21世纪的生命科学热点与 展望.ppt

21世纪的生命科学 21世纪的生命科学—热点与展望 一.为什么要了解生命科学 ？ 生命科学是21世纪自然科学的带头学科 生命科学充满未解之谜 生命科学与人类社会的发展息息相关 (一)生命科学是21世纪自然科学的带头学科 生命科学是当前自然科学的带头学科， 开始从物理科学向生命科学转移（20世纪是物理学最为风光、最为辉煌、为人类文明与科学进步贡献最大的世纪。对物质原子结构的认识，使物理学进入鼎盛时期。原子弹的爆炸与人类走向太空，更使物理学登峰造极。最后，又以最简单的无机硅研制成芯片。） 生物科学的前沿 分子生物学的发展是生物科学发展史上的一个重要的里程碑 DNA重组技术 原生质体融合技术 DNA双螺旋结构 21世纪将面临的许多世界性的难题 人口膨胀 粮食紧张 环境污染 能源紧缺 遗传疾病 (二)生命科学充满未解之谜 “猛犸之谜” “恐龙灭绝之谜” 龟鳖家族的长寿之谜 “猛犸之谜” “恐龙灭绝之谜” 龟鳖家族的长寿之谜 (三)生命科学与人类社会的发展 息息相关 农业方面 医药卫生方面 轻工业、食品工业、酶工程 其他方面 1.农业方面 遗传育种——农作物、畜牧业的优良品种 （无籽西瓜） 人造种子 生物杀虫剂 无籽西瓜 人造种子 2.医药卫生方面 新的抗菌素、疫苗 免疫学 提高了异体器官移植的成功率，并发现了自体免疫疾病的病因 基因工程菌与基因疗法 胰岛素、干扰素、生长激素、淋巴细胞活素、血纤维蛋白溶解剂、白蛋白、血因子、单克隆抗体、DNA探针等 干 扰 素 3.轻工业、食品工业 酶工程 食品、医药、发酵、日用化工、轻纺、制革、水产、木材、造纸、能源、农业、环保等经济部门 发酵工程 酿酒制曲、味精、抗菌素、维生素等 溶菌酶的分子模型 4.其他方面 细菌造雪 细菌保护古建筑 无法假冒的生物笔 细 菌 造 雪 细菌保护古建筑 无法假冒的生物笔 （一）人类基因组计划 Human Genome Project 6国科学家组成的国家人类基因组中心主要研究比例 美国：WASH＆MIT等7家研究中心，贡献率为54％。 英国：SANGER一家研究中心，贡献率为33％。 日本：RIKEN等两家研究中心，贡献率为7％。 法国：GENOSCOPE研究中心，贡献率为2.8％。 德国：IMB等3家研究中心，贡献率为2.2％。 中国：北京华大研究中心、国家南北方基因研究 中心等三家，贡献率为1％。 基因（gene）是1909年丹麦生物学家W.Johannsen根据希腊文“给予生命”之意创造的。 现代分子生物学的基因概念：合成有功能的蛋白质或RNA所必需的全部DNA序列（除部分病毒RNA），即一个基因不仅包括编码蛋白质或RNA的核酸序列，还应包括为保证转录所必需的调控序列。 人类基因组包括分布于人46条染色体30亿核苷酸的30,000-35,000个基因（后来研究估计）。 人类基因组计划最终目的是测定基因组的全部序列，弄清整个基因组的的结构、功能及其表达产物，彻底了解人类生命活动本质。 这一计划的科学意义重大，可与产生原子弹的曼哈顿工程和人类登月阿波罗飞行任务相媲美，是当前国际生物学、医学领域内一项引人注目的工程，是人类自然科学史上最重大的研究项目之一，将推动整个生命科学的发展。 人类基因组计划的意义 生物与医学基础研究 基因诊断、基因疗法、基因药物 带动一批高技术产业的发展 人类基因组计划的启动 1985年，美国能源部（Department of Energy, DOE）提出，要将共包含约3×109碱基对的人类基因组全部碱基序列分析清楚； 1986年，美国宣布启动“人类基因组计划（Human Genome Project, HGP）”。 人类基因组计划的发展 1999年12月1日，首条人类染色体完成测序，人类第22号染色体DNA全序列测定宣布完成。 2000年4月6日，美国Celera遗传信息公司宣布，该公司已破译出一名实验者的完整遗传密码。 2000年5月，科学家聚集美国冷泉港，宣布人类基因组草图的完成。 二000年六月二十六日克林顿宣布 人类基因组草图绘制完成 人类基因组草图基本信息 由31.65亿bp组成 含3~3.5万基因 与蛋白质合成有关 的基因占2% 人类基因组研究成果表明 基因数量少得惊人（不及线虫或果蝇的两倍） 人类基因组中存在“热点”和大片“荒漠” 三分之一为“垃圾”DNA 种族歧视毫无根据 男性基因突变比例更高 中国人类基因组计划 1993年，中国人类基因组计划（CHGP）启动，首先开展了“中华民族基因组中若干位点基因结构的研究”。 1997年，我国启动了“重大疾病相关基因的定位、克隆、结构与功能研究”项目。 之后，在上海和北京相继成立了国家人类基因组南、北两