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基因靶向

指数 基因靶向

基因靶向(gene targeting,又称为基因打靶)是一种利用同源重组方法改变生物体某一内源基因的遗传学技术。这一技术可以用于删除某一基因、去除外显子或导入点突变,从而可以对此基因的功能进行研究。基因打靶的效果可以是持续的,也可以是条件化的。例如,条件可以是生物体发育或整个生命过程中的一个特定时刻,或将效应限制在某一特定组织中。基因打靶的优点在于可以应用于任何基因,无需考虑其大小和转录活性。.

30 关系: 基因基因剔除基因剔除小鼠发育生物学同源外显子奥利弗·史密斯小鼠属幹細胞嵌合體哺乳动物内源组织 (生物学)细胞真核生物遗传学马丁·埃文斯马里奥·卡佩奇點突變转录载体胚胎脱氧核糖核酸酵母Toll样受体植物模式生物

基因

基因一词来自希腊语,意思为“生”。是指控制生物性状的遗传信息,通常由DNA序列来承载。基因也可视作基本遗传单位,亦即一段具有功能性的DNA或RNA序列。弄清其序列本身的过程叫基因测序。基因的结构由增强子,启动子及蛋白编码序列组成:即基因产物可以是蛋白质(蛋白质编码基因)及RNA,从而控制生物个体的性状(差異)表现。在一个个体当中所有的基因总和叫基因组。在一个物种中所有等位基因的总合叫基因库。在大多数真核生物中,基因分为细胞核基因及线粒体基因,绿色植物的叶绿体也含有独立于细胞核的叶绿体基因组。人類約有一万九千至兩萬两千個基因。 在真核生物中,染色体在体细胞中是成对存在的。每条染色体上都带有一定数量的基因。一个基因在细胞有丝分裂时有两个对列的位点,称为等位基因,分别来自父与母。依所攜帶性状的表現,又可分为显性基因和隐性基因。 一般来说,同一生物体中的每个细胞體都含有相同的基因(除了已经分化的免疫细胞),但并不是每个细胞中的所有基因携带的遗传信息都会被表現出来。控制基因表达的因素分为传统的遗传学(增强子,启动子序列相关)因素及表观遗传学(DNA甲基化,组蛋白乙酰化和脱乙酰化及RNA干扰相关)因素。職司不同功能的細胞或不同的细胞类型中,活化而表現的基因也不同。在某一细胞类型当中所有被表达的基因叫转录组,所有编码蛋白质的基因叫蛋白质组。通过即时聚合酶链式反应或染色质免疫沉淀-测序可得到转录组及蛋白质组的信息。用电脑处理基因序列的学科叫生物信息学。 人类基因组计划(human genome project, HGP)是一项规模宏大,跨国跨学科的生物信息学项目。其宗旨在于测定组成人类染色体(指单倍体)的30亿个碱基对形成的核苷酸序列,从而繪製人类基因组圖譜,並且辨識其载有的基因,达到破译人类遗传信息的最终目的。该计划起始于1990年于2000年完成。.

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基因剔除

基因剔除(gene knockout,暱稱:KO)是指一種遺傳工程技術,针对某个序列已知但功能未知的序列,改變生物的遺傳基因,令特定的基因功能喪失作用,從而使部分功能被屏障,並可進一步對生物體造成影響,进而推测出该基因的生物学功能。類似的還有基因敲落,則是可以降低表現。 此技術是由马里奥·卡佩奇、马丁·埃文斯與奥利弗·史密斯所開發,最初是以基因剔除小鼠(knockout mouse,暱稱:KO mouse)完成實驗,三人並因此獲得2007諾貝爾醫學獎。.

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基因剔除小鼠

基因剔除小鼠是一種遺傳工程技術下利用基因剔除技術所做出的一或多個基因變異的小鼠。廣義來說,當小鼠體內的特定基因被剔除稱之。此技術為用來觀察並研究活體內基因表現的工具之一。此外,更可藉由基因剔除後對小鼠所產生的變化,精確地了解人類先天基因缺損所造成疾病的致病機轉,也是此技術的重大優點之一。.

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发育生物学

育生物學(英语:Developmental biology)是對於生物體生長和發育過程的研究。發育生物學研究基因對細胞生長,分化和形態發生(Morphogenesis)的調控,這些過程使生物體形成組織和器官。胚胎學(Embryology)有時被比較明確地規範到生物體單一細胞階段,到獨立個體之間的研究。直到20世紀,胚胎學是一個比較偏重述敘的科學。時至今日,胚胎學或發育生物學處理討論一個生物體,如何形成個體正確及完整形態的各個步驟。进入21世纪70年代以后,发育生物学的研究主要着重于分子和细胞生物学水平上的胚胎学。 演化發育生物學的相關領域主要在1990年代形成,這是由分子發育生物學和演化生物學而來,研究不同物種間發育過程的差異性。經常被使用在發育生物學上的動物模式,有線蟲 (Caenorhabditis elegans)、黑腹果蠅(Drosophila melanogaster)、斑馬魚(Danio rerio)、小鼠(Mus musculus)和擬南芥(Arabidopsis thaliana,或稱阿拉伯芥)。發育生物學的研究結果,可幫助瞭解染色體異常引起的發育不全,例如唐氏症。.

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同源

在生物学种系发生理论中,若两个或多个结构具有相同的祖先,则称它们同源(Homology)。这里相同的祖先既可以指演化意义上的祖先,即两个结构由一个共同的祖先演化而来(在这个意义上,蝙蝠的翅膀与人类的手臂是同源的),也可以指发育意义上的祖先,即两个结构由胚胎时期的同一组织发育而来(在这个意义上,人类女性的卵巢与男性的睾丸同源)。 同源这一概念需与相似区分开来。比如说,昆虫的翅膀、蝙蝠的翅膀和鸟类的翅膀是相似的,但却不同源,这种现象被称为非同源相似(或同形质,英文:Homoplasy)。这些相似的结构由不同的渠道演化而来,这种演化过程叫做趋同演化(Convergency)。.

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外显子

外显子(Exon)是真核生物基因的一部分,它在剪接后仍会被保存下来,并可在蛋白质生物合成过程中被表达为蛋白质。 而内含子则会在剪接过程中被除去。 所有的外显子一同组成了遗传信息,该信息会体现在蛋白质上。 剪接方式并不是唯一的(参看替代剪接),所以外显子只能在成体mRNA中被看出。即使是使用生物信息学方法,要精确预测外显子的位置也是非常困难的。 真核生物的基因,其线性表达被内含子阻断,这就是所谓的断裂基因(split gene),该现象的发现者Richard J. Roberts和Phillip A. Sharp获得了1993年诺贝尔奖。 在反式剪接中,不同mRNA的外显子可以被接合在一起。.

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奥利弗·史密斯

奥利弗·史密斯(Oliver Smithies,),英国出生的美国遗传学家,北卡罗来纳大学教堂山分校教授。因发明基因剔除技术与美国科学家马里奥·卡佩奇和英国科学家马丁·埃文斯一起获得2007年诺贝尔生理学或医学奖。 Category:英國遺傳學家 S Category:美国国家科学院院士 Category:皇家学会外籍会员 S Category:拉斯克基礎醫學研究獎得主 Category:沃爾夫醫學獎得主 Category:多倫多大學教師 Category:威斯康辛大學麥迪遜分校教師 Category:牛津大学贝利奥尔学院校友 Category:英國諾貝爾獎獲得者 Category:美國諾貝爾獎獲得者 Category:在美國的英國人 Category:哈利法克斯人 (西約克郡) Category:盖尔德纳国际奖获得者.

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小鼠属

小鼠屬(学名:Mus)也稱鼠屬、鼷鼠属,是啮齿目鼠科的一属,当中最常見的是小家鼠(Mus musculus)。牠幾乎在所有的國家都能找到,例如在生物學研究中作為模式生物(Model organism)的實驗鼠。也是受人們喜愛的寵物之一。 除本属外,一些小型鼠类如仓鼠科的美國白足鼠(Peromyscus leucopus) 和鹿鼠(Peromyscus maniculatus)有時會棲息於房屋中,這些鼠通常和人們一起生活。.

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幹細胞

幹細胞(stem cell)是原始且未特化的细胞,它是未充分分化、具有再生各种组织器官的潜在功能的一类细胞。干细胞存在所有多細胞組織裡,能經由有絲分裂與分化來分裂成多種的特化細胞,而且可以利用自我更新來提供更多幹細胞。對哺乳動物來說,幹細胞分為兩大類:胚胎幹細胞與成体干细胞,胚胎幹細胞取自囊胚裡的內細胞團;而成体干细胞則來自各式各樣的組織。在成體組織裡,間葉幹細胞與前体细胞擔任身體的修復系統,補充成體組織。在胚胎發展階段,幹細胞不僅能分化為所有的特化細胞- 外胚層,內胚層和中胚層(參考人工多能幹細胞),而且能維持新生組織的正常轉移,例如血液、皮膚或腸組織。 因為1960年代与詹姆士·堤尔在多倫多大學的發現,開啟了研究幹細胞的大門。幹細胞如今能以人工的方式生長或轉變成數種特化細胞,經由細胞培養能形成各種特定組織(像是肌肉或神經)的組成細胞。可塑性高的成體幹細胞已常態地運用在醫療上。幹細胞的來源有很多,包括脐带血與骨髓。利用胚胎细胞培养與由取得的胚胎幹細胞成長為具治療性的複製體,也可望躋身未來的醫療方式之列。 医学研究者认为干细胞研究(也称为再生医学)有潜力通过用于修复特定的组织或生长器官,改变人类疾病的应对方法。但是美國政府的国家卫生研究院报告指出,“重要的技术障碍仍然存在,通过多年的集中研究才能克服。”.

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嵌合體

嵌合體(chimera、genetic chimerism、chimaera),又名喀邁拉现象,是動物學的一種特殊現象,指動物的兩顆受精卵融合在一起身為一個個體並成長。.

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哺乳动物

哺乳动物是指脊椎动物亚门下哺乳綱(学名:Mammalia)的一类用肺呼吸空气的温血脊椎动物,因能通过乳腺分泌乳汁来给幼体哺乳而得名。 按照《世界哺乳动物物种》(Mammal Species of the World)一书在2005年的资料,哺乳纲目前有约5676个(2008版的IUCN红皮书为5488个)不同物种,分布在1229个属,153个科和29个目中,约占脊索动物门的10%,地球所有物种的0.4%。啮齿目(老鼠、豪猪、海狸、水豚等)、翼手目(蝙蝠等)和鼩形目(鼩鼱等)是哺乳动物中物种最多的目。 哺乳动物的身体结构复杂,有区别于其他类群的大脑结构、恒温系统和循环系统,具有为后代哺乳、大多数属于胎生、具有毛囊和汗腺等共通的外在特征。 它们外型多样,小至体长30毫米长有翅膀的凹脸蝠,大至体长33米形同鱼类的蓝鲸。它们有很好的环境适应能力,分布在从海洋到高山,从热带到极地的广泛区域。人类也是哺乳动物的一员。.

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内源

内源性物质(Endogenous substances)是体内代谢中产生的活性物质及最终产物,比如NH3、胺类、激素、胆色素、神经递质等都可以称为内源性物质。 Category:語源學.

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组织 (生物学)

组织是生物学中介于细胞和器官之间的层次,它由许多属于同一器官的形态相似的细胞以及细胞间质组成,并且具有一定功能。不同的组织分工合作形成器官。研究组织的学科是组织学,研究其病态的学科是组织病理学。.

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细胞

细胞(Cell)是生物体结构和功能的基本单位。它是除了病毒之外所有具有完整生命力的生物的最小单位,也经常被称为生命的积木(病毒仅由DNA/RNA组成,并由蛋白质和脂肪包裹其外)。 in Chapter 21 of fourth edition, edited by Bruce Alberts (2002) published by Garland Science.

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羊是對部份羊亞科動物的統稱,包括羊族(學名:Caprini)及部份其他羊科動物(例如藏羚),中國古代稱羶根、珍郎、卷婁、獨筍子。 羊族下包括綿羊、山羊、大角羊、蠻羊等。.

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真核生物

真核生物(学名:Eukaryota)是其细胞具有细胞核的单细胞生物和多细胞生物的总称,它包括所有动物、植物、真菌和其他具有由膜包裹着的复杂亚细胞结构的生物。 真核生物与原核生物的根本性区别是前者的细胞内含有细胞核,因此以真核来命名这一类细胞。许多真核细胞中还含有其它细胞器,如粒線體、叶绿体、高尔基体等。 由于具有细胞核,因此真核细胞的细胞分裂过程与没有细胞核的原核生物也大不相同。 真核生物在进化上是单源性的,都属于三域系统中的真核生物域,另外两个域为同属于原核生物的细菌和古菌。但由于真核生物与古菌在一些生化性质和基因相关性上具有一定相似性,因此有时也将这两者共同归于新壁總域演化支。 科學家相信,從基因證據來看,真核生物是細菌與古菌的基因融合體,它是某種古菌與細菌共生,異種結合的產物。.

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#重定向 猪科.

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牛(学名:Bovini),即是牛族,為牛亞科下的一個族,牛族的成员都是大到极大的草食性动物,其中包括对人类非常重要的黄牛、水牛和牦牛。最大的野生牛族成员是非洲水牛和美洲野牛。这一族一般统称为牛。有一部份的牛被人類做為家畜。.

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遗传学

遗传学是研究生物体的遗传和变异的科学,是生物学的一个重要分支Hartl D, Jones E (2005)。史前时期,人们就已经利用生物体的遗传特性通过选择育种来提高谷物和牲畜的产量。而现代遗传学,其目的是寻求了解遗传的整个过程的机制,则是开始于19世纪中期孟德尔的研究工作。虽然孟德尔并不知道遗传的物理基础,但他观察到了生物体的遗传特性,某些遗传单位遵守简单的统计学规律,这些遗传单位现在被称为基因。 基因位于DNA上,而DNA是由四类不同的核苷酸组成的链状分子,DNA上的核苷酸序列就是生物体的遗传信息。天然DNA以双链形式存在,两条链上的核苷酸互补,而每一条链都能够作为模板来合成新的互补链。这就是生成可以被遗传的基因的复制方式。 基因上的核苷酸序列可以被细胞翻译以合成蛋白质,蛋白质上的氨基酸序列就对应着基因上的核苷酸序列。这种对应性被称为遗传密码。蛋白质的氨基酸序列决定了它如何折叠成为一个三维结构,而蛋白质结构则与它所发挥的功能密不可分。蛋白质执行细胞中几乎所有的生物学进程来维持细胞的生存。DNA上的一个基因的改变可以改变其编码的蛋白质的氨基酸,并可能改变此蛋白质的结构和功能,进而对细胞甚至整个生物体造成巨大的影响。 虽然遗传学在决定生物体外形和行为的过程中扮演着重要的角色,但此过程是遗传学和生物体所经历的环境共同作用的结果。 例如,虽然基因能够在一定程度上决定一个人的体重,人在孩童时期的所经历的营养和健康状况也对他的体重有重大影响。.

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马丁·埃文斯

丁·约翰·埃文斯爵士(Sir Martin John Evans,),英国科学家,2007年诺贝尔生理学或医学奖获得者之一。 1963年畢業于劍橋大學並在1969於倫敦大學學院獲得博士學位,從事基因對肢體發展的控制。1981年在劍橋大學執教,和馬特-科夫曼合作將類似的“EC”細胞與老鼠胚胎進行分離。因幹細胞研究有成,“利用胚胎幹細胞把特定基因改性引入實驗鼠的原理”,2007年被授與诺贝尔生理学或医学奖。.

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马里奥·卡佩奇

里奥·卡佩奇(Mario Capecchi,),生于意大利的美国分子遗传学家,也是2007年诺贝尔生理学或医学奖得主之一。马里奥·卡佩奇目前是美国犹他大学医学院人类遗传学与生物学杰出教授(Distinguished Professor)。.

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點突變

點突變(point mutation)是突變的一種類型,在遗传材料DNA或RNA中,會使單一個鹼基核苷酸替換成另一種核苷酸。通常这个术语也包括只有作用於單一鹼基對的插入或刪除。.

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转录

转录()是遗传信息由DNA转换到RNA的过程。作为蛋白质生物合成的第一步,转录是mRNA以及非編碼RNA(tRNA、rRNA等)的合成步骤。 转录中,一段基因会被读取、複製为mRNA;就是说一特定的DNA片段作为模板,以DNA依赖的核糖核酸聚合酶(RNA聚合酶或RNA合成酶)作为催化剂而合成前mRNA的过程。 转录尚有未清楚的部分,例如是否需要DNA解旋酶,一般来说是需要的,但某些地区称RNA聚合酶可代替其行使识别DNA上的有关碱基以开始转录的功能。 mRNA转录时,DNA分子双链打开,在RNA聚合酶的作用下,游离的4种核糖核苷酸按照碱基互补配对原则结合到DNA单链上,并在RNA聚合酶的作用下形成单链mRNA分子。至此,转录完成。 转录通常是多起点多向复制。 转录时所转录的仅为DNA上有遗传效应的片段(DNA),不包括内含子。 转录按以下一般步骤进行:.

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载体

载体指物质、訊息和文化等的运载物。在特定领域中可以有如下不同含义:.

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胚胎

胚胎(Embryo)是专指有性生殖而言,是指精子和卵子合成为合子之后,经过多次细胞分裂和细胞分化后形成的有发育成生物成体的能力的雏体。它指的是发育生物学最早的阶段。 有性繁殖的生物体裡,一旦精子使卵子受孕,卵子就变成受精卵,并同时拥有精子和卵子的DNA。植物、动物、部分原生物中,受精卵会自发细胞分裂,并形成一个多细胞的生物体。胚胎指的就是这个发展形成过程的最初阶段,从受精卵开始第一次分裂,到下一阶段发展开始前。.

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脱氧核糖核酸

--氧核醣核酸(deoxyribonucleic acid,縮寫:DNA)又稱--氧核醣核酸,是一種生物大分子,可組成遺傳指令,引導生物發育與生命機能運作。主要功能是資訊儲存,可比喻為「藍圖」或「配方」。其中包含的指令,是建構細胞內其他的化合物,如蛋白質與核醣核酸所需。帶有蛋白質編碼的DNA片段稱為基因。其他的DNA序列,有些直接以本身構造發揮作用,有些則參與調控遺傳訊息的表現。 DNA是一種長鏈聚合物,組成單位稱為核苷酸,而糖類與磷酸藉由酯鍵相連,組成其長鏈骨架。每個糖單位都與四種鹼基裡的其中一種相接,這些鹼基沿著DNA長鏈所排列而成的序列,可組成遺傳密碼,是蛋白質氨基酸序列合成的依據。讀取密碼的過程稱為轉錄,是根據DNA序列複製出一段稱為RNA的核酸分子。多數RNA帶有合成蛋白質的訊息,另有一些本身就擁有特殊功能,例如核糖體RNA、小核RNA與小干擾RNA。 在細胞內,DNA能組織成染色體結構,整組染色體則統稱為基因組。染色體在細胞分裂之前會先行複製,此過程稱為DNA複製。對真核生物,如動物、植物及真菌而言,染色體是存放於細胞核內;對於原核生物而言,如細菌,則是存放在細胞質中的拟核裡。染色體上的染色質蛋白,如組織蛋白,能夠將DNA組織並壓縮,以幫助DNA與其他蛋白質進行交互作用,進而調節基因的轉錄。.

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酵母

酵母(拼音:中國大陆:jiàomǔ、台灣:xiàomǔ;台語:kànn-bó;注音:中國大陆:ㄐㄧㄠˋ ㄇㄨˇ、台灣:ㄒㄧㄠˋ ㄇㄨˇ;德文: Hefen;英文:Yeast)是非分类学术语,泛指能发酵糖類的各种单细胞真菌,不同的酵母菌在进化和分类地位上有异源性。酵母菌种类很多,已知的约有56属500多种。一些酵母菌能夠通過出芽的方式進行無性生殖,也可以通過形成孢子的形式進行有性生殖。酵母經常被用於酒精釀造或者麵包烘培行業。目前已知有1500多種酵母,大部分被分類到子囊菌門。酵母菌屬兼性厭氧菌。.

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Toll样受体

類鐸受体(Toll-like receptors,缩写TLR,或译为--)是I型跨膜蛋白质,识别侵入体内的微生物进而激活免疫细胞的应答。被认为在先天性免疫系统中起关键作用。類Toll受体是模式识别受体(pattern recognition receptors,PRR)的一类,识别与宿主不同的病原体分子。这些分子被统称为病原相关分子模式(pathogen-associated molecular patterns,PAMP)。但是,也有一些例外情况。在脊椎动物(包括鱼类、两栖类、 哺乳类、鸟类、爬虫类)以及无脊椎动物(如昆虫果蝇已被广泛研究)发现有類Toll受体。在细菌和植物以及更高的生物界中也发现有類Toll受体。所以,類Toll受体是最古老最保守的免疫系统的组成部分,也被称作原始模式识别受体,因为它们在免疫系统的其他部分之前演变, 尤其是在后天免疫系统之前。 「類鐸受體」這個名稱是來自於1985年在黑腹果蠅體內發現的鐸基因。「鐸」來自於的德文的「toll」,為嘆詞。當時研究人員在發現時說出一句「這太棒了!」("Das ist ja toll!"〉,因此而得名。.

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植物

植物(Plantae)是生命的主要形態之一,並包含了如乔木、灌木、藤類、青草、蕨類及綠藻等熟悉的生物。種子植物、苔蘚植物、蕨類植物和擬蕨類等植物,據估計現存大約有350000個物種。直至2004年,其中的287655個物種已被確認,有258650種開花植物15000種苔蘚植物(参见条目中表格)。綠色植物大部份的能源是經由光合作用從太陽光中得到的。.

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模式生物

模式生物(model organism)是指受到廣泛研究,對其生物現象有深入了解的物種。根據從這些物種所得的科學研究結果,可以歸納出一些涵蓋許多生物的模型,並應用在各領域的研究。 利用不同的模式生物來進行實驗,對於結果會有不同的差異是眾所周知的事,因此,要如何選擇適當的生物,來進行生物體內研究,也是生物學和生物醫學一個重要方向。利用模式生物來發現、確認,可以對於疾病的治療、防治達到更佳的效果,進而發展更新的藥物。 模式生物的選擇上,要考慮到生物的多胎性、生命週期長短、生物體型或胚胎大小是否利於觀察、品種特異性、能供大部分研究者使用、能運輸至國外、能精確控制疾病或病變的再現性。 動物模式可應用於癌症、糖尿病、高血壓或其他疾病研究,近年的動物模式也應用於致癌原或環境毒物對人類的影響。.

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