生命科学研究进展.ppt

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1、生命科学研究进展1.生命科学发展史描述型生物学阶段：20世纪以前实验生物学阶段：1900年年孟德尔遗传规律的重新发现至1953年分子生物学阶段：1953年DNA双螺旋分子模型的建立50年代：沃森和克里克发现DNA分子的双螺旋结构模型。此模型的建立，是分子生物学诞生的标志。60年代：我国首次用人工方法合成具有生物活性的牛胰岛素获得成功。突破了一般有机物分子与生物大分子的界限，带来了人工合成生命的曙光。70年代：随着限制性内切酶的发展和DNA分子杂交技术的建立，分子生物学进入了技术化时代。80年代：PCR技术的诞生

2、使在体外快速扩增目的基因成为可能。90年代：克隆羊多莉的出现引发克隆热潮…………….2.分子生物学时代的来临21世纪生命科学的几个重要研究领域3.1人类基因组计划是21世纪生命科学的敲门砖1985年，美国能源部（DepartmentofEnergy,DOE）提出，要将共包含约30亿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（HumanGenomeProject,HGP）”1993年，中国加入人类基因组计划（CHGP），首先开展了“中华民族基因组中若干位点基因结构的研究”。19

3、97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、北两个中心。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。中国在人类基因组计划研究成果1%测序任务，第三条染色体3000万bp精确度99.99%发现142个基因，其中80个为预测基因弗朗西斯·柯林斯

4、；人类基因组计划首席科学家、美国国家人类基因组研究所所长2000年6月26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%人类基因组人类蛋白质61%与果蝇同源43%与线虫同源46%与酵母同源人类基因组计划的意义1.生物与医学基础研究2.基因诊断、基因疗法、基因药物3.形成了结构基因组学、功能基因组学、比较基因组学、转录组学、蛋白质组学、表型组学和代谢组学、RNA组学等新兴领域。这些分支领域已成为生物学基础研究的重要方面。4.带动一批高技

5、术产业的发展关于发育的研究虽然已经有很长的历史，但发育生物学是在20世纪50年代分子生物学的迅速发展的基础上形成的以模式生物为研究对象：小鼠、斑马鱼、爪蟾、果蝇、线虫、拟南芥、水稻等。3.2基因组学研究开创发育生物学的新时代研究目的：1.发现新的与发育相关基因；阐明它们的时空表达谱、调控机理以及对细胞行为和组织器官形成与分化的影响，2.从分子和细胞水平阐述一些重要发育途径；如胚胎诱导作用、胚层的形成和分化、组织器官发育、配子发育和细胞极性运动等的调控机理。主要科学问题：1.发育过程中基因时空表达的遗传和表观遗传

6、调控机制2.机体形成时的“格式化”（patterning）；3.组织和器官形成中细胞分化和移动的分子基础；4.以动物发育为模型研究人类重大疾病的发生发展机制等。生物信息学：是基于基因组、蛋白组信息分析的需要而出现的一门与信息科学、数学、计算机科学等交叉的新兴领域。研究目标：揭示“基因组信息结构的复杂性及遗传语言的根本规律”。它是当今乃至下一世纪自然科学和技术科学领域中“基因组、“信息结构”和“复杂性”这三个重大科学问题的有机结合。3.3生物信息学是21世纪生命科学飞速发展的发动机生物信息学和其他学科进一步交叉、

7、融合，发展形成了系统生物学(整合生物学)。其主要特征是从分子、细胞、器官到机体和从个体、群体到生态系统的不同层次上生物信息的整合和定量化。传统生物科学（中国传统医学）输入输出经典生物实验科学输入输出A(基因/蛋白质)B(基因/蛋白质)系统生物学输入输出系统生物学是认识生命复杂系统的新角度综合性研究分析性研究分析+综合研究研究对象：各种生物分子的整合Genome基因组Transcriptome转录物组Proteome蛋白质组CitricacidcycleMetabolome代谢组17研究对象：各种层次的整合18研

8、究策略：实验科学与理论科学的整合系统生物学实验科学分子生物学细胞生物学基因组学蛋白质组学······理论科学数学计算科学信息科学理论物理学······193.4干细胞研究的快速发展。干细胞具有在体外大量增殖和分化为多种细胞的潜能，是研究细胞生物学基础科学问题的理想模型，也可以为难治性疾病提供细胞来源。目前，干细胞的定向分化、自我更新、干细胞的可塑性等是重要的基础研究。干细胞工程核移植去