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生物遗传学100个专业知识

更新时间:作者:小小条

由于100个生物遗传学专业知识涵盖范围极广,以下按“基础概念-核心机制-技术方法-应用领域”分类,筛选最核心的50个高频专业知识,兼顾专业性与实用性:

生物遗传学100个专业知识

一、基础遗传概念(10个)

1. 基因(Gene):携带有遗传信息的DNA或RNA片段,是控制生物性状的基本遗传单位。

2. 基因组(Genome):一个生物体或细胞所携带的全部遗传物质的总和(包括核基因组、线粒体/叶绿体基因组)。

3. 等位基因(Allele):位于同源染色体相同位置,控制同一性状不同表现型的基因变体(如控制血型的A、B、O基因)。

4. 基因型(Genotype):生物体的基因组成(如Aa、AA),决定表型的遗传基础。

5. 表型(Phenotype):生物体可观察到的性状(如身高、毛色),由基因型与环境共同决定。

6. 同源染色体(Homologous Chromosome):成对存在、形态大小相似,一条来自父方、一条来自母方的染色体(减数分裂时会联会)。

7. 染色体组(Chromosome Set):细胞中一套形态功能不同的非同源染色体,包含该生物生长发育的全部遗传信息(如人类配子含1个染色体组,体细胞含2个)。

8. 单倍体(Haploid):体细胞中含有1个染色体组的生物(如人类精子、卵子)。

9. 二倍体(Diploid):体细胞中含有2个染色体组的生物(如人类体细胞,2n=46)。

10. 显性基因(Dominant Gene):杂合子中能表达性状的基因(如A基因),隐性基因(Recessive Gene)需纯合才表达(如aa)。

二、遗传规律与分子机制(15个)

11. 孟德尔第一定律(分离定律):减数分裂时,等位基因随同源染色体分离而进入不同配子,子代基因型比例为1:2:1,表型比例为3:1(如豌豆高茎/矮茎遗传)。

12. 孟德尔第二定律(自由组合定律):非同源染色体上的非等位基因,减数分裂时自由组合(如豌豆粒形与粒色的遗传)。

13. 连锁互换定律(摩尔根定律):同源染色体上的连锁基因,减数分裂联会时会发生交叉互换,导致基因重组(果蝇眼色与翅形的遗传)。

14. 减数分裂(Meiosis):生殖细胞形成时的分裂过程,染色体复制1次、分裂2次,最终产生染色体数减半的配子(保证亲子代染色体数稳定)。

15. 有丝分裂(Mitosis):体细胞增殖的分裂方式,染色体复制1次、分裂1次,子代细胞与亲代染色体数一致(维持个体生长与细胞更新)。

16. DNA半保留复制(Semiconservative Replication):DNA复制时,亲代DNA双链解旋,每条链作为模板合成子代DNA,子代DNA含1条亲代链和1条新链(保证遗传信息准确传递)。

17. 转录(Transcription):以DNA一条链为模板,在RNA聚合酶作用下合成RNA的过程(遗传信息从DNA流向RNA)。

18. 翻译(Translation):以mRNA为模板,在核糖体上结合tRNA携带的氨基酸,合成蛋白质的过程(遗传信息从RNA流向蛋白质)。

19. 密码子(Codon):mRNA上3个相邻的碱基,对应1种氨基酸或终止信号(共64种,其中61种编码氨基酸,3种为终止密码子)。

20. 反密码子(Anticodon):tRNA一端的3个碱基,可与mRNA上的密码子互补配对,保证氨基酸准确结合。

21. 基因突变(Gene Mutation):DNA分子中碱基对的增添、缺失或替换,导致基因结构改变(如镰状细胞贫血由β-珠蛋白基因的点突变引起)。

22. 染色体畸变(Chromosomal Aberration):染色体结构(缺失、重复、易位、倒位)或数目(单体、三体、多倍体)的异常(如21三体综合征为21号染色体多1条)。

23. 表观遗传(Epigenetics):不改变DNA序列,通过DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA调控等方式,影响基因表达(如细胞分化中不同细胞的基因选择性表达)。

24. 中心法则(Central Dogma):遗传信息传递的核心规律,即DNA→RNA→蛋白质(少数RNA病毒可逆转录为DNA,即RNA→DNA)。

25. 基因表达调控(Gene Expression Regulation):从DNA到蛋白质的各环节(转录、翻译、RNA加工等)的调控,决定细胞功能与表型(如原核生物的操纵子调控、真核生物的转录因子调控)。

三、核心技术与方法(15个)

26. PCR(聚合酶链式反应):体外快速扩增特定DNA片段的技术,需引物、Taq酶、dNTP等,用于基因克隆、检测等。

27. 基因克隆(Gene Cloning):将目的基因插入载体(如质粒),导入宿主细胞(如大肠杆菌),实现目的基因的复制与表达。

28. DNA测序(DNA Sequencing):测定DNA分子中碱基对排列顺序的技术(如Sanger测序、二代测序NGS、三代测序),是基因组研究的核心手段。

29. 基因编辑(Gene Editing):对目标基因进行定点修饰的技术,常用工具包括CRISPR-Cas9、锌指核酸酶(ZFN)、TALEN,可实现基因敲除、敲入或替换。

30. 凝胶电泳(Gel Electrophoresis):利用核酸/蛋白质的分子量、电荷差异,在凝胶中分离的技术(如琼脂糖凝胶分离DNA,聚丙烯酰胺凝胶分离蛋白质)。

31. Southern杂交:检测DNA样品中特定序列的技术(DNA→DNA杂交),用于基因定位、拷贝数分析。

32. Northern杂交:检测RNA样品中特定序列的技术(RNA→DNA杂交),用于分析基因转录水平。

33. Western印迹(免疫印迹):检测蛋白质样品中特定蛋白的技术(抗体与抗原结合),用于分析蛋白质表达量与修饰。

34. 荧光原位杂交(FISH):用荧光标记的探针与染色体上的特定序列杂交,定位基因或染色体片段(如检测染色体易位、端粒长度)。

35. 基因芯片(Microarray):将大量核酸探针固定在芯片上,同时检测多个基因的表达或突变(如肿瘤基因表达谱分析)。

36. CRISPR-Cas9:源于细菌免疫系统的基因编辑工具,通过向导RNA(gRNA)定位目标DNA,Cas9酶切割DNA,实现基因修饰(应用最广泛的基因编辑技术)。

37. 实时定量PCR(qPCR):在PCR过程中实时检测荧光信号,定量分析目标RNA/DNA的初始浓度(用于基因表达定量)。

38. 载体(Vector):携带目的基因进入宿主细胞的工具,常用质粒(原核)、病毒载体(真核,如腺病毒、慢病毒)。

39. 转基因技术(Transgenic Technology):将外源基因导入生物体基因组,使其稳定表达并遗传(如转基因抗虫棉、转基因小鼠)。

40. RNA干扰(RNAi):由小干扰RNA(siRNA)介导,降解特定mRNA或抑制其翻译,实现基因沉默(用于基因功能研究)。

四、应用与前沿领域(10个)

41. 遗传诊断(Genetic Diagnosis):通过检测基因或染色体异常,诊断遗传病(如产前诊断:唐筛、无创DNA、羊水穿刺;新生儿筛查:苯丙酮尿症)。

42. 基因治疗(Gene Therapy):将正常基因导入患者细胞,修复或替代缺陷基因,治疗遗传病(如腺苷脱氨酶缺乏症、脊髓性肌萎缩症)。

43. 癌症遗传学(Cancer Genetics):研究肿瘤相关基因突变(如原癌基因激活、抑癌基因失活),指导靶向治疗(如EGFR突变肺癌用EGFR抑制剂)。

44. 精准医学(Precision Medicine):基于个体基因信息、环境因素,制定个性化治疗方案(如化疗药物敏感性检测、罕见病精准诊断)。

45. 群体遗传学(Population Genetics):研究群体中基因频率的变化规律,分析物种进化、迁徙(如人类Y染色体标记追踪人类起源)。

46. 线粒体遗传学(Mitochondrial Genetics):线粒体基因组的遗传规律(母系遗传,因精子线粒体不进入卵子),相关疾病如线粒体脑肌病。

47. CRISPR基因驱动(Gene Drive):通过CRISPR技术使特定基因在群体中快速传播(如改造蚊子基因使其无法传播疟疾)。

48. 表观遗传治疗(Epigenetic Therapy):通过药物调控表观遗传修饰(如DNA去甲基化药物、组蛋白去乙酰化酶抑制剂),治疗癌症等疾病。

49. 合成生物学(Synthetic Biology):设计合成人工基因、生物模块,构建新的生物功能(如合成人工最小基因组、工程菌生产药物)。

50. 基因编辑作物(Gene-Edited Crops):通过CRISPR等技术改良作物性状(如抗除草剂、抗病、提高产量,如抗虫玉米、耐储存番茄)。




……………… 省略

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