基因工程和基因组学
基因和基因组及基因工程的概念
利用基因工程改良作物品质、抗虫抗 病、抗旱耐盐等特性，提高农业生产 效率。
医学领域
利用基因工程治疗遗传性疾病、恶性 肿瘤、病毒感染等疾病，以及开发新 型药物和疫苗。
工业领域
利用基因工程生产高附加值的产品， 如蛋白质药物、酶制剂、生物材料等。
环保领域
利用基因工程降解污染物、修复生态 系统和生物监测等。
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生物农药
利用基因工程技术开发新型生物农药，减少化学农药的使用，降 低环境污染和对生态的破坏。
医学领域的应用
01
02
03
疾病诊断
基因工程技术可用于检测 和诊断遗传性疾病、肿瘤 等疾病，为疾病的早期发 现和治疗提供有力支持。
药物研发
基因工程技术可用于筛选 和开发具有特定疗效的药 物，提高药物研发的效率 和成功率。
2
转化技术可以用于基因治疗、基因克隆、基因鉴 定等领域。
3
转化技术需要掌握基因表达、载体构建、受体细 胞筛选等技术，是基因工程中的关键技术之一。
基因敲除和基因编辑技术
基因敲除是指通过特定的方法将一个 或多个基因从生物体的基因组中删除 或破坏，导致其失去功能的技术。
基因编辑是指通过特定的酶对生物体 的基因组进行精确的修改，以达到治 疗或改变生物性状的目的。
细胞治疗
基因工程技术可用于改造 和优化细胞，用于治疗各 种疾病，如肿瘤、遗传性 疾病等。
工业领域的应用
生物能源
利用基因工程技术改良微生物， 提高微生物的产油、产气等能力，
为生物能源的开发和利用提供支 持。
生物材料
基因工程技术可用于开发和生产新 型生物材料，如生物塑料、生物纤 维等，替代传统石化材料。
基因工程和基因组学
探秘基因工程和基因组学
基因工程和基因组学是当今最先进的生物学科学领域之一，其应用涵盖医疗、 农业、工业和环境等各个领域。本次演讲将为您揭开真相。
基因工程的应用领域
医疗
基因工程技术可以用于开发新药、制备疫苗、诊 断遗传性疾病。
工业
基因工程技术可以用于生产制造业中，如生产高 纯度的发酵酶、生物柴油等。
基因工程的基本原理
分离选择
找到想要的基因。
切割粘贴
精准操作基因。
转化
把修改后的基因引入到目标生 物体中。
基因组学的研究方法和技术
1
基因组测序
分析和揭示生物体各种基因的位置、数
基因表达谱分析
2
量和结构信息，是研究基因组学的重要 手段。
通过大规模分析细胞或组织中的基因表
达水平，揭示基因在不同生理状态下的
活性表达。
3
蛋白质组学
通过研究蛋白质的组成、构象、功能等， 揭示蛋白质与生物体生命活动的关系。
基因工程和基因组学的现状和发展趋 势
1 技术发展日新月异
新的技术手段已经大大提高了操作的效率和精度。
2 应用领域扩展不断
新的应用领域不断涌现，如人工合成生物体、微生物代谢工程等。
3 伦理和社会问题关注加深
农业
基因工程技术可以用于培育抗病虫害、耐旱抗寒、 高产优质的农作物。
环境
基因工程技术可以用于生物修复，如污染泥土中 的重金属，清洁污染的水源。
基因组学的意义和目标
1
认知世界
了解基因组组成可以增加我们对生命活动和生命起源的认识。
2
促进发展
研究人员可以借助基因组学开展与生物遗传相关的诸多领域的探索和研究，推动社会进步。
简述基因对基因学说的引申含义
简述基因对基因学说的引申含义
基因是生物学中非常重要的概念,是遗传信息的载体,控制了生物体的生长、发育、行为和其他生理特征。
基因学说则研究了基因的结构和功能,以及它们如何相互作用来传递遗传信息。
基因对基因学说的引申含义包括:
1. 基因是遗传信息的载体。
每个基因编码一个特定的蛋白质,它们携带了遗传信息,并通过遗传传递给后代。
2. 基因控制了生物体的生长、发育和生理特征。
基因可以影响生物体的细胞分裂、蛋白质合成、DNA复制和RNA编辑等过程,从而控制生物体的生长、发育和生理特征。
3. 基因相互作用来传递遗传信息。
多个基因之间的相互作用可以影响基因表达和遗传特征的传递。
4. 基因可以变异。
基因可以发生变化,从而导致基因表达的变化。
这种变异可以是自然的(如基因突变和自然选择),也可以是人为的(如基因编辑和基因疗法)。
5. 基因对环境保护有重要作用。
了解基因的作用可以帮助人们更好地控制环境污染,开发新的环境保护技术。
除了以上几个方面,基因对基因学说的引申含义还包括:
1. 基因工程和基因治疗。
基因工程和基因治疗是一种利用基因技术来治疗各种疾病的方法。
了解基因的作用可以帮助人们更好地开展这些技术。
2. 基因组学。
基因组学是一门研究人类基因组的学科,它揭示了人类基因组中所有已知的基因和它们的功能和作用。
3. 生物信息学。
生物信息学是一门研究基因序列、基因表达和基因调控的学科,它可以帮助人们更好地理解基因的作用和调控机制。
基因对基因学说的引申含义非常广泛,可以帮助我们更好地理解生物学中的许多复杂现象。
基因工程的名词解释
基因工程的名词解释基因工程是一种通过人为手段对生物体进行基因操作和改良的技术方法。
它是现代生物工程学的重要组成部分，也是生物技术的核心内容之一。
基因工程的名词主要包括以下几个方面的解释。
1. 基因：基因是生物体内负责遗传信息传递的DNA片段。
它是构成生物体的遗传物质，决定了生物体的特征和功能。
在基因工程中，科学家可以通过分离、合成、克隆等手段研究和改变基因的结构和作用。
2. 重组DNA技术：重组DNA技术是基因工程的核心技术之一。
它通过将不同来源的基因片段进行切割并重新组合，从而生成具有新功能的DNA分子。
重组DNA技术可以用于基因的克隆、修饰、表达和转移。
3. 基因克隆：基因克隆是指将特定的基因片段从生物体中分离并扩增，然后将其插入到其他生物体中，使之表达并产生特定的蛋白质或产物。
基因克隆技术是基因工程研究中最基本的方法之一。
4. 转基因：转基因是指将外源基因导入到接受体生物体中，从而使接受体生物体获得外源基因的遗传特征。
转基因技术可以用于改良农作物、生物制药、生物能源等领域。
5. 基因组学：基因组学是研究生物体基因组和其功能的一门学科。
通过对生物体基因组的测序和分析，基因组学可揭示基因组的组成、结构、功能和调控机制等信息，并为基因工程提供了重要的基础。
6. 基因编辑：基因编辑是利用特定的核酸酶或CRISPR/Cas9系统，通过剪切、修复或替换基因片段，实现对生物体基因组的精确编辑和修饰。
基因编辑技术具有高效、快速和精准的特点，在基因疾病治疗和农业改良等方面具有重要应用前景。
7. 人工合成基因：人工合成基因是指通过化学合成的方法合成具有特定序列和结构的DNA分子。
人工合成基因可以用于构建人工基因网络、生物合成、药物研发等领域。
8. 反义RNA技术：反义RNA技术是一种通过合成含有目标基因序列相反互补序列的RNA分子，从而抑制目标基因的表达。
反义RNA技术可用于基因的失活和功能研究，对于研究基因功能和基因治疗具有重要意义。
2024年度-朱玉贤现代分子生物学第四版
蛋白质翻译后加工的意义
对于蛋白质的成熟、定位和功能发挥具有重要作用。例如，信号肽的去除可以使蛋白质从细胞内分泌 到细胞外或定位到细胞膜上；化学修饰可以调控蛋白质的活性和稳定性，从而影响细胞的生理功能； 剪切可以产生具有不同功能的蛋白质片段，增加蛋白质的多样性。
17
转录与转录后加工的调控
转录的调控主要通过转录 因子与DNA的结合来实 现，可以影响RNA聚合酶 的活性和选择性。
转录和转录后加工的调控 具有协同作用，可以共同 调节基因的表达水平和蛋 白质的功能。
ABCD
转录后加工的调控涉及多 种蛋白质和RNA的相互作 用，可以影响RNA的加工 效率和产物种类。
29
基因工程与基因组学的应用前景
农牧业领域
通过基因工程改良作物和畜禽品种， 提高产量和品质，增强抗逆性；应用 基因组学解析重要农艺性状形成的分 子机制，指导新品种选育。
工业领域
利用基因工程生产工业酶、生物燃料 和生物材料等；应用基因组学优化工 业生产过程和开发新产品。
医学领域
基因工程可用于生产重组蛋白药物、 基因诊断和基因治疗等；基因组学可 用于解析人类疾病的遗传基础，发现 新的治疗靶点和药物。
异常的转录和转录后加工 调控可能导致疾病的发生 ，如癌症、遗传性疾病等 。
18
05
蛋白质翻译与翻译后加工
19
蛋白质翻译的过程与特点
蛋白质翻译的过程
起始、延长和终止三个阶段。起始阶段，核糖体与mRNA结合，形成起始复合物；延长阶段，tRNA携带氨基酸 进入核糖体，进行肽链的延伸；终止阶段，释放完成翻译的蛋白质。
基因工程和基因组学
靶向药物设计及治疗方法探讨
根据患者的基因型和疾病特征， 制定个性化的治疗方案。
通过激活患者自身的免疫系统， 攻击异常基因或其产物，达到治 疗目的。
靶向药物设计 个体化治疗 组合治疗 免疫治疗
针对特定异常基因或其产物，设 计能够特异性结合并抑制其功能 的药物。
将多种靶向药物联合使用，以同 时抑制多个异常基因或通路，提 高治疗效果。
02
基因组学基础
Chapter
基因组学概念及研究内容
01
02
03
基因组学定义
研究生物体基因组的组成 、结构、功能及进化的科 学。
研究内容
包括基因组的测序、组装 、注释、比较基因组学、 功能基因组学等。
研究意义
揭示生物体的遗传信息， 为生物医学研究、生物技 术应用等提供基础数据。
基因组测序技术与方法
microRNA
一类小型非编码RNA，通过与 mRNA结合抑制其翻译或降解，从 而调控基因表达。
疾病相关基因表达异常分析
疾病相关基因
某些基因的表达异常与特定疾病 的发生和发展密切相关。
基因表达谱分析
利用高通量测序技术，对疾病样 本和正常样本的基因表达水平进
行比较，找出差异表达基因。
疾病分子分型
基于基因表达谱等分子特征，对 疾病进行更精细的分类和诊断。
发展历程
自20世纪70年代重组DNA技术诞生以来，基因工 程经历了不断的发展和完善，包括基因克隆、基因 编辑、基因合成等技术的出现和应用。
基因工程应用领域
医药领域
工业领域
基因工程在医药领域的应用包括基因 诊断、基因治疗和药物研发等，例如 利用基因工程技术生产重组蛋白药物 、抗体药物等。
工业领域中的基因工程应用包括生物 制造、生物能源和生物环保等，例如 利用基因工程技术生产生物塑料、生 物燃料等。
分子生物学个人整理仅作参考
Cht2 基因、基因组和基因组学1.基因gene:是指携带有遗传信息的DNA或RNA序列，也成为遗传因子，是控制性状的基本遗传单位。
2.基因组genome：是指一个细胞内的全部遗传信息。
基因组DNA中包括编码序列和大量非编码序列。
3.基因组学genomics：是一门对生命有机体全基因组进行序列分析和功能研究的新兴学科。
4.基因的几种特殊形式：跳跃基因；重复基因；断裂基因；重叠基因。
5.跳跃基因jumping gene:可在DNA分子间进行转移的DNA片段，也成为转座远见。
6.重复基因：指在同一基因组中存在2个或者2个以上拷贝的基因，一般来源于基因组内的不等交换，反转录插入及大规模的染色体重复。
7.断裂基因split gene:指基因的编码序列在DNA分子上是不连续排列的，而是被不编码的序列所隔开。
8.重叠基因overlapping gene：是指两个或者两个以上的基因共有一段DNA序列，也即同一DNA序列可以得到不同的mRNA，从而编码多种具有部分重叠序列的蛋白质的基因。
9.基因重叠的方式：一个基因完全在另一个基因里面；几个基因部分重叠；两个基因之间只有一个碱基重叠。
10.假基因pseudogene：是指与某些有功能的基因结构相似，但不能表达有功能的基因产物的某些基因。
假基因与有功能基因同源，原来可能有功能，但由于缺失、倒位突变，使这一基因区失活，成为无功能的基因。
11.多基因家族multigene family:是指由某一祖先基因经过重复和变异所产生的一组基因。
12.反向重复序列：是指两个相同顺序的互补拷贝在同一DNA链上的反向排列。
13.多顺反子mRNA(polycistronie mRNA):病毒基因组DNA序列中功能相关的蛋白质的基因或rRNA的基因往往从集在基因组的一个或几个特定的部位，形成一个功能单位或转录单元，它们可被一起转录成多个mRNA分子。
14.C值：一个生物体单倍体基因组DNA的总量。
基因组学与基因工程
疾病治疗：通过基因编辑技术，治疗遗 传性疾病和罕见病
农业生产：利用基因工程技术，提高作 物产量和抗病能力
环境保护：通过基因工程技术，治理环 境污染和生态破坏
生物制药：利用基因工程技术，生产新 型药物和疫苗
生物能源：利用基因工程技术，开发清 洁能源和可再生能源
人类健康：通过基因工程技术，提高人 类健康水平和生活质量
基因组学与基因工程面临的挑战与机遇
技术挑战：如何提高基因编辑的精确度和效率 伦理挑战：如何平衡基因编辑技术的发展和伦理问题 机遇：基因编辑技术在疾病治疗、农业生产、环境保护等领域的应用前景 政策支持：政府对基因组学与基因工程研究的支持和鼓励政策
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04
基因组学与基因工程的 关系
基因组学对基因工程的影响
基因组学为基因工程提供了理 论基础和指导
基因组学帮助科学家了解基因 的功能和作用
基因组学促进了基因工程的发 展和应用
基因组学为基因工程提供了新 的技术和方法
基因工程对基因组学的影响
基因工程为基因组学提供了技术支持，使得基因组学研究得以深入进行。 基因工程通过对基因的改造和编辑，为基因组学提供了新的研究方法和思路。 基因工程在基因组学中的应用，使得基因组学研究更加精准和高效。 基因工程和基因组学的结合，为医学、农业、环保等领域带来了革命性的变革。
基因突变和遗传病 的关系
基因组学在疾病诊 断和治疗中的应用
基因组学的重要性
基因组学是研究生 物基因组的科学， 对于理解生物的遗 传特性和生命活动 具有重要意义。
基因组学可以帮助 我们更好地理解疾 病的发生和发展， 为疾病的诊断和治 疗提供新的思路和有 广泛的应用，可以 改良品种，提高产 量和质量。
第七章 基因与基因组学
宣告完成。六国联合体：2001年2 月15日《Nature》 Celera公司：2001年2 月16日《Science》
•2003年4月14日，中、美、日、德、法、英6国科学家
宣布人类基因组序列图绘制成功，人类基因组计划的 所有目标全部实现（弗朗西斯·柯林斯）。温家宝等六 国首脑联名祝贺（标志着后基因组时代来临） 。
（三）第三代基因工程技术——途径工程
第二节 动物基因组学
一、
人类基因组计划（HGP）20世纪人类科技发展史上的三大创举 90年代人类基因组计划 60年代人类首次登上月球
40年代第一颗原子弹爆炸
•1986年，杜尔贝科在《Science》短文《癌症研究
的转折点－－人类基因组测序》 。
•1990年，人类基因组计划正式启动，沃森担任
（5）猪的EST专门数据库： /
（6）小鼠单倍型图谱：
/haplotype_map.html （7）QTL在线分析系统：
/ （8）免费医学杂志（含遗传学）：
要意义，中国基因组研究中心的测序 能力已跃居世界6大测序大国的16个 测序中心的第7位。
• 以人类基因组和拟南芥基因组为例说明你对生 物基因组全序测定工作的科学意义与社会意义 的认识（8分）
中国科学院2002年 硕士学位研究生入学分子遗传学试题
二、 动物基因组计划
2005年“中-丹家猪基因组计划” 1999年线虫基因组测序 2002年小鼠基因组测序 2005年家蚕基因组测序 2004年斑马鱼基因组测序 2005年绵羊基因组测序 2000年果蝇基因组测序
▪定向测序（Derected or ordered approaches）
▪ 克隆排序（Generate ordered clones ▪ Minimal redundance sequencing) ▪ 引物步移（Primer walking） ▪ 转座子插入（Transposon insertion） ▪ 限制性酶切片段亚克隆（Restriction
基因和基因组及基因工程的概念
圆形种子＋皱形种子 杂交第一代(均为圆形) 回交 圆形豆 皱形豆 5474粒 1850粒 3 ： 1
摩尔根果蝇杂交试验
有4对染色体，一对小粒状，2对V形，一对呈棒状XX或XY（性染色体） X1X2（红眼）+XWY（白眼） （野生型） （突变型） 杂交子一代（雌雄均为红眼） X1XW， X1Y ， X2XW，X2Y X1X1，X1Y，XWX1，XWY，X2X1，X2Y，XWX2，XWY ¼为红眼雄性及白眼雄性
5、重复序列及重复基因
几乎所有的真核细胞（酵母除外）的基因组DNA中都具有重复序列（repeated sequence）,它无转位移动能力，因此它区别于转位作用的IR（inverted repeat）。IR是指序列的重复性。但无基因序列的交叉重叠性，故不同于重叠基因序列。重复序列可分为四种类型： 不重复序列，是唯一的序列，只有一个拷贝。 低度重复序列，一般有1-10个拷贝。 中度重复序列，有数十至数万（105）拷贝。如图2-9、2-10 高度重复序列 拷贝数可达106以上,包括卫星DNA、高丰度SINE家族的Alu序列 。
第二章 基因和基因组及基因工程的概念
添加标题
第一节 基因的概念
01
添加标题
第二节 基因组
02
添加标题
第三节 基因工程的定义和研究内容
03
添加标题
第四节 基因工程的发展史
04
第一节 基因的概念
01.
基因工程在育种中的应用
基因工程在育种中的应用
基因工程是一种现代生物技术，它通过改变生物体的基因组来创造新的特性或改善现有的特性。
在育种中，基因工程技术可以被用来改良农作物、家畜和其他生物的品质和产量。
以下是基因工程在育种中的应用。
1. 基因编辑
基因编辑是一种新兴的基因工程技术，它可以直接修改生物体的基因组。
通过使用CRISPR-Cas9系统，科学家可以选择性地剪切和粘贴基因组中的特定基因，以实现所需的特性。
这项技术可以用于改良农作物的抗病性、耐旱性和耐盐性等方面。
2. 基因转移
基因转移是一种将外源基因导入生物体的技术。
通过将具有所需特性的基因从一个物种转移到另一个物种，可以创造新的品种。
例如，将一些抗虫基因从一种作物转移到另一种作物，可以增加该作物的抗虫性。
3. 基因静默
基因静默是一种通过RNA干扰技术来抑制特定基因表达的技术。
这项技术可以
用于改善作物的品质，例如，通过抑制某些基因的表达来改善水果的口感和质量。
4. 基因标记辅助选择
基因标记辅助选择是一种利用基因标记来筛选具有所需特性的个体的技术。
通过在基因组中标记与所需特性相关的基因，可以更容易地选择具有所需特性的个体，从而加速育种进程。
5. 基因组学
基因组学是一种通过分析生物体的基因组来了解其遗传特性的技术。
通过对作物和家畜基因组的分析，可以确定哪些基因与所需特性相关，并加速育种进程。
总的来说，基因工程技术在育种中具有广泛的应用前景。
通过利用这些技术，可以创造出更具有抗病性、耐旱性、耐盐性和高产性的农作物和家畜，从而提高粮食和肉类的产量和质量，为人类提供更好的食品安全保障。
基因工程与基因组编辑的差异与关系
基因工程与基因组编辑的差异与关系随着生物技术的不断发展，基因工程和基因组编辑这两个名词在生物领域中越来越为人所熟知。
虽然它们的含义很相似，但它们本质上还是存在差异的。
本文将从两者的定义、技术现状、应用领域、伦理道德等方面探讨两者的差异与关系。
一、定义基因工程指的是通过人工手段改造、修饰、操作基因来实现特定目的的科学技术。
它包括了基因克隆、基因组重组、基因转移等技术。
而基因组编辑则是指通过对生物个体的基因组进行切换、修饰、添加或删除等操作，来实现对该生物性状的改变。
二、技术现状基因工程技术已经有了相当长的历史，它在农业、医药、环境等领域中都有广泛的应用。
例如，基因改造水稻、玉米、棉花等作物，可以增强它们的耐逆性和产量。
基因工程也被广泛应用于制药业，如利用基因工程技术生产人胰岛素、基因工程疫苗等。
基因工程技术的快速发展，为基因组编辑技术的研究提供了有力的技术支持。
基因组编辑技术起源于CRISPR-Cas9技术的发现，这项技术获得了2015年的诺贝尔化学奖。
CRISPR-Cas9技术利用RNA引导酶切割DNA，实现对基因组的编辑。
目前，基因组编辑技术在基础研究、农业、医药等领域中也得到了广泛的应用。
例如，利用基因组编辑技术可以制备出更加健康的食物，例如基因组编辑的大豆、蘑菇等。
三、应用领域由于基因工程技术和基因组编辑技术的不同，它们在应用领域也会有所不同。
基因工程技术广泛应用于农业、医药及环境保护等领域。
在农业领域中，人类利用基因工程技术来改良作物的品质、提高耐旱、抗病等能力，增加食物产量；在医疗技术中，我们使用基因工程技术治疗疾病，并制造相应的药物等；在环境保护上，我们可以通过生物工程技术来解决与污染相关的问题。
基因组编辑技术应用领域相对较新，但也十分广泛。
在医学领域，基因组编辑技术可以被用来处理遗传性疾病，例如克隆疾病、血液疾病、癌症等；在动物遗传改良领域，有一些研究正在进行中。
例如，通过利用基因组编辑技术，我们希望能够改善家禽生长速度、提高乳品品质、增强肉类的口感等，从而更好地满足人类对食品的需求。
医学dr的名词解释
医学dr的名词解释高级技术的医学领域医学是一门综合性学科，涉及了广泛的知识领域。
在现代医学中，存在着许多具有专门含义的缩写词和术语。
在本文中，我们将对一些医学领域的重要概念进行解释。
1. 电子健康记录（EHR）电子健康记录是医生和医疗团队使用电子设备记录和存储患者的健康信息。
这种电子化的记录方式可以提高患者的医疗服务质量，促进医生之间的信息共享和协作。
电子健康记录还可以提供数据分析和研究的基础，有助于发现和应用医学知识。
2. 基因组学基因组学是研究生物体基因组的学科。
基因组是生物个体所有基因的集合，它们决定了个体的遗传特征。
研究基因组学有助于深入了解遗传疾病的发生机制，并开发个性化治疗策略。
近年来，随着基因测序技术的进展，基因组学在医学领域的应用越来越广泛。
3. 组织工程组织工程是一门研究利用细胞和生物材料重建和修复人体组织和器官的学科。
通过组织工程的方法，科学家们可以培养和构建人工组织和器官，用于移植和替代受损的组织。
组织工程的发展有望解决器官移植困难和供需不平衡的问题。
4. 精准医学精准医学是一种个体化的医学模式，基于每个个体的基因、环境和生活方式来提供个性化的预防、诊断和治疗方案。
通过基因检测和大数据分析等技术，精准医学可以更准确地为患者诊断疾病，并针对个体的特点制定治疗方案，提高疗效和减少副作用。
5. 纳米技术纳米技术是一种研究和应用纳米尺度（介于1到100纳米之间）物质的技术。
在医学领域，纳米技术可以用于制备纳米药物、检测和治疗疾病。
纳米技术的特殊属性使得药物可以更好地穿过细胞膜，达到靶位点，从而提高治疗效果。
6. 转化医学转化医学是一种将基础科学研究成果迅速转化为临床实践的医学模式。
传统的医学研究通常需要较长时间才能将实验室研究应用于患者治疗，而转化医学的目标是减少这个过程的时间，从而更快地将新的诊断和治疗方法应用于临床实践。
转化医学的发展有望加速医学科学的进步和疾病治疗的创新。
7. 生物信息学生物信息学是一门结合生物学和信息科学的学科，研究如何利用计算机和信息技术处理、存储和分析生物学数据。
遗传学朱军第三版第章基因工程和基因组学课件
1、利用鸟枪射击法(Shotgun)分离基因；
用限制性核酸内切酶把一个DNA分子切成一个或略大于 一个基因的片段，然后把全部片段一一与载体组成重 组DNA分子，转化到大肠杆菌K12中去，进行纯系繁殖， 使每个基因片段都繁殖到适于研究的数量，再进行分 离鉴定，选择出所需要的基因。
其重要性因作物不同而异：
➢ 对蕃茄而言，世界上任何具有商业价值的栽培品种都带有一 个从野生种导入的抗枯萎病性状，其它六个野生种则是耐盐 性、抗虫性等性状的来源。
➢ 小麦许多抗白粉病基因和抗锈病基因都来源于其野生近缘物 种。
➢ 相反，蚕虫改良则完全是在栽培种(Vicia faba)内进行杂交选
择。现在还不能从其它任何种导入基因到该作物中。
作为一个综合性的技术 群体系，广义的遗传工 程包含许多相关的组成 部分，其主要的部分有 三个：
1.染色体工程；
2.细胞工程；
3.基因工程。
狭义的遗传工程指的是 基因工程。
遗传学朱军第三版第章基因工程和基因组学
(二)、 遗传工程的含义 遗传工程或以分为狭义和广义的两种。 广义的遗传工程包括：基因工程、细胞工程、染色体工程、 细胞器工程。习惯上所讲的遗传工程多指基因工程。 基因工程是一种操作，它不是通过一般传统的有性杂交方法， 而是采取类似于工程建设的方式，按照预先设计的蓝图，借助于 实验室的技术，将某种生物的基因或基因组转移到另一种生物中 去，使后者定向地获得新的遗传性状，成为新的类型。
遗传学朱军第三版第章基因工程和基因组学
(三)、基因的分离与合成
遗传学朱军第三版第章基因工程和基因组学
(三)、基因的分离与合成
2、基因的化学合成 1970年考兰纳(Khorana，H.G)等采用有机化学的方法
基因工程与基因组学
基因工程的定义和作用
1 定义
基因工程是指通过改变生物体的遗传物质， 创造新的生物特性或改变已有特于医学、农业和工业等领 域，用于治疗疾病、提高农作物产量和生产 特定化合物。
基因组学的定义和作用
1 定义
基因组学是研究整个生物体的基因组，包括基因组的结构、功能和相互关系。
2 作用
基因组学可以帮助我们理解生物体的遗传信息，预测疾病风险，开发新的药物和改善农 作物。
基因工程与基因组学的关系
基因工程和基因组学紧密相连，基因组学提供了基因工程所需的遗传信息，而基因工程则利用基因组学的信息 来创造新的生物特性。
基因工程的应用领域
医学
基因工程可以用于治疗遗传性疾 病，开发新药和生产生物医药产 品。
农业
基因工程可以提高农作物的抗病 性、产量和营养价值。
工业
基因工程可以用于生产各种化合 物、酶和其他工业产品。
基因组学的应用领域
人类基因组学
研究人类基因组的结构和功能， 有助于了解人类的遗传信息和 疾病风险。
微生物基因组学
研究微生物的基因组，有助于 了解微生物的生态学、代谢和 作用。
植物基因组学
研究植物的基因组，有助于了 解植物的生长、适应性和抗病 性。
未来发展和挑战
1
发展
基因工程和基因组学将继续发展，带来
道德和法律问题
2
更多创新和应用领域的拓展。
伦理和道德问题将继续围绕基因工程和
基因组学展开讨论，并推动相关法律的 制定。
3
安全和风险
基因工程和基因组学的应用需要对安全 和风险进行评估和管理，以确保人类和 环境的安全。
基因工程与基因组学
基因工程是通过改变或操作生物的遗传信息来创造新的生物特性的技术，而 基因组学研究整个生物体的基因组。
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第九章基因工程和基因组学(一) 名词解释：基因工程1.标记基因：指与目标性状紧密连锁、同该性状共同分离且易于识别的可遗传的等位基因变异。
2.cDNA库：是以mRNA为模板，经反转录酶合成互补DNA构建的基因库。
3.克隆（无性繁殖系）选择学说：一个无性繁殖系是指从一个祖先通过无性繁殖方式产生的后代，是具有相同遗传性状的群体。
经过选择培养，可以获得无性系变异体，但其遗传性状不一定有差异，在适当的培养条件下可产生逆转。
4.基因组：一个物种的单倍体细胞中所含有的遗传物质的总和称为该物种的基因组。
5.遗传多态现象：同一群体中存在着两种以上变异的现象。
通常不同变异型间易于区别，不存在中间类型，而且遗传方式清楚。
例如人的ABO血型就是遗传多态，这个血型系统由同一基因座上的3个等位基因决定，各型间区分明确，在同一地区有一定的频率分布。
6.基因芯片：所谓基因芯片，是指利用大规模集成电路的手段，控制固相合成成千上万个寡核苷酸探针，并把它们有规律地排列在指甲大小的硅片上，然后将要研究的材料，如DNA或cDNA用荧光标记后在芯片上与探针杂交，再通过激光共聚焦显微镜对芯片进行扫描，并配合计算机系统对每一个探针上的荧光信号作出比较和检测，从而迅速得出所需的信息。
7.BAC文库（bacterial artificial chromosome，细菌人工染色体文库）：BAC是人工染色体的一种，是以细菌F因子（细菌的性质粒）为基础组建的细菌克隆体系。
8.Ti质粒：在根瘤土壤杆菌细胞中存在的一种染色体外自主复制的环形双链DNA分子，称为Ti质粒，它控制根瘤的形成，Ti是英文tumor-inducing（肿瘤的诱发）的略语。
可作为基因工程的载体。
9.穿梭载体（shuttle vector）：指既能在真核细胞中繁殖，又能在原核细胞中繁殖的载体。
它既含有原核细胞的复制原点，又含有真核生物的复制原点，而且又具备可利用的酶切位点和合适的筛选指标。
(二) 是非题：1.限制性内切酶EcoRI对一定核甘酸顺序的切割位点是G↓AATTC CTTAA↑G。
（+）2.CTTGAA可以是限制性内切酶的的识别序列。
（-）3.限制与修饰现象是宿主的一种保护体系，它是通过对外源DNA的修饰和对自身DNA的限制实现的。
（-）4.限制性图谱与限制性片段长度多态性（RFLP）图谱的最显著的区别在于前者是一个物理图谱而后者是一个连锁图。
（+）5.已知某一内切核酸酶在一环状DNA上有3个切点，因此，用此酶切割该环状DNA，可以得到3个片段。
（+）6.迄今所发现的限制性内切核酸酶既能作用于双链DNA，又能作用于单链DNA。
（-）7.能够在不同的宿主细胞中复制的质粒叫穿梭质粒。
（+）8.只有完整的复制子才能进行独立复制，一个失去了复制起点的复制子不能进行独立复制。
（+）(三) 选择题：1．遗传工程学上所说的分子杂交是指（4）（1）蛋白质与核酸（2）不同的核糖核酸（3）核糖核酸与去氧核糖核酸（4）不同的去氧核糖核酸分子。
2．限制性内切酶可以专一性识别（2）：（1）双链DNA的特定碱基对；（2）双链DNA的特定碱基顺序；（3）特定的三联密码子（4）特定碱基3．第一个用于构建重组体的限制性内切酶是（1）(1)Eco R I (2) Eco B (3) Eco C (4) Eco R II4．多态性（可通过表型或DNA分析检测到）是指：（2）(1)一个物种种群中存在至少两个不同的等位基因(2)一个物种种群中存在至少三个不同的等位基因(3)一个基因影响了一种表型的两个或更多非相关方面的情况(4)一个细胞含有的两套以上的单倍体基因组5．限制性片段长度多态性（RFLP）是：（3）(1)用于遗传的“指纹结构”模式分析的技术(2)二倍体细胞中的两个等位基因限制性图谱的差别(3)物种中的两个个体限制性图谱间的差别(4)两种酶在单个染色体上限制性图谱的差别(四) 填空题：1．基因工程是（）年代发展起来的遗传学一个分支学科。
基因工程技术的诞生，使人们从简单地利用现存的生物资源进行诸如发酵、酿酒、制醋和酱油等传统的生物技术时代，走向（）的时代。
①70 ②按照人们的需要定向地改造和创造具有新的遗传性品种2．基因工程中所用工具酶是（），常用运载工具是（）。
①限制性核酸内切酶②质粒、病毒、噬菌体3．就克隆一个基因DNA片段来说，最简单的质粒载体也必需包括三个部分：（）、（）、（）。
另外，一个理想的质粒载体必须具有低分子量。
①复制区②选择标记③克隆位点4．一般植物细胞杂交，包括酶处理使细胞分离，细胞壁解体而得原生质体，原生质体经化学、物理等方法首先融合成为( )，进一步细胞核发生融合而成为( )，经再生细胞壁即成为( )，最终经愈伤组织诱导成为( )。
①异核体②共核体③杂种细胞④杂种植株5．一般来说，植物体细胞杂交的程序分为原生质体的( )、( )、融合细胞的( )及杂种细胞的( )等四个过程。
①分离②去壁③核融合④鉴定6．通过比较用不同组合的限制性内切酶处理某一特定基因区域所得到的不同大小的片段，可以构建显示该区域各限制性内切酶切点相互位置的（）。
①限制酶切图谱7．个体之间DNA限制性片段长度的差异叫（）。
①限制性片段长度多态性RFLP(五) 问答与计算：1．简述DNA、染色体、基因和基因组之间的关系。
答：DNA是由两条脱氧核糖核苷酸长链，以相反的方向，按碱基互补配对的原则，形成的一种双螺旋结构的生物大分子，它是遗传信息的携带者。
染色体是由DNA和组蛋白相结合形成核小体，并在此基础上，经过高度螺旋化以后所形成的遗传物质，在光学显微镜下可见。
基因则是指一段能够表达和产生产物（蛋白质或RNA）的DNA序列。
根据产物的类别可分为蛋白质基因和RNA基因两大类；根据产物的功能可以分为结构基因（酶和不直接影响其它基因表达的蛋白质）和调节基因（阻抑蛋白或转录激活因子）。
基因组则是指某一物种的单倍体细胞中所含有的遗传信息的总和，即单倍体细胞中的所有染色体以及组成染色体的DNA分子，由几条甚至几十条组成。
这四者之间的关系可概括如下:不同的基因组成了DNA分子；DNA分子与组蛋白和非组蛋白组成了染色体；在单倍体细胞中的染色体组成了基因组。
2．何谓反转录在何种情况下细胞内会发生反转录反应？举一例说明反转录反应在分子生物学研究技术中的应用。
答：反转录是相对于转录而言，我们将以DNA为模板，在RNA聚合酶（依赖于DNA的RNA聚合酶）的催化下合成RNA的过程叫做转录，而将以RNA为模板在反转录酶（依赖于RNA的DNA聚合酶）催化下合成DNA的过程叫反转录。
1970年Temin和Baltimore在RNA肿瘤病毒中最先发现反转录酶，反转录酶是一种特殊的DNA聚合酶，可以以RNA或DNA作为模板。
反转录酶被反转病毒RNA所编码，在反转病毒的生活周期中，RNA通过反转录过程转换为单链DNA，然后再转换为双链DNA，并可插入到细胞染色体DNA中一代代遗传下去。
反转录和反转录酶的发现，使得我们可以用真核mRNA作为模板，通过反转录而获得为特定蛋白质编码的基因。
利用反转录酶建立的cDNA文库为基因的分离和重组提供了重要的技术手段，而近年来发展的反转录-多聚酶链式反应（RT-PCR）则又使这一技术锦上添花。
3．形态标记（morphological marker）和分子标记（molecular marker）都可用于基因定位，简要说明利用这两种标记进行基因定位的基本步骤。
答：基因在染色体上有其一定的位置。
基因定位就是确定基因在染色体上的位置。
确定基因的位置主要是确定基因之间的距离和顺序。
而它们之间的距离是用交换值来表示的。
因此，只有准确估算出交换值，并确定基因在染色体上的相对位置就可把它们标志在染色体上，绘制成图，就构成连锁遗传图。
1.利用形态标记进行基因定位的主要方法是两点测验和三点测验。
两点测验步骤为首先通过一次杂交和一次用隐性亲本测交来确定两对基因是否连锁，然后再根据其交换值来确定它们在同一染色体上的位置。
利用三点测验来确定连锁的三个基因在染色体的顺序时，首先要在F2中找出双交换类型，然后以亲本类型为对照，在双交换中居中的基因就是三个连锁基因中的中间基因，它们的排列顺序就被确定下来。
2.利用分子标记构建连锁图谱的理论基础是染色体的交换与重组。
两点测验和三点测验是其基本程序。
连锁图谱构建过程主要包括：（1）选择和建立适合的作图群体；（2）确立遗传连锁群；（3）基因排序和遗传距离的确定。
具体方法如下：以分子标记筛选DNA序列差异较大而又不影响育性的材料作为亲本，用具有多态性的分子标记（双亲在等位区段表现不同的带型）检测该双亲的分离群体（如F2代群体、回交、重组自交系、加倍单倍体等）。
如是共显性标记，对同亲本P1具有相同带型的个体赋值为1，同亲本P2具有相同带型的个体赋值为3，具有P1 和P2带型的杂合个体赋值为2。
如是显性标记，因不能区分显带的纯合体和杂合体，故对有谱带的杂合个体赋值为1（AA、Aa或aa、aA），谱带缺失的赋值为3（aa或AA）。
统计各种带型的个体数，两点测验是否连锁。
利用χ2检验时，那些两点各自独立遗传而两点同时检验时偏离孟德尔比例的位点，说明存在连锁。
或从第二个标记开始，检验是否与前一个标记协同分离。
因为连锁分析建立在分子标记协同分离的基础上。
根据分离材料，用最大似然法估计标记位点间的重组率并转换成遗传图距（cM）。
最后，同时考虑多个标记基因座的共分离，即多点分析对标记进行排列，形成线性连锁图谱。
生物染色体数目是特定的，标记数较少时，其连锁群可能比染色体数目多。
随标记的增加，一个标记会与几个连锁群上的标记连锁，而把它们连成一个连锁群。
当标记足够多时，标记连锁群的数目与染色体数目越趋接近，直至相等。
4．在基因工程研究领域中，作为载体需要哪些条件？请列出3~4种常见载体。
答：多克隆位点（2）复制位点（3）选择标记如PUC18、Ti、BAC、Cosmid5．根据下列凝胶电泳分析结果，构建一个限制性酶图谱，并表明酶切位点及片段的碱基数，片段总长度为1500bp，电泳分析结果如下：内切酶 DNA片段长度（bp）A 1200 300B 550 950A+B 250 300 950答：300 bp 250bp 950bP或0 300 550 15006．什么是遗传工程？简述将抗除草剂基因转到植物基因组的过程。
答：遗传工程是将分子遗传学的理论与技术相结合，改造、创建动物和植物新品种，工业化生产生物产品，诊断和治疗人类遗传疾病的一个新领域。
过程：（1）将抗除草剂基因（EPSP）与启动子及终止子组成重组DNA分子，插入到Ti质粒，再转化到根瘤土壤杆菌细胞；（2）将得到的重组根瘤土壤杆菌去感染植物细胞，使质粒的部分DNA与抗除草剂基因一起整合到植物染色体上；（3）具有抗除草剂基因的植物愈伤组织大量表达这个基因，因而能在含有除草剂的培养基上生长，经再生、分化，培养出抗除草剂植株。