1分子生物学第六章 基因重组
基因重组知识点总结
基因重组知识点总结一、基因重组的原理基因重组的原理是在DNA分子水平上，通过切割和重组DNA的不同片段，形成新的DNA 序列。
基因重组可以实现DNA片段的互换、合并、删除或插入操作，从而改变DNA的序列，并且产生新的基因组合。
基因重组的原理主要涉及到DNA的结构、酶的作用和DNA片段的互补配对等方面。
1. DNA的结构DNA是由四种碱基（腺嘌呤A、胞嘧啶T、鸟嘌呤G、胞嘧啶C）组成的双链分子，它的结构在空间上呈现出双螺旋的形态。
每一条DNA链都由磷酸和脱氧核糖组成，而这些单元组成了DNA的主干。
而碱基对（A-T、G-C）则连接了两条DNA链，形成了DNA的双链结构。
2. 酶的作用在基因重组的过程中，酶起着至关重要的作用。
例如，核酸酶能够切割DNA分子，使得DNA的特定区域被切割成不同的碱基序列；而连接酶则能够将不同的DNA片段连接起来，形成新的DNA序列。
此外，一些重组酶还可以通过其催化作用来促进DNA分子的重组。
这些酶的作用在基因重组的过程中起着关键的作用。
3. DNA片段的互补配对在DNA重组的过程中，DNA分子的互补配对起着非常重要的作用。
DNA的双链结构使得其具有互补配对的性质，即A会与T形成氢键，而G则会与C形成氢键。
这种互补配对性质使得DNA片段能够通过互补配对的方式进行连接或重组。
综上所述，基因重组的原理涉及到DNA的结构、酶的作用和DNA片段的互补配对等方面。
通过这些原理，我们可以实现DNA分子中某一段DNA片段的与同一DNA分子或不同DNA分子中的另一段DNA片段重新组合成新的DNA序列。
二、基因重组的方法基因重组的方法主要包括DNA重组、基因克隆、基因组编辑和CRISPR-Cas9等。
这些方法可以分别用于不同的应用领域，并且在现代生物技术中有着重要的价值。
1. DNA重组DNA重组是指通过DNA片段的切割和重组来形成新的DNA序列。
这一方法主要依赖于核酸酶的切割作用和连接酶的连接作用。
高中基因重组ppt课件
原因 这种重组通常是由于DNA链之间 的错误配对和修复机制引起的。
过程 非同源重组通常发生在两条DNA 链的特定区域，这些区域由不同 的DNA序列定义。在重组过程中 ，这些区域会相互交换，以产生 新的DNA组合。
转座因子引起的重组
定义
转座因子引起的重组是指由于转座因子的存在而 引起的DNA序列之间的交换。
过程
当转座因子在DNA链上移动时，它们可以引起 DNA序列的重新排列和复制，从而产生新的DNA 组合。
原因
转座因子是一种可以在DNA链上移动的基因，它 们可以引起DNA序列的重新排列和复制。
重要性
转座因子引起的重组在生物进化中起重要作用， 因为它们可以产生新的基因组合和功能。同时， 它们也是导致基因组不稳定和疾病发生的重要因 素之一。
Western印记杂交
总结词
一种用于检测特定蛋白质的技术。
详细描述
将蛋白质样本与特定的抗体进行杂交，然后通过曝光底片显示结果，从而判断是 否存在目标蛋白质。
06
基因重组的未来展望
基因重组技术的改进
技术优化
不断优化重组技术，提高重组效率、准确性和稳定性。
新的应用领域
拓展基因重组技术在生物医药、农业、环保等领域的应用。
基因重组技术的伦理和社会问题
安全性问题
重组技术可能产生不可预 测的后果，对人类健康和 生态环境造成潜在风险。
人类尊严问题
基因重组技术可能对人类 生命系统产生深远影响， 需要谨慎考虑其伦理和道 德问题。
社会接受度
公众对基因重组技术的接 受程度和态度需要关注和 引导。
THANKS。
解决伦理和社会问题
积极参与伦理和社会问题的讨论，推动合理、规范地应用基因重 组技术。基因重组技术的商业化前景源自010203
《基因重组杂交育种》课件
生物制药
抗体药物研发
疫苗研发
基因重组杂交育种可以帮助生物制药 领域快速筛选和开发出具有疗效的抗 体药物，用于治疗癌症、自身免疫性 疾病等重大疾病。
基因重组杂交育种可以帮助生物制药 领域研发出新型疫苗，用于预防和治 疗传染病，提高人类健康水平。
蛋白质药物研发
基因重组杂交育种可以帮助生物制药 领域研发出具有特定功能的蛋白质药 物，用于治疗遗传性疾病、代谢性疾 病等。
基因重组杂交育种的挑战与前
04
景
技术挑战与解决方案
技术难题
基因重组杂交育种技术涉及到复杂的生物分子结构和功能，目前仍存在许多技 术难题，如基因定位、重组和表达调控等。
ห้องสมุดไป่ตู้解决方案
针对这些技术难题，科研人员正在不断探索新的技术和方法，如基因编辑技术 、基因组学和蛋白质组学技术等，以提高基因重组杂交育种的成功率和效率。
《基因重组杂交育种 》PPT课件
目录
• 基因重组杂交育种概述 • 基因重组杂交育种技术 • 基因重组杂交育种的应用 • 基因重组杂交育种的挑战与前景 • 案例分析
01 基因重组杂交育种概述
定义与重要性
定义
基因重组杂交育种是指通过基因重组技术，将不同品种或种 质的优良性状集中于一个品种中，以创造新品种的育种方法 。
社会伦理问题与解决方案
社会伦理问题
基因重组杂交育种技术涉及到人类 和动物的基因改造，引发了广泛的社 会伦理关注，如安全性、隐私权和生 物多样性等问题。
解决方案
为解决这些社会伦理问题，需要制定 和完善相关法律法规和伦理准则，加 强监管和公众参与，同时加强科研人 员的伦理意识和责任感。
未来发展前景与展望
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生物化学与分子生物学重点
第一章 核酸的结构与功能1、种类：脱氧核糖核酸（DNA），存在于细胞核和线粒体内。
核糖核酸（RNA），存在于细胞质和细胞核内。
2、核酸的分子组成：基本组成单位是核苷酸，而核苷酸则由碱基、戊糖和磷酸三种成分连接而成。
戊糖：DNA分子的核苷酸的糖是β-D-2-脱氧核糖，RNA中为β-D-核糖。
3、核酸的一级结构核苷酸在多肽链上的排列顺序为核酸的一级结构，4、 DNA的二级结构DNA双螺旋结构是核酸的二级结构。
双螺旋的骨架由糖和磷酸基构成，两股链之间的碱基互补配对，是遗传信息传递者，DNA半保留复制的基础，结构要点： a.DNA是一反向平行的互补双链结构亲水的脱氧核糖基和磷酸基骨架位于双链的外侧，而碱基位于内侧，碱基之间以氢键相结合，其中，腺嘌呤始终与胸腺嘧啶配对，形成两个氢键，鸟嘌呤始终与胞嘧啶配对，形成三个氢键。
b.DNA是右手螺旋结构螺旋直径为2nm。
每旋转一周包含了10个碱基，每个碱基的旋转角度为36度。
螺距为3.4nm，每个碱基平面之间的距离为0.34nm。
c.DNA双螺旋结构稳定的维系横向靠互补碱基的氢键维系，纵向则靠碱基平面间的疏水性堆积力维持，尤以后者为重要。
5、RNA的空间结构与功能mRNA:1. 真核生物mRNA的5'-端有特殊帽结构2. 真核生物mRNA的3'-末端有多聚腺苷酸尾3. mRNA碱基序列决定蛋白质的氨基酸序列tRNA：1、3′末端为—CCA-OH 2、含10～20% 稀有碱基3、其二级结构呈“三叶草形”4. tRNA的反密码子能够识别mRNA密码子rRNA：rRNA的结构为花状，rRNA 与核糖体蛋白结合组成核糖体(ribosome)，为蛋白质的合成提供场所。
rRNA单独存在不执行其功能。
tRNA功能是在细胞蛋白质合成过程中作为各种氨基酸的戴本并将其转呈给mRNA。
6、核酸的理化性质在某些理化因素作用下，如加热，DNA分子互补碱基对之间的氢键断裂，使DNA双螺旋结构松散，变成单链，即为变性。
分子生物学实验基础知识
分子生物学实验基础知识分子生物学是在生物化学基础上发展起来的，以研究核酸和蛋白质结构、功能等生命本质的学科，在核酸、蛋白质分子水平研究发病、诊断、治疗和预后的机制。
其中基因工程（基因技术，基因重组）是目前分子生物学研究热点，这些技术可以改造或扩增基因和基因产物，使微量的研究对象达到分析水平，是研究基因调控和表达的方法，也是分子水平研究疾病发生机制、基因诊断和基因治疗的方法。
转化（trans formation）、转染、转导、转位等是自然界基因重组存在的方式，也是人工基因重组常采用的手段。
基因重组的目的之一是基因克隆（gene clone），基因克隆可理解为以一分子基因为模板扩增得到的与模板分子结构完全相同的基因。
使需要分析研究的微量、混杂的目的基因易于纯化，得以增量，便于分析。
外来基因引起细胞生物性状改变的过程叫转化（transformation），以噬菌体把外源基因导入细菌的过程叫转染（transfection）。
利用载体（噬菌体或病毒）把遗传物质从一种宿主传给另一种宿主的过程叫转导（transduction）。
一个或一组基因从一处转移到基因组另一处的过程叫转位（transposition），这些游动的基因叫转位子。
一、基因工程的常用工具（一）载体载体（Vector）是把外源DNA（目的基因）导入宿主细胞，使之传代、扩增、表达的工具。
载体有质粒（plasmid）、噬菌体、单链丝状噬菌体和粘性末端质粒（粘粒）、病毒等。
载体具有能自我复制；有可选择的，便于筛选、鉴定的遗传标记；有供外源DNA插入的位点；本身体积小等特征。
质粒存在于多种细菌，是染色体（核）以外的独立遗传因子，由双链环状DNA组成，几乎完全裸露，很少有蛋白质结合。
质粒有严紧型和松弛型之分。
严紧型由DNA多聚酶Ⅲ复制，一个细胞可复制1-5个质粒。
而松弛型由DNA多聚酶Ⅰ复制，一个细胞可复制30-50个质粒，如果用氯霉素可阻止蛋白质合成，使质粒有效利用原料，复制更多的质粒。
分子生物学期末复习资料
、分子生物学期末复习资料检疫1111班）考试题型：1、单项选择（1分/题，共50题）；2、多项选择（分/题，共10题）；3、名词解释（2分/题，共5题）；4、问答题（共15分，4题）；5、论述题（共10分，1题）·第二章基因与基因组一、基因的概念（一）基因概念的发展1、孟德尔：一个因子决定一种性状。
2、摩尔根：性状单位，突变单位和交换单位。
3、顺反子：功能单位，决定一条多肽链的表达4、操纵子：基因表达调控单元（原核）•`•结构基因、调节基因（可表达）•控制基因（启动基因和操纵基因）（二）现代基因概念的发展1、重叠基因：一个基因包含或部分包含另一基因2、断裂基因：内部含间隔区，即由外显子和内含子互相间隔组成的嵌合体3、跳跃基因：转座元件，可移动遗传元件4、假基因：拟基因，没有功能，序列与功能基因相似。
（三）基因的分子生物学定义、是编码多肽链或RNA的DNA片段，包括编码序列：外显子(exon)、插入序列：内含子(intron)、侧翼序列：含有调控序列（四）基因组基因组：一个细胞或病毒的全部遗传信息二、病毒基因组1、病毒基因组核酸的类型（7种）双链DNA（dsDNA）病毒；单链DNA（ssDNA）病毒；双链RNA（dsRNA）病毒；单链正链RNA病毒；单链正链RNA病毒；逆转录RNA病毒；逆转录DNA病毒2、病毒基因组的特点•一种核酸，DNA/RNA ，线性或环形•…•大小相差很大；•一般为单拷贝；•一条或几条核酸链；•连续或间隔；•编码序列大于90%；•相关基因往往丛集形成一个功能单位或转录单元；•有重叠基因。
三、原核生物基因组,1、原核生物基因组特点（1）一般由一条环状双链DNA分子组成；（2）通常只有一个DNA复制起点；（3）结构基因大多组成操纵子；（4）编码序列不重叠（5）没有内含子（6）编码序列（结构基因）在基因组中所占比例较大，基因密度非常高（非编码—调控序列）（7）结构基因多为单拷贝，rRNA基因为多拷贝；[（8）有编码同工酶的同基因（isogene）（9）转座现象：插入序列和转座子等（10）具有多种功能识别区域（往往具有特殊的序列，并且含有反向重复序列。
分子生物学知识点整理
分子生物学知识点整理1.基本分子生物学概念：基因、DNA、RNA和蛋白质是分子生物学的基本概念。
基因是一段DNA序列，负责编码产生RNA和蛋白质。
DNA是脱氧核糖核酸，由含有遗传信息的碱基序列组成。
RNA是核糖核酸，负责将DNA的信息转录成具体蛋白质的制作指令。
蛋白质是由氨基酸组成的大分子，负责细胞的结构和功能。
2.DNA的结构：DNA是双螺旋结构，由两条互相缠绕的链组成，这两条链通过碱基之间的氢键相互连接。
DNA的碱基包括腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)。
3.DNA复制：DNA复制是细胞分裂的过程中，DNA双链被复制为两条相同的DNA双链。
这是生命的一个基本过程，确保每个新细胞都有完整的遗传信息。
DNA复制是由DNA聚合酶酶进行的，它们能够将新的碱基加到原有的DNA链上。
4.转录：转录是将DNA的信息复制成RNA的过程。
这个过程包括三个步骤：启动、延伸和终止。
在转录开始时，RNA聚合酶酶会识别DNA链上一个特定的启动位点，然后沿着DNA模板链向前延伸合成RNA链。
转录的终止是由特定的序列标志着的，一旦被识别，RNA聚合酶酶就会停止合成RNA。
5.翻译：翻译是将RNA的信息转化成蛋白质的过程。
这个过程涉及到tRNA和核糖体的作用。
tRNA具有与特定氨基酸结合的能力，并根据mRNA 模板上的密码子序列，将氨基酸逐个带入核糖体中合成蛋白质。
6.基因调控：基因调控是细胞内基因表达的调控机制，使细胞能够根据需要调整哪些基因的表达，以适应不同的环境条件。
这包括启动子、转录因子和RNA干扰等机制。
7.基因突变和遗传变异：基因突变是指在DNA链上发生的改变，可能导致蛋白质的结构和功能的改变。
遗传变异包括基因重组、基因扩增和基因缺失等，能够产生新的基因组和生物特征。
8.PCR：聚合酶链式反应（PCR）是一种用于扩增DNA片段的技术。
它涉及到短的引物，用于界定所需扩增的DNA片段，然后通过多次的加热和冷却循环，DNA被不断复制，产生大量的DNA片段。
医学分子生物学——基因重组与基因工程
医学分子生物学名词解释——基因重组与基因工程1、同源重组：发生在同源序列间的重组，通过链的断裂和再连接，在两个DNA分子同源序列间进行单链或双链片段的交换。
又称基本重组。
2、转化作用：通过自动获取或人为地供给外源DNA，使细胞或培养的受体细胞获得新的遗传表型，称为转化作用。
3、转导作用：当病毒从被感染的（供体）细胞释放出来、再次感染另一（供体）细胞时，发生在供体细胞与受体细胞之间的DNA转移及基因重组即为转导作用。
4结合作用：当细胞或细菌通过菌毛相互接触时，质粒DNA从一个细胞（细菌）转移至另一细胞（细菌）的DNA转移称为接合作用。
5位点特异重组：是由整合酶催化，在两个DNA序列的特异位点间发生的整合。
6转座：由插入序列和转座子介导的基因移位或重排称为转座。
7、DNA克隆：应用酶学的方法，在体外将各种来源的遗传物质DNA与载体DNA结合成一具有自我复制能力的DNA分子——复制子，继而通过转化或转染宿主细胞，筛选出含有目的基因的转化子细胞，再进行扩增提取获得大量同一DNA分子，也称基因克隆或重组DNA。
8、基因载体：为携带目的基因，实现其无性繁殖或表达有意义的蛋白质所采用的一些DNA分子。
10、载体：克隆载体为使插入的外源DNA序列被扩增而特意设计的载体称为克隆载体。
9、表达载体：为使插入的外源DNA序列可转录翻译成多肽链而特意设计的载体称为表达载体。
10、同尾酶：有些限制性内切酶虽然识别序列不完全相同，但切割DNA后，产生相同的粘性末端，称为同尾酶。
15、配伍末端：有些限制性内切酶虽然识别序列完全相同，但切割DNA后产生相同类型的粘性末端，称为配伍末端，可进行相互连接。
分子生物学检验技术教学大纲
分子生物学检验技术教学大纲第一章原核生物基因组与病毒基因组[目的要求]掌握基因的分子生物学定义;限制性片段长度多态性的概念；质粒的定义与用途；操纵子的结构熟悉病毒基因组与细菌基因组的特点。
原核细胞内核酸含量、种类、功能与组织结构的差异;熟悉转座因子大肠杆菌、HIV与HBV基因组特点[教学时数]3学时[讲授内容]基因的概念基因的生物学定义、基因的分子生物学定义、细胞基因组。
原核生物与真核生物生物种类、原核细胞与真核细胞内核酸含量、种类、功能的差异，操纵子结构。
病毒基因组：重叠基因HBV与HIV等病毒的结构特点细菌基因纽细菌染色体基因组的结构特点;大肠杆菌、质粒。
[复习思考题]名词解释基因、质粒、断裂基因、假基因、限制性片段长度多态性、操纵子问答题1·简述原核细胞基因组特点。
第二章真核生物基因组[目的要求]掌握真核生物基因组的特点;单拷贝序列、中度重复序列与高度重复序列的概念。
熟悉：染色质的结构与要紧成分、核小体是染色质的基本结构单位。
熟悉染色体形态、功能研究中所用术语与新技术简介、朊病毒。
[教学时数]3学时[讲授内容] 真核生物学特点通常特点、C值矛盾、真核生物DNA序列的类型(单拷贝序列、中度重复序列、高度重复序列、人多基因家族、DNA指纹技术(限制性片段长度多态性)。
染色体的要紧成分、染色体的分型、染色体疾病[复习思考题]名词解释单顺反子、外显子、内含子、C值矛盾、单拷贝序列、中度重复序列、高度重复序列问答题真核生物基因组的特点。
第三章癌基因与抑瘤基因[目的要求]掌握癌基因与抑癌基因的概念；癌基因激活的机制熟悉sis家族、src家族、myc与myb家族、P53、RB家族及其表达产物；癌基因与抑癌基因的检测熟悉肿瘤发生的步骤；结肠癌的发病步骤[教学时数]3学时[讲授内容]肿瘤细胞的特征肿瘤病毒与癌基因DNA肿瘤病毒与癌基因;反转录病毒与癌基因。
肿瘤抑制基因肿瘤抑制基因存在的证据;RB基因，p53基因。
第六章外源基因的表达
② 选择标记
目的：使转化体产生新的表型，将转化了的 细胞从大量的菌群中分离出来。
微生物表型选择标记
显性标记 营养缺陷型标记
在基因克隆中绝大多数的质粒载体都是使用抗菌 素抗性记号，并且主要集中在氨苄青霉素抗性、四 环素抗性、链霉素抗性、氯霉素抗性以及卡那霉素 抗性等少数几种抗菌素抗性记号上。
其原因一方面是由于许多质粒本身就是带有抗菌 素抗性基因的抗药性R因子；另一方面则是因为抗菌 素抗性记号具有便于操作、易于选择等优点。
mRNA只能在细胞质中的核糖体上转译成多肽 或蛋白质，再经过加工、糖化，形成高级结构。
第三节 外源基因表达系统
外源基因表达系统：泛指目的基因与表达载
体重组后，导入合适的受体细胞，并能在其中 有效表达，产生目的基因产物（目的蛋白）。
基因表达载体 外源基因表达系统
受体细胞
基因表达系统
原核生物基因表达系统：如大肠杆 菌表达系统、芽孢杆菌表达系统、 链霉菌表达系统、蓝藻表达系统等。
受体细胞本身的表达产物：如
RNA聚合酶、核糖核蛋白、外膜 蛋白以及表达载体编码的蛋白等。
非蛋白质 ：包括DNA、RNA和脂多糖等。
包涵体形成的本质——是细胞内蛋白质的 不断集聚，主要包括三个方面：
①折叠状态的蛋白质的集聚作用； ②非折叠状态的蛋白质的集聚作用； ③蛋白质折叠中间体的作用。
以包涵体形式表达的外源蛋白最突出的优点是：
大肠杆菌表达系统的优越性：
①已经掌握了十分丰富的有关大肠杆菌基础生物学、 遗传学以及分子生物学等方面的背景知识，特别是 对其基因表达调控的分子机理有了深刻的了解；
②大肠杆菌已被发展成为一种安全的基因工程实验 体系，拥有各类适用的寄主菌株和不同类型的载体 系列；
第六章 重组DNA导入受体细胞
第二节 转化
一、几个概念 1、转化：一般指感受态的大肠杆菌细胞捕获和表达质粒载 体DNA分子的过程； 2、转染：指感受态的大肠杆菌细胞捕获和表达噬菌体DNA 分子的过程； 3、转导：指病毒转移真核细胞DNA的过程或噬菌体介导的 细菌细胞之间的基因转移；
例如：对大肠杆菌而言，转化是以质粒为载体，将携 带外源基因的载体DNA导入受体细胞的过程；转染是以噬菌 体为载体，用DNA连接酶使噬菌体DNA环化，再通过质粒转 化方式导入受体菌；转导（或感染）：是以噬菌体为载体， 在体外将噬菌体DNA包装成病毒颗粒，时期感染受体菌。
30℃时，具有活性；45℃丧失活性。 3、以λ噬菌体作为载体进行基因克隆具有以下优点 ①、具有很大的外源DNA包容力，对外源基因的克隆效率高； ②、有非大小的外源DNA的重 组λDNA才能进行包装和转染。
第四节 共转化
常用用于共转化的报告基因：
1、胸腺激酶基因（tk基因）：它是细胞内合成脱氧三磷
酸胸苷（dTTP）的催化酶的基因，影响dTTP的合成。可利 用tk-表型对转化子进行筛选。 tk+细胞由于tk酶可使溴化脱氧尿苷（BrUdr）变成细胞毒 性物质，所以tk+细胞不能在含有BrUdr的培养基内生长； tk-细胞不能合成tk酶，因而可以在BrUdr的培养基上生长。 用HAT培养基（次黄嘌呤、氨基蝶呤、胸腺嘧啶）可以筛 选出tk+细胞。 2、抗药基因的共转染：DNA导入的效率很低，共同导入看 要基因，可通过抗生素培养基去除大量未被感染的细胞， 筛选出阳性转化细胞。
五、枯草芽孢杆菌的转化反应 （一）、枯草杆菌作为受体菌的优点 1、枯草杆菌具有芽孢形成能力，易于培养和保存； 2、枯草杆菌具有胞外酶分泌-调节基因，能使基因表达产 物分泌到胞外，简化表达产物的提取和加工处理； 3、枯草杆菌不产生内毒素。 （二）、枯草芽孢杆菌的自然转化模型 1、枯草芽孢杆菌在葡萄糖基本培养基中培养到对数生长末 期到稳定期，细胞向胞外分泌一种小分子的蛋白质，称为 感受态因子； 2、当培养液中感受态因子积累到一定浓度后，与细胞表面 相互作用，通过一系列信号传递诱导一些感受态特异蛋白 质表达，其中一种成为自溶素，它的表达使细胞表面的DNA 结合蛋白及核酸酶裸露出来，使其具有与DNA结合的活性；
《基因突变和基因重组》教案
《基因突变和基因重组》教案第一章：基因突变概述1.1 基因突变的定义1.2 基因突变的原因1.3 基因突变的特点1.4 基因突变的意义第二章：基因突变的发生机制2.1 点突变2.2 插入突变2.3 缺失突变2.4 倒置突变2.5 基因重排第三章：基因突变与疾病3.1 遗传性疾病3.2 肿瘤3.3 先天性疾病3.4 基因突变与个体差异第四章：基因重组概述4.1 基因重组的定义4.2 基因重组的类型4.3 基因重组的特点4.4 基因重组的意义第五章：基因重组的发生机制5.1 同源重组5.2 非同源重组5.3 转座重组5.4 病毒介导的重组5.5 人工基因重组技术第六章：基因突变与生物进化6.1 基因突变在生物进化中的作用6.2 突变-选择平衡理论6.3 基因流与基因漂变6.4 现代生物进化理论视角下的基因突变第七章：基因重组的应用7.1 基因工程7.2 基因编辑技术（如CRISPR-Cas9）7.3 基因治疗7.4 基因重组在农业中的应用7.5 基因重组在医学研究中的应用第八章：基因突变与法律伦理问题8.1 基因隐私权8.2 基因歧视8.3 基因治疗的伦理问题8.4 基因编辑技术的伦理争议8.5 相关法律和国际协议第九章：基因突变与基因重组的研究方法9.1 分子生物学技术9.2 遗传学实验方法9.3 基因组学分析9.4 生物信息学在基因研究中的应用9.5 实验设计与数据分析第十章：综合练习与案例分析10.1 基因突变和基因重组的概念辨析10.2 案例分析：遗传疾病的基因诊断与治疗10.3 问题解决：设计一个基因编辑实验10.4 小组讨论：基因技术在未来的应用前景10.5 复习测验：基因突变和基因重组的知识点回顾教案的内容应该根据学生的学习水平和课程的具体要求进行调整，确保教学内容的深度和广度适合学生的情况。
教案中应该包含互动环节和实践活动，以提高学生的参与度和理解力。
重点和难点解析重点环节1：基因突变的特点和意义基因突变的特点包括随机性、低频性、多数有害性等。
专业基础课-《分子生物学》课程教学大纲(普通班)
《分子生物学》课程教学大纲适用对象：本科药学专业中文班（学分： 3 学时：54 ）一、课程的性质和任务：分子生物学是研究生物基因表达规律、探索生命奥密的一门基础理论科学，也是研究基因的结构和功能的科学，也是高等院校生物学专业必修课程之一，面向生物技术专业和生物科学专业。
本课程应在无机及分析化学、有机化学、生物化学等课程之后开设，同时又是动物生理学、植物生理学、遗传学、细胞生物学、微生物学等课程的专业基础课。
分子生物学是生物学科发展最快的学科，在推动二十一世纪生物技术产业的崛起、推动国民经济持续高速发展等方面均有重要的作用。
通过对本课程的学习，使学生掌握分子生物学的发展史及研究内容；DNA的结构和功能；基因组的特点及其研究方法；DNA的复制和损伤的修复；RNA的生物合成和剪接加工；蛋白质的生物合成；分子生物学的基本研究方法和技术手段；原核生物和真核生物基因表达的调控的等内容。
理论教学36学时，实验教学18学时。
通过本课程学习，使学生掌握分子生物学的基本原理和实验技能，具备从事与分子生物学相关学科的科研工作的初步能力，并为后续课程的学习打好坚实的基础。
二、教学内容和要求（含每章教学目的、基本教学内容和教学要求）：第一章绪论【教学基本要求】掌握分子生物学的概念和研究范畴，熟悉分子生物学的发展历史。
【教学具体内容】一、分子生物学的概念二、分子生物学研究的内容基因与基因组的结构与功能；DNA的生物合成、修复和重组；RNA的生物合成和转录产物的加工；蛋白质的生物合成；基因表达的调控；穿插介绍相关的研究技术。
三、分子生物学的发展和展望人类对DNA和遗传信息传递的认识阶段；重组DNA技术的建立、发展和应用；结构基因学和功能基因学的发展现状和发展趋势。
第二章染色体与DNA【教学基本要求】掌握DNA的一二三级结构、性质和功能；熟悉原核生物和真核生物基因组的特点，掌握DNA复制过程及DNA变性复性等概念及影响因素。
【教学具体内容】第一节染色体和DNA的结构一、DNA的一级结构：是指4种核苷酸的连接及排列顺序，表示了DNA分子的化学构成。
基因重组技术及发展趋势
基因重组技术及发展趋势基因重组技术是一种利用DNA分子生物学方法，将不同来源的DNA 片段导入宿主细胞并有序重组和表达，以获得需要的生物体特定的DNA 分子技术。
基因重组技术被广泛应用于医学、农业、环境保护和生物工程等领域，成为21世纪最具前景和发展潜力的技术之一。
基因重组技术的方法主要包括：酶切、连接、转化、筛选和鉴定等。
酶切技术是将DNA切割成不同的碎片，连接技术是将DNA碎片连接成一个完整的基因组，转化技术是将基因组导入到宿主细胞中进行表达，筛选技术是从大量的细胞中筛选出目标基因的表达细胞，鉴定技术是将表达的基因与原基因进行比较。
随着基因重组技术的不断发展和成熟，它在医学领域中得到广泛应用。
其中包括基因疗法、免疫检测、抗病毒药物、生长激素和其他蛋白质的治疗、生物制剂的制备等。
特别是基因疗法，它通过人工改变患者体内的基因结构，从而达到治疗疾病的目的，如治疗癌症、遗传病等。
同时，基因重组技术在农业领域也有广泛的应用，用于培育抗虫、抗病的新品种、提高食品营养、改善农产品质量和产量等。
在环境保护方面，基因重组技术被应用于处理和利用有毒物质、清除污染、生物修复等。
基因重组技术的发展趋势主要包括以下几方面：首先，越来越多的专业技术将会被纳入基因重组技术中，如纳米技术、计算机技术、机器人技术等。
这些新技术将加速基因重组技术的发展。
其次，基因重组技术将更加注重生物安全问题，此外，将更严格遵循监管机构制定的生物安全标准，确保基因改造的物种符合安全标准并不会影响生态环境。
再次，基因重组技术工具的质量和高效性将进一步提高。
新的提取和增殖DNA片段的技术、改进的转化技术和新型各向异性介质等实验工具将逐步应用于实验室，使得基因重组技术的效率和成功率得到了大大提高。
最后，基因重组技术的费用将随着时间的推移逐渐减少，这将大大促进其应用范围的扩大，同时也能为医学、生物制药和农业等领域带来更多的利益。
总之，基因重组技术作为一项具有巨大应用前景的技术，无疑将会在未来的科学研究中扮演越来越重要的角色。
基因重组技术
基因重组技术一、什么是基因重组基因重组技术是以遗传基因工程方法将植物、动物或微生物等生物体改良其特性，而达成的一种新生命体。
基因可以透过复制的过程，将遗传信息传递给下一代，从而控制生物的个体性状表现，除此之外，基因还可以制造出一些结构蛋白，直接或间接地影响生物的生理表现。
而目前的基因工程技术，其发展乃建立在过去四十多年分子生物学的成果上，可说是分子生物学的延伸应用。
其基本原理是利用能切割特定DNA序列的限制酵素，将来自不同生物的DNA作切割，再以连接酵素连接带有相同切口的DNA片段，如此，在应用上便可将一些特殊DNA片段与载体进行接合，形成重组DNA，如果再将这重组DNA，经转形的作用送入宿主细胞中，经由宿主细胞的不断分裂，便可持续的复制这DNA片段。
整个基因工程技术实际上就是这些不同工具间的组合搭配，以期达到最好的基因表现或基因转殖的目的。
二、基因重组技术的方法基因改造生物主要是透过以下三种基因重组技术方式来制造：技术方式增加法为了改变动物或植物的表现性状，而从某一物种抽取个别基因，将其殖入另一动物或植物的基因组内，例如将人类黄体素的基因殖入酵母菌中以大量生产避孕药所需的主成份；又如把抗除草剂的基因殖入大豆，令大豆能够抗除草剂。
今天，科学家已可以将细菌、病毒、昆虫、动物，甚至人类的基因，引入植物内，制造基因改造植物。
减少法使特定动植物基因发生缺失，令动植物丧失某些原有性质与功能，如减少蕃茄内催熟基因的数量，将减缓其组织成熟软化，以延迟蕃茄的成熟期。
调节法去除或增加某固定基因的控制因子，可以改变生物特性的表现程度，甚至是功能，造成调整生物生命特性。
就像紫外线可以促成癌细胞的发生一般。
又例如透过刺激头发的基因，改变头发的色素；又如调节菜籽油内控制饱和脂肪酸的基因，使其减少制造饱和脂肪酸，使菜籽油的饱和脂肪酸含量降低。
1、如何起作用?每个有机体(无论是细菌还是人)的细胞都含有一个或多个DNA分子，被喻为遗传资讯库。
基因重组的概念原因和意义
基因重组的概念原因和意义基因重组是一种分子生物学技术，它指的是将来自不同来源的基因片段组合在一起，以产生具有新功能的基因组合。
基因重组技术的发展和应用对生物学、医学和工业等领域具有重要意义。
概念：基因重组是指通过人工手段将DNA分子中的基因片段进行重新组合，使其具有新的功能或性质。
这种重新组合可以在同一物种内进行，也可以跨越物种进行。
原因：1.创造新的生物体：基因重组技术可以用来创造具有新特性的生物体，例如耐病、耐旱、高产等，以满足人类对农业、畜牧业和林业等方面的需求。
2.研究基因功能：通过基因重组技术，科学家可以将感兴趣的基因片段插入宿主生物中，研究这些基因在生物体内的功能和作用机制。
3.生产药物和疫苗：基因重组技术可以用来生产人类需要的蛋白质药物和疫苗，例如生长激素、胰岛素、白介素等，为医学和生物制药行业提供了新的手段。
4.基因治疗：基因重组技术可以用来治疗某些遗传性疾病，例如将正常的基因片段导入患者的细胞中，修复或替代受损的基因，治疗遗传性疾病。
5.环境保护和污染治理：基因重组技术可以用来改良微生物，使其具有降解有害物质的能力，用于环境污染治理和废物处理。
意义：1.提高农作物产量和质量：基因重组技术可以用来创造具有抗病、抗虫、耐逆性等优良性状的农作物品种，提高农作物的产量和质量。
2.促进医学和生物制药发展：基因重组技术为生物制药和医学领域提供了新的药物开发和治疗方法，为疾病治疗和预防提供了更多选择。
3.推动科学研究进展：基因重组技术为基因功能研究、疾病机理探究、生物进化等方面的科学研究提供了重要工具和手段。
4.解决环境问题：基因重组技术可以用于改良微生物，用于环境保护和污染治理，促进生物多样性和生态平衡的保护。
5.促进经济发展：基因重组技术的应用可以推动生物技术产业的发展，促进经济结构调整和产业升级。
综上所述，基因重组技术的发展和应用对于推动科学研究进展、解决现实问题、促进经济发展和提高人类生活质量具有重要意义。
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分子内重组
? 同源重组homological recombination ：同源性依赖，非序 列专一性依赖。在大肠杆菌由 RecA蛋白指导。
? 位点特异性重组 site specific recombination ：序列专一性 依赖，非同源性依赖。由位点特异性重组酶指导。
? 转座transposition ：非同源性依赖。由转座酶、整合酶指 导。酶识别转座因子两端特异序列，但受体位点相对非 特异。
? 模型： ? 拷贝 -选择：在 DNA 复制中，新生链延伸时转换为新的模
板。如DNA修复。 ?断裂-重新连接：重组没有在复制中产生， DNA链在双链
间断裂、交换和重新连接。如减数分裂时染色体交换 ?杂合模型：包括上面两种特征。
修复损伤DNA的同源重组
真核生物同源重组的断裂与重接模型
Darlingtong D. C. 于1936年提出：减数分 裂同源染色体联会时，非姊妹染色单体由于缠绕而 产生张力，两个染色单体在同一位置断裂、重节， 以消除张力，从而产生重组。 证据：姊妹染色单体的交换
Chapter 6
Genetic recombination
遗传重组
? 重组recombination: 是已存在的遗传物质 产生新的组合的过程。
? 分子间或染色体间重组：离散的染色体混 合时产生新的组合。如真核染色体减数分 裂时的染色体独立分配。不依赖酶。
? 分子内或染色体内重组：通过DNA的剪切 和连接产生新的染色体类型。依赖酶。
? RecA介导的DNA修复
重组热点
? 重组起始于双链破损。双链破损在轴素形成期 产生，在联会丝复合物形成阶断消失(~60min)
? 在染色体上容易发生双链破损的位点，称为重 组热点。
Chi序列刺激它周围附近的重组
? 与重组有关的基因称为 Rec基因
? Rec突变体不能进行同源重组
? 大约10～20个与重组有关的DNA位点通过E. coli 的Rec基因突变体鉴定
Diploid eukaryotes: crossing over ( 双倍体染色体交换mes line up in meiosis (when) 2. The nonsister chromatids exchange equivalent sections (what)
? 一个链与另一个链 的连接点叫做重组 关节。
? 重组关节能沿着 DNA双链分子移动， 这种移动叫做枝状 迁移
? 在一条链被另一条 链取代的过程中， 分叉点可以沿任一 个方向移动
? 交差分子旋转 后形成一个平 面结构------
Holliday结构
细菌基国重组中的单链同化作用 single-strand assimilation
? 染色体的重 组包含部分 的物理性的 改变：破损 与再联合
两条DNA双链 分子的联接作 用是基因重组 的关健环节
细线期 偶线期 粗线期 双线期
终变期
在DNA双 链中制造 一个破损
同化作用
? 同源染色体两对 DNA双链在相应点 产生 nick ，一条单 链离开它的伙伴， 与另一个双链分子 的相应位置倒易位 置，创造了两个 DNA双链之间的连 系，这种连接在一 起的一对双链叫做 交差分子。
How: Holliday model
1. Nicks made near Chi (GCTGGTGG/each 4 kb) sites by a nuclease with recBCD.
◆
DNA与其互补物在双链上快速配对反
应，产生异源双链连接
◆ 源双链DNA区带。
，产生一个长的异
? SSB(单链结合蛋白)的存在刺激了这个反应
RecA catalyzes single-strand assimilation
RecA promotes the assimilation of invading single strands into duplex DNA so long as one of the reacting strands has a free end.
? DNA分子的单链部分通过碱基互补配对转移到 另一DNA双链分子中，称为单链吸收或单链同 化。
? 有三个必备条件：
◆
DNA分子必须有单链区
◆
DNA分子必须有自由3'端
◆
3'端必须设置在两分子互补区内
RecA催化单链的同化作用
? RecA催化单、双链 DNA的反应分为三个阶段：
◆ RecA在单链DNA上慢慢聚合。
? 不正常重组或非常规重组 illegitimate recombination ：很 少或不需要同源性。一般使用不正常底物进行细胞正常 加工。与癌症相关。
? 人工重组artificial recombination: 体外进行DNA的剪切和 连接引起的重组，即基因重组。
一、同源重组
? 功能：减数分裂时染色体分配、 DNA修复、特定噬菌体 的复制、酵母的交配型转换、真核基因组的遗传作图、 基因导入
? Chi序列能刺激它周围附近的重组：
?
5'GCTGGTGG 3'
?
3'CGACCACC 5'
? Chi序列在大肠杆菌中每 5—10kb出现一次
? Chi是一个被RecBCD基因编码的酶的作用目标。
?RecBCD是有强烈降解DNA能力的核酸酶，在 SSB存在 下，有解开DNA双链的酶活性和 ATP酶活性，它在重组 中所起的作用便是提供带有自由 3'端的单链DNA。
同源重组
? 发生在两条DNA双链之间 ? 重组酶能以任何的同源序列为底物 ? 重组的频率在整组基因中并不很频繁，但对
整体和局部都有影响 ? 重组的总频率在精子和卵子中并不相同，在
人类中女性是男性的两倍 ? 在整组基因内部，同源重组的频率与染色体
的构象有关，例如，十字结构将阻止附近的 DNA重组变异。
Haploid prokaryotes (单倍体生物原核同源重组）
Between the two homologous DNA duplex (where) ? partially duplicated DNA of the chromosome ? between chromosomal DNA and “foreign” DNA