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基因工程的理论和技术几乎在所有生命科学分支学科中得到应用。 在分子生物学领域，利用基因工程技术对大肠杆菌体内的基因50%以上已被定位，其DNA序列已被测出，基因表达调控关系也基本搞清。N噬菌体的基因60%已被定位，其DNA全序列被测出。在真核生物中，利用基因工程的理论和技术已发现上百种癌基因和209余种抗癌基因，它们分别是细胞增殖调控的正负信号。 在发育生物学中精细胞的分化及受精过程所发生的变化，基因表达的发育调控的研究与基因工程技术的应用是密不可分的。 在神经生物学方面，利用基因工程技术对脑结构与功能研究结构显示，脑中约有3万个基因处于表达状态，其中脑特异的mRNA占总mRNA的6.5%，长度在2640bp，这些mRNA编码的蛋白质承担着神经系统的特异功能。研究脑组织不同功能区的mRNA分布，从cDNA推知其表达蛋白质的结构，结合抗体标记这些蛋白质在脑中的分布，将最终导致在分子水平上揭示脑思维、记忆功能的机制。 基因工程的理论和技术对人类基因组计划的实现具有重大作用，将对人类基因组作图和测序，对于了解人类的全部基因构成，提供可资查的一个完美的基因信息库，也为认识人类遗传疾病和癌发病机理提供有价值的信息。
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