生命科学概论结课论文

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生命科学概论课程论文.

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慎重看待转基因作物和转基因食品摘要:近几年来,转基因食品越来越多地出现在我们的生活当中,并且逐渐引起大众的关注, 同时, 由于对这种新技术还没有形成统一的认识, 伴随着转基因食品所产生的争论也越来越多, 而且有愈演愈烈的趋势, 从普通大众到各路学者再到某些政府机构都主动或被动地参与其中。

随着参与面的越来越广, 争论焦点也从转基因技术本身是否安全的技术层面, 逐步发展到产业控制权问题, 最终提高到了国家粮食安全与战略的高度。

关键词 :转基因作物转基因生物生态系统多样性物种多样性转基因大豆遗传资源基因多样性基因资源遗传多样性正文:2011年初,全国人大农业与农村委员会在报告中提出建议:国务院有关部门应对立法涉及的粮食转基因管理的有关问题进行研究,争取 2011年将粮食法草案提请全国人大常委会审议。

因此, 2011年极可能成为转基因立法元年, 如此这般, 关于转基因食品的各种讨论势必会从民间自发性研讨提升到政府工作层面,并且必将向深度发展,对各个方面、层级的问题进行充分的研究和讨论。

也许我们不能指望在短时间内就把关于转基因技术的所有问题都探讨清楚, 但是通过立法来推动相关工作, 促进产业布局指引, 最终形成国家战略或许是可期的。

争议下的转基因作物和食品涉及以下几方面(一是否安全? 转基因技术大面积应用是最近十余年的事情,目前掌握相关技术最多, 应用面最为广泛的是美国, 但是在全世界范围来看, 由于该技术属于新技术, 并且应用时间相对而言并不算长, 对其风险评估很难说十分充分, 因此从审慎和保守的角度出发, 在全世界范围内关于应用转基因技术所生产出来的食品是否安全,依旧是一个争议性极大的话题。

2010年 4月,美国国家科学院通过网络媒体发布了名为《转基因作物对美国农业可持续性的影响》的报告。

该报告通过美国推广转基因作物 16年来的实践事实和统计数据明确说明, 长期种植转基因作物给当地环境和农业带来的积极因素较多, 并且尚未发现有特别明显的负面作用, 主要原因在于通过种植转基因作物, 减少了对于常规农药的使用, 降低了常规农药在环境中残留、沉积所形成的毒素。

生命科学概论论文

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姓名:冯佳兰学号:1165123217班级:2011级市场营销任课教师:贾晋生命科学概论论文人类杀手——生物恐怖【摘要】生物恐怖,人类的杀手。

其作为一种日益严重的现实威胁,给国家政治、经济和安全形势带来了严重的隐患。

及早制定成熟可行的防范措施对控制灾难的发展至关重要。

生物恐怖问题由来已久,但直到美国“9.11”事件后的炭疽芽孢袭击才引起人们广泛关注。

生物恐怖已成为21世纪全人类的威胁,防范生物恐怖病原袭击已成为各国政府的当务之急。

当然,中国作为一个人口大国而且经济实力雄厚,在生物恐怖的问题上是关注和研究预防的主要国家之一。

【关键词】生物恐怖;医学防护;国家预防研究;人类共识近年,一部美国大片《生化危机》深受广大观众的喜欢,其中的情节血腥满目,并且那时的人类陷入了灭绝的状态,仅剩几个幸存的人类在死亡中挣扎,但是这一境况是由生物恐怖引起的,虽说影片是虚构的,但是它能反映一定的社会形态,就是一些资本强国为了自己的世界地位及力量的增强,生物方面的医学研究在发展。

这对于那些力量薄弱的国家是一种潜在的威胁,当然生物恐怖袭击是不道德的,是要受到谴责的。

曾记得,二战结束时世界格局渐演变成美苏之间的对抗,但是其他各国不甘落后,经济迅速崛起,世界格局呈现多元化发展。

与此同时,当代国际形势总体趋向缓和,和平与发展已经成为时代的主题。

但是人类社会的生存与发展过程中也存在着不安全的因素,其中生物因素引发的社会危机尤为引人注目。

生物恐怖,指的是故意释放出病毒、细菌或其它微生物(称为生物制剂),使人类、动物或植物致病、致死,从而达到政治或信仰的目的的行为。

制剂基本上来源于自然界,但是很可能被培养产生一定的变化,以使其增强致病性,获得对已有药剂的耐药性,或者增加在环境中传播的能力。

生物制剂的传播方式包括空气传播、水传播或食物传播等。

恐怖分子使用生物制剂的理由在于其很难被监测出来,并且具有几小时至几天不等的潜伏期。

生物恐怖制剂可能具有在人与人之间传播的能力,如天花病毒,也可能没有这种能力,如炭疽菌。

生命科学导论结课论文

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随着社会发展,人民生活水平的提高,人们在物质生活满足的前提下,开始追求从饮食中吃出健康,即所谓的食疗。

而食疗,无非就是通过饮食起到治病的效果,近代医家张锡纯在《医学衷中参西录》中曾指出:食物“病人服之,不但疗病,并可充饥;不但充饥,更可适口,用之对症,病自渐愈,即不对症,亦无他患”。

也就是通过中药里的食物,达到我们想要的效果。

其实,食物和中药的界限并不是特别清楚。

中药大都属于植物和动物,而可供人类饮食的食物,恰好又是植物和动物,比如橘子、粳米、赤小豆、龙眼肉、山楂、乌梅、核桃、杏仁、饴糖、花椒、小茴香、桂皮、砂仁、南瓜子、蜂蜜等等,所以,人们称这为“药食同源”。

食疗是中国人的传统习惯,中国人希望通过饮食达到预防疾病甚至是治疗疾病的效果。

现在的人通过食疗减肥、护肤、护发等。

五谷杂粮,有益于人类而无害于身体,所以性“中”,离得近些就是偏凉,偏热,离得远些,就是“寒”与“热”了。

“热”了就得用“凉”药,但如果不是“热”得很厉害,就可以用偏“凉”的食物调理达到治疗的效果,比如绿豆等,既美味可口又能调理身体治病。

据世界卫生组织调查,亚健康的人群比例已达到70%,这为人们的身体健康敲响了警钟。

但西医并没有调理身体的方法,所以人们把目光转向了中医,这也造成了中国食疗市场的混杂,各种“专家”误导群众,把食疗的作用无限放大,甚至出现了“食疗包治百病”的谬论。

所以,我们有必要自行了解真正的食疗。

下面,我们就来介绍一下那些中药里的食物。

韭菜最常见的韭菜,又名起阳草,为百合科草本植物韭菜的茎叶,在我国多数地区均有栽培,古书史书《夏小正》中有“正月囿(菜园)有韭”的记述。

韭菜既可调味,又可凉拌、做饺子馅,是茶楼酒家菜谱上的知名佳肴。

而韭菜不仅仅是因为其美味而得到青睐,它的营养价值极高,含蛋白质、脂肪、糖类、钙、磷、铁、维生素、胡萝卜素、苷类、纤维素等人体所需的营养成分,还含硫化物和挥发油等。

现代医学研究证明:韭菜含丰富的纤维素,能加快食物在胃肠的蠕动,加速排便,着对于习惯性便秘最有利,也可预防结肠癌、高血压、动脉硬化和冠心病的发生。

生命与科学概论结课论文

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内蒙古科技大学我对生命与科学概论的认识课程:生命与科学概论姓名:杨斌学号:0962126217班级:09热动(2)班生命科学是本世纪六七十年代兴起的一股科学哲学思潮,虽然它的兴起主要是以本世纪50年代以后生命科学的蓬勃发展为基础,但从事生命科学哲学研究的哲学家们并不局限于把他们的哲学看作是一门部门哲学,而是更进一步,把他们的哲学看作是科学哲学的新方式:一种与传统的根植于物理科学之上的科学哲学相对的新的科学哲学。

因此,当代人们提到生命科学哲学就有两层含义。

狭义地讲,生命科学哲学是关于生物学的哲学,主要研究生命的本质、生物学的理论结构、概念框架、一般方法等问题。

换句话说,生命科学哲学就是关于生命的本体论、认识论和方法论的哲学学科。

在此意义上,“生命科学哲学”即是“生物学哲学”,它是科学哲学的一个子学科。

广义地讲,生命科学哲学是科学哲学的新思潮。

传统的科学哲学究其根本,都是以物理科学(包括物理学和化学等学科)为根据的,所以新哲学家们把这种哲学称之为物理科学哲学。

新哲学则主要是以生命科学为基础而又兼顾物理科学。

所以为了突出新哲学与传统哲学的不同,一些哲学家把这种新哲学称之为生命科学哲学。

自然科学是哲学的基础,任何一种哲学的产生都与当时的科学背景密切相关。

近代科学是从1543年开始的,虽然这一年出版的两本伟大著作中的一本——维萨里的《人体的构造》是生物学的一个分支,可是其后的一百多年,生物学并没有突飞猛进的发展,而运动学和力学却首先得以快速发展。

1687年,牛顿的《自然哲学的数学原理》出版,使经典力学这座宏伟大厦最终落成。

此后,物理科学的其它学科也都先后发展起来并逐步成熟。

与此相对,生物学在牛顿时代尚处于孕育时期,用恩格斯的话说就是“还处于搜集材料的阶段”,牛顿的物理革命在当时并没有引起生物学的革命性变革。

生物学思想的重大革新是在19世纪和20世纪才开始产生的。

因此,当科学哲学在17世纪和18世纪开始发展起来的时候,或者说,当培根、笛卡尔、莱布尼兹和康德论述科学和科学方法时,完全是以物理科学为基础的。

生命科学概论论文

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生命科学概论论文论文常用来指进行各个学术领域的研究和描述学术研究成果的文章,简称之为论文。

它既是探讨问题进行学术研究的一种手段,又是描述学术研究成果进行学术交流的一种工具。

它包括学年论文、毕业论文、学位论文、科技论文、成果论文等。

生命科学概论论文1摘要:在生命科学概论的遗传学教学过程中,教师可采用专题讨论的方式,激发学生的学习积极性,拓展知识面,成为传统讲授式教学的有益补充。

本文就专题讨论教学在生命科学概论的遗传学教学中的应用、优点和存在问题等进行阐述。

关键词:生命科学概论;遗传学;专题讨论;教学模式21世纪的生命科学与其他学科的相互渗透和相互促进,对社会和经济的发展以及人类的前途和命运产生深刻的影响[1]。

目前,在高等学校非生物类专业中开设生命科学概论课程,已经取得越来越多的共识。

由于受课时的限制,各个学校在具体教学内容、课程安排、教学方式上存在较大的差异[2,3]。

遗传学是生命科学的重要组成部分,涉及动物、植物、微生物、细胞、生物化学、人类遗传、数量遗传、表观遗传、遗传病等方面的内容。

如何在有限的学时内,取得较好的教学效果,是生命科学概论教学需要探讨的问题[4]。

“专题讨论”是以专题为内容,以讨论为形式的一种教学方式,有利于培养学生发现问题、分析问题、解决问题以及沟通与交流的能力,是传统讲授式教学的良好补充[5]。

近年来,我们采用专题讨论的方式,围绕遗传学的基础知识、相关的最新研究进展和社会热点等问题开展教学,取得一定的成效,受到学生的欢迎。

一、专题讨论的组织和实施(一)专题选题的筛选与确定在生命科学概论的遗传学教学中,以前期的基本知识为基础,了解学生在中学阶段文理科的基本情况以及对生命科学的感兴趣话题,收集社会和网络上与遗传学相关的热点问题,确定专题讨论的题目。

专题题目需要符合以下几个要求:首先,紧扣教材,不能脱离遗传学的范畴。

其次,结合实际,与时俱进,具有一定的新颖性。

另外,专题难度要适中,不超出学生的学习范围,以免影响学习兴趣。

生命科学导论结课论文

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生命科学导论结课论文《人类基因技术及其伦理》作者:***学号:**********动物科学与技术学院动物医学141班摘要:人类基因组计划(Human Genome Project)是人类科学史发展过程中一次伟大的创举,它是从分子水平上直接探索人类自身奥秘的伟大科学工程,是人类认识自我、追求健康、战胜疾病最为重要的科学研究行为。

基因及基因工程的发展应用给人类社会带来了巨大的社会效应的同时,也带来了一系列的伦理道德、法律、社会等问题。

关键词:人类基因组计划、基因工程、伦理道德问题正文:在人体生命科学探索的历史中,没有比“基因"二字更具有震撼力了。

由于历史的原因,我们对基因一直采取拒绝承认的态度。

直到70年代,经过科学家的努力,“基因"二字才被写进了科教书。

现在“基因”已经被世界各国接受.基因,是遗传信息的基本单位。

一般指位于染色体上编码一个特定功能产物(如蛋白质或RNA分子等)的一段核苷酸序列.人们对基因的认识是不断发展的.20世纪50年代以后,随着分子遗传学的迅速发展,尤其是沃森和克里克提出双螺旋结构以后,人们才真正认识了基因的本质,即基因是具有遗传效应的DNA片断.研究结果还表明,每条染色体只含有1~2个DNA分子,每个DNA分子上有多个基因,每个基因含有成百上千个脱氧核苷酸。

由于不同基因的脱氧核苷酸的排列顺序(碱基序列)不同,不同的基因就含有不同的遗传信息.基因有两个特点,一是能忠实地复制自己,以保持生物的基本特征;二是能够“突变”,突变绝大多数会导致疾病,而另外的一小部分是非致病突变。

这两大特点正是遗传和变异的发生基础。

人类研究基因主要应用于基因工程。

所谓基因工程(genetic engineering)是指在分子水平上对基因进行操作的复杂技术。

是将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内,使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。

基因工程对人类最大的好处可能就是其应用于医学了,我们知道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.目前我们还无法对人类受损的基因进行修复,但我们可以利用正常的人类基因在其他生物体内进行表达,生产出我们所需的激素或是蛋白质等物质,来治疗那些不能自身合成此类物质的病人。

生命科学概论论文(优秀3篇)

生命科学概论论文(优秀3篇)

生命科学概论论文(优秀3篇)【摘要】在人类的历史上,计算机的诞生和发展无疑有着举足轻重的地位。

计算机水平的每一次提升都会带给社会巨大的推动。

虽然我们一直在努力,希望计算机的性能越来越强,但是现在的计算机的一些技术已经达到了极限,不可能再提高了。

所以,寻找另一个提高的方向已十分必要。

现在,生物计算机理论的提出和诞生给人们带来了新的的希望。

如果有朝一日生物计算机能够普及,那这将会是计算机发展史上的一个重大突破。

【关键词】生物计算机DNA神经元芯片【正文】一、计算机的发展自冯·诺依曼设计的EDVAC计算机始,直到今天我们用芯片制作的多媒体计算机为止,电脑一代又一代,都没能够跳出“诺依曼机”的体系结构。

冯·诺依曼为现代计算机的发展指明了方向。

但是,随着生物计算机、人工智能和神经网络计算机的发展,“诺依曼机”一统天下的格局已经被打破。

【2】二、生物计算机的诞生1994年,一位加州科学家首次使用试管中的DNA来解一道简单的数学题,从而产生了利用DNA来储存和处理信息的创意。

这一创意也为计算机带来了新的课题与发展方向。

科学家们在研究中发现,仿生学同样可以应用到计算机领域中。

通过对生物组织体的研究,发现组织体是由无数的细胞组成,细胞由水、盐、蛋白质和核酸等有机物组成。

而有些有机物中的蛋白质分子像开关一样,具有开与关的功能。

因此,人类可以利用遗传工程技术,仿制出这种蛋白质分子,用来作为元件制成计算机,科学家把这种计算机叫做生物计算机。

【3】计算机工业在近几十年内飞速发展,然而目前,晶体管的密度已经达到当前所用技术的理论极限。

所以,人们在不断地寻找新的计算机结构。

另外,人们在研究人工智能的同时,借鉴生物界的各种处理问题的方式,提出了一些生物计算机的模型,部分模型已经解决了一些经典计算机难以解决的问题。

【4】三、生物计算机的优良特性生物计算机目前主要有以下几类:生物分子或超分子芯片;自动机模型;仿生算法;生物化学反应算法。

生命科学概论论文

生命科学概论论文

摘要:经过半个学期的对学修课程《生命科学导论》的学习让我们更加了解自己、掌握生命体的共同特征, 解开人们一直关注、观察、研究的奇妙生命现象。

生命科学是一门博大精深而又复杂烦琐的学科, 从对生命科学的学科分类就可以见得, 但它学习过程却非常有趣。

在选修课的学习过程中,我们分别对基因工程、克隆、免疫、神经系统、蛋白质、核酸、生态环境、进化论等生命科学研究的领域进行初步的学习。

其中我对克隆技术,试管婴儿技术以及艾滋病方面的相关学习映像最深。

关键词:克隆技术、试管婴儿技术、艾滋病、伦理、道德、危害正文:一、克隆技术克隆是英文clone的音译,简单讲就是一种人工诱导的无性繁殖方式。

但克隆与无性繁殖是不同的。

无性繁殖是指不经过雌雄两性生殖细胞的结合、只由一个生物体产生后代的生殖方式,常见的有孢子生殖、出芽生殖和分裂生殖。

由植物的根、茎、叶等经过压条、扦插或嫁接等方式产生新个体也叫无性繁殖。

绵羊、猴子和牛等动物没有人工操作是不能进行无性繁殖的。

科学家把人工遗传操作动、植物的繁殖过程叫克隆,这门生物技术叫克隆技术。

其次,克隆技术有其相应的发展过程和多方面的发展方向。

克隆技术的设想是由德国胚胎学家于1938年首次提出的,1952年,科学家首先用青蛙开展克隆实验,之后不断有人利用各种动物进行克隆技术研究。

由于该项技术几乎没有取得进展,研究工作在80年代初期一度进入低谷。

后来,有人用哺乳动物胚胎细胞进行克隆取得成功。

1996年7月5日,英国科学家伊恩·维尔穆特博士用成年羊体细胞克隆出一只活产羊,给克隆技术研究带来了重大突破,它突破了以往只能用胚胎细胞进行动物克隆的技术难关,首次实现了用体细胞进行动物克隆的目标,实现了更高意义上的动物复制。

研究克隆技术的目标是找到更好的办法改变家畜的基因构成,培育出成群的能够为消费者提供可能需要的更好的食品或任何化学物质的动物。

1997年2月,绵羊“多利”诞生的消息披露,立即引起全世界的关注,这头由英国生物学家通过克隆技术培育的克隆绵羊,意味着人类可以利用动物身上的一个体细胞,产生出与这个动物完全相同的生命体,打破了千古不变的自然规律。

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基因芯片技术进展及应用基因芯片技术进展及应用作者:单位:摘要:二十世纪是物理科学的世纪,而二十一世纪则是生命科学的世纪。

生命科学,尤其是生物技术的迅猛发展,不仅与人类健康,农业发展以及生存环境密切相关,而且还将对其它学科的发展起到促进作用,所谓"今天的科学,明天的技术,后天的生产"。

而生命科学的基础性研究是现代生物技术的源泉、科学和技术创新的关键。

随着人类基因组计划(Human Genome Project)即全部核苷酸测序的即将完成,人类基因组研究的重心逐渐进入后基因组时代(Postgenome Era)向基因的功能及基因的多样性倾斜。

通过对个体在不同生长发育阶段或不同生理状态下大量基因表达的平行分析,研究相应基因在生物体内的功能,阐明不同层次多基因协同作用的机理,进而在人类重大疾病如癌症、心血管疾病的发病机理、诊断治疗、药物开发等方面的研究发挥巨大的作用。

它将大大推动人类结构基因组及功能基因组的各项基因组研究计划。

关键字:基因芯片;核酸探针序列;杂交一、基因芯片简介基因芯片,也叫DNA芯片,是在90年代中期发展出来的高科技产物。

基因芯片大小如指甲盖一般,其基质一般是经过处理后的玻璃片。

每个芯片的基面上都可划分出数万至数百万个小区。

在指定的小区内,可固定大量具有特定功能、长约20个碱基序列的核酸分子(也叫分子探针)。

由于被固定的分子探针在基质上形成不同的探针阵列,利用分子杂交及平行处理原理,基因芯片可对遗传物质进行分子检测,因此可用于进行基因研究、法医鉴定、疾病检测和药物筛选等。

基因芯片技术具有无可比拟的高效、快速和多参量特点,是在传统的生物技术如检测、杂交、分型和DNA测序技术等方面的一次重大创新和飞跃。

二、基因芯片技术基因芯片的工作原理与经典的核酸分子杂交方法(southern、northern)是一致的,都是应用已知核酸序列作为探针与互补的靶核苷酸序列杂交,通过随后的信号检测进行定性与定量分析,基因芯片在一微小的基片(硅片、玻片、塑料片等)表面集成了大量的分子识别探针,能够在同一时间内平行分析大量的基因,进行大信息量的筛选与检测分析。

基因芯片主要技术流程包括:芯片的设计与制备;靶基因的标记;芯片杂交与杂交信号检测。

基因芯片的设计实际上是指芯片上核酸探针序列的选择以及排布,设计方法取决于其应用目的,目前的应用范围主要包括基因表达和转录图谱分析及靶序列中单碱基多态位点(single nucleotide polymorphism,SNP)或突变点的检测,表达型芯片的目的是在杂交实验中对多个不同状态样品(不同组织或不同发育阶段、不同药物刺激)中数千基因的表达差异进行定量检测,探针序列一般来自于已知基因的cDNA或EST库,设计时序列的特异性应放在首要位置,以保证与待测目的基因的特异结合,对于同一目的基因可设计多个序列不相重复的探针,使最终的数据更为可靠。

基因单碱基多态检测的芯片一般采用等长移位设计法,即按靶序列从头到尾依次取一定长度的互补的核苷酸序列形成一探针组合,这组探针是与靶序列完全匹配的野生型探针,然后对于每一野生型探针,将其中间位置的某一碱基分别用其它三种碱基替换,形成三种不同的单碱基变化的核苷酸探针,这种设计可以对某一段核酸序列所有可能的SNPs位点进行扫描。

芯片制备方法主要包括两种类型:(1)点样法:首先是探针库的制备,根据基因芯片的分析目标从相关的基因数据库中选取特异的序列进行PCR扩增或直接人工合成寡核苷酸序列,然后通过计算机控制的三坐标工作平台用特殊的针头和微喷头分别把不同的探针溶液逐点分配在玻璃、尼龙以及其它固相基片表面的不同位点上,通过物理和化学的方法使之固定,该方法各技术环节均较成熟,且灵活性大,适合于研究单位根据需要自行制备点阵规模适中的基因芯片。

(2)原位合成法:该法是在玻璃等硬质表面上直接合成寡核苷酸探针阵列,目前应用的主要有光去保护并行合成法,压电打印合成法等,其关键是高空间分辨率的模板定位技术和高合成产率的DNA化学合成技术,适合制作大规模DNA探针芯片,实现高密度芯片的标准化和规模化生产。

生物芯片技术是于90年代初期随着人类基因组计划的顺利进行而诞生,它是通过像集成电路制作过程中半导体光刻加工那样的微缩技术,将现在生命科学研究中许多不连续的、离散的分析过程,如样品制备、化学反应和定性、定量检测等手段集成于指甲盖大小的硅芯片或玻璃芯片上,使这些分析过程连续化和微型化。

也就是说将现在需要几间实验室、检验室完成的技术,制作成具有不同用途的便携式生化分析仪,使生物学分析过程全自动化,分析速度成千上万倍地提高,所需样品及化学试剂成千上万倍地减少。

可以预见,在不远的将来,用它制作的微缩分析仪将广泛地应用于分子生物学、医学基础研究、临床诊断治疗、新药开发、司法鉴定、食品卫生监督、生物武器战争等领域。

生物芯片技术是目前应用前景最好的DNA分析技术之一,分析对象可以是核酸、蛋白质、细胞、组织等。

目前全世界用生物芯片进行疾病诊断还处于研究阶段,国外已将其用于观察癌基因及肌萎缩等一些遗传病基因的表达和突变情况。

生物芯片技术还可以用于治疗,例如已开发出在4平方毫米的芯片上布满400根有药物的针,定时定量为病人进行药物注射。

另外,科学家还在考虑制作定时释放胰岛素治疗糖尿病的生物芯片微泵及可以置入心脏的芯片起搏器等。

生物芯片技术与组合化学相结合将开辟另一个极有价值的应用方向,即为新药研制提供超高通量筛选平台技术,这必将使新药研究开发和传统中药的成分评估获得重大突破。

三、基因芯片的应用技术举例基因表达图谱的绘制是目前基因芯片应用最广泛的领域,也是人类基因组工程的重要组成部分,它提供了从整体上分析细胞表达状况的信息,而且为了解与某些特殊生命现象相关的基因表达提供了有力的工具,对于基因调控以及基因相互作用机理的探讨有重要作用。

人类基因组编码大约100000个不同的基因,因此,具有监测大量mRNA的实验工具很重要。

基因芯片技术可清楚地直接快速地检测出以1∶300000水平出现的mRNA,且易于同时监测成千上万的基因。

目前,已能够在1.6cm2面积上合成和阅读含400000个探针的阵列,可监测10000个基因的表达状况。

斯坦福大学的Brown用制备的酵母cDNA芯片,获得酵母在不同细胞周期状态以及在热休克冷休克处理后其2473个基因的表达图谱,较直观地反应了不同条件和状态下基因转录调控水平,从而为寻找基因调控的机理提供了一条有效的途径。

定量监测大量基因表达水平在阐述基因功能、探索疾病原因及机理、发现可能的诊断及治疗的靶基因等方面具有重要价值的。

Derisi等选用来自恶性肿瘤细胞系UACC903中的1161个cDNA克隆制成芯片,通过比较正常和肿瘤细胞的表达差异,发现在恶性肿瘤细胞中P21基因处于失活或关闭状态,但在逆转的细胞系中呈高表达。

Golub等应用cDNA芯片检测基因表达的差异进行癌症的分类,成功地区分出急性髓细胞性白血病(AML)和急性淋巴细胞性白血病(ALL),预期这种方法还能诊断出新的白血病种类。

在炎症性疾病类风湿性关节炎(RA)和炎症性肠病(IBD)的基因表达研究中,可检测出炎症疾病诱导的基因如TNF-α、IL或粒细胞集落刺激因子,同时发现一些以前未发现的基因如HME基因和黑色素瘤生长刺激因子。

目前,大量涌现的人类ESTs给cDNA微阵列提供了丰富的序列资源,数据库中ESTs代表了人类基因,因此ESTs微阵列可在缺乏其它序列信息的条件下用于基因发现和基因表达检测,从而加快人类基因组功能分析的进程。

基因芯片的另一重要应用是基因多态位点及基因突变的检测,现有大量实例说明,基因组多样性的研究对阐明不同人群和个体在疾病的易感性和抵抗性方面表现出的差异具有重要意义,一旦对基因组的编码序列进行系统筛查,就有可能找出与疾病易感性有关的大量基因变异。

基因芯片技术可大规模地检测和分析DNA的变异及多态性。

Wang等应用高密度基因芯片对2.3Mb人类基因的SNP进行筛查,确定了3241个SNPs位点,显示出大规模鉴定人类基因型的可能。

Lipshutz等人采用含18,495个寡核苷酸探针的微阵列,对HIV-1基因组反转录酶基因(rt)及蛋白酶基因(pro)的高度多态性进行了筛选,这些变异将导致病毒对多种抗病毒药物包括AZT、ddI、ddC等表现出抗性,因此rt与pro的变异与多态性的检测具有重要的临床意义。

随着大量疾病相关基因的发现,变异与多态性分析将在疾病的诊断与治疗方面体现出越来越重要的价值。

Affymetrix公司已将P53基因的全长序列和已知突变的序列制成探针集成在芯片上,可对与P53基因突变相关的癌症进行早期诊断。

Hacia等采用含96600个20聚寡核苷酸高密度阵列对遗传性乳腺和卵巢癌BRCA1基因3.45kb的第11个外显子进行杂合变异筛选,结果准确诊断出15个已知变异的患者样品中的14个,而在20个对照样品中未发现1例假阳性,表明DNA芯片技术在某些疾病相关基因可能的杂合变异的检测方面所具有的灵敏度与特异性是令人满意的。

芯片技术中杂交测序技(sequencing by hybridization,SBH)是一种新的高效快速测序方法,也是基因芯片的另一重要应用,其原理与芯片检测多态位点相类似,即通过与一组已知序列的核酸探针杂交进行序列测定,用荧光标记的待测序列与基因芯片上对应位置的核酸探针产生互补配对时,通过确定荧光强度最强的探针位置,获得一组序列互补的探针序列,据此可重组出靶核酸的序列。

用含65536个8聚寡核苷酸的微阵列,采用SBH技术,可测定200bp长DNA序列,采用67108864个13聚寡核苷酸的微阵列,可对数千个碱基长的DNA测序。

1、基因破译目前,由多国科学家参与的“人类基因组计划”,正力图在21世纪初绘制出完整的人类染色体排列图。

众所周知,染色体是DNA的载体,基因是DNA上有遗传效应的片段,构成DNA的基本单位是四种碱基。

由于每个人拥有30亿对碱基,破译所有DNA的碱基排列顺序无疑是一项巨型工程。

与传统基因序列测定技术相比,基因芯片破译人类基因组和检测基因突变的速度要快数千倍。

基因芯片的检测速度之所以这么快,主要是因为基因芯片上有成千上万个微凝胶,可进行并行检测;同时,由于微凝胶是三维立体的,它相当于提供了一个三维检测平台,能固定住蛋白质和DNA并进行分析。

美国正在对基因芯片进行研究,已开发出能快速解读基因密码的“基因芯片”,使解读人类基因的速度比目前高1000倍。

图1所示为一种内嵌基因芯片的基因检测装置。

2、基因诊断通过使用基因芯片分析人类基因组,可找出致病的遗传基因。

癌症、糖尿病等,都是遗传基因缺陷引起的疾病。

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