人类自然科学史上的三大计划20页PPT

• 记：器官移植会不会很方便？ 器官移植会不会很方便？ • 杨：把人的有关基因转移到另一种动物身上，让 把人的有关基因转移到另一种动物身上， 它长出人的器官，这就是“转基因器官” 它长出人的器官，这就是“转基因器官”。第一 候选的动物就是猪，因为猪与人在进化上是近亲， 候选的动物就是猪，因为猪与人在进化上是近亲， 心脏构造与人的差不多，而且猪长得快， 肾、心脏构造与人的差不多，而且猪长得快，10 多个月就长成了。对于需要移置心脏的病人来说， 多个月就长成了。对于需要移置心脏的病人来说， 猪真的是既献肉又献“爱心” 用转基因技术， 猪真的是既献肉又献“爱心”了。用转基因技术， 让猪的心脏长成人的心脏， 让猪的心脏长成人的心脏，先要解决异种心脏的 排斥问题，必须把猪的免疫排斥基因也换成人的， 排斥问题，必须把猪的免疫排斥基因也换成人的， 再把猪与心脏的发育、 再把猪与心脏的发育、功能有关的基因也换成人 而且要换成与需要心脏者完全一样的， 的，而且要换成与需要心脏者完全一样的，这样 人面猪心”就成真了。这方面的进展很快， “人面猪心”就成真了。这方面的进展很快，完 全可以期望在本世纪，用猪来取代人的各种器官。 全可以期望在本世纪，用猪来取代人的各种器官。 不过，操作得小心，不然人的基因漏到猪肉里， 不过，操作得小心，不然人的基因漏到猪肉里， 那猪就要长出“人肉” 那猪就要长出“人肉”了。
人类基因组计划
• 以破解人类遗传和生老病死之谜，解决人类健康 以破解人类遗传和生老病死之谜， 问题为目的的人类基因组计划， 问题为目的的人类基因组计划，对人类自身的生 存和发展具有重要的意义。该计划和“曼哈顿” 存和发展具有重要的意义。该计划和“曼哈顿” 原子弹计划， 阿波罗” 原子弹计划，“阿波罗”登月计划一起被誉为自 然科学史上的“三大计划” 然科学史上的“三大计划”，这是人类继洞开微 观世界和宏观世界之后，首次对自身进行的诠释。 观世界和宏观世界之后，首次对自身进行的诠释。 人类基因组计划(Human Genome Project,HGP) 人类基因组计划 旨在通过测定人类基因组DNA约3×109对核苷酸 旨在通过测定人类基因组 约 × 的序列， 的序列，探寻所有人类基因并确定它们在染色体 上的位置，明确所有基因的结构和功能， 上的位置，明确所有基因的结构和功能，解读人 类的全部遗传信息， 类的全部遗传信息，使得人类第一次在分子水平 上全面认识自我。 上全面认识自我。

Ancient times
近代
Ancient times
诞生时期
人类有历史 记载的文明 时期开始 16世纪— 19世纪欧洲 20世纪 开始
古希腊的自然哲学
Natural philosophy in ancient Greece
自然科学与哲学融为一体
Natural science and philosophy merge
The third law: Force and counterforce
两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方 向相反，作用在同一条直线上。
（2）光的波动理论 Light fluctuation theory • 牛顿的微粒说Newton's light corpuscle theory • 惠更斯的波动说Huygens' light fluctuation theory （3）热力学(thermodynamics )的建立和能量守恒原理 (energy conservation principle )的发现 （4）电磁学Electromagnetics •法拉第的电磁感应定律Faraday’s law of electromagnetic
要 求：
了解以下三件大事对自然科学发展的影响 •太阳中心说向神学的挑战
Challenge put by heliocentricism for theology
•血液循环学说对神学的打击
Shock put by blood circulation theory on theology
•伽利略为近代自然科学开辟道路
要求：
1、了解物理学、生物学、化学领域的重大成就
Understand the important achievements in the fields of physics, biology, chemistry

类已经了解的性状非常少、（人类大
约了解的性状有几百个）这些性状的 19 ppt课件
多态性又少，而且每一个性状都是由许多基 因控制的，因此，性状作为遗传标记来进行 人类的基因组计划显然是不行的 第一代遗传标记：为蛋白质、同工酶或免疫学的标 记，如A,B,O血型位点、HLA位点、MN血型位 点、Rh血型位点等。但是，已知道多态的蛋 白质很少，等位基因的数目少，在2米长的 “路上”路标太少，不易找到人们要找的目
在于待研究的基因组中的DNA序列.一
个STS必须是序列已知、在染色体上 有唯一位置 ppt课件
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一个1000bp的DNA分子,用酶A、酶B、酶C切割，得到
如下片段（厦门大学考研试题） 酶A切割、 酶B切割、 酶C 切割、 酶A＋ B切割、 酶B＋C切割、 1000bp 100bp、 300bp、600bp 200bp、 800bp 50bp、 75bp、 100bp、300bp、550bp 100bp、125bp、225bp、475bp
又有于军刘斯奇王建等把技术带回国内又呼吁又推波助澜浙江温州乐清市市长陆光中资助800万元北京顺义区免费提供实验基地人基因组测序战略第五次会议杨焕明5分钟发言1998年中科院院士陈竺在上海挂帅成立中国南方基因组中心1998年杨焕明余军在中科院成立中国科学院遗传研究所专门从事人类基因组研究1999年中科院院士强佰勤挂帅成立中国北方基因组中心主任1999年陈竺院士成为国际基因组委员会委员三人类基因组计划的任务和内涵1人类基因组计划的任务1人类基因组的基因图构建与序列分析遗传图谱物理图谱序列图谱基因图谱2人类基因的鉴定3基因组研究技术的建立4人类基因组研究的模式生物细菌酵母菌线虫果蝇小鼠拟南介的基因组5信息系统的建立6有关的伦理法律和社会问题研究2后人类基因组计划1绘制基因组遗传整合图单体型图寻找不同人群之间不同人之间的差异建立个人医学美国31英国24本25加拿大10中国10

55、 为 中 华 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
人类自然科学史上的三大计划
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比

料的，但它已经越来越多地掌握在了人类自己的手中。
《文汇报》2004年10月21日
英国《自然》杂志今公布 精度大于99％的人类基因组完成图
国际人类基因组计划合作组织在今天出版的英国《自然》杂志上 宣布，一张精度大于99％、误差小于10万分之一的人类基因组完成图 已成功绘就。经过多国科学家近3年的精心‚修纂‛，原本遗漏了15 万个细节的‚人类生命天书‛几近完美。 透过这张完成图，科学家们发现了许多诱人的新秘密。尤为引人 注目的是，完成图显示，庞大的人类基因组似乎只包含2万至2.5万个 基因，大大少于此前估计。 国际人类基因组计划核心成员之一、美国冷泉港实验室教授林 肯· 斯坦在接受本报网上采访时指出：‚在整个人类基因组测序工程中， 研究者已经胜利攀登了一座高山，走过了一条漫长而艰险的道路。但 这仅仅是‘开始的结束’。

意义：人类基因组是全人类的共同财富。国内外专家普遍认为， 基因组序列图首次在分子层面上为人类提供了一份生命“说明
书”，不仅奠定了人类认识自我的基石，推动了生命与医学科
学的革命性进展，而且为全人类健康带来福音。
基因组如何改变未来？

国家人类基因组南方中心主任陈竺院士认为，人类10万个基
因的信息以及相应的染色体位置被阐明后，将成为医学和生
后基因组计划（功能基因组学）：
功能基因组学的主流：
– 序列起到的作用是什么？
– 具有那一类的功能？
– 生命的整体现象是如何形成的？

基因组学（genomics） 人类基因组计划（Human Genome Project ）
人类基因组计划
始于１９９０年的 国际人类基因组计 划，被誉为生命科 学的“登月”计划， 原计划于２００５ 年完成。
人类基因组计划

肿瘤、心血管疾病等主要死因已成为驱除不掉的幽灵；
艾滋病，疯牛病等新的传染病使人们对未知灾难又有了新的 恐惧。
以上问题很难解决（公认）
人类染色体图示
DNA的双螺旋结构的形成
5´ 3´ 5 ´ 3´
磷酸 核糖
T-A碱基对
碱基
C-G碱基对 3´ 5´
5´
3 ´
DNA 真核生物染色体DNA （2nm）
组装不同层次的结构
核小体链（ 11nm，每个核小体200bp）
纤丝（ 30nm，每圈6个核小体）
突环（ 150nm，每个突环大约75000bp）
玫瑰花结（ 300nm ，6个突环）
螺旋圈（ 700nm，每圈30个玫瑰花）
染色体（ 1400nm，
每个染色体含10个玫瑰花200bp）
遗传信息的基本单位—基因（gene）

最早提出HGP这一设想的美国生物学家、诺贝尔 奖得主Dulbecco在1986年3月7日出版的《Science》杂 志上发表了一篇题为“肿瘤研究的一个转折点： 人类基因组的全序列分析”的短文。 他提出包括癌症在内的人类疾病的发生都与基因 直接或间接有关，呼吁科学家们联合起来，从整体上 研究人类的基因组，分析人类基因组的全部序列。
9 人类基因组编码的全套蛋白质（蛋白质组）比无脊椎 动物编码的蛋白质组更复杂
HG P意 义
1 HGP对人类疾病基因研究的贡献 （最重要）
寻 找 遗 传 疾 病 基 因 的 常 规 流 程
2
HGP对生物技术的贡献 ： （1）基因工程药物 （2）诊断和研究试剂产业 （3）对细胞 胚胎工程的推动
3 HGP对制药工业的贡献
2002
完成和发表小鼠基因组初稿 完成和发表水稻基因组初稿 完成大鼠பைடு நூலகம்因组初稿

• 2、HGP对医学的贡献
基因诊断、基因治疗和基于基因组知识的治疗、基于 基因组信息的疾病预防、疾病易感基因的识别、风险 人群生活方式、环境因子的干预。
• 3、HGP对生物技术的贡献
（1）基因工程药物：分泌蛋白（多肽激素， 生长因子，趋化因子，凝血和抗凝血因子等） 及其受体。 （2）诊断和研究试剂产业：基因和抗体试剂 盒、诊断和研究用生物芯片、疾病和筛药模型。 （3）对细胞、胚胎、组织工程的推动：胚胎 和成年期干细胞、克隆技术、器官再造。
大规模测序基本策
• 4、基因图谱
• 基因图谱是在识别基因组所包含的蛋白质编码 序列的基础上绘制的结合有关基因序列、位置 及表达模式等信息的图谱。在人类基因组中鉴 别出占具2%~5%长度的全部基因的位置、结 构与功能，最主要的方法是通过基因的表达产 物mRNA反追到染色体的位置。
• 人类基因组计划和生物信息学
•
我们的策略
• 人类基因组计划和生物信息学是当今生命科学重 要的课题, 为全世界所关注。由于其重大的科学 意义和潜在的经济价值, 积极开展有关的研究势 在必行。
• 1、在人类基因组研究上, 找的疾病 谱系, 从“cDNA ”入手, 尽快地克隆一 批新基因.
人类基因组计划（Human genome project）由美国于1987年启动，我国于 1993年加入该计划，承担其中1%的任务， 即人类3号染色体短臂上约30Mb的测序任务。 2000年6月28日人类基因组工作草图完 成。由于人类基因测序和基因专利可能会带来 巨大的商业价值，各国政府和一些企业都在积 极地投入该项研究，如1997年AMGE公司转 让了一个与中枢神经疾病有关的基因而获利 3.92亿美元。
• 二级数据库是进一步研究开发基因组的重要手 段, 通常是封闭的, 不对外开放, 仅供内部使用。 随着基因组研究的发展, 向功能基因组研究转 化, 解读生物的遗传成为生物信息学的又一项 重要的任务。生物信息学另一项重要任务是分 析工具的研究开发, 如序列相似性比较的软件。

人类基因组计划
HGP & Later Genome Times
人类基因组计划的终极目标是绘制出人类基因“完成 图”
人类基因组计划于 1990年正式启动。其核 心内容是构建DNA序列 图，即分析人类基因组 DNA分子的基本成分及 碱基的排列顺序，绘制 成序列图。人的基因组 由4种碱基构成，通常缩 写为A、T、C和 G，正 是这些“字母”决定和 影响着我们的肤色、身 高，甚至生老病死。
人类基因组计划的实施，是一 项造福人类健康的伟大的生命 科学工程，基因是人类的共同 财富。经过各国科学家用基因 技术探索疾病治疗研究，将为 提高人类健康水平带来新的希 望。
我国科学家在基因组研究中的测序图谱
Sanger第一步：加入复制终止剂
电 泳 ， 看 谁 跑 得 快
荧光检测探头
Sanger第二步：荧光检测
– 字符串比对：两个字符串的距离 – 拼接问题 – 蛋白质结构预测：如何从一维预测三维结构？
中国科学家的成功探索――促使全社会广泛参与
人类基因组计划带动和促进了生物产业和生命科学的发展。 它着眼于基因组的整体理论、策略和技术，前所未有的加速了 人的新基因发现及其功能研究的速度，因此对与人相关的方方 面面产生不可估量的、深远的影响。它在带动和促进生物产业 和生命科学发展的同时，生命科学从此开始了以DNA序列为基 础的，以生物信息学为导向的新纪元，而且使未来生命科学研 究的思想和方法论也带来了革命性的改变，一改“模型导向” 的传统生命科研模式，凸现其“数据导向”的特点，形成了以 生物信息学为导向的新生命科学和产业发展的模式。基因组研 究对伦理、法律以及社会等方面产生的冲击也应该引起我们的 密切关注。
人类第13号和第19号染色体被完整测序 人类第13号和 第19号染色体已得到 准确而完整的测序， 并进行了相关的分析。 至此，科学家已对人 类23条染色体中的9 条进行了精确测序和 序列分析，并已发表 测序结果。这9条染 色体是第6、7、13、 14、19、20、21、 22号和Y染色体。

21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
人类自然科学史上的三 大计划
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思