因表达。
在药物研发中，通常会对药物需要调节的靶标进行转录因子筛选，来确定药物是否具有疗效。
6. RNA病毒（RNA Virus）：RNA病毒是一类以RNA作为遗传物质的病毒。
RNA病毒包括多种病毒类型，如乙型肝炎病毒、流感病毒、HIV/。
分子生药学
分子生药学1. 1995年首次提出分子生药学这一概念。
2. 分子生药学:生药学与分子生物学相互撞击、相互融合。
3. 分子生药学研究的主要任务:(1)中药材品种系统整理与质量标准化研究;(2)珍稀濒危药用动植物保护与资源可持续利用研究;(3)药用植物种质资源、分子标记辅助育种与新)代谢途径基因调控与中药材品质定向调控研究;(5)中药活性成分的品种的培育研究;(4生物生产研究;(6)绿色无公害药用植物培育研究。
4. RNA是基因表达的初级产物，其最核心作用是将DNA编码的信息翻译为蛋白质。
5.碱基互补配对:A与T之间两个氢键，G与C之间三个氢键。
6. DNA复制的步骤:(1)DNA的自我复制，这个过程有很多酶的参与;(2)DNA通过转录将信息传递给mRNA;(3)在真核生物中，mRNA经过修饰(主要是剪切)后，从细胞核进入细胞质;(4)信使mRNA与核糖体结合，核糖体读取mRNA的信息合成蛋白质，这步叫转译。
7. DNA复制时，大多数的原核生物和真核生物都是从固定的起始点开始，以双向等速复制方式进行DNA的复制。
8. DNA复制从起点开始向一个方向复制时，局部的DNA双链必须打开，主要靠解链酶的作用，打开后的单链还需要单链结合蛋白与其结合，在复制叉向前移动时，造成其前方DNA分子所产生的正超螺旋，必须由拓扑异构酶来解决。
9. RNA的功能:转运RNA:tRNA通过反密码子识别mRNA上相应的遗传密码;核糖体RNA:与蛋白质一起构成核糖体;信使RNA:mRNA是蛋白质合成的模板。
10. mRNA 的加工:(1)5ˊ端加帽:5ˊ端都有一个甲基鸟苷的帽子;(2)mRNA多聚腺苷酸化:大多数的真核生物的mRNA都有3ˊ端的多聚腺苷酸(A)尾巴;(3)mRNA前体(hnRNA)的拼接(把一些内含子剪掉)。
11. 蛋白质的紫外吸收:在280nm波长处有特征性吸收峰。
12. 基因是指携带有遗传信息的DNA或RNA序列，是控制性状的基本遗传单位。
分子生药学理论和实验教学方法探讨
分子生药学理论和实验教学方法探讨发布时间：2021-06-10T14:53:14.587Z 来源：《探索科学》2021年4月作者：郭一萌[导读] 近年来，经济的发展，促进我国科技水平的提升。
随着科学技术的发展，分子生物学技术发展日新月异，已渗入到整个生物学领域，其相关分子生物学技术的应用已成为推动学科建设的必要手段。
特别是在中药学相关学科的应用，正在不断地帮助加快中药现代化的进程。
嘉兴学院郭一萌 314033摘要：近年来，经济的发展，促进我国科技水平的提升。
随着科学技术的发展，分子生物学技术发展日新月异，已渗入到整个生物学领域，其相关分子生物学技术的应用已成为推动学科建设的必要手段。
特别是在中药学相关学科的应用，正在不断地帮助加快中药现代化的进程。
分子生药学是融合了生药学和分子生物学的交叉学科。
在教授过程中对学生的专业基础知识要求较高，教学效率提升较难。
本文就分子生药学理论和实验教学方法展开探讨。
关键词：分子生药学；教学方法；教学效果引言分子生药学是一门涉及多学科的交叉学科，要求学生具备生药学、生物化学、分子生物学等课程的专业基础，同时涉及到一些新技术和方法，授课难度较大。
1分子生药学》课程的培养目标《分子生药学》是一门具有相当广度和深度的课程，要求学习者必须具备良好的中药学和分子生物学基础知识储备。
药学或中药学相关专业的研究生，本科期间已经接受了药学、中药学及分子生物学相关科目的学习，对分子生药学的基本概念和基本理论已经有了初步的了解，例如分子标记、基因表达、DNA复制和ＲNA转录等，所以在药学或中药学相关专业的研究生中开展《分子生药学》课程较为合适，便于学生接受和掌握分子生药学的基本技能，降低学习的难度，从另一方面来讲，《分子生药学》的学习能为研究生在制药企业、药检部门或研发机构就业获得一块“敲门砖”。
因此，《分子生药学》课程最先要针对药学及中药学相关专业硕士研究生开设，然后尝试在本科生中，以选修课的形式开展。
分子生药学的定义
分子生药学的定义1. 引言分子生药学是一门研究利用分子生物学和化学原理来发现、设计、合成和优化药物分子的学科。
它结合了生物学、化学和药理学等多个领域的知识，旨在开发出更安全、更有效的药物治疗方法。
本文将对分子生药学的定义进行全面详细、完整且深入的讨论。
2. 分子生药学的基本概念在过去几十年里，随着科技的进步和人们对疾病治疗需求的增加，分子生药学逐渐崭露头角。
它利用分子水平上的信息来理解生物系统和疾病机制，并通过设计和合成特定分子来干预这些机制，以实现治疗目标。
分子生药学主要关注以下几个方面：2.1 药物发现药物发现是分子生药学的核心任务之一。
通过深入了解疾病的分子机制，科学家可以确定潜在的靶点，并设计出能够与这些靶点相互作用的小分子化合物。
这些小分子化合物可以通过高通量筛选、计算机辅助设计和合成化学等方法获得。
2.2 药物设计与优化药物设计与优化是分子生药学的另一个重要方面。
一旦获得了潜在的药物候选分子，科学家需要对其进行进一步的优化，以提高其活性、选择性和药代动力学特性。
这通常涉及到结构活性关系研究、合成方法的改进和药物分子的修饰等工作。
2.3 药物运输系统为了将药物分子有效地输送到靶标组织或细胞内，科学家需要开发出适当的药物运输系统。
这些运输系统可以是纳米粒子、脂质体、聚合物或其他载体。
通过调节运输系统的大小、形状和表面性质，可以实现药物的靶向输送，提高治疗效果并减少副作用。
2.4 药物代谢与毒理学在分子生药学中，了解药物的代谢途径和毒理学特性对于评估其安全性至关重要。
科学家需要研究药物在体内的转化过程，并评估其对器官和组织的毒性。
这些信息有助于设计更安全的药物，并预测药物的药代动力学特性。
3. 分子生药学的研究方法分子生药学采用了多种研究方法来实现其目标。
以下是一些常用的方法：3.1 结构生物学结构生物学是研究生物大分子结构的科学。
在分子生药学中，结构生物学被广泛应用于解析蛋白质和药物分子之间的相互作用。
分子生药学的学科特色
分子生药学的学科特色
分子生药学是一门综合性的学科，主要研究药物的分子机理和细胞信号转导网络，以及药物分子设计、合成和表征，以及药物的研发、应用和监测等。
它具有以下特色：
1、综合性：分子生药学是一门综合性的学科，它结合了分子生物学、计算机科学、药理学、药物化学等多种学科，以及药物研发、药物应用和药物监测等多个领域，深入研究药物的分子机理、细胞信号转导网络、药物分子设计、合成和表征等，以及药物研发、应用和监测等。
2、实践性：分子生药学强调实践性，要求学生在实验室中实践，熟悉和掌握分子生药学的基本原理和实验技术。
3、创新性：分子生药学强调创新性，要求学生在实验室中创新，研究新的药物分子设计、合成和表征等，以及药物研发、应用和监测等。
4、跨学科性：分子生药学具有跨学科性，它结合了分子生物学、计算机科学、药理学、药物化学等多个学科，以及药物研发、应用和监测等多个领域，深入研究药物的分子机理、细胞信号转导网络、药物分子设计、合成和表征等。
分子生药学
中药生物学与中药材鉴定药材除了矿物类外，大多是来源于动物和植物。
但由于动植物药材多是死亡的干燥生物体或生物的组织器官，在生物死亡的过程中，细胞会产生大量降解DNA，这给药材DNA 的分析带来困难。
随着分子生物学技术的发展，特别是微量DNA提取技术和PCR技术的发展，为用DNA分析技术鉴定药材活性物质提供了可能。
从1994年Cheung等首次采用AP-PDR法获得可以区别西洋参和人参的指纹图后，以PCR技术和RAPD技术为支撑的各种试验已应用于植物药材相近种类的鉴定，植物药材基原的鉴定，复方制剂、粉剂中药材品种的鉴定，动物药材的鉴定，药材的野生类型和栽培种类的鉴定，道地药材鉴定等方面。
对中药材的现代化发展进程起到了举足轻重的作用。
RAPD标记已被广泛应用于分子生药学各方面：①生物多样性：随着植物药研究的不断深入，可持续开发利用药用植物资源的问题越来越受到重视。
应用RAPD技术进行药用植物生物多样性研究，可以在遗传多样性水平上了解天然药物多样性与物种、生态及地理分布的关系，挖掘潜在的药物资源，为开发新药寻找途径。
RAPD方法可以检测物种的遗传多样性，探讨物种的亲缘关系和进化趋势。
因此它是药用植物资源保护和种质资源保存的依据，特别是对濒危物种的研究更具有实际意义。
②RAPD 标记可用于生药分类，在DNA分子水平上鉴别生物不同种、亚种、变种甚至株。
③RAPD 标记可用来制作生物类生药系统发育关系上的树状图，特别是种内水平。
这为生药亲缘进化关系,寻找新的药用资源开辟了新途径。
④RAPD标记可用于构建基因图谱，进行基因定位，和对未知序列的DNA片段扩增与测序。
⑤RAPD标记亦可用于遗传连锁图谱的构建，指导药用植物育种，防止品种间杂化和自交，选育优良性状的品种。
在进行中药的分子定性定量分析时，亦也充分发挥PCR技术和RAPD技术的优势。
PCR技术和RAPD技术所需的样品基因组量DNA极少（10ng即可），且其引物已可用于商业化生产。
柴胡分子生药学研究进展
柴胡分子生药学研究进展分子生药学是一门新兴的以生药为研究对象的交叉学科，其发展为传统的生药学研究提供了新的理论方法和技术，使对生药的研究达到了基因水平。
柴胡作为传统中药，在传统研究方法基础上，也开展了分子生药学研究，并取得了一定成果。
本文综述了近年来采用分子生药学手段的柴胡相关研究，并对该领域进行了展望，以期为进一步推动柴胡资源及其他中药资源的保护、开发和利用提供参考。
Abstract：Molecular pharmacognosy is an emerging interdisciplinary subject with crude drugs as research subjects. Its development provides a new theoretical method and technique for traditional pharmacognosy research，so that the study of crude drugs has reached the level of gene. As traditional Chinese materia medica，Bupleuri Radix has developed molecular pharmacognosy research on the basis of traditional research methods，and achieved certain results. This article summarized the research achievements of Bupleuri Radix through molecular pharmacognosy method in recent years，and prospected this field，in order to further provide references for the protection，development and utilization of Bupleuri Radix resources and other TCM resources.Key words：molecular pharmacognosy；gene；Bupleuri Radix；molecular biological technology；TCM resources分子生药学是生药学和分子生物学相互融合形成的一门新兴的交叉学科，由黄璐琦院士在1995年首次提出[1]。
分子生药学名词解释
分子生药学名词解释
分子生药学是一门研究药物分子结构与生物活性之间关系的学科。
它主要关注药物分子的合成、结构、性质、作用机制及其在生物体内的代谢和作用过程等方面。
在分子生药学中，药物分子的结构是研究的重点。
通过对药物分子结构进行深入研究，可以揭示药物的作用机制和影响因素。
同时，还可以通过改变药物分子结构来调控其生物活性和毒副作用，从而实现更好的治疗效果和安全性。
为了深入理解药物分子结构与生物活性之间的关系，分子生药学还涉及到多种技术手段。
其中包括计算化学、核磁共振谱学、质谱技术、X 射线晶体学等。
这些技术手段可以帮助研究人员更加准确地确定药物分子的三维空间结构和化学键信息，并进一步预测其在体内作用过程中可能产生的影响。
总之，分子生药学是一门十分重要的学科，在新药研发领域起着不可替代的作用。
它的发展为药物研发提供了更加科学、精准的方法和手段，有望为人类健康事业做出更大的贡献。
分子生药学1
分子生药学一、分子生药学的含义和研究对象（1）生药：指经过简单加工、直接用于医疗保健或制药原料的药材，包括制药中药、民族药和民间药。
•中药－在中医理论指导下，按照中医的治疗原则使用，并被收载于我国本草著作中的药物。
民间药－指民间医生用于治疗疾病或地区性口耳相传，本草文献无记载，不以中医理论指导的药物。
•民族药－指少数民族使用的、以它们的民族医药理论或传统经验为指导药物。
（2）生药学：利用植物学、动物学、化学等知识，研究生药真伪、优劣等的学科。
研究对象是植物体，植物器官，细胞，化学成分。
•（3）分子生药学：利用分子生物学的理论和方法，研究生药的真伪、优劣的学科。
其研究对象是中药中的DNA，RNA和酶。
二、学习分子生药学的目的意义1. 中药材品种系统整理与质量标准化研究•（1）研究有争议和难鉴定中药材，为确定中药材基源提供理论依据•如黄甘草和胀果甘草的研究，为甘草药材的基源确定提供了依据。
（2）研究有争议的植物类群，促进发现濒危药用植物的替代品。
•基本理论：药用植物亲缘关系越近，形态越相似，化学成分越相近，临床功效越近似，越有可能相互替代。
•当亲缘关系出现争议的时候，可以用分子生药学的方法解决。
例如：•中药材前胡－伞形科前胡属植物白花前胡和紫花前胡的干燥根•紫花前胡－伞形科当归属植物－伞形科前胡属植物•分子证据说明紫花前胡应是当归属植物•2、药用动植物生物多样性保护与生药资源可持续利用研究•研究濒危动植物保护种群的范围•确定物种内基本保护单元是优化和实施保护策略的基础。
•如：海南黑长臂猿是黑长臂猿的亚种；DNA序列差异较大，足以接近种的水平，而且只有15只，被列入最优先保护范围。
3、药用植物分子标记育种与新品种的培育•（1）新品种选育（2）种子种苗纯度鉴定•种子纯度是保证优良品种增产潜力得以发挥的关键因素，保证种子质量具有重要意义。
•田间试验－DNA指纹技术4、代谢途径基因调控与中药材品质定向调控•初生代谢产物相同，以此为起点，产生各种各样成分，可阻断某一代谢途径，促进另一条代谢途径的产物积累•5、利用基因工程和组织培养技术，高效表达和生产天然活性成分•含量低，价钱贵的活性成分的生物生产（1）毛状根培养（2）生物转化6、基因工程与绿色无公害药用植物•（1）农药残留（2）重金属污染7、道地药材的形成机制研究道地性越明显，种群的基因特化就越明显。
分子生药学
绪论一、分子生药学的概念及发展二、分子生药学与相关学科的关系第一章基础理论第一节核酸一、核酸的组成与结构二、DNA复制三、DNA转录四、RNA的结构和功能五、mRNA的加工六、mRNA翻译与蛋白质第二节基因一、基因与基因组二、基因的突变三、基因表达的调控第三节遗传多样性一、遗传多样性的形成二、遗传多样性的测度第四节物种的形成一、物种的概念二、物种的形成第二章方法与技术第一节核酸分析技术一、核酸的分离和纯化二、聚合酶链反应（PCR）技术三、分子杂交技术四、分子标记技术五、DNA测序分析六、cDNA文库的构建七、mRNA差异显示技术八、基因芯片技术第二节基因工程技术一、工具酶二、载体三、基因克隆技术四、基因转化与表达技术五、转基因植物第三节电泳技术一、电泳的概念二、电泳分类三、凝胶电泳第三章药用植物的系统演化第一节药用植物系统演化概述一、植物系统学的发展阶段二、植物系统学的研究方法第二节药用植物分子系统学的理论基础一、特征问题二、分支系统学第三节药用植物分子系统学的研究方法与应用一、药用植物分子系统学的研究方法二、药用植物分子系统学的应用第四章药用植物的种质资源第一节药用植物种质资源概述一、药用植物种质资源的概念和意义二、药用植物种质资源的类别三、药用植物种质资源的特点第二节药用植物种质资源的收集与保存一、药用植物种质资源的考察二、药用植物种质资源的收集三、药用植物种质资源的保存第三节药用植物种质资源的分子评价一、种质资源的物种鉴定二、药用植物种质纯度检测三、种质资源亲缘关系的确定第四节药用植物种质资源分子标记辅助育种一、分子标记辅助育种概念和意义二、药用植物种质资源的遗传图谱研究三、重要农艺性状基因的标记四、种质资源分子标记辅助育种的应用第五章珍稀濒危的药用植物第一节珍稀濒危动植物的含义和划分标准第二节药用植物的濒危机制一、内在机制二、外部机制三、人类活动第三节遗传多样性的保护第四节物种和有效种群衰退的分子鉴定一、物种的分子鉴定二、有效种群衰退的分子鉴定第五节优先保护种群的确立原则一、基于遗传变异确定优先保护种群二、基于遗传距离确定优先保护种群三、基于种群遗传贡献率确定优先保护种群第六节珍稀濒危药用动植物保护方法一、就地保护二、迁地保护三、离体保护第六章道地药材第一节道地药材的概念一、道地药材概念的历史沿革二、道地药材的概念三、道地药材的属性第二节道地药材形成的分子机理一、道地药材形成的生物学内涵二、道地药材形成的生物学原理三、道地药材形成的模式假说四、道地药材形成的分子机理第七章生药的鉴定第一节生药鉴定方法概述一、基原鉴定二、性状鉴定三、显微鉴定四、理化鉴定五、分子鉴定第二节近缘药材的分子鉴定一、限制性内切酶酶切片段长度多态性（RFLP）技术的应用二、随机扩增多态性DNA（RAPD或AP—PCR）技术的应用三、PCR扩增特定片段的限制性位点分析（PCR～RFLP）技术的应用四、扩增片段长度多态性（AFLP）技术的应用五、DNA测序技术第三节名贵易混药材的分子鉴定一、关于人参类药材的分子鉴定二、其他名贵易混淆药材的分子鉴定第四节动物类药材的分子鉴定第五节野生与家种（养）药材的分子鉴定第八章中药活性成分的生物生产第一节生物转化产生中药活性成分一、生物转化的含义二、生物转化的体系三、底物的添加四、转化体系的筛选五、生物转化及产物的提取、分离及鉴定六、不同影响因子及反应动态的考察七、国内外对中药生物转化的研究现状第二节基因工程产生中药活性成分一、冠瘿瘤培养产生中药活性成分二、毛状根培养产生中药活性成分参考文献。
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分子生药学研究策略
分子遗传标记技术
通过直接分析遗传物质的多态性来诊断生物内在基因排布规律及其 外在性状表现规律的技术。任何生物种或个体都具有特定的DNA 多态性，通过直接诊断分析DNA 的多态性，便能避开遗传特性表 现过程中的环境因素、数量性状遗传或部分与完全显性的干扰，快
速准确地鉴定药材真伪。
分子生药学研究方法
PCR反应的结果。①循环参数
变性 退火 延伸
②反应成分
（3）PCR反应引物的设计 引物的设计在整个PCR扩增中占有十分重要的地位 特异性，扩增性 ①引物的序列应位于基因组DNA的高度保守区，且与非扩增区无同源序列。这样 可以减少引物与基因组的非特异性结合，提高反应的特异性 ②引物长度：15－30nt为宜。引物过短或过长均可使反应的特异性下降。 ③引物的碱基尽可能随机发布，避免出现数个嘌呤或嘧啶的连续排列，G+C碱基
dNTP:一般为50－200μmol/L
Mg2+ 模板：PCR对模板的要求不高，单、双链DNA均可，但
样品中不能混有蛋白酶、核酸酶、DNA聚合酶抑制剂以
及能与 DNA结合的蛋白质。 添加剂：DMSO（二甲基亚枫），提高扩增效率及特异性
（1） 理论上PCR合成产物的数量经过每轮循环都将增加一倍，应按2n-2n 的指数方式递增，PCR反应30轮循环后，PCR扩增应达到230个拷贝，约109个拷 贝。但由于DNA聚合酶的质量、待扩增片段的序列及反应系统的条件等各种因素 的影响，实际扩增效率比预期的要低，一般可达106－107个拷贝。 “平台效应”：PCR反应中，当引物－模板与DNA聚合酶达到一定比值时， DNA聚合酶催化反应趋于饱和，即PCR反应不再增加。 平台效应在PCR反应中是不可避免的，但一般在平台效应出现前，PCR产物 的数量足以满足实验的需要。 （2）PCR反应条件的优化 PCR方法操作简便，但影响因素颇多，因此需要根据不同的DNA模板，摸索最 适条件。主要从： 反应的特异性、敏感性、忠实性、扩增效率等四个方面衡量
高纯度的DNA模板的制备 严格的Taq DNA聚合酶浓度和来源 合适的镁离子浓度，太高会产生弥散背景，太低了 得到的PCR产物条带淡
DNA复制原理的具体应用— PCR技术
Polymerase Chain Reaction 聚合酶链反应 它是一种模拟天然DNA复制过程，在有DNA模板、DNA聚合酶（Taq酶）、 RNA引物和四种dNTP的情况下，通过高温变性（90℃－95℃，1－2min）,低温 退火（25℃－37℃，1－2min）,中温延伸（60℃－75℃，90 sec-5min）,这样反复 循环的过程中，在体外扩增特异性DNA片段的分子生物学技术。（原理图） 1、PCR反应成分：Taq DNA聚合酶 引物浓度：一般0.1-0.5μmol/L
对RFLP的检测主要是用Southern杂交的方法进行，即利用限制酶酶解及凝胶 电泳分离不同生物体的DNA分子，然后用经标记的特异DNA探针与之杂交，通 过发射自显影或非同位素显色技术来揭示DNA的多态性。( 图 Southern )
（基于PCR的DNA标记：随机引物PCR标记）
② RAPD（random amplified polymorphic DNA）标记：
DNA 分子遗传标记技术已有20多种，认为五大类比较合适进行研究。
1. 以Southern 杂交为基础的DNA分子标记技术
2. 以PCR为基础的分子标记技术
3. 以重复序列为基础的分子标记技术 4. DNA序列分析
DNA 分子遗传标记技术的优点
1. DNA 分子标记不受发育时期和环境的影响，DNA分子标记 在基因水平进行标记，不受取材部位、时间和环境的影响， 而形态标记和生化标记都是基因表达的结果，其结果受发 育和环境的影响，测定有时会不准确； 2. DNA 分子标记通常是共显性，表现的信息量大，可精确鉴 定基因型组合； 3. DNA 分子标记多态性强，根据测得的大量标记位点绘制的 连锁图，其多态信息量比形态标记高得多。
中药高产、优质、多抗性品种的培育 濒危紧缺中药资源的保护和持续利用 中药新的、便捷、准确的分子标识鉴定方法的研究 从基因层次,为过去不能很好解决的问题如道地药材的研究、药材品
质的定向调控等提供了新的方法和思路。
分子生药学研究重点
药用植物的分子系统学研究 药用植物种质资源的分子生物学研究 生药的分子鉴定研究 道地药材形成的分子机理研究 珍稀濒危中药资源的遗传多样性分析和保护策略研究 药用植物的抗性基因工程研究 药用化学成分的生物转化及分子机理研究 药用植物有效成分生物合成分子机理与调控的研究和药用植物细胞 组织和转基因器官培养与活性成分生产等
（单核苷酸多态性的DNA标记）
⑧ SNP（single nucleotide polymorphism）标记:
单核苷酸多态性。不同个体基因组DNA序列同一位置上的 单个核苷酸的差别。其比较的不是DNA的片段长度，而是相同 序列长度里的单个碱基的差别。 (SNP_) ⑨ 主要类型的DNA分子标记的技术特点比较
预先克隆和测序。 ④ SSR（simple sequence repeats)标记:简单重复序列多态 性。又称微卫星DNA多态性，即由二核苷酸，三核苷酸或四核苷酸 串联重复的拷贝数目不等而出现的多态现象。(76)
（基于PCR与限制性酶切技术结合的DNA标记）
⑤AFLP（amplified fragments length polymorphism） 标记:扩增片段长度多态性。通过对基因组DNA酶切片段的选择性扩增来检测 DNA酶切片段长度的多态性。AFLP揭示的DNA多态性是酶切位点和其后的选择 性碱基的变异。 （AFLP 原理）
RAPD标记已被广泛应用于分子生药学各方面： ①生物多样性：随着植物药研究的不断深入，可持续开发利用药用植物资源的问题 越来越受到重视。应用RAPD技术进行药用植物生物多样性研究，可以在遗传多 样 性水平上了解天然产物多样性与物种、生态及地理分布的关系，挖掘潜在的药物资 源，为开发新药寻找途径。RAPD方法可以检测物种的遗传多样性，探讨物种 的亲 缘关系和进化趋势。因此它是药用植物资源保护和种质资源保存的依据，特别是对 濒危物种的研究更具有实际意义。（舒艳群, 白守梅, 陈毓 亨. RAPD技术在药用植物 研究中的应用. 中草药, 1999,30(2):147） ②RAPD标记可用于生药分类，在DNA分子水平上鉴别生物不同种、亚种、变种甚 至株。 ③RAPD标记可用来制作生物类生药系统发育关系上的树状图，特别是种内水平。这 为生药亲缘进化关系,寻找新的药用资源开辟了新途径。 ④RAPD标记可用于构建基因图谱，进行基因定位，和对未知序列的DNA片段扩增 与测序。 ⑤RAPD标记亦可用于遗传连锁图谱的构建，指导药用植物育种，防止品种间杂化和 自交，选育优良性状的品种。
分子生药学
——生物分析技术
在分子水平上研究生药的鉴定、生产和成分的一门科学， 所依据的主要是生药学和分子生物学的理论和方法，是生药 学的一个极富前瞻性和前景性的分支。 可以说，分子生药学不仅继承传统生药学的内容和使命，更 将赋予生药学新的任务和挑战。
中国中医研究院中药研究所所长—黄璐琦
生药学中的一个分支学科
遗传标记 （Genetic marker) 遗传学中通常将可识别的等位基因称为遗传标记。 但随着遗传学和基因概念的发展其内涵也发展。除基 因标记外遗传标记主要包括：
1.形 态 标记： 是指那些能够明确显示遗传多态的外 观性状，如株高、粒色等的相对差异 2.细胞学标记 ：是指能够明确显示遗传多态的细胞学特征。 如染色体结构上和数量上的遗传多态性等 3.蛋白质标记：非酶蛋白质和酶蛋白质在非酶蛋白质中，用得较 多的是种子贮藏蛋白；酶蛋白质主要是同功酶。 4.DNA 标 记：也称DNA多态性标记、 DNA分子标记， 是 DNA水平上遗传多态性的直接反映。
的含量在40％－60％之间。
④引物内部应避免形成二级结构，特别是引物的末端应避免有回文结构。 ⑤二个引物不应有互补序列，特别是3’端应避免互补，以免形成“引物二聚
体”，浪费引物。
⑥引物5’末端碱基无严格限制，在与模板DNA结合的引物长度足够的条件下，其 5’端碱基可不与模板DNA互补而呈游离状态，因此可在引物5’端加上限制性内
DNA 分子鉴定前景广阔
我国生药品种繁多、来源复杂，根据最新统计,药用动植物约有 12000 种左右。但由于历史、地理、人为等因素，加之研究手段的
局限性，长期以来我国生药仍处于品种混乱和质量难以保证的不
利局面，很大程度上制约了中医药的发展。而DNA 分子鉴定法， 将使生药鉴定技术得以创新，而使得中医药的发展真正走向现代
生药的分子鉴定研究
利用DNA分子遗传标记和基因组序列分析技术，从居群、分子乃 至基因水平上，准确刻划药用动植物遗传背景差异和亲缘关系，进而 构建基于叶绿体基因组和（或）和基因组基因序列分析的重要药用动 植物系统发育树，将是分子生药学基础研究的重心。
目前可用于分子系统学研究的主要基因种类有：rbcL，matK， rps4，trnT-trnF， ITS等等。以叶绿体基因组片段为主，核基因应 用较少但信息量巨大。
这里仅介绍遗传的分子标记中的几种重要的分子标记: 1.同工酶标记: 同工酶（Isozyme）是一类分子结构不同、 功能相似、催化同样的生化反应的酶。 同工酶标记是利用编码同工酶的等位基因与同工酶酶谱 的相关性及其共显性的特点进行染色体定位和遗传连锁分析。
2.DNA分子标记: （基于DNA-DNA杂交的DNA标记） ① RFLP标记 (restriction fragment length polymorphism)： DNA某一位点上的变异有可能引起该位点特异性的限制性内切酶识别位点的 改变，包括原有位点的消失或出现新的酶切位点，致使酶切片段长度随之发生变 化。这种变化引起的多态现象即为限制性片段长度多态性（RFLP)。
分子生药学