生物晶片与生医工程系统.ppt

生物晶片與生醫工程系統 Instructor: NSYSU 生物晶片綱要 基因(gene)簡史 分子生物簡介 分子生物技術 生物晶片(Biochip)設計原理 生物晶片實例及其運作流程 生物晶片影像與資料分析 生物晶片的發展趨勢與展望 基因(gene)簡史綱要 孟德爾遺傳法則 人類基因體計畫 DNA雙股螺旋結構 國內基因相關研究計畫 緒論 – 基因簡史(1) 1865 孟德爾(Mendel): 遺傳的基本單位是「遺傳因子」 直至1900年，孟德爾的研究始終不受注意 1909 約翰遜(Johannsen): 將孟德爾遺傳因子的概念正式定名「基因」(gene) 1944 發現基因是由去氧核醣核酸(DNA - Deoxyribonucleic Acid)組成 1953 James Watson and Francis Crick :提出基因結構為雙股螺旋(Double Helix) (後來得到諾貝爾獎) 緒論 – 基因簡史(2) 科學史上最孤獨的天才-孟德爾 孟德爾發表論文(遺傳法則）後，曾印製40份單行本分送世界各國權威，其中包括達爾文。然人們在達爾文藏書中找到孟德爾論文時，連頁並沒割開，因此達爾文可能連看都沒看過。 孟德爾的不幸乃是因其處於巨人達爾文的陰影之下。加上當時生物界認為對進化論(適者生存、自然淘汰）而言，物種間的雜交比物種內的雜交來得重要多了。 1900年三位科學家同時獨立地重新發現“孟德爾定律” (遺傳法則） ，孟德爾超前35年的科學才重新被研究。但這卻也悲哀地証明，孟德爾論文的出現與否，對生物學的研究沒有影響。 緒論 – 基因簡史(3) 科學史上最孤獨的天才孟德爾失敗原因 生不逢時，處於巨人達爾文進化論的陰影之下 馬太效應，達爾文進化論太過成功使人們認為其遺傳理論泛生學說應不遑多讓，而孟德爾理論與之相悖，故不受重視。(馬太效應，意即錦上添花) 不擅推銷，發表不受重視後，紫羅蘭、玉米、紫茉莉的實驗雖亦驗証其理論，但終生未再發表。 使用統計，當時生物界不認為生物會與數學相關，也懶得去了解數字間的關係，孟德爾卻是首位使用統計數學的生物學家，一般生物學家難以理解。 孟德爾臨死前數月曾說過：「我深信世界承認這工作成果已為期不遠了，雖說不遠、其實也不近…」。他逝世後又過了16年到1900年，其成就才被世人所接受。 DNA Double Helix (雙股螺旋）(1) DNA Double Helix (雙股螺旋）(2) 緒論 – 人類基因體計畫 (1) 1990 啟動人類基因體計畫 (Human Genome Project) 以美、英、德、法、日、中國為首，共十八個國家參與序列解讀工作。 1995 流行性感冒嗜血桿菌(haemophilus influenzae)成為史上第一個被定序的有機生命體 (見下頁圖） 緒論 – 人類基因體計畫 (2) 1998 賽雷拉(CELERA)公司加入基因研究計畫 賽雷拉公司加入後，利用快速DNA自動定序儀、使用電腦來辨識基因所在。定序期間電腦不斷利用既有法則做修正改進工作。 2000 人類DNA序列草圖完成 因賽雷拉公司之加入、使得人類基因體草圖解序提早三年(原訂2003年完成)。 緒論 – 基因小常識 生物體內有多少個基因？ 人類約三萬至四萬個 蛔蟲約一萬九千個 酵母菌約六千個 結核病菌約四千個 不同個體間的DNA差異有多大？ 人與人之間，差異約0.2% 人與黑猩猩之間，差異約2% 我們尚不了解其作用的DNA，約佔97% 國科會國家型計畫 生技製藥 農業生物技術 防災 基因體醫學 奈米 晶片系統 電信 數位典藏 數位學習 兩兆雙星計畫 兩兆產業 半導體：2006年 產值 新台幣1兆5千9百億 影像顯示(平面顯示面板及液晶顯示器)：2006年 產值 新台幣1兆3千7百億 雙星產業 數位內容（包含軟體、電子遊戲、媒體、出版、音樂、動畫、網路服務等）：2006年 產值 新台幣3千7百億 生物技術與製藥：2006年 產值 新台幣2千5百億 實現台灣科技島--科學園區 新竹園區聚落 合計約1100公頃 新竹基地(1980) 竹南基地(2000) 銅鑼基地(2004) 臺南園區聚落 合計約1600公頃 一期基地(1996) 路竹基地(2001) 二期基地(2002) 中部園區聚落 合計約400公頃 台中基地(2003) 雲林虎尾基地(2003) 高雄(路竹)園區之產業佈局 緒論 – 國內基因相關研究計畫 2000年國科會「生物資訊」跨領域研究 2000年五月台灣榮陽研究團隊完成人類第四號染色體千萬鹼基定序計畫，貢獻度為千分之三 2001年國科會國家型研究計畫 基因體醫學國家型計畫 2001年國科會跨領域專題研究 工程處：資訊科技 生物處：生物資訊 緒論