基因修复的四种方法
DNA双链断裂和修复
DNA双链断裂和修复DNA是生命的基础，它是由四种不同的碱基组成的，分别是腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）。
DNA构成了一个个序列，这些序列组成了我们的基因和染色体。
DNA双链断裂是DNA分子中发生的一种破坏，它在遗传学和癌症学中起着重要的作用。
DNA双链断裂的原因DNA双链断裂的原因包括自然因素和人为因素。
自然因素包括辐射、紫外线、化学药物和细胞自我修复不良等。
人为因素包括医疗放射线、化学药物和基因改造等。
无论何种原因，DNA双链断裂都会对细胞和组织造成影响。
DNA双链断裂对细胞的影响DNA双链断裂对细胞会造成两个主要的影响：细胞自我修复和基因改变。
首先，细胞自我修复是指细胞对DNA双链断裂的修复能力。
当DNA双链断裂发生时，细胞会先尝试进行自我修复，以维持细胞的正常功能。
但是，如果这种自我修复失败，就会导致病理性细胞死亡。
其次，DNA双链断裂对细胞的影响也可能导致基因改变。
基因改变可以通过不同的机制发生，包括点突变、插入、缺失、倒位和染色体数目的改变等。
这些基因改变是癌症和其他遗传疾病的主要原因之一。
DNA双链断裂的修复DNA双链断裂的修复主要有两种机制：非同源末端连接（NHEJ）和同源重组（HR）。
NHEJ是指两个不同的DNA端连接起来形成一个片段的过程。
这种机制适用于DNA断裂较小的情况下，但它会导致点突变、插入、缺失和细胞周期的延迟等问题。
在HR机制下，DNA双链断裂的修复通过寻找相同序列来进行。
这种机制利用了相同的染色体（姐妹染色单体）或相邻的同源染色体。
此机制的优势是，它能够更好地保持DNA序列的完整性，但它也需要更多的时间和精力来进行。
DNA双链断裂和人类健康DNA双链断裂在人类健康中发挥着重要作用。
在癌症治疗中，一些放射性和化学疗法是通过导致DNA双链断裂来杀死癌细胞的。
此机制通过破坏DNA分子，从而使癌细胞无法自我修复，最终导致癌细胞死亡。
在遗传疾病中，许多疾病都与DNA双链断裂有着密切的关系。
利用紫外线辐射技术修复抗性基因污染土壤
总733期第三十五期2020年12月河南科技Journal of Henan Science and Technology利用紫外线辐射技术修复抗性基因污染土壤吴丛杨慧高连东（苏州市宏宇环境科技股份有限公司，江苏苏州215011）摘要：针对来自医疗废物堆放场地的抗性基因污染土壤，本研究利用紫外线辐射技术进行土壤修复。
其间通过试验研究了紫外波长与照射时间、土壤中碳酸钙含量对土壤中关注类抗性基因氨基糖苷类（aminoglyco⁃sides）、氯霉素类（chloramphenicol）、磺胺类（sulfonamides）、四环素类（tetracycline）的降解影响。
结果表明，在254nm紫外波长的照射下，向土壤添加5%的石灰，设置1min的紫外照射时间，更有利于上述四种抗性基因的降解，可有效修复该污染土壤。
关键词：土壤修复；抗生素抗性基因；高通量测序；降解中图分类号：TU991.25文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）35-0137-04 Remediation of Soil Contaminated by Resistance Genes by UltravioletRadiation TechnologyWU Congyanghui GAO Liandong（Suzhou Hongyu Environmental Poltron Technologies Inc.，Jiangsu Suzhou215000）Abstract:In this study,ultraviolet radiation technology was used to dispose the soil samples from the medical waste dump site.During the experiment,the effects of ultraviolet wavelength,irradiation time,and calcium carbonate con⁃tent in the soil on the degradation of resistance genes of concern namely aminoglycosides,chloramphenicol,sulfon⁃amides,and tetracycline in the soil were studied.The results showed that5%content of calcium carbonate was added to soil and UV irradiation time was set for1min at254nm,which was more conducive to the degradation of the con⁃cerned ARGs and was effective for soil remediation.Keywords:soil remediation；antibiotic resistance genes；high-throughput sequencing；degradation在全球范围内，抗生素滥用情况严重，加速了抗性基因（Antibiotic Resistance Genes，ARGs）在细菌间的传播，并产生细菌的耐药性，增加致死率和治病率［1］。
【生物化学】DNA的复制和修复
三、需要引物
参与DNA复制的DNA聚合酶，必须以一段具有3’端 自由羟基（3’-OH）的RNA作为引物(primer) ，才 能开始聚合子代DNA链。
RNA引物的大小，在原核生物中通常为50～100个核 苷酸，而在真核生物中约为10个核苷酸。RNA引物 的碱基顺序，与其模板DNA的碱基顺序相配对。
以3‘→5’方向的亲代DNA链作模板的子代链在复制时基 本上是连续进行的，其子代链的聚合方向为5‘→3’， 这一条链被称为领头链(leading strand)。
而以5‘→3’方向的亲代DNA链为模板的子代链在复制时 则是不连续的，其链的聚合方向也是5‘→3’，这条链 被称为滞后链(lagging strand)。
第一节 DNA复制的特点
一、半保留复制
DNA在复制时，以亲代DNA的每一股 作模板，合成完全相同的两个双链 子代DNA，每个子代DNA中都含有一 股亲代DNA链，这种现象称为DNA的 半 保 留 复 制 (semi-conservative replication)。
1958年Meselson和Stahl的实验首次有力地支持了 半保留复制方式。
第34章 DNA的复制和修复
生物多样性 生物稳定性
DNA：生命的控制器.rm
中心法则
复制（DDDP）
转录（DDRP）
DNA
RNA
反转录（RDDP）
RNA
反中心法则
复制（RDRP）
翻译
蛋白质
DNA dependent DNA polymerase——DDDP DNA dependent RNA polymerase——DDRP RNA dependent RNA polymerase——RDRP RNA dependent DNA polymerase——RDDP
大连理工大学生物化学课件--DNA复制与修复
C
A
复制中的大肠杆菌染色体放 射自显影图 (Caims实验)
B
C
A
8
2、有一定的复制起点
基因组能独立进行复制的单位，称为复制子（replicon）。 每个复制子都含有控制复制的起点（origin），可能还有复制终 点（terminus）。DNA的复制是在起始阶段进行控制的，一旦复 制开始，就延续到完成复制为止。原核生物中的复制起始点通常 为一个，而真核生物中为多个。 大肠杆菌的复制起点（ori C），由245bp构成，关键序列在 于三个13bp的序列和四个9bp的序列。
磷酸二酯键，使两段DNA
连接起来。
32
四、DNA复制的过程
作 用 顺 序
DNA复制酶系
33
大肠杆菌的DNA复制 1. 复制的起始 ① DNA复制起始位点：大肠杆菌的复制起点由245bp构成，其 中有3个13bp和4个9bp的关键序列
成串排列的三个13bp序列 DnaA蛋白结合位点四个9bp序列
共有序列 GATCTNTTNTTT DnaA DnaB DnaC HU类组蛋白 识别起始序列，解开双链 解开DNA双链 帮助DnaB结合于起点处 使DNA弯曲，刺激复制的引发
传 信 息 的 载 体 ， 继 1953 年
Watson & Crick提出DNA双螺 旋 结 构 模 型 后 ， 1958 年 Crick 提出了“中心法则”（Central dogma）揭示了遗传信息的传 递规律。
3
遗传信息以密码的形式储存在DNA分子上，表现为特定的 核苷酸排列顺序。
在细胞分裂过程中，通过DNA的复制把亲代细胞的遗传信 息传递给两个子代细胞。在子代细胞的生长发育过程中，这些 遗传信息通过转录传递给RNA，再由RNA翻译转变成相应的蛋
第二章 DNA结构、复制、 修复
4）DNA序列的异质性及主要序列类型（真核DNA）
■
高度重复序列：重复频率高达几十万到几百万次。
1）卫星DNA：重复单位多由2-10bp组成，成串排列，其碱基 可以用等密度梯度离心法将其与主体DNA分开。根据重复频 率和重复序列长短不同分为小卫星DNA和微卫星DNA（常作 为一种分子遗传标记）
2）分散高度重复序列：短、长散置序列
■影响复性速度：
DNA的大小（小的较大的容易）；离子浓度（高浓度）； DNA浓度（越大越快）
2) C值反常现象（C-value paradox)
C值矛盾
C值是一种生物的单倍体基因组DNA的总量。
真核细胞基因组的最大特点是它含有大量的重复
序列，而且功能DNA序列大多被不编码蛋白质的非
功能DNA所隔开，这就是著名的“C值反常现象”。
第二章 染色体与DNA
染色体
DNA的结构 DNA的复制 DNA的修复 DNA的转座
三、DNA的复制
RNA 复制 复制
DNA
转录 逆转录
RNA
翻译
蛋白质
内容提要： ● DNA的半保留复制 ●与DNA复制有关的物质 ● DNA的复制过程（大肠杆菌为例） ● DNA复制的其它方式 ●真核生物中DNA的复制特点
染色质是一种纤维状结构，叫做染色质丝，它是由 最基本的单位—核小体(nucleosome)成串排列而成 的。
真核生物染色体的组成
染色体
{蛋白质
DNA
{
组蛋白： H1 H2A H2B H3 H4 非组蛋白
}核小体
（三）染色体的结构和组成
1、组蛋白的一般特性：
■ 进化上的保守性 保守程度：H1 ■无组织特异性 ■肽链氨基酸分布的不对称性 ■H5组蛋白的特殊性：富含赖氨酸（24%） ■组蛋白的可修饰性 H2A、H2B H3 、H4
基因工程知识点 超全精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版基因工程一、基因工程的概念基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
由于基因工程是在二、基因工程的基本工具1、限制性核酸内切酶-----“分子手术刀”2、DNA连接酶-----“分子缝合针”3、基因进入受体细胞的载体-----“分子运输车”1．“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶）（1）存在：主要存在于原核生物中。
（2）特性：特异性，一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。
（3）切割部位：磷酸二酯键（4）作用：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
（5）识别序列的特点：（6）切割后末端的种类：DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式——黏性末端和平末端。
当限制酶在它识别序列的中轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端，而当限制酶在它识别序列的中轴线处切开时，产生的则是平末端。
2．“分子缝合针”——DNA 连接酶（1）作用：将限制酶切割下来的DNA 片段拼接成DNA 分子。
（2）类型相同点：都连接磷酸二酯键3．“分子运输车”——载体(1)载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。
②具有一个至多个限制酶切点，供外源DNA 片段插入。
③具有标记基因，供重组DNA 的鉴定和选择。
(2)最常用的载体是质粒，它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核之外，并具有自我复制种类 E ·coli DNA 连接酶 T 4DNA 连接酶 来源 大肠杆菌 T 4噬菌体 功能特性只能将双链DNA 片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来 缝合两种末端，但连接平末端之间的效率较低能力的双链环状DNA分子。
(3)其他载体：λ噬菌体的衍生物、动植物病毒。
生命科学研究的新技术和方法
生命科学研究的新技术和方法生命科学作为一门基础性学科，涉及广泛，包括红外线谱学、核磁共振成像和化学分析等众多领域。
这些领域涵盖了疾病治疗、基因工程和生态环境等方面。
为了探索生物学的未知之谜，生命科学领域一直在努力推进新的技术和方法，以便更好地了解生物体的内部机制和生命周期，并开发更有效的治疗方法。
下面我将重点介绍四种新技术和方法，分别是CRISPR/Cas9技术、单细胞测序技术、基因编辑技术和人工智能。
1. CRISPR/Cas9技术CRISPR/Cas9技术是一种用于基因组编辑的新兴技术，广泛应用于基因工程和医学研究。
这项技术基于一种细菌天然的免疫系统，通过安排一些特定的RNA序列来定位和切除目标DNA序列。
相比于以前的基因编辑技术，CRISPR/Cas9具有更高的精度和更高的效率。
它被广泛应用于人类健康领域，包括癌症治疗、遗传疾病的治疗和植物育种等。
此外，CRISPR/Cas9的应用还可以帮助我们更好地了解遗传学和生物进化的基本原理。
2. 单细胞测序技术单细胞测序技术是一项新兴技术，可以用来研究单个细胞的基因组学、转录组学和表观遗传学等方面。
这项技术基于微槽比色法或流式细胞术，可以使研究者挑选特定的单个细胞，并对其进行整个转录组测序或基因组测序。
相比于以前的测序技术，单细胞测序技术可以更好地了解细胞个体的异质性，从而更好地了解生物体的内部机制，甚至有可能开发更具针对性的治疗方法。
3. 基因编辑技术基因编辑技术指的是针对特定的基因或基因群进行编辑，以调节特定细胞的表现或甚至整个有机体的表现。
这类技术最早是通过蛋白质和RNA的结构和功能来改变基因的表达，是一项效率较低但功能比较广泛的技术。
近年来，随着CRISPR/Cas9技术的应用，基因编辑在效率和精度方面得到了显著提高。
比如，人们可以利用CRISPR/Cas9技术针对特定基因，进行删除、添加和调整，以探索特定基因在疾病治疗和生物学中的作用。
此外，基因编辑技术也形成了生物计算学和反馈控制的另外一个方向。
高中生物基因知识点讲解
高中生物基因知识点讲解基因是生物体内控制遗传特征的基本单位，位于染色体上，由DNA分子组成。
DNA分子由四种核苷酸组成，分别是腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）和鸟嘌呤（G）。
这些核苷酸通过碱基配对原则排列组合，形成双螺旋结构。
基因的表达过程包括两个主要阶段：转录和翻译。
在转录过程中，DNA上的遗传信息被复制成信使RNA（mRNA）。
mRNA随后离开细胞核，进入细胞质，在核糖体上进行翻译。
翻译过程中，mRNA上的遗传密码被翻译成特定的氨基酸序列，最终形成蛋白质。
基因的突变是指基因序列发生改变，这种改变可能导致蛋白质结构或功能的变化。
基因突变可以是自然发生的，也可以是人为诱导的。
突变的结果可能是有益的、无害的或有害的，这取决于突变对生物体的影响。
基因工程是一种利用生物技术手段，按照人们的意愿，对生物体的基因进行改造的技术。
通过基因工程，可以创造出具有特定遗传特征的生物，如抗虫作物、高产奶牛等。
遗传病是由基因突变引起的疾病，这些疾病通常具有遗传性。
遗传病可以分为单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病。
单基因遗传病是由单个基因突变引起的，如囊性纤维化；多基因遗传病是由多个基因相互作用引起的，如高血压；染色体异常遗传病是由染色体数量或结构异常引起的，如唐氏综合症。
基因治疗是一种利用正常基因替代或修复异常基因，以治疗遗传病的方法。
基因治疗目前仍处于研究阶段，但已经取得了一些初步的成果。
基因组是指一个生物体中所有基因的总和。
人类基因组计划是一项国际合作项目，旨在确定人类基因组中所有基因的序列。
通过这项计划，科学家们已经发现了人类基因组中的大约2万个基因。
基因与环境的相互作用是影响生物体表型的重要因素。
基因决定了生物体的潜在特征，而环境则影响这些特征的表达。
例如，基因可能决定一个人对某种疾病的易感性，但环境因素如饮食、生活方式等也会影响疾病的发生。
基因检测是一种通过分析DNA序列来预测个体对某些疾病的易感性或遗传特征的方法。
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基因修复的四种方法
1.基因替代：
基因替代是一种基因修复方法，通过向患者的基因组中引入正确的基因，来替代缺陷或有害的基因。
这种方法通常使用载体（如病毒）将修复
的基因传递给细胞，使得新的基因能够在细胞中被表达。
例如，基因替代
可以用于治疗单基因遗传病，如囊性纤维化等。
3.基因添加：
基因添加是一种基因修复方法，通过向细胞中添加其缺乏的基因，来
修复基因组中的缺陷。
这种方法通常使用载体（如病毒）来传递健康基因。
一旦基因被传递到细胞中，它就可以开始表达，从而恢复细胞的正常功能。
基因添加常用于治疗遗传性免疫缺陷病和特定类型的癌症。
4.基因修饰：
基因修饰是一种通过修改细胞中的基因来修复基因组的方法。
这种修
复方法可以通过多种技术实现，例如小分子化合物、DNA修复酶和核酸酶。
这些修饰剂可以改变错误基因的结构或表达，并最终修复细胞中的基因组
缺陷。
基因修饰的一个实例是利用锌指核酸酶（ZFNs）技术来治疗HIV感染，该技术可以修改人体细胞中的CCR5基因，以增强对病毒的抵抗力。