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一只泡芙er
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菜菜~小

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作者:稻米成都极谷基因   孟德尔,现代遗传学之父,发现了遗传规律,剑桥大学的两位年轻科学家沃森和克里克发现DNA是由两条核苷链组成的双螺旋结构。到目前为止,基因组的定向修饰已经在人类胚胎上进行。科学家们从未停止过对生物遗传信息的研究。那么,科学家们用什么工具来研究基因的功能,甚至编辑基因信息呢?编辑基因组就像修改文本一样。首先,在文本中找到一个错误或者想要修改它。然后删除错误或添加文本。在基因组编辑过程中,如何找到目标基因并进行编辑?随着人类基因组计划的完成和高通量测序技术的发展,人们可以获得大量序列信息,进一步激发了人们改写生物体内遗传序列信息的需求,近年来基因编辑技术发展迅速。这种特殊的生物技术能够让研究者对基因组序列或者基因转录产物进行人为编辑,以改变目的基因或调控元件的序列、表达量或功能。这一革命性技术一经问世就冲击到生命科学的各个研究领域,必将在未来相当长时间内对人类健康、疾病治疗、新药研发、物种改良以及生命科学基础研究等众多方面产生广泛而深远的影响,也是世界范围内竞争最为激烈的下一代核心生物技术。先给大家介绍一下基因编辑技术早期基因编辑技术包括归巢内切酶(homingendonuclease, HEs)、锌指核酸内切酶(zinc finger endonuclease, ZFN)和类转录激活因子效应物(trans-cription activator-like effector nucleases, TALENs),但脱靶效应或组装复杂性限制了这些技术在基因编辑领域中的应用。近年来,以 CRISPR/Cas9 系统为代表的新型基因编辑技术飞速发展,并开始在诸多生物学领域中得到广泛应用归巢内切酶早期的基因编辑技术依赖于细胞内同源重组途径(homologous recombination, HR)将外源 DNA 序列插入基因组。通过在外源 DNA 序列两端加入同源臂,能够实现外源序列的精确整合。然而真核生物中同源重组发生频率极低,约为 1/10 6 ~1/10 9 ;并且相对于靶位点而言,外源序列更容易随机整合到基因组上其他位点,造成脱靶效应,从而限制了该技术的应用 。ZFNs锌指核酸酶(zinc finger nuclease, ZFN)是由两部分组成,首先是几个(一般为3~6个)Cys2-His2锌指蛋白(zinc finger protein,ZFP)串联组成的DNA识别域,另一部分是非特异性的核酸内切酶FokⅠ的催化结构域。通过DNA识别域识别特定的DNA序列后将催化结构域定位到目标位点,从而通过核酸内切酶的作用切断DNA形成双链断裂。其结构示意图:TALENs 技术TALENs是一种可靶向修饰特异DNA序列的酶,它借助于TAL效应子一种由植物细菌分泌的天然蛋白来识别特异性DNA碱基对。TAL效应子可被设计识别和结合所有的目的DNA序列。对TAL效应子附加一个核酸酶就生成了TALENs。TAL效应核酸酶可与DNA结合并在特异位点对DNA链进行切割,从而导入新的遗传物质。其结构示意图:CRISPR-Cas9技术CRISPR-Cas9系统最初在大肠杆菌基因组中被发现,是细菌中抵抗外源病毒的免疫系统。CRISPR-Cas9系统由两部分组成,一部分是用来识别靶基因组的,长度为20bp左右的sgRNA序列,另外一部分是存在于CRISPR位点附近的双链DNA核酸酶——Cas9,能在sgRNA的引导下对靶位点进行切割,最终通过细胞内的非同源性末端连接机制(NHEJ)和同源重组修复机制(HDR)对形成断裂的DNA进行修复,从而形成基因的敲除和插入,最终实现基因的(定向)编辑。其结构示意图:如何合理的利用这项技术:这项技术就像一个潘多拉盒,一旦打开,会有不少邪恶一连飞。主要针对基因编辑在人类治疗方面的一些问题,对政府而言,应确定基因编辑技术发展与应用的“红线”,建立明确的惩罚制度;对科研院所,进一步强调科学机构在基因编辑研究伦理审查中的主体责任;建立中国科学家关于基因编辑的伦理共识。对媒体的科普责任而言更是任重道远,从业人员要加强自身对新兴技术的理解,包括机器人、基因编辑一系列新的技术。公众也并非不可作为,要理性、谨慎态度看待任何一项科学技术进步,相信科学,远离伪科学。
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秀之美adahe

主要科目:新闻传播学 毕业授予学位:文学学士 主设课程:编辑学概论、古代汉语、现代汉语、出版发行学基储中国编辑出版史、图书学、出版美学(含装帧设计)、书业法律基储报刊编辑学、书籍编辑学、出版现代技术、出版社管理、音像电子出版物、版权与图书外贸等。 教学实践:包括编辑业务实习、出版实习等,一般安排20周。 培养目标:培养具备系统的编辑出版理论知识与技能、宽广的文化与科学知识,能在书刊出版、新闻宣传和文化教育部门从事编辑、出版、发行的业务与管理工作以及教学与科研的编辑出版学高级专门人才。 培养要求:学生主要学习编辑学、出版与发行学的基本理论和基本知识、受到编辑与出版的基本技能训练,具有社会活动和科研的基本能力。 毕业生应具备的知识和能力: 1.掌握编辑与出版的基本理论与基本知识; 2.掌握市场分析、选题策划、文字加工、宣传促销的知识与方法; 3.具有较强的口头表达和文字表达能力和初步从事科学研究的能力; 4.了解我国有关编辑与出版市场营销的方针、政策、法规; 5.了解有关社会科学、人文科学、管理科学、自然科学与技术科学基本知识。 相近专业:新闻学、图书馆学。

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MrcuriosityZ

DNA是绝大部分生物的遗传信息的储存介质,由腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)四种核苷酸组成,并且严格遵守A-T,C-G的碱基互补配对原则,DNA链上这四种核苷酸的排列信息就是生物体的主要遗传信息。基因是控制生物性状的基本遗传单位,即一段携带特定遗传信息的DNA序列,主要通过翻译出对应的效用蛋白发挥功能。 图 DNA的结构示意图(图片来自网络)基因异常往往导致各种疾病的发生:如在超过50%的人类肿瘤中都能检测到编码p53蛋白的基因的突变(丧失活性);Rag1等基因的突变会导致重症联合免疫缺,患儿终生不能接触外界空气,只能终生生活在隔绝容器内(图2)。 图 终生生活在隔离容器内的美国男孩大卫·维特(图片来自网络)什么是基因编辑技术?基因编辑技术是指特异性改变目标基因序列的技术。目前主要的基因编辑技术都是基于如下原理发展而来的:在细胞内利用外源切割复合体特异性识别并切割目的基因序列,在目的基因序列上制造断裂端,这种断裂端随即会被细胞内部的DNA损伤修复系统修复,重新连接起来。在此修复过程中,当有修复模板存在时,细胞会以修复模板为标准进行修复,从而实现对基因序列的特异性改变,即基因编辑(图2)。 图3 基因编辑技术的基本原理示意图要实现基因编辑,外源切割复合体必须满足两个条件:① 切割复合体必须可以特异性地识别和结合至目的基因DNA序列上,这是各种基因编辑技术的主要差异所在,也是发展基因编辑技术的最大困难所在;② 切割复合体必须具有切割DNA,制造断裂端的功能;基因编辑技术的简要发展历史自1953年沃森和克里克两位科学家提出DNA的双螺旋结构以来,人们一直都在积极探索着高效便利的基因编辑技术:上世纪80年代,科学家在小鼠胚胎干细胞中通过基因打靶技术实现了基因编辑(2007年诺贝尔生理医学奖),但此技术在其余细胞内效率极低,应用受到了极大的限制;上世纪90年代,基于细胞内不同锌指蛋白可特异性识别DNA上3联碱基的特征以及核酸酶FokI二聚化后可以切割DNA的特点,人们通过锌指蛋白偶联Fokl的策略逐渐发展出了一种新的基因编辑技术--锌指蛋白核酸酶技术(Zinc Finger Nucleases, ZFNs)。但此技术专利被公司垄断,且锌指蛋白数量有限,可以识别的DNA序列数量有限,其应用也受到了很大的限制。随后,基于改造后的植物病原菌中黄单胞菌属的TAL蛋白可以特异性识别DNA中一个碱基的特性,人们又发展出了新的基因组编辑技术--转录激活样因子核酸酶技术(Transcription activator-like effector nucleases, TALENs)。此技术理论上可以实现对任意基因序列的编辑,但其操作过程较为繁琐,一定程度上限制了其应用。近年来,基于细菌规律成簇的间隔短回文重复序列(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats,CRISPR)系统发展而来的新一代基因组编辑技术--CRISPR/Cas9技术,使得基因编辑变得更为简易、高效。值得提出的是,华裔科学家张锋教授对于CRISPR/Cas9技术的发展与应用作出了重要贡献,是目前这一领域的领军人物之一。基因编辑技术的最新发展由于目前最为广泛应用的CRISPR/Cas9技术仍然存在着无法对所有基因序列实现编辑、可能错误编辑其余基因、切割复合体中RNA容易降解导致复合体不稳定等一些不足之处,人们主要从以下几个方面优化发展新的基因编辑技术:1)  优化CRISPR的蛋白序列,使得其可以识别更多的序列,并且能够更为有效地编辑基因序列;2) 寻找新的具有特异性识别和切割目的基因序列的蛋白。如张锋教授在去年报道的Cpf1,已被证实为一类新的基因编辑工具;而目前引起广泛争议和关注的我国河北科技大学韩春雨教授在今年初报道的NgAgo,如果其真的可以实现细胞内的基因编辑,也是一类新的基因编辑工具,是目前各种基因编辑工具的有效补充;近期,我国南京大学学者又开发了一类新的基因编辑工具—SGN,也引起了学界的广泛关注。基因编辑技术的应用随着CRISPR/Cas9等新型基因编辑技术的迅猛发展,基因编辑技术在诸多方面都有着极为广阔而光明的应用前景:1)  畜牧业和农业方面,现在已经在包括鸡、牛、羊等重要家畜和玉米、水稻、棉花等重要经济作物中实现了基因改造,有效地提高了这些家畜和经济作物的产量和质量;2)  医疗健康方面,一方面,对于先天性基因突变致病患者,利用基因编辑技术改正突变的基因,可以为这些疾病的彻底根治提供希望。如在2013年,我国科学家上海生化细胞所的李劲松教授就利用CRISPR/Cas9技术治愈了小鼠的白内障遗传疾病。另一方面,基因编辑技术还有望为彻底治愈一些重大疾病的提供希望,如利用基因编辑技术改造艾滋病病毒HIV-1携带者免疫细胞中的CCR5基因,可以使得细胞不再受HIV-1病毒感染,有望成为彻底战胜艾滋病的有力武器。结语:迅猛发展的基因编辑技术正在给我们的生活带来巨大的变化,在享受先进科学技术带来的种种福利的同时,我们也必须进一步加强对于基因编辑技术的基础研究以及应用管理,以确保这一先进技术得到正确而有效地应用。编辑:何郑燕  鲁凡英(专家:吴剑锋,厦门大学生命科学学院博士,科普中国微平台原创首发)

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龙舌兰日出shine

想要了解,你可以搜索“基因编辑”关键词的科普内容。想要独立研究基本不可能,首先如果非专业领域至少得耗费5年以上的时间学完基础知识才能研究,然后目前生物学实验基本都是烧钱的,不到百万的经费都不足以起步。

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枫叶e宝宝

就是按照人类自己的意志生产制造出来的生物,根本上说就是将原来随机组合的染色体dna序列,变成人为可控的,以达到目的

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    林麓是吃货 4人参与回答 2024-04-27
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    曦若若往 4人参与回答 2024-04-27
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    周周-Sophia 2人参与回答 2024-04-28
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    回答 亲,您好。生物科学专业知识体系由通识教育(人文和社会科学、外国语、计算机与信息技术、体育和艺术等)、专业教育和综合实践教育三个部分构成。专业教育又分为学

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    基因编辑是一种什么技术 跟转基因技术区别在哪你好,基因重组是由于不同DNA链的断裂和连接而产生DNA片段的交换和重新组合,形成新DNA分子的过程。发生在生物体内

    大萌萌Alice 2人参与回答 2024-04-27