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基因编辑的生物学意义

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基因编辑的生物学意义

就是在基因水平上进行编辑,使生物带上人类需要的性状。主要用于基因病的治疗,基因药物的研发,动植物的品种改良,生物新品种的研发,生化物质的生产等方面。由于对人类的基因编辑带有伦理方面的问题,所以,目前科学家是反对对胚胎或人类胚胎细胞进行基因编辑操作的。

什么是基因编辑技术

中山大学人类胚胎遗传性致病基因修复实验采取了CRISPR/Cas9基因编辑技术。该技术是近年在锌指核酸酶(ZFN)技术、类转录激活样效应因子核酸酶(TALEN)技术之后出现的新型基因编辑技术,原理来自细菌的适应性免疫防御机制。相比传统的基因打靶技术和其他基因编辑技术,CRISPR/Cas9更为精确、高效和经济。  科学家发现,细菌在遭遇噬菌体等病毒侵染之后,可以获得其部分DNA(脱氧核糖核酸)片段并整合进基因组形成记忆,当再次遭到入侵时,转录出相应的RNA(核糖核酸),利用其中的“定位信息”引导Cas蛋白复合物定位和切割、彻底地摧毁入侵病毒的DNA。CRISPR/Cas9技术就是利用这一原理,用一种定制的RNA引导Cas,对预设DNA位点进行切割,造成DNA断裂,启动细胞内基因组修复机制,实现基因敲除、特异突变的修复或引入和定点转基因等。

基因编辑在生物医学的前景和意义

优点:由于基因技术在生物工程中的特殊作用,基因技术革命是继工业革命、信息革命之后对人类社会产生深远影响的一场革命。它在基因制药、基因诊断、基因治疗等技术方面所取得的革命性成果,将极大地改变人类生命和生活的面貌。同时,基因技术所带来的商业价值无可估量。从事此类技术研究和开发企业的发展前景无疑十分广阔。前期美国股市基因技术类股票的大幅上涨表明投资者对此类公司前途看好。我国的基因技术研究取得了不少成果,相关上市公司值得关注

科学界预言,21世纪是一个基因工程世纪。基因工程是在分子水平对生物遗传作人为干预,要认识它,我们先从生物工程谈起。生物工程又称生物技术,是一门运用现代生命科学原理和信息及化工等技术,利用活细胞或其产生的酶来对廉价原材料进行不同程度的加工,以提供大量有用产品的综合性工程技术。生物工程的基础是现代生命科学、技术科学和信息科学。生物工程的主要产品是为社会提供大量优质发酵产品,例如生化药物、化工原料、能源、生物防治剂以及食品和饮料,还可以为人类提供治理环境、提取金属、临床诊断、基因治疗和改良农作物品种等服务。生物工程主要有基因工程、细胞工程、酶工程、蛋白质工程和微生物工程等五个部分。其中基因工程就是人们对生物基因进行改造,利用生物生产人们想要的特殊产品。随着DNA的内部结构和遗传机制的秘密一点一点呈现在人们眼前,生物学家不再仅仅满足于探索、提示生物遗传的秘密,而是开始跃跃欲试,设想在分子的水平上去干预生物的遗传特性。人类基因工程走过的主要历程怎样呢?1866年,奥地利遗传学家孟德尔神父发现生物的遗传基因规律;1868年,瑞士生物学家弗里德里希发现细胞核内存有酸性和蛋白质两个部分。酸性部分就是后来的所谓的DNA;1882年,德国胚胎学家瓦尔特弗莱明在研究蝾螈细胞时发现细胞核内的包含有大量的分裂的线状物体,也就是后来的染色体;1944年,美国科研人员证明DNA是大多数有机体的遗传原料,而不是蛋白质;1953年,美国生化学家华森和英国物理学家克里克宣布他们发现了DNA的双螺旋结构,奠定了基因工程的基础;1980年,第一只经过基因改造的老鼠诞生;1996年,第一只克隆羊诞生;1999年,美国科学家破解了人类第二十二组基因排序列图;未来的计划是可以根据基因图有针对性地对有关病症下药。人类基因组研究是一项生命科学的基础性研究。有科学家把基因组图谱看成是指路图,或化学中的元素周期表;也有科学家把基因组图谱比作字典,但不论是从哪个角度去阐释,破解人类自身基因密码,以促进人类健康、预防疾病、延长寿命,其应用前景都是极其美好的。人类十万个基因的信息以及相应的染色体位置被破译后,破译人类和动植物的基因密码,为攻克疾病和提高农作物产量开拓了广阔的前景,并将成为医学和生物制药产业知识和技术创新的源泉。科学研究证明,一些困扰人类健康的主要疾病,例如心脑血管疾病、糖尿病、肝病、癌症等都与基因有关。依据已经破译的基因序列和功能,找出这些基因并针对相应的病变区位进行药物筛选,甚至基于已有的基因知识来设计新药,就能“有的放矢”地修补或替换这些病变的基因,从而根治顽症。基因药物将成为21世纪医药中的耀眼明星。基因研究不仅能够为筛选和研制新药提供基础数据,也为利用基因进行检测、预防和治疗疾病提供了可能。比如,有同样生活习惯和生活环境的人,由于具有不同基因序列,对同一种病的易感性就大不一样。明显的例子有,同为吸烟人群,有人就易患肺癌,有人则不然。医生会根据各人不同的基因序列给予因人而异的指导,使其养成科学合理的生活习惯,最大可能地预防疾病。基因治疗基因作为机体内的遗传单位,不仅可以决定我们的相貌、高矮,而且它的异常会不可避免地导致各种疾病的出现。某些缺陷基因可能会遗传给后代,有些则不能。基因治疗的提出最初是针对单基因缺陷的遗传疾病,目的在于由一个正常的基因来代替缺陷基因或者来补救缺陷基因的致病因素。用基因治病是把功能基因导入病人体内使之表达,并因表达产物——蛋白质发挥了功能使疾病得以治疗。基因治疗的结果就像给基因做了一次手术,治病治根,所以有人又把它形容为“分子外科”。我们可以将基因治疗分为性细胞基因治疗和体细胞基因治疗两种类型。性细胞基因治疗是在患者的性细胞中进行操作,使其后代从此再不会得这种遗传疾病。体细胞基因治疗是当前基因治疗研究的主流。但其不足之处也很明显,它并没前改变病人已有单个或多个基因缺陷的遗传背景,以致在其后代的子孙中必然还会有人要患这一疾病。无论哪一种基因治疗,目前都处于初期的临床试验阶段,均没有稳定的疗效和完全的安全性,这是当前基因治疗的研究现状。可以说,在没有完全解释人类基因组的运转机制、充分了解基因调控机制和疾病的分子机理之前进行基因治疗是相当危险的。增强基因治疗的安全性,提高临床试验的严密性及合理性尤为重要。尽管基因治疗仍有许多障碍有待克服,但总的趋势是令人鼓舞的。美国食品和药物管理局于2009年首次批准将胚胎干细胞应用于人类疾病的治疗。美国杰龙生物医药公司获准为数位因脊柱受伤导致下肢瘫痪的患者注射人类胚胎干细胞,并于夏天开始研究其成效。正如基因治疗的奠基者们当初所预言的那样,基因治疗的出现将推动新世纪医学的革命性变化。破译人类全部DNA指日可待信息技术的发展改变了人类的生活方式,而基因工程的突破将帮助人类延年益寿。目前,一些国家人口的平均寿命已突破80岁,中国也突破了70岁。有科学家预言,随着癌症、心脑血管疾病等顽症被有效攻克,在2020至2030年间,可能出现人口平均寿命突破100岁的国家。到2050年,人类的平均寿命将达到90至95岁。人类一直在挑战生命科学的极限。1953年2月的一天,英国科学家弗朗西斯·克里克宣布:我们已经发现了生命的秘密。他发现DNA是一种存在于细胞核中的双螺旋分子,决定了生物的遗传。有趣的是,这位科学家是在剑桥的一家酒吧宣布了这一重大科学发现的。破译人类和动植物的基因密码,为攻克疾病和提高农作物产量开拓了广阔的前景。1987年,美国科学家提出了“人类基因组计划”,目标是确定人类的全部遗传信息,确定人的基因在23对染色体上的具体位置,查清每个基因核苷酸的顺序,建立人类基因库。1999年,人的第二十二对染色体的基因密码被破译,“人类基因组计划”迈出了成功的一步。可以预见,在今后的工作中,科学家们可能揭示人类大约五千种基因遗传病的致病基因,从而为癌症、糖尿病、心脏病、血友病等致命疾病找到基因疗法。继2000年6月26日科学家公布人类基因组“工作框架图”之后,中、美、日、德、法、英等6国科学家和美国塞莱拉公司在2001年2月12日联合公布人类基因组图谱及初步分析结果。这次公布的人类基因组图谱是在原“工作框架图”的基础上,经过整理、分类和排列后得到的,它更加准确、清晰、完整。人类基因组蕴涵有人类生、老、病、死的绝大多数遗传信息,破译它将为疾病的诊断、新药物的研制和新疗法的探索带来一场革命。人类基因组图谱及初步分析结果的公布将对生命科学和生物技术的发展起到重要的推动作用。随着人类基因组研究工作的进一步深入,生命科学和生物技术将进入新的阶段。基因工程在20世纪取得了很大的进展,这至少有两个有力的证明。一是转基因动植物,一是克隆技术。转基因动植物由于植入了新的基因,使得动植物具有了原先没有的全新的性状,这引起了一场农业革命。如今,转基因技术已经开始广泛应用,如抗虫西红柿、生长迅速的鲫鱼等。1997年世界十大科技突破之首是克隆羊的诞生。这只叫“多莉”母绵羊是第一只通过无性繁殖产生的哺乳动物,它完全秉承了给予它细胞核的那只母羊的遗传基因。“克隆”一时间成为人们注目的焦点。尽管有着伦理和社会方面的忧虑,但生物技术的巨大进步使人类对未来的想象有了更广阔的空间。人类基因组计划现代遗传学家认为,基因是DNA(脱氧核糖核酸)分子上具有遗传效应的特定核苷酸序列的总称,是具有遗传效应的DNA分子片段。基因位于染色体上,并在染色体上呈线性排列。基因不仅可以通过复制把遗传信息传递给下一代,还可以使遗传信息得到表达。那么,什么是基因组呢?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。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,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。除测出人类基因组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外。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”。人类只有一个基因组,大约有5-10万个基因。人类基因组计划是美国科学家于1985年率先提出的,旨在阐明人类基因组30亿个碱基对的序列,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,使人类第一次在分子水平上全面地认识自我。计划于1990年正式启动,这一价值30亿美元的计划的目标是,为30亿个碱基对构成的人类基因组精确测序,从而最终弄清楚每种基因制造的蛋白质及其作用。随着人类基因组逐渐被破译,一张生命之图将被绘就,人们的生活也将发生巨大变化。随着我们对人类本身的了解迈上新的台阶,很多疾病的病因将被揭开,药物就会设计得更好些。英、日、德、法等国随后积极响应,使人类基因组计划逐步演变成为一项大型国际科技合作计划。作为参与这一计划的唯一的发展中国家,我国于1999年跻身人类基因组计划,承担了1%的测序任务。2000年6月,人类基因组计划完成了人类基因组序列的“工作框架图”;2002年2月又公布了人类基因组“精细图”;该计划已提前至2001年完成。人类基因组计划与曼哈顿原子弹计划和阿波罗登月计划并称为20世纪三大科学计划。人类基因组DNA序列图谱完成后,鉴定基因组多态性及其单倍型,以及寻找其在生物和医学应用中的重要作用成为了人们关心的热点。人们相信,在个体间,人类基因组DNA序列的差异决定了个体在疾病的易感性和药物的敏感性方面的差异。通过比较大量个体基因组的差异,从遗传的角度可以阐明人类个体发生疾病的风险以及对于环境适应能力的差异。2001年,国际人类蛋白质组组织(HUPO)正式成立,并迅即在北美、欧洲、韩国、日本成立了相应的分支机构。目前,我国也成立了相应的人类蛋白质组组织。以研究基因功能为核心的“后基因组时代”已经来临,大规模的结构基因组、蛋白质组以及药物基因组的研究计划已经成为新的热点。其中涉及生物信息数据库及相关技术,生物信息数据的分析和开发,比较基因组学,基因分型及其与疾病的关系等等。生物信息技术已成为后基因时代的核心技术之一。后基因组时代,给生物信息技术的发展提供了前所未有的机遇。生物信息学的发展将开拓出新的生命科学领域,使人们有可能在分子水平上更加系统地认识生命现象。

基因编辑生物

基因编辑是一种新兴的比较精确的能对生物体基因组特定目标基因进行修饰的一种基因工程技术。早期的基因工程技术只能将外源或内源遗传物质随机插入宿主基因组,基因编辑则能定点编辑想要编辑的基因。基因编辑依赖于经过基因工程改造的核酸酶,也称“分子剪刀”,在基因组中特定位置产生位点特异性双链断裂,诱导生物体通过非同源末端连接或同源重组(HR)来修复DSB,因为这个修复过程容易出错,从而导致靶向突变。这种靶向突变就是基因编辑。技术突破2020年12月11日,日本厚生劳动省通过其国内首个基因编辑食品的销售申请。这是一种基因编辑的西红柿,含有更多营养成分γ-氨基丁酸,预计最早将于2022年上市销售。领导研究的筑波大学教授江面浩说,基因编辑能大幅缩短作物品种改良时间,可以将原来需要10年的品种改良时间缩短到约1年半。

河豚的基因会发生变化,河豚的体型会发生变化,河豚的行为也会发生变化,河豚的长相也会发生变化,河豚体内的毒素也会发生变化,这就是河豚会出现的变化。

减少毒性,体积变大,肉质鲜美,会好养活,促进食欲,这个技术是非常安全的。

分子生物学基因编辑是什么意思

这次获诺奖的新型基因编辑技术是什么?它的终极用途其实是医学

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。发生在生物体内基因的交换或重新组合。包括同源重组、位点特异重组、转座作用和异常重组四大类。是生物遗传变异的一种机制。 基因重组是指非等位基因间的重新组合。能产生大量的变异类型,但只产生新的基因型,不产生新的基因。基因重组的细胞学基础是性原细胞的减数分裂第一次分裂,同源染色体彼此分裂的时候,非同源染色体之间的自由组合和同源染色体的染色单体之间的交叉互换。基因重组是杂交育种的理论基础。 基因突变是指基因的分子结构的改变,即基因中的脱氧核苷酸的排列顺序发生了改变,从而导致遗传信息的改变。转基因技术是将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中,由于导入基因的表达,引起生物体的性状的可遗传的修饰,这一技术称之为转基因技术(Transgene technology)。人们常说的"遗传工程"、"基因工程"、"遗传转化"均为转基因的同义词。经转基因技术修饰的生物体在媒体上常被称为"遗传修饰过的生物体"(Genetically modified organism,简称GMO)。转基因技术,包括外源基因的克隆、表达载体、受体细胞,以及转基因途径等,外源基因的人工合成技术、基因调控网络的人工设计发展,导致了21世纪的转基因技术将走向转基因系统生物技术 - 合成生物学时代。

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。发生在生物体内基因的交换或重新组合。包括同源重组、位点特异重组、转座作用和异常重组四大类。是生物遗传变异的一种机制。 基因重组是指非等位基因间的重新组合。能产生大量的变异类型,但只产生新的基因型,不产生新的基因。基因重组的细胞学基础是性原细胞的减数分裂第一次分裂,同源染色体彼此分裂的时候,非同源染色体之间的自由组合和同源染色体的染色单体之间的交叉互换。基因重组是杂交育种的理论基础。 基因突变是指基因的分子结构的改变,即基因中的脱氧核苷酸的排列顺序发生了改变,从而导致遗传信息的改变。转基因技术是将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中,由于导入基因的表达,引起生物体的性状的可遗传的修饰,这一技术称之为转基因技术(Transgene technology)。人们常说的"遗传工程"、"基因工程"、"遗传转化"均为转基因的同义词。经转基因技术修饰的生物体在媒体上常被称为"遗传修饰过的生物体"(Genetically modified organism,简称GMO)。转基因技术,包括外源基因的克隆、表达载体、受体细胞,以及转基因途径等,外源基因的人工合成技术、基因调控网络的人工设计发展,导致了21世纪的转基因技术将走向转基因系统生物技术 - 合成生物学时代。请给分!!

基因编辑合成生物学

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。

这次获诺奖的新型基因编辑技术是什么?它的终极用途其实是医学

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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