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超声波辅助农杆菌介导转化大豆gus基因在不同外植体中的瞬时表达

超声波辅助农杆菌介导转化大豆gus基因在不同外植体中的瞬时表达
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人类基因组计划及其意义

人类基因组计划及其意义 摘要:人类基因组计划意义深远,对人类健康、中医药、当代科学研究方法、甚至是商 业等都有影响。 关键词:人类基因组计划意义 人类从古至今都想揭开生命的奥秘,都想了解人类自身,探究人的生老病死是怎么一回事。于是人人心中都有一个疑问:到底什么是生命?但是由于当时知识与技术的限制,人类的疑问得不到科学合理的解释。美国东部时间2000年6月26日,国际人类基因组计划(Human Genome Project ,HGP)的美、英、法、德、日、中6国协作组向世界联合宣布:人类生命蓝图人类基因组“工作框架图”已经完成。它的问世标志着人类在研究自身规律的过程中迈出了至关重要的一步,也预示着人类在探索生命奥秘的历史进程中翻开了新的篇章。 什么是人类基因组计划? 生物学的原理告诉我们,基因是染色体上的DNA双螺旋链的一段,它由四种碱基通过不同的排列组合而成,并在特定的条件下表达遗传信息和表现特定功能,是生物性状遗传的基本功能单位。基因组指合成具有生物功能的蛋白质多肽链或RNA所必须的全部DNA序列。1985年美国科学家诺贝尔奖获得者杜伯克首先提出了人类基因组计划,目的在于通过国际间的合作,识别人类DNA中所有的十万个以上的基因,测定人类DNA的30亿个碱基对顺序,以建立详细的人类基因组遗传图和物理图,解读人类基因组中所有的基因,最终解读人类生、老、病、死的遗传信息,使得人类第一次在分子水平上全面认识自我。 人类基因组计划的意义 首先,获得人类全部基因序列将有助于人类认识许多遗传疾病以及癌症等疾病的致病机理,为分子诊断、基因治疗等新方法提供理论依据。在不远的将来,根据每个人DNA序列的差异,可了解不同个体对疾病的抵抗力,依照每个人的“基因特点”对症下药,这便是21世纪的医学——个体化医学。更重要的是,通过基因治疗,不但可预防当事人日后发生疾病,还可预防其后代发生同样的疾病。 第二,破译生命密码的人类基因组计划有助于人们对基因的表达调控有更深入的了解。同时,人类基因组图谱对揭示人类发展、进化的历史具有重要意义。对进化的研究,不再建立在假说的基础上,利用比较基因组学,通过研究古代DNA,可揭示生命进化的奥秘以及古今生物的联系,帮助人们更好地认识人类在自然界中的地位。 人类基因组计划带来的革命 1.基因治疗 人类基因组计划将为基因治疗技术的发展提供基础性的支持,对特异致病基因的研究,无疑会给基因治疗技术针对性地指明方向,加速这一技术的发展。基因治疗就是利用基因工程的手段,通过向人体导入功能基因,修补、改变相应的缺陷基因,以对相关疾病进行治疗和预防。对基因治疗的临床研究早在十年前就开始了,90年美国研究人员对一个4岁的小女孩施行了基因治疗,使她的病情大大好转。十年来,基因治疗技术在实验过程中取得了不少的成果,载体的改进和靶细胞的选择使基因治疗技术的效果也不断提高。 2.基因工程药物研究

人类基因组计划

人类基因组计划 一、什么是基因和基因组 1、基因:DNA分子上具有特定遗传效应的一段特定的核苷酸序列。遗传效应:有蛋白质产物或RNA产物或对其它基因起调节效应的功能。 2、基因组:是一个单倍体染色体组中所包含的全部遗传物质。有核基因组和线拉体基因组之分。 二、人类基因组结构 人类基因组结构庞大、复杂:基因组DNA总长度为3×109bp,3-4万个基因分布在24条染色体上,非编码区远远多于编码区,占90%以上,结构基因占3%,以单拷贝形式存在。 1、DNA序列中的组成结构可分为3种类型: (1)单一序列(非重复序列、单拷贝序列)占60-65%,绝大多数为蛋白质编码的结构基因 (2)中度重复序列:占20-30%,拷贝数为104-105 ,包括组蛋白基因、免疫球蛋白基因及RNA基因,绝大多数中度重复序列为不编码序列,成为间隔区,如人类Alu序列家族由300bp的短序列构成,重复达30万-50万拷贝,占基因组3-6%。 (3)高度重复序列:又称为卫星DNA 通常是小于10bp的短小序列组成基本单元,重复达105以上,占基因组的10%,不能转录,组成异染色质。 2、结构基因 (1)概念:为蛋白质编码的基因叫-。其DNA序列大多数是不连续的,编码序列之中往往还插入有非编码序列。 (2)结构: 内含子:非编码的序列叫—。 外显子:编码序列的片段叫—。 一个结构基因常常是由多个内含子和多个外显子相间排列组成的。图4-2,n个内含子嵌合排列在n+1外显子之间,故有内外之分。 (3)功能:内含子的长度比外显子的大好几倍,一起转录成RNA以后,必须经过剪接加工过程,将内含子部分切除,使外显子连接起来,才能形成成熟的mRNA,成为翻译蛋白质的模板。内含子,含而不显的片段对基因的表达有重要的调控作用。图4-3。 3、多基因家族和基因簇: (1)多基因家族:真核生物的基因组中有许多来源相同、结构相似、功能相关的基因,这样的一组基因称为基因家族 如血红蛋白基因家族。(指进化过程中由某一个祖先基因经过多次重复和变异所产生的一大类群序列相似、功能相似的基因群。) a、有的集中在一条染色体上共同发挥作用,合成某些蛋白质,如组蛋白基因家族中的5种组蛋白基因集中在7号染色体的长臂上的。 b、有的多基因家族成员是分散存在于几条染色体上,如人的rRNA基因家族成员分别位于13、14、15、 21、22,5条染色体的短臂的核仁组织区中。 每个区中包含几十个rRNA基因单位,大量转录18S rRNA、 28S rRNA、 5.8S rRNA。 假基因:是基因组中因突变而失活的基因,它和同一家族中的活跃基因在结构上和DNA序列上有相似性,但是没有蛋白质产物。(在多基因家族中,有少数成员不产生有功能的蛋白质,这样的基因叫—。假基因与正常基因从序列上看是同源的,但是在进化过程中发生突变丧失了功能活性。) (2)基因簇或超基因:同一基因家族中,一些结构和功能更为相似的基因彼此靠近成串地排列在一起,形成一个基因簇。如人类类α珠蛋白基因族、类β珠蛋白基因族。 在人类基因组中,有中等重复序列构成的大的基因群,包含有几百个功能相关的基因,紧密成簇状排列,称为超基因。如人类组织相容性抗原复合体HLA,及免疫球蛋白的重链和轻链基因。

转基因大豆发展状况及其安全性

题目:《转基因大豆发展状况及其安全性》 201230440316 12家具1班莫智辉101号摘要:世界转基因作物发展迅猛, 其中转基因大豆无论种植面积还是作物产量方面均占 有较大比例,但其安全性受到人们极大关注。本文将从转基因大豆发展现状、转基因方法、转基因大豆种类及其安全性等方面对其做一简单蛛述,并对转基因大豆前景进行展望。 关键词:转基因大豆;安全性;展望; 1 转基因大豆概述及现状 转基因大豆可以抵抗杀草剂——草甘膦(毒滴混剂)。草甘膦会把普通大豆植株与杂草一起杀死。这种大豆被称为转基因大豆。而这种转基因技术终于走出实验室和试验田,进入像玉米、大豆和棉花作物的日常耕作。 转基因大豆的研制是为了配合草甘膦除草剂的使用。除草剂有选择性的和非选择性的,草甘膦是一种非选择性的除草剂,抗草甘膦转基因作物是目前全球播种面积最大的转基因作物。草甘膦杀死植物的原理在于破坏植物叶绿体或者质体中的EPSPS(5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合成酶)。通过转基因的方法,让植物产生更多的EPSPS酶,就能抵抗甘草膦,从而让作物不被草甘膦除草剂杀死。有了这样的转基因大豆,农民就不必像过去那样使用多种除草剂,而可以只需要草甘膦一种除草剂就能杀死各种杂草。当前除了大豆之外,还有很多其他抗甘草膦的转基因作物,包括油菜、棉花、玉米等。除了抗草甘膦作物之外,还有抗草丁膦除草剂的作物,不过草丁膦与草甘膦杀灭植物的原理并不相同,而培养这两类作物所转的基因也不同。而当前转基因大豆主要用来提炼大豆油。 在农业生物技术领域, 转基因作物研究与开发在全球范围内取得举世瞩目进展。目前种植转基因作物的主要国家有美国、阿根廷、加拿大、中国、巴西和南非。2003年, 美国转基因作物种植面积为4280万公顷, 比上一年增加10%, 占全球转基因作物总种植面积的63%;阿根廷居第二, 占21%;加拿大占6%;巴西和中国各占4%;南非占1%。这六个国家占全球种植总面积的99%。其中转基因大豆无论种植面积还是作物产量方面均占有较大比例, 而且一直保持着增长趋势[1]。营养学家称21世纪是“大豆的世纪”, 可见转基因大豆在转基因物及未来食品中占有重要地位。 2 转基因大豆研究概况 大豆高效遗传转化一直是植物基因工程领域的难点之一。其主要原因是转化以后从转化组织的细胞上再生植株比较困难。虽然已经有了再生频率相对较高的再生系统包括体细胞胚胎发生和器官发生再生系统, 然而, 这些再生系统尚不能与现有的植物转化方法很好地结合, 转化效率依然没有显著提高。

宏基因组学概述

宏基因组学概述

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宏基因组学概述 王莹,马伊鸣 (北京交通大学土木建筑工程学院环境1402班) 摘要:随着分子生物学技术的快速发展及其在微生物生态学和环境微生物学研究中的广泛应用,促进了以环境中未培养微生物为研究对象的新兴学科——微生物环境基因组学(又叫宏基因组学、元基因组学,英文名Metagenomics)的产生和快速发展。宏基因组学通过直接从环境样品中提取全部微生物的DNA,构建宏基因组文库,利用基因组学的研究策略研究环境样品所包含的全部微生物的遗传组成及其群落功能.在短短几年内,宏基因组学研究已渗透到各个领域,包括海洋、土壤、热液口、热泉、人体口腔及胃肠道等,并在医药、替代能源、环境修复、生物技术,农业、生物防御及伦理学等各方面显示了重要的价值。本文对宏基因组学的主要研究方法、热点内容及发展趋势进行了综述 关键词:宏基因组宏基因组学环境基因组学基因文库的构建 Macro summary of Metagenomics WangYing,Ma Yi-Ming (BeijingJiaotongUniversity, Institute of civil engineering,)Key words:Metagenome; Metagenomics;The environmental genomics 宏基因组学(Metagenomics)又叫微生物环境基因组学、元基因组学。它通过直接从环境样品中提取全部微生物的DNA,构建宏基因组文库,利用基因组学的研究策略研究环境样品所包含的全部微生物的遗传组成及其群落功能。它是在微生物基因组学的基础上发展起来的一种研究微生物多样性、开发新的生理活性物质(或获得新基因)的新理念和新方法。其主要含义是:对特定环境中全部微生物的总DNA(也称宏基因组,metagenomic)进行克隆,并通过构建宏基因组文库和筛选等手段获得新的生理活性物质;或者根据rDNA数据库设计引物,通过系统学分析获得该环境中微生物的遗传多样性和分子生态学信息。 1.起源 宏基因组学这一概念最早是在1998年由威斯康辛大学植物病理学部门的Jo Handelsman等提出的,是源于将来自环境中基因集可以在某种程度上当成一个单个基因组研究分析的想法,而宏的英文是"meta-",具有更高层组织结构和动态变化的含义。后来伯克利分校的研究人员Kevin Chen和LiorPachter将宏基因组定义为"应用现代基因组学的技术直接研究自然状态下的微生物的有机群落,而不需要在实验室中分离单一的菌株"的科学。 2 研究对象 宏基因组学(Metagenomics)是将环境中全部微生物的遗传信息看作一个整体自上而下地研究微生物与自然环境或生物体之间的关系。宏基因组学不仅克服了微生物难以培养的困难, 而且还可以结合生物信息学的方法, 揭示微生物之间、微生物与环境之间相互作用的规律, 大大拓展了微生物学的研究思路与方法, 为从群落结构水平上全面认识微生物的生态特征和功能开辟了新的途径。目前, 微生物宏基因组学已经成为微生物研究的热点和前沿, 广泛应用于气候变化、水处理工程系统、极端环境、人体肠道、石油污染、生物冶金等领域, 取得了一系列引人瞩目的重要成果。 3 研究方法

(整理)人类基因组计划.

人类基因组计划 HGP(Human Genome Projects) 1、HGP简介 ?人类基因组计划是由美国科学家于1985年率先提出、于1990年正式启动的。美国、英国、法国、德国、日本和我国科学家共同参与了这一价值达30亿美元的人类基因组计划。这一计划旨在为30多亿个碱基对构成的人类基因组精确测序,发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置,破译人类全部遗传信息。 ?诺贝尔奖获得者Renato Dulbecco于1986年发表短文 《肿瘤研究的转折点:人类基因组测序》(Science, 231: 1055-1056)。 ?文中指出:如果我们想更多地了解肿瘤,我们从现在起必须关注细胞的基因组。…… 从哪个物种着手努力?如果我们想理解人类肿瘤,那就应从人类开始。……人类肿瘤研究将因对DNA 的详细知识而得到巨大推动。” 什么是基因组(Genome) ?基因组就是一个物种中所有基因的整体组成 ?人类基因组有两层意义: ——遗传信息 ——遗传物质 ?从整体水平研究基因的存在、基因的结构与功能、基因之间的相互关系。 人类染色体 HGP的诞生 ?1984年12月Utah州的Alta,White R受美国能源部的委托,主持召开了一个小型会议,讨论DNA重组技术的发展及测定人类整个基因组的DNA序列的意义。 ?1985年6月,在美国加州举行了一次会议,美国能源部提出了“人类基因组计划”的初步草案。?1986年6月,在新墨西哥州讨论了这一计划的可行性。随后美国能源部宣布实施这一草案。?1987年初,美国能源部与国家医学研究院(NIH)为“人类基因组计划”下拨了启动经费约550万美元,1987年总额近1.66亿美元。同时,美国开始筹建人类基因组计划实验室。 ?1989年美国成立“国家人类基因组研究中心”。诺贝尔奖金获得者J.Waston出任第一任主任。?1990年,历经5年辩论之后,美国国会批准美国的“人类基因组计划”于10月1日正式启动。美国的人类基因组计划总体规划是:拟在15年内至少投入30亿美元,进行对人类全基因组的分析。 HGP诞生过程中的质疑 ?计划的必要性问题 ?计划的现实性问题 ?科学研究领域的选择问题 ?为什么不选择基因组小的或有经济意义的生物 ?认为?°制图?±是在沙漠里建公路,?°测序?±是把?°垃圾?±分类,选择?°模式动物?±是拼凑?°诺亚方舟?±。

转基因大豆检测技术研究进展

转基因大豆检测技术研究进展 [摘要]大豆的转基因研究是国内外植物分子生物学研究的热点之一。转基因大豆已成为世界大豆主产国大豆产业发展的主要动力。由于转基因产品的安全性在世界范围内引起广泛关注,对转基因检测技术的要求也越来越高,因此,对转基因大豆检测技术的研究成为近年来研究的热点。重点介绍以蛋白质和核酸为目标的检测技术,如EI。ISA、PCR和基因芯片技术的最新进展,并对不同方法的优缺点进行比较,为转基因大豆快速检测方法的选择、改进和后续研究提供参考。[关键词]转基因大豆;检测技术;蛋白质;核酸 Abstract:Soybean transformation research is a/hot spot0in the area of plant molecular genetics. Transgenic soybean has become the important power of soybeans industry development in the worlds' major producers of soybean. The different points on potential ecological risks and the impact of transgenic products on human health attracted worldwide attention. With the increase of transgenic products, the transgenic detection technology requirements should be established and perfected. The advance in detection techniques of transgenic soybean were summarized focusing on the protein and nucleic acid for target detection technology,such as new research on ELISA,PCR and gene chip techn0109y,and their characteristic were compared to provide references for transgenic soybean fast detection selection,improvement and subsequent research. Key words:transgenosis soybean;detection technology;protein;nucleic acid. 转基因大豆,是指利用转基因技术,通过基因工程方法导入外源基因所培育的具有特定性状的大豆品种。转基因大豆是种植面积最大的转基因作物,而随着转基因作物及其产品的大规模商业化,其安全性以及对人类健康和生态环境的潜在威胁受到国际社会和广大民众的广泛关注,对转基因成分的检测越来越受到重视。为此,对转基因大豆检测技术进行了综述,并对其优缺点进行比较,以期对转基因大豆快速检测方法的选择、改进和后续研究提供参考。

中国转基因食品现状

中国转基因食品现状 【摘要】转基因技术成熟,使转基因在全球应用范围大幅度提高。本文写了转基因在中国的应用及政府的态度和潜在危害及转利弊,以及对转基因前景进行展望。 【关键词】转基因食品发展现状安全 转基因食品是指利用基因工程(转基因)技术(Transgene technology)在物种基因组中嵌入了外源基因的食品,包括转基因植物食品、转基因动物食品和转基因微生物食品。目前,转基因生物技术的研究,大多分布在抗虫基因工程、抗病基因工程、抗逆基因工程、品质基因工程、品质改良基因工程、控制发育的基因工程等领域。 生物技术成为20世纪末发展最为迅速的高新技术之一。生物技术的发展,特别是以基因工程、发酵工程、细胞工程为代表的现代生物技术的发展促使发酵、食品、轻工等传统产业发生了深刻的变革,同时为人类解决人口膨胀、食物短缺、能源匮乏、疾病防治和环境污染等问题带来了新的希望。可以预期以生物技术为基础的转基因食品产业将在本世纪得到更规范、更深层的发展,它的进步将推动整个食品业的发展,并对提高人类的身体素质起到举足轻重的作用。 1转基因食品的发展现状 1.1国际转基因食品发展现状 自世界上第一例转基因烟草1983年问世以来,转基因技术研究范围不断扩大,研究内容包括抗虫、抗病、抗除草、品质改良等大面积种植的转基因作物有棉花、大豆、水稻、玉米等。 国际农业生物技术应用服务组织说,2014年全球转基因作物种植面积1.815亿公顷。转基因作物种植面积前六位为美国(7310万公顷)、巴西(4220万公顷)、

阿根廷(2430万公顷)、印度和加拿大(各1160万公顷)和中国(390万公顷) 。 近十几年来,现代生物技术的发展在农业上显示出强大的潜力,并逐步发展成为能够产生巨大社会效益和经济利益的产业。但是,转基因食品在世界各个国家和地区之间的发展是不均衡的。美国是应用转基因技术最多的国家,在转基因动物研究方面,加拿大、阿根廷是继美国之后大量采用转基因技术的国家。世界上应用转基因技术比较多的国家还有墨西哥、西班牙和南非等。 1.2我国转基因食品发展现状 我国同样很重视转基因技术的应用研究,中国的基因改良作物研究始于20世纪80年代,并得到了国家重点科技攻关项目的支持。经过30多年的努力,我国己经形成了从基础研究到产品研发的较为完整的技术体系。中国农业部已经批准种植的转基因农作物有:甜椒、西红柿、土豆;主粮作物有玉米、水稻。今后可能陆续批准的农作物有小麦、甘薯、谷子、花生等。进口的转基因食品有大豆油、菜子油、大豆等。 目前,我国转基因作物研究在发展中国家中居领先地位,在水稻、棉花等领域已达到了国际先进水平。应用于棉花、水稻等大田作物的转基因技术集中代表了中国转基因作物的研发状况。 2 转基因食品的安全性评价 自从转基因技术问世以来,关于转基因食品是否安全,即食用转基因食品对人类健康是否有不良影响,转基因技术对环境、物种的进化是否有影响等、科学界一直争论不休。建立农业转基因食物评价制度是世界各国的普遍做法。 目前几乎每个发展中国家都面临着人口增长与耕地面积减少的巨大压力,解决这一问题的唯一办法就是通过高新技术来提高农业生产效率。转基因技术的大规模应用可以显著地降低生产成本,提高生产效率。从这个角度看转基因作物存在是必要的我们要对转基因食品有一个客观的认识。 但是转基因作物可能本身成为杂草、转基因作物的亲缘野生种成为杂草或超级杂草、转基因作物可能产生新的病毒疾病、转基因作物对非目标生物的危害、破坏生物多样性、转基因作物对生态系统及生态过程的影响、其他一些不可预计

转基因大豆发展现状

转基因大豆发展现状 摘要:大豆起源于中国,不仅是人类主要的油料作物和植物性蛋白来源,而且是重要的工业原料,在我国粮食安全及国民经济中占有重要地位。人们对大豆的需求量逐年增加,但与玉米、水稻等禾谷类作物相比,大豆绝对产量很低,如按能量转换计算,大豆产量只有玉米的1/3,加上大田除草等工作量大,导致大豆比较效益低,制约大豆生产。育种工作者利用杂交、诱变等手段已培育大量优良新品种,但进步相对较慢,不能满足人类对大豆产量和品质的需求。但大豆生产受病、虫害和干旱等不利因素的影响,产量很不稳定,虽然常规育种技术在抗性品种中发挥了重要作用,但是由于受物种间杂交不亲和性及与不良性状连锁等因素影响而难以利用, 使常规育种受到了限制,因此,现代生物工程技术可以打破生物之间的界限来实现遗传物质的重新组合,因而可按照人类预先设计来改造生物,成为解决农业问题的一条重要出路。大豆比其它作物在遗传操作技术的某些方面难度较大,但随着现代生物技术的飞速发展,大豆的生物技术研究取得了较大的突破。80年代以来,已分别建起细胞、组织和原生质体水平的植株再生体系。 关键词:转基因大豆外源基因遗传转化方法 1转基因大豆类别 1.1抗虫转基因大豆 农作物害虫给农业生产带来严重的危害。在世界范围内,虫害造成的损失约占农作物总收获量的13%,每年大约损失数千亿美元大豆生育期间受害虫侵害严重,常给大豆生产造成巨大损失。大量喷施化学杀虫剂,不仅会增强害虫的抗药性,使益虫及其它生态区系遭受破坏,而且严重污染环境,提高生产成本,破坏生态平衡。常规的育种时限较长,但利用生物工程技术可缩短时限,并且局限性小。抗虫转基因研究涉及到来自苏云金杆菌的Bt基因和豇豆胰蛋白酶基因。 1.1.1含苏云金杆菌的Bt基因的转基因大豆

专题一 人类基因组计划及其意义

开卷有益 你能活多少岁?你想活多少岁?长寿是人类梦寐以求的,但是疾病等因素一直困扰着我们,癌症、糖尿病等大多是基因病。如果能攻克人类基因的奥秘,活到一百五十岁并不是异想天开。我们也能够在超市买到抗感冒的苹果、防肝炎的梨,能吃到治疗艾滋病的大米。如果能攻克人类基因的奥秘,我们的生活将发生翻天覆地的变化,我国正是人类基因组计划的成员国之一,承担着百分之一的任务,而这正是本文作者杨焕明博士争取而来的。今天我们就随他走进基因世界,去领略基因世界的多姿多彩! 话题链接——科学与生活 1.教材赏悟 全文通过介绍人类基因组计划的科学地位及六大导向性的意义,阐明了该计划是人类科学史上的重大工程,可以奠定揭开生命最终奥秘的基础,反映了当前领先于科技前沿的基因组研究的重大突破和广阔前景,体现了人文关怀性和科学严谨性,并呼吁人们要加强国际性合作,走良性发展的科研之路。 2.名句赏记 ◆科学家的成果是全人类的财产,而科学是最无私的领域。——高尔基 ◆数理科学是大自然的语言。——伽利略 ◆科学是我心中的温暖和愉快,你使我无所畏惧,视死如归。入狱者虽难得重见天日,你却能把锁链和铁窗粉碎。——布鲁诺 ◆科学是人类智慧的结晶和硕果……展望科学的未来,人类将高举科学的火炬登上宇宙的天堂。——霍金 ◆科学是人们生活中最重要、最美好和最需要的东西。——契诃夫 ◆没有科学和艺术,就没有人和人的生活。——列夫·托尔斯泰 ◆科学是我们时代的神经系统。——高尔基 ◆科学的真正的、合法的目标说来不外是这样:把新的发现和新的力量惠赠给人类生活。——培根

◆科学、科学知识总是假设的:它是猜想的知识。科学的方法是批评的方法: 寻求和消灭错误并服务于真理的方法。——卡尔·波普尔 ◆科学本身就有诗意。——斯宾塞 3.典例赏析 揭开遗传奥秘 原文:1832年的一天,奥地利西里西亚地区一个名叫海因赞多夫的小村庄,10岁的约翰正忙着帮助父亲嫁接果树。父亲酷爱园艺,是果树栽培嫁接方面的行家,左邻右舍的农民经常来向他请教。约翰从小就在父亲影响下学会了干各种农活,并且对果树嫁接产生了浓厚的兴趣。 一次小约翰问父亲:“爸爸,一枝小小的良种接穗,尽管全部养料都由劣种砧木供给,为什么仍能长成粗大的枝干和香甜的果实?” “孩子,我也不知道为什么!但事实的确如此。比养料力量更大是树木的本性,就是人们称为‘遗传’的那种性质吧!”父亲根据自己掌握的知识回答了约翰的问题。 小约翰默默地听着听着,陷入了沉思:“树木的本性”“遗传”,那是怎么一回事呢?他不断地喃喃自语。 童年的嫁接经验和学校里组织的生物活动,这些生物学的遗传现象在约翰幼小的心灵里扎下了深深的根基,这对他成为举世闻名、发现遗传规律的伟大的生物学家影响极大,他就是发现遗传三大定律的孟德尔。 悟语:伟大的发现常产生于我们普通的生活中,但是如果没有刨根究底的精神,如果没有持之以恒的坚持,没有把好奇心继续到底的决心,这伟大的发现还会是平常的生活现象。 4.时文赏读

转基因大豆的发展及其安全性评价

摘要:为探讨中国商业化种植转基因大豆的可行性,利用公布的统计数据,系统分析了全球大豆主产国转基因大豆的发展及中国种植转基因大豆可能存在的问题。结果表明:(1)1996—2004年,美国、阿根廷和巴西转基因大豆种植率分别从2%、1.7%和0增至85%、98%和22%。(2)美国和阿根廷转基因大豆快速发展的主要原因是种植转基因大豆可使杂草管理便利化和高效率。(3)可能存在问题是:提高单产和增加利润存在不确定性;中国是大豆原产地并具有独特的消费结构,而转基因大豆生物安全和食品安全隐患会对中国大豆产业产生重大影响;中国生产转基因大豆缺乏竞争优势。因此建议:继续禁止在中国商业化种植转基因大豆。 关键词:安全;危害;平衡发展 所谓转基因食品,就是利用分子生物学技术,将某些生物的基因转移到其它物种中去,改造生物的遗传物质,使其在性状、营养品质、消费品质方面向人类所需要的目标转变,以转基因生物为直接食品或为原料加工生产的食品就是转基因食品。它的研究已有几十年的历史,但真正的商业化是近十年的事。90年代初,市场上第一个转基因食品出现在美国,是一种保鲜番茄,这项研究成果本是在英国研究成功的,但英国人没敢将其商业化,美国人便成了第一个吃螃蟹的人,让保守的英国人后悔不迭。 此后,转基因食品一发不可收。据统计,美国食品和药物管理局确定的转基因品种已有43种。美国是转基因食品最多的国家,60%以上的加工食品含有转基因成分,90%以上的大豆、50%以上的玉米、小麦是转基因的。转基因食品有转基因植物,如:西红柿、土豆、玉米等,还有转基因动物,如:鱼、牛、羊等。虽然转基因食品与普通食品在口感上没有多大差别,但转基因的植物、动物有明显的优势:优质高产、抗虫、抗病毒、抗除草剂、改良品质、抗逆境生存等。 面对越来越多的转基因食品,人们的认识并非一致,以美国为首的主吃派和欧洲为首的反对派在全球范围内形成了两大阵营。不久前调查表明,美国、加拿大两国的消费者大多已接受了转基因食品,仅有27%的消费者认为食用转基因食品可能会对健康造成危害。而在欧洲,大多数人是反对转基因食品的,英国尤为明显。缘由是1998年英国的一位教授的研究表明,幼鼠食用转基因的土豆后,会使内脏和免疫系统受损,这是对转基因食品提出的最早质疑,并在英国及全世界引发了关于转基因食品安全性的大讨论。虽然英国皇家学会于1999年5月发表声明:此项研究“充满漏洞”,得出转基因土豆有害生物健康的结论完全不足为凭。但是,转基因食品的安全性问题已引起了消费者的怀疑。79%的英国人反对试种基因改良作物,抵制转基因食品进入市场。 那么,转基因食品的安全性到底怎么样?是否能吃?从本质上讲,转基因生物和常规

人类基因组计划及其意义一概

人类基因组计划及其意义 一、概述人类基因组计划 首先我们看一下百度词条上对于人类基因组计划的解释 人类基因组计划 定义:于20世纪80年代提出,由美、英、日、中、德、法等国参加并于2001年完成的针对人体23对染色体全部DNA的碱基对序列进行排序,对大约25 000个基因进行染色体定位,构建人类基因组遗传图谱和物理图谱的国际合作研究计划。 研究内容 HGP 的主要任务是人类的DNA 测序,同时绘制人类基因图谱(遗传图谱、物理图谱、序列图谱和基因图谱),此外还有测序技术、人类基因组序列变异、功能基因组技术、比较基因组学、社会、法律、伦理研究、生物信息学和计算生物学、教育培训等内容。 遗传图谱 遗传图谱是以具有遗传多态性的遗传标记为“路标”,以遗传学距离为图距的基因组图。遗传图谱的建立为基因识别和完成基因定位创造了条件。意义:6000 多个遗传标记,能够把人的基因组分成6000 多个区域,可把某一致病基因定位于一定的已知区域,再对基因进行分离和研究。能够提高寻找基因和基因分析的效率,对于疾病而言,找基因和分析基因是个关键。 物理图谱 物理图谱是指有关构成基因组的全部基因的排列和间距的信息,它是通过对构成基因组的DNA 分子进行测定而绘制的,主要使用限制性内切酶水解DNA片段,再通过酶切片段在DNA链上的定位将DNA链上的限制性内切酶酶切片段排列起来从而把有关基因的遗传信息及其在每条染色体上的相对位置线性而系统地排列出来所形成的图谱。DNA物理图谱是DNA分子结构的特征之一。由于首先要解决限制性内切酶在DNA 片段中所处的位置关系才能绘制出物理图谱,所以,在绘制DNA物理图谱的同时也要进行DNA序列的分析。DNA测序从物理图谱制作开始,它是测序工作的第一步。 序列图谱 随着遗传图谱和物理图谱的完成,测序就成为最重要的的工作。DNA序列分析技术是一个包括制备DNA片段化及碱基分析、DNA信息翻译的多阶段的过程。 通过测序得到基因组的序列图谱。目前普遍使用的DNA测序技术主要有:逐个克隆法、全基因组鸟枪法等方法。 基因图谱 基因图谱是在识别基因组外显子的基础上绘制的结合有关基因序列、位置及表达模式等信息的图谱。在人类基因组中鉴别全部基因的位置、结构与功能,最主要的方法是通过基因的表达产物mRNA 反追到染色体的位置。 主要用途 对医学的贡献 基因诊断、基因治疗和基于基因组知识的治疗、基于基因组信息的疾病预防、疾病易感基因的识别、风险人群生活方式、环境因子的干预。 对制药的贡献 筛选药物的靶点:与组合化学和天然化合物分离技术结合,建立高通量的受体、酶结合试验以知识为基础的药物设计:基因蛋白产物的高级结构分析、预测、模拟—药物作用“口袋”。 生物技术贡献 对基因工程药物、诊断和研究试剂产业,胚胎和成年期干细胞、克隆技术、器官再造等都有贡献。 人类基因组计划的意义 人类基因组计划对生命科学的研究和生物产业的发展具有非常重要的意义,它为人类社会带来的巨

人类基因组计划的成果

类基因组计划的成果(一) 谁来当“亚当”---人类基因组多样性与个体医学已在进行的人类基因组计划,可以说是“代表性个体”人类基因组计划。在美国,现在用于用于绘制人类DNA序列的DNA 来自于几个“无名氏”的男性。这在当时还曾有过争论,谁可以做“亚当”?这个问题也重要也不重要。人类的所有个体、所有的人,在遗传上都是平等的。所有的人类基因组不管是在基因组中的位置,即基因位点,还是每一个基因的结构都是很相似的,绝对不存在好坏优劣之分。不管从哪一个人身上分离到的一个位点上的DNA片段,可以用于任何种族任何个体的这一位点的研究,这一位点致病等位基因的鉴定,将来可能的基因诊断与基因治疗。因此,我们说人类只有一个基因组,不存在黄种人基因组、白种人的基因组之分。一个基因被鉴定、分离了,进而被专利,就是全人类的这一基因组被专利了,我们不能说你专利的是白种人的基因,我们再来专利一个黄种人或中国人的基因。但人与人是不同的,这就是人类在“同一性”的前提下的“多样性”,多样性体现在每个人身上,称为“基因多样性”或“个体特异性”,一般每个人之间5%位点的等位基因不同有0.1%的序列不同。体现在黄种人棗白种人这一人种族差异上,可称为“种族多样性”,体现在民族(遗传上称为“族群”)上,称为“族群多样性”。将来的某一天,如果需要每一个人的全基因的全核苷酸序列也许能不费多少钱就测定了,并且记录在一个光盘上,要诊断疾病就方便啦。医生先把这个光盘装进计算机,检查几个有关的“候选基因”,看看要注意什么,譬如说,某种药物,有人用灵验,有人不灵验,这就是个体差异。这一差异很多是基因决定的,也就是“多样性”决定的,这对医生诊病很有帮助。当然,也许不需要了解一个人的整个基因组棗大家都大同小异,而把重要区域、重要基因、重要位点的“多样性”较高的区域搞清就行了。“全基因组”信息非同小可,表达了每一个人有关生、老、病、死的重要信息,它是一个人全部隐私中的最重要的隐私,可不是一个人一般生理指标,如身高、体重、胸围、血型等等,因此,它的使用可得慎之又慎。

基因组学分析

第八章基因组学分析 基因组(Genome)指一个生物体中所有的遗传信息的载体DNA。原核生物基因组与真核生物基因组有着很大的区别,原核生物的基因组比较简单,一般由一条染色体(有些细菌有多条染色体)和若干个质粒组成。除少数细菌外,细菌的染色体一般由一条环状双链DNA组成。染色体高度折叠、盘绕聚集在一起,形成致密的类核(nucleoid),类核无核膜与胞浆分开,类核的中央部分由RNA和支架蛋白组成,外围是双链闭环的DNA超螺旋(图8-1)。染色体DNA链上与DNA复制、转录有关的信号区域优先与细胞膜结合,连接点的数量随细菌生长状况和不同生活周期而异。这种连接有助于细胞膜对染色体的固定,并在细胞分裂时将染色体均匀的分配到子代细胞中。 图8-1:大肠杆菌染色体DNA的类核结构,中间实心圆为中央类核,四周的为DNA环。 从1995年美国基因组研究所(The Institute for Genomic Research, TIGR)发表第一株细菌——流感嗜血杆菌(Haemophilus influenzae RD)的全基因组序列以来,现已发表了150多株细菌的基因组全序列(表8-1),其中包括古细菌和真细菌,既有病源微生物也有非病源微生物。这些已完成全基因组测序的细菌很具代表性,有在极端条件下生长的嗜热菌,耐盐菌,耐酸菌;有厌氧菌,兼性厌氧菌和需氧菌;有营养要求不高的大肠杆菌,较难培养的枝原体,只在活细胞内生存的衣原体和立克次体。在未来的几年时间里,还将有更多株原核生物的基因组全序列被测序,预示着原核生物基因组研究将对21世纪的生命科学研究中起着推波助澜的作用。 第一节微生物基因组概述 1、基因组大小 曾经有很多方法用于细菌基因组大小的研究,包括比色法、DNA复性动力学、酶切片段的二维胶电泳,这些方法现在都已经被脉冲场电泳(Pulsed Field Gel Electrophoresis, PFGE)技术所取代。虽然原核生物的基因组大小相对比真核生物要小,但是最大的原核生物基因组碱基数与最小的真核生物基因组碱基数大小有部分重叠(图8-2)。细菌的基因组大小相差也很大,目前已知完成全基因组序列测定的细菌中,基因组最小的生殖道支原体(Mycopalsma genitalium)只有0.58 Mb,最大的日本慢生根瘤菌(Bradyrhizobium japonicum USDA 110)有9.11 Mb(表8-1)。 2、编码密度高 与真核生物不同,原核生物基因组的编码序列占基因组总序列的比率很高,达90%左右。如果基因的

基因组学和蛋白质组学之间的关系

基因组学与蛋白质组学之间的关系 1 基因组学概述 基因组学,研究生物基因组和如何利用基因的一门学问。用于概括涉及基因作图、测序和整个基因组功能分析的遗传学分支。该学科提供基因组信息以及相关数据系统利用,试图解决生物,医学,和工业领域的重大问题。 基因组研究应该包括两方面的内容:以全基因组测序为目标的结构基因组学)和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学,又被称为后基因组研究,成为系统生物学的重要方法。 基因组学能为一些疾病提供新的诊断,治疗方法。例如,对刚诊断为乳腺癌的女性,一个名为“Oncotype DX”的基因组测试,能用来评估病人乳腺癌复发的个体危险率以及化疗效果,这有助于医生获得更多的治疗信息并进行个性化医疗。基因组学还被用于食品与农业部门。 基因组学的主要工具和方法包括:生物信息学,遗传分析,基因表达测量和基因功能鉴定。 2 蛋白质组学概述 蛋白质组学(Proteomics)一词,源于蛋白质(protein)与基因组学(genomics)两个词的组合,意指“一种基因组所表达的全套蛋白质”,即包括一种细胞乃至一种生物所表达的全部蛋白质。蛋白质组本质上指的是在大规模水平上研究蛋白质的特征,包括蛋白质的表达水平,翻译后的修饰,蛋白与蛋白相互作用等,由此获得蛋白质水平上的关于疾病发生,细胞代谢等过程的整体而全面的认识,这个概念最早是由Marc Wilkins 在1995年提出的。 3 两者之间的关系 90年代初期开始实施的人类基因组计划,在经过各国科学家近10年的努力下,已经取得了巨大的成就。不仅完成了十余种模式生物(从大肠杆菌、酿酒酵母到线虫)基因组全序列的测定工作,还有望在2003年提前完成人类所有基因的全序列测定。那么,知道了人类的全部遗传密码即基因组序列,就可以任意控制人的生老病死吗?其实并不是这么简单。基因组学虽然在基因活性和疾病的相关性方面为人类提供了有力根据,但实际上大部分疾病并不是因为基因改变所造成。并且,基因的表达方式错综复杂,同样的一个基因在不同条件、不同时期可能会起到完全不同的作用。关于这些方面的问题,基因组学是无法回答的。所以,随着人类基因组计划的逐步完成,科学家们又进一步提出了后基因组计划,蛋白质组研究是其中一个很重要的内容。 目前,在蛋白质功能方面的研究是极其缺乏的。大部分通过基因组测序而新发现的基因编码的蛋白质的功能都是未知的,而对那些已知功能的蛋白而言,它们的功能也大多是通过同源基因功能类推等方法推测出来的。有人预测,人类基因组编码的蛋

人类基因组计划简介

人类基因组计划简介 摘要:人类基因组计划(human genome project, HGP)是由美国科学家于1985年率先提出,于1990年正式启动的。美国、英国、法兰西共和国、德意志联邦共和国、日本和我国科学家共同参与了这一价值达30亿美元的人类基因组计划。 关键字:人类基因组计划物理图谱序列图谱等 人类基因组计划(human genome project, HGP)是由美国科学家于1985年率先提出,于1990年正式启动的。美国、英国、法兰西共和国、德意志联邦共和国、日本和我国科学家共同参与了这一价值达30亿美元的人类基因组计划。按照这个计划的设想,在2005年,要把人体内约10万个基因的密码全部解开,同时绘制出人类基因的谱图。换句话说,就是要揭开组成人体4万个基因的30亿个碱基对的秘密。人类基因组计划与曼哈顿原子弹计划和阿波罗计划并称为三大科学计划。 什么是基因组(Genome)?基因组就是一个物种中所有基因的整体组成。人类基因组有两层意义:遗传信息和遗传物质。要揭开生命的奥秘,就需要从整体水平研究基因的存在、基因的结构与功能、基因之间的相互关系。 一、人类基因组计划的目的 为什么选择人类的基因组进行研究?因为人类是在“进化”历程上最高级的生物,对它的研究有助于认识自身、掌握生老病死规律、疾病的诊断和治疗、了解生命的起源。 测出人类基因组DNA的30亿个碱基对的序列,发现所有人类基因,找出它们在染色体上的位置,破译人类全部遗传信息。 在人类基因组计划中,还包括对五种生物基因组的研究:大肠杆菌、酵母、线虫、果蝇和小鼠,称之为人类的五种“模式生物”。 HGP的目的是解码生命、了解生命的起源、了解生命体生长发育的规律、认识种属之间和个体之间存在差异的起因、认识疾病产生的机制以及长寿与衰老等生命现象、为疾病的诊治提供科学依据。[1] 二、HGP的研究内容 HGP的主要任务是人类的DNA测序,包括下图所示的四张谱图,此外还有测序技术、人类基因组序列变异、功能基因组技术、比较基因组学、社会、法律、伦理研究、生物信息学和计算生物学、教育培训等目的。 1、遗传图谱(genetic map) 又称连锁图谱(linkage map),它是以具有遗传多态性(在一个遗传位点上具有一个以上的等位基因,在群体中的出现频率皆高于1%)的遗传标记为“路标”,以遗传学距离(在减数分裂事件中两个位点之间进行交换、重组的百分率,1%的重组率称为1cM)为图距的基因组图。遗传图谱的建立为基因识别和完成基因定位创造了条件。意义:6000多个遗传标记已经能够把人的基因组分成6000多个区域,使得连锁分析法可以找到某一致病的或表现型的基因与某一标记邻近(紧密连锁)的证据,这样可把这一基因定位于这一已知区域,再对基因进行分离和研究。对于疾病而言,找基因和分析基因是个关键。 2、物理图谱(physical map)

《基因组学概论》课程教学大纲

《基因组学》课程教学大纲 一、课程基本信息 课程代码:0235204 课程名称:基因组学 英文名称:Genomics 课程类别:选修课 学时:28 学分:1.5 适用对象:生物技术等相关专业 考核方式:N+2。笔记10%,考试成绩占40%,平时成绩N占50%。 先修课程:生物化学、遗传学、基因工程、分子生物学。 二、课程简介 基因组学是生物学科的基础课程,主要讲授基因组学的相关生物学基础、基因组学的基本原理与方法、理论与应用,介绍基因组学的发展动态。 三、课程性质与教学目的 本课程为选修课。要求学生一般掌握基因组学的基本原理与方法、理论与应用,了解基因组学的发展动态。 四、教学内容及要求 第一章基因组学基础(3学时) (一)教学内容 1、细胞组织与结构功能;细胞分裂。 2、DNA的分子生物学。 3、基因组顺序。 4、基因组学的应用前景。 5、染色体;染色体的带型;基因组。 6、细胞分裂。

(二)基本概念和知识点 1、细胞分裂类型及过程。 2、人类染色体的带型分析。 3、原核生物和真核生物基因组。 (三)问题与应用(能力要求) 1、细胞的结构与功能。 2、原核生物和真核生物基因组的差异。 (四)课后练习 查阅有关资料,了解细胞的结构与功能。 (五)教学方法与手段 讲授,课堂讨论。 第二章分子标记(3学时) (一)教学内容 1、遗传标记的类型与特征;DNA标记的优势。 2、RFLP (Restriction fragment length polymorphism),限制性片段长度多态性;RFLP 基本操作步骤。 3、PCR (polymerase chain reaction)即多聚酶链式反应;DNA复制的原理;PCR技术;影响PCR的因素;引物设计的原则;PCR产物的检测和多态性分析。 4、RAPD (Random amplified polymorphic DNA)随机扩增多态DNA,RAPD与一般PCR 的主要差异;RAPD的检测 5、AFLP(Amplified fragment length polymorphism)扩增性片段长度多态性;限制性片段的产生;限制性片段扩增;选择性扩增产物的检测。 6、SSLP (simple sequence length polymorphism) 即简单序列长度多态性;微卫星DNA;微卫星标记的发展。 7、几种分子标记特点的比较。 (二)基本概念和知识点 1、遗传标记的概念及类型与特征。

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