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1、 基因组学基因组学 (Genomics)马珊珊郑州大学生命科学学院郑州大学生命科学学院32 32 学时：学时：1616周，周，2 2学时学时/周周考试方式：考试方式：闭卷考试闭卷考试考试成绩：考试成绩：30%30%平时成绩（出勤率平时成绩（出勤率+课堂表现）课堂表现）+70%70%卷面成绩卷面成绩课程安排课程安排目目 录录n第第1 1章章 基因组学概论基因组学概论n第第2 2章章 基因组多态性基因组多态性n第第3 3章章 基因组作图基因组作图n第第4 4章章 基因组序列的诠释基因组序列的诠释n第第5 5章章 基因组的进化与分子系统学基因组的进化与分子系统学n第第6 6章章 重组重组DNADNA
2、技术及其应用技术及其应用n第第7 7章章 分子杂交与印迹技术分子杂交与印迹技术n第第8 8章章 PCRPCR技术及其应用技术及其应用n第第9 9章章 转基因动物技术的应用与发展转基因动物技术的应用与发展n第第1010章章 生物芯片的应用与发展生物芯片的应用与发展n第第1111章章 新基因功能研究的策略与方法新基因功能研究的策略与方法n第第1212章章 RNAiRNAi技术的应用与发展技术的应用与发展第第1 1章章 基因组学概论基因组学概论DNARNA 基因组学 转录组学蛋白质组学？蛋白质课程的依据和支撑：课程的依据和支撑：生命科学的重大基石生命科学的重大基石 中心法则中心法则基因组学概念技术内
3、容发展一、基因组学概况一、基因组学概况（一）基因组学基本概念（一）基因组学基本概念（二）基因组学分支（二）基因组学分支（三）基因组学的意义（三）基因组学的意义（一）基因组学基本概念（一）基因组学基本概念1.1.基因（基因（genegene）2.2.基因组（基因组（genomegenome）3.3.基因组学（基因组学（genomicsgenomics）1.1.基因基因(Gene)(Gene)基因基因(gene)gene)是是19091909年丹麦植物学家年丹麦植物学家W.Johannsen W.Johannsen 根据希根据希腊文单词腊文单词genos(birth,genos(birth,给予生
4、命）创造的。给予生命）创造的。现代分子生物学的基因概念：现代分子生物学的基因概念：基因是储存和表达某一多肽链信息或基因是储存和表达某一多肽链信息或RNARNA分析分析信息所必需的全部核苷酸序列，即一个基因不仅信息所必需的全部核苷酸序列，即一个基因不仅包括编码蛋白质或包括编码蛋白质或RNARNA的核酸序列，还应包括为保的核酸序列，还应包括为保证转录所必需的调控序列。证转录所必需的调控序列。基因是生命体传递和表达遗传信息的基本单位。基因是生命体传递和表达遗传信息的基本单位。2.2.基因组（基因组（genomegenome）基因组基因组(genome)(genome)一词系由德国汉堡大学一词系由德国
5、汉堡大学H.WinklesH.Winkles教授于教授于19201920年首创，从年首创，从GENeGENe和和chromosOMEchromosOME组成。用组成。用于表示于表示生物的全部基因和染色体组成的概念生物的全部基因和染色体组成的概念。基因组（基因组（genomegenome）：）：生物所具有的携带遗传生物所具有的携带遗传信息的遗传物质的总和信息的遗传物质的总和,是指生物细胞中所有是指生物细胞中所有的的DNADNA，包括所有的基因和基因间区域。，包括所有的基因和基因间区域。人的核基因组：人的核基因组：3030亿亿bpbp（最新资料说（最新资料说28.528.5亿）亿）2 2 2.52
6、.5万个蛋白编码基因万个蛋白编码基因真核生物基因组：真核生物基因组：核基因组线粒体基因组叶绿体基因组原核生物基因组：原核生物基因组：染色体质粒病毒基因组：病毒基因组：病毒颗粒携带的遗传物质3.3.基因组学（基因组学（genomicsgenomics）由美国科学家ThomasThomasRoderickRoderick于19861986年首创。基因组学（基因组学（genomicsgenomics）：）：就是对所有基因进行基因就是对所有基因进行基因作图、核苷酸序列分析、作图、核苷酸序列分析、基因定位和基因功能分析基因定位和基因功能分析的一门学科。的一门学科。简言之，简言之，基因组学基因组学就是在就
7、是在基因组水平基因组水平上研究上研究基基因组结构和功能因组结构和功能的科学，其内容包括基因的的科学，其内容包括基因的结结构、组成、存在方式、表达调控模式、基因的构、组成、存在方式、表达调控模式、基因的功能和相互作用功能和相互作用等，是研究与解读生物基因组等，是研究与解读生物基因组所蕴藏的所有遗传信息的一门新的前沿学科。所蕴藏的所有遗传信息的一门新的前沿学科。（二）基因组学分支（二）基因组学分支结构基因组学结构基因组学功能基因组学功能基因组学比较基因组学比较基因组学1.1.结构基因组学结构基因组学通过基因组作图、核苷酸通过基因组作图、核苷酸序列分析，研究基因组结序列分析，研究基因组结构，确定基因
8、组成、基因构，确定基因组成、基因定位的科学。定位的科学。（1 1）基因组测序）基因组测序 DNADNA测序测序:1000bp:1000bp。细菌基因组细菌基因组:58:58万万bpbp 人类基因组人类基因组:3030亿亿bpbp。因此，首先将整个基因组的因此，首先将整个基因组的DNADNA分解为一分解为一 些小片些小片段，然后将这些分散的小片段逐个测序，最后将测段，然后将这些分散的小片段逐个测序，最后将测序的小片段按序列组装。序的小片段按序列组装。（2 2）基因组作图）基因组作图在长链在长链DNADNA分子的不同分子的不同位置寻找特征性的分子标位置寻找特征性的分子标记，绘制基因组图。记，绘制基
9、因组图。根据分子标记可以准确无根据分子标记可以准确无误地将已测序的误地将已测序的DNADNA小片段小片段锚定到染色体的位置上。锚定到染色体的位置上。2.2.功能基因组学功能基因组学利用结构基因组学利用结构基因组学提供的信息和产物，提供的信息和产物，在基因组系统水平在基因组系统水平上全面分析基因功上全面分析基因功能的科学能的科学。功能基因组学的研究内容功能基因组学的研究内容:(1)(1)进一步进一步识别基因以及基因转录调控信息识别基因以及基因转录调控信息。(2)(2)弄清弄清所有基因产物的功能所有基因产物的功能，这是目前基因组，这是目前基因组功能分析的主要层次。功能分析的主要层次。(3)(3)研
10、究基因的表达调控机制研究基因的表达调控机制，分析基因产物之，分析基因产物之间的间的相互作用关系相互作用关系，绘制基因调控网络图。，绘制基因调控网络图。3.3.比较基因组学比较基因组学研究不同物种之间在基因组结构和功能研究不同物种之间在基因组结构和功能方面的亲源关系及其内在联系的学科。方面的亲源关系及其内在联系的学科。比较基因组学的研究内容比较基因组学的研究内容:(1)(1)绘制系统进化树绘制系统进化树，显示进化过程中最主要的，显示进化过程中最主要的变化所发生的时间及特点。据此可以追踪物种的变化所发生的时间及特点。据此可以追踪物种的起源和分支路径。起源和分支路径。(2)(2)了解了解同源基因的功
11、能同源基因的功能。(3)(3)对对序列差异性的研究序列差异性的研究有助于认识产生大自然生有助于认识产生大自然生物多样性的基础。物多样性的基础。（三）基因组学的意义（三）基因组学的意义生物学研究生物学研究医学医学生物技术生物技术制药工业制药工业社会经济社会经济生物进化生物进化伦理，法律及社会伦理，法律及社会尤其是人类疾病基因的研究尤其是人类疾病基因的研究(1)(1)单基因病疾病基因研究单基因病疾病基因研究,如血友病等如血友病等人类基因组计划使我们了解基因组序列。人类基因组计划使我们了解基因组序列。现在采用定位候选克隆方法极大地提高了现在采用定位候选克隆方法极大地提高了发现疾病基因的效率。发现疾病
12、基因的效率。（2 2）多基因病疾病基因研究，）多基因病疾病基因研究，例如心脏病，糖尿病，癌症等。例如心脏病，糖尿病，癌症等。用比较基因表达谱的方法来识别疾病状态下基用比较基因表达谱的方法来识别疾病状态下基因的激活或抑制。因的激活或抑制。（3 3）癌症基因组解剖学计划）癌症基因组解剖学计划（Cancer Genome Anatomy ProjectCancer Genome Anatomy Project，CGAPCGAP）19961996年癌症基因组解剖学计划开始。主要由美国年癌症基因组解剖学计划开始。主要由美国癌症研究所（癌症研究所（National cancer instituteNati
13、onal cancer institute）开展。）开展。二、基因组学的历史沿革（一）（一）19001900年代以前年代以前:前遗传学时代前遗传学时代（1 1）1859 1859 年年C.Darwin C.Darwin 在在On the Origin ofOn the Origin ofSpeciesSpecies这一名著中，提出了物种进化的这一名著中，提出了物种进化的自然选自然选择学说择学说达尔文进化论达尔文进化论。生物的来源生物的来源进化进化生物的性状生物的性状遗传遗传进化的动力进化的动力选择选择前遗传学时代前遗传学时代（2 2）18651865年年G.MendelG.Mendel发表豌豆
14、杂交实验结果，提出了遗发表豌豆杂交实验结果，提出了遗传学的两大遗传规律传学的两大遗传规律分离规律分离规律和和独立分配规律独立分配规律，并认，并认为是为是生物体内的生物体内的遗传因子遗传因子或或遗传颗粒遗传颗粒控制生物性状控制生物性状。前遗传学时代前遗传学时代（二）（二）1900195019001950年代年代:经典遗传学时代经典遗传学时代（标志：（标志：1900 1900年年,孟德尔遗传规律再发现标志着遗传学的诞生）孟德尔遗传规律再发现标志着遗传学的诞生）人们开始把控制生物遗传性状的遗传单人们开始把控制生物遗传性状的遗传单位称为位称为基因基因(gene)(gene)。生命科学的研究基本生命科学
15、的研究基本上都是围绕着上都是围绕着基因基因来进行。来进行。经典遗传学时代经典遗传学时代18391839年年 细胞学说的提出；细胞学说的提出；18691869年年 发现发现DNADNA；随后，；随后，RNARNA也被发现；也被发现；18791879年年 染色体的发现，并认为染色体最可能是染色体的发现，并认为染色体最可能是DNA DNA、RNARNA和蛋白质的一种；和蛋白质的一种；19021902年年 染色体学说染色体学说的产生的产生,合理解释了合理解释了MendelMendel的实验结果的实验结果;19101910年年 发现了遗传学的第三大遗传规律发现了遗传学的第三大遗传规律连锁遗传规律连锁遗传
16、规律（决定两对性状的两对基因位于同一对染色体上，就会发生连锁遗传现象）（决定两对性状的两对基因位于同一对染色体上，就会发生连锁遗传现象）证明基因的确存在于染色体上，并呈线状排列。证明基因的确存在于染色体上，并呈线状排列。19441944年年 证实了证实了DNADNA是携带遗传信息、构成染色体的生物大是携带遗传信息、构成染色体的生物大分子；分子；经典遗传学时代经典遗传学时代肺炎双球菌的转化实验肺炎双球菌的转化实验(Griffith,1928;Avery,1944)(Griffith,1928;Avery,1944)遗传物质是D DN NA A经典遗传学时代经典遗传学时代遗传物质是RNA噬菌体侵染
17、细菌实验噬菌体侵染细菌实验遗传物质是DNA烟草花叶病毒侵染实验烟草花叶病毒侵染实验经典遗传学时代经典遗传学时代总之总之，自从人们认识到，自从人们认识到“基因决定生物性基因决定生物性状状”，“基因的本质就是基因的本质就是核酸核酸主要是主要是DNADNA”之后，就之后，就从来没有停止对基因的研究从来没有停止对基因的研究。经典遗传学时代经典遗传学时代（三）（三）1950199019501990年代年代:分子生物学时代分子生物学时代 （前基因组学时代）（前基因组学时代）（标志：（标志：Watson&Crick Watson&Crick 的的DNADNA双螺旋结双螺旋结构的发现构的发现 NatureNa
18、ture1953.4.251953.4.25，标志，标志着分子生物学时代的开始）着分子生物学时代的开始）分子生物学时代分子生物学时代19531953年年，J.WatsonJ.Watson，F.CrickF.Crick根据根据DNADNA的的X X射线衍射图射线衍射图谱，提出了谱，提出了DNADNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型，解释，解释基因复制的机制基因复制的机制，从而真正开始从分子水平上研究生命活动。从而真正开始从分子水平上研究生命活动。生物学研究也从此进入了分子生物学时代。生物学研究也从此进入了分子生物学时代。分子生物学时代分子生物学时代James Dewey Watson（1928）Fr
19、ancis Harry Compton Crick（19162004）分子生物学时代分子生物学时代1953197019531970年年，分子生物学的迅猛发展分子生物学的迅猛发展:mRNAmRNA、DNADNA聚合酶、聚合酶、RNARNA聚合酶的发现；聚合酶的发现；DNADNA半保留复制机理、操纵子学说等的提出；半保留复制机理、操纵子学说等的提出；遗传密码的发现，其通用性的证明；遗传密码的发现，其通用性的证明；6464个密码子破译；个密码子破译；中心法则：中心法则：“DNARNADNARNA蛋白质蛋白质”的建立的建立,标志着标志着分子生物学学科理论体系形成；分子生物学学科理论体系形成；重组重组D
20、NADNA技术的建立技术的建立，使得分子生物学的，使得分子生物学的技术体系技术体系初初步形成步形成，或者说，生命科学进入了，或者说，生命科学进入了前基因组学时代前基因组学时代。分子生物学时代分子生物学时代1.1.逆转录酶的发现，修正和完善了逆转录酶的发现，修正和完善了中心法则中心法则：DNADNARNARNA蛋白质蛋白质DNARNA？蛋白质转录转录逆转录转录逆转录翻译？翻译翻译分子生物学时代分子生物学时代2020世纪世纪8080年代，年代，人们从疯牛病等疾病中发现其感染人们从疯牛病等疾病中发现其感染因子因子是一种与正常细胞膜蛋白（是一种与正常细胞膜蛋白（PrPCPrPC）一级结构完）一级结构完
21、全相同，但高级结构、理化特性不同的全相同，但高级结构、理化特性不同的PrPScPrPSc或或prionprion蛋白蛋白（阮蛋白？）。（阮蛋白？）。目前的研究提示，这种不含有核酸的目前的研究提示，这种不含有核酸的prionprion蛋白蛋白似乎具有自身复制的能力，似乎具有自身复制的能力，也就是说这种蛋白本身也就是说这种蛋白本身就储备了生命活动必需的遗传信息。就储备了生命活动必需的遗传信息。2.Prion2.Prion蛋白的发现进一步推动中心法则的演变蛋白的发现进一步推动中心法则的演变分子生物学时代分子生物学时代？蛋白质DNARNA比较完善的中心法则个人观点转录逆转录翻译分子生物学时代分子生物学
22、时代3.3.工具酶的发现、重组工具酶的发现、重组DNADNA技术的建立技术的建立4.“断裂基因断裂基因”的发现的发现5.DNA测序测序方法建立，读取遗传信息成为可能；方法建立，读取遗传信息成为可能；6.PCR技术技术建立，建立，7.基因基因表达与调控表达与调控研究的不断拓宽和深入；研究的不断拓宽和深入；8.转基因转基因技术的建立与转基因动植物的成功；技术的建立与转基因动植物的成功；9.人类疾病的人类疾病的基因诊断基因诊断和和基因治疗基因治疗 分子生物学时代分子生物学时代尽管人类很早就开始了对尽管人类很早就开始了对基因基因的的研究研究，但真，但真正有系统地正有系统地研究基因组、解码生命研究基因组
23、、解码生命还是于还是于19901990年年人类基因组计划启动后才开始的。人类基因组计划启动后才开始的。（四）（四）1990200019902000年代：基因组学时代年代：基因组学时代（标志：人类基因组计划的实施标志着基因（标志：人类基因组计划的实施标志着基因组学时代的开始）组学时代的开始）基因组学时代基因组学时代1.1.人类基因组计划人类基因组计划人们回顾过去的20世纪一百年中所取得的辉煌成就时，认为最激动人心的伟大创举之一就是和“曼哈顿原子弹计划”、“阿波罗人类登月计划”一起被誉为20世纪科学史上三个里程碑的“人类基因组计划”(human genome project,HGP)。基因组学时代
24、基因组学时代19851985年年5 5月，美国能源部月，美国能源部提出提出“人类基因组计划草案人类基因组计划草案；19861986年年3 3月月7 7日，日，Dulbecco RDulbecco R在在ScienceScience上发表了上发表了一篇有关开展人类基因组计划的短文一篇有关开展人类基因组计划的短文,推动了全世界的人推动了全世界的人类基因组计划的发展；类基因组计划的发展；19901990年年1010月月1 1日日美国国会美国国会正式批准正式批准的的“人类基因组计人类基因组计划划”。计划在。计划在1515年内投入年内投入3030亿美元以上的资金进行人类亿美元以上的资金进行人类基因组的分
25、析，即对人类基因组的分析，即对人类3103109 9个核苷酸进行测序。个核苷酸进行测序。基因组学时代基因组学时代（1 1）HGP(human genome project,HGP)HGP(human genome project,HGP)的内容：的内容：人类基因组作图及序列分析，基因的鉴定、人类基因组作图及序列分析，基因的鉴定、基因组研究技术的建立与创新、模式生物基因基因组研究技术的建立与创新、模式生物基因组作图和测序、信息系统的建立、储存及相应组作图和测序、信息系统的建立、储存及相应软件的开发、相关产业的开发等。软件的开发、相关产业的开发等。2.HGP2.HGP的内容、任务与进展的内容、任务
26、与进展基因组学时代基因组学时代（2 2）HGPHGP的任务的任务HGPHGP的基本任务可用的基本任务可用4 4张图谱来概括，即张图谱来概括，即遗传遗传图、物理图、转录图（基因图）、序列图图、物理图、转录图（基因图）、序列图。基因组学时代基因组学时代A.A.遗传图遗传图(genetic map)(genetic map)：又称连锁图又称连锁图(linkagemap),(linkagemap),是以具有遗传多态性的遗传标记作为是以具有遗传多态性的遗传标记作为“位标位标”，遗传，遗传学距离为学距离为“图距图距”的基因组图。的基因组图。需要应用多态性标志需要应用多态性标志RFLPRFLP、VNTRVN
27、TR（串联重复顺序（串联重复顺序多态性）、多态性）、SNPSNP。B.B.物理图谱（物理图谱（physical mapphysical map）：）：是以一段已知核苷是以一段已知核苷酸的酸的DNADNA片段为片段为“位标位标”,以以DNADNA实际长度实际长度(Mb(Mb或或Kb)Kb)作作为图距的基因组图。为图距的基因组图。基因组学时代基因组学时代C.C.转录图（转录图（transcription map)transcription map)：是以表达是以表达序列标记序列标记(expressed sequence tags,EST)(expressed sequence tags,EST)作
28、为位标，实际上就是人类作为位标，实际上就是人类“基因图基因图”的的雏雏形形，又称，又称cDNAcDNA图或图或“表达序列图表达序列图”。D.D.序列图序列图(sequence map)(sequence map)：也就是人类基因组也就是人类基因组核苷酸序列图，是分子水平上最高层次、最详核苷酸序列图，是分子水平上最高层次、最详尽的物理图。尽的物理图。基因组学时代基因组学时代物理图谱序列图谱遗传图谱转录图谱 这四张图被誉为人类这四张图被誉为人类“分子水平上的的解剖图分子水平上的的解剖图”或或“生命元素周期表生命元素周期表”，可见其重要性。，可见其重要性。基因组学时代基因组学时代3.HGP3.HGP
29、的几个阶段性工作的几个阶段性工作（1 1）在）在20002000年年6 6月月完成完成“工作框架图工作框架图”。（2 2）在）在20012001年年2 2月月1515日、日、1616日日NatureNature、ScienceScience几乎同时几乎同时发表人类基因组的草图发表人类基因组的草图,人类基因组计划的测序基本完成。人类基因组计划的测序基本完成。（3 3）20012001年年完成的序列图谱完成的序列图谱。基因组学时代基因组学时代（4 4）20032003年年4 4月）月）HGPHGP正式宣告全部完成正式宣告全部完成,各项指标均如各项指标均如期完成。期完成。（5 5）2005 2005
30、年年2 2月月1818日首次公布人类日首次公布人类基因差异图谱基因差异图谱，从而，从而向真正向真正个人化医疗个人化医疗迈进了一大步。迈进了一大步。（6 6）20042004年年1010月月2121日日,认为人类只有认为人类只有2 2万万 2.52.5万个基因万个基因,比原先预计的比原先预计的1010万个基因数要少得多。万个基因数要少得多。最新研究显示人类基因数量比原先估计少得多，这是人最新研究显示人类基因数量比原先估计少得多，这是人类与其他种类基因数量的比较类与其他种类基因数量的比较 (2004.10.21(2004.10.21NatureNature)30,000Mouse基因组学时代基因组
31、学时代（五）（五）20012001后基因组学时代后基因组学时代（标志：标志：功能基因组学、蛋白质组学的功能基因组学、蛋白质组学的兴起标志着后基因组学时代的开始兴起标志着后基因组学时代的开始）后基因组学时代后基因组学时代三、后基因组学产生的背景遗传信息并不直接参与生命活动遗传信息并不直接参与生命活动。一个基因所。一个基因所含的遗传信息，通过一系列复杂的反应，最终含的遗传信息，通过一系列复杂的反应，最终导致了相应的蛋白质形成，导致了相应的蛋白质形成，蛋白质再参与到生蛋白质再参与到生命的各种活动中去。命的各种活动中去。不管怎么说，人类基因组计划（不管怎么说，人类基因组计划（HGPHGP）经过各）经过
32、各国科学家十几年的的努力，人类基因组计划已取国科学家十几年的的努力，人类基因组计划已取得了巨大成绩得了巨大成绩,整个计划已提前完成整个计划已提前完成.所取得的划所取得的划时代研究成果时代研究成果人类基因草图的完成宣告了一个人类基因草图的完成宣告了一个新的纪元新的纪元“后基因组学（后基因组学（post-genomicspost-genomics）时）时代代”的到来。的到来。后基因组学时代要做的工作，就是后基因组学时代要做的工作，就是如何将人如何将人类基因组计划所获知的人类基因序列转变为类基因组计划所获知的人类基因序列转变为对人类自身奥秘的认识？如何对这些基因加对人类自身奥秘的认识？如何对这些基因
33、加以利用？以利用？功能基因组学将成为新世纪最大战略资源功能基因组学将成为新世纪最大战略资源人类基因资源夺战的重要人类基因资源夺战的重要“战场战场”。功能基因组学主要是采用一系列新技术，对功能基因组学主要是采用一系列新技术，对成千上万的基因表达进行分析比较，并成千上万的基因表达进行分析比较，并从基从基因整体水平上因整体水平上对基因的活动规律进行阐述。对基因的活动规律进行阐述。它抛弃了经典分子生物学它抛弃了经典分子生物学零敲碎打地零敲碎打地研究各研究各别基因的习惯，力求从细胞水平上解决基因别基因的习惯，力求从细胞水平上解决基因组问题组问题，以建立对生命现象的，以建立对生命现象的整体认识整体认识。在
34、过去的在过去的5050多年内，实验生命科学的多年内，实验生命科学的主主要目标要目标是寻找是寻找特定的特定的基因基因或或蛋白质蛋白质，从，从而在分子水平上根据而在分子水平上根据个别的个别的基因基因或或蛋白蛋白质质行为来行为来解释生命活动解释生命活动。随着科学的发展，人们逐渐认识到，过去得随着科学的发展，人们逐渐认识到，过去得到的图景过于到的图景过于简单简单。生命实际上是一个由。生命实际上是一个由成成千上万种千上万种基因、蛋白质和其他化学分子基因、蛋白质和其他化学分子相互相互作用构成的作用构成的复杂系统复杂系统；对于高等生物而言，；对于高等生物而言，除了除了分子层面分子层面的复杂行为外，还有着的复
35、杂行为外，还有着细胞、细胞、组织和器官等不同层面组织和器官等不同层面的复杂活动；生命现的复杂活动；生命现象是这样一种复杂系统的整体行为。象是这样一种复杂系统的整体行为。四、后基因组学的主要研究内容与发展趋势 20 20世纪是以世纪是以核酸的研究核酸的研究为中心，带动了生命为中心，带动了生命科学不断向纵深发展：科学不断向纵深发展：50 50年代的年代的DNADNA双螺旋结构，双螺旋结构，60 60年代的操纵子学说，年代的操纵子学说，70 70年代的年代的DNADNA重组重组,80 80年代的年代的PCRPCR技术，技术，90 90年代的年代的DNADNA测序测序,21 21世纪的蛋白质组技术、基
36、因（生物）芯片技世纪的蛋白质组技术、基因（生物）芯片技术、术、RNAiRNAi技术、干细胞研究等都具有里程碑的意义。技术、干细胞研究等都具有里程碑的意义。将生命科学带向一个：将生命科学带向一个：由宏观到微观再到宏由宏观到微观再到宏观、由分析到综合的时代观、由分析到综合的时代。那么，。那么，2121世纪生命世纪生命科学发展趋势怎样呢？随着科学发展趋势怎样呢？随着“人类基因组计划人类基因组计划”的实施和完成，人类基因组研究的重点正在由的实施和完成，人类基因组研究的重点正在由“结构结构”向向“功能功能”转移。转移。在在2121世纪的生命科学世纪的生命科学后基因组学后基因组学时代，主要时代，主要的的重
37、点研究领域重点研究领域有那些呢？有那些呢？（一）功能基因组学（一）功能基因组学（Functional genomicsFunctional genomics）（二）转录组学（二）转录组学（TranscriptomicsTranscriptomics）（三）蛋白质组学（三）蛋白质组学 （Proteomics)Proteomics)（四）代谢组学（四）代谢组学 (Metabolomics)(Metabolomics)（五）糖组学（五）糖组学 (Glycomics)(Glycomics)（六）表型组学（六）表型组学(Phenomics)(Phenomics)因此，我们认为，因此，我们认为，2121世
38、纪的生命科学主要世纪的生命科学主要的的重点研究领域重点研究领域有：有：（七）相互作用组学（七）相互作用组学(Interactomics)(Interactomics)以上内容构成了后基因组学的以上内容构成了后基因组学的时代特征时代特征、主要、主要研究内容研究内容和和发展趋势发展趋势。我们有理由相信，后基因组计划将比人类基因我们有理由相信，后基因组计划将比人类基因组计划更宏伟，将给人类社会和人们的生活带来更组计划更宏伟，将给人类社会和人们的生活带来更加深刻的影响。加深刻的影响。（九）生物信息学（九）生物信息学(Bioinformatics)(Bioinformatics)(十十)脑研究脑研究(B
39、rain Research(Brain Research；脑计划；脑计划,Brain,BrainProject)Project)（神经、认知、记忆、智力等等）（神经、认知、记忆、智力等等）（八）免疫组学（八）免疫组学(Immnuomins)(Immnuomins)所需要的生物学技术所需要的生物学技术1.1.重组重组DNADNA技术；技术；2.PCR2.PCR技术；技术；3.DNA3.DNA测序技术；测序技术；4.4.转基因技术；转基因技术；5.5.基因敲出与基因敲入；基因敲出与基因敲入；6.RNAi6.RNAi技术；技术；7.7.生物信息学技术；生物信息学技术；8.8.蛋白质研究技术；蛋白质研究技术；9.9.组合化学技术；组合化学技术；10.10.生物芯片（生物芯片（DNADNA芯片、蛋白芯片）技术；芯片、蛋白芯片）技术；思考题思考题1.1.基因组与基因组学的概念基因组与基因组学的概念.2.2.基因组学包括哪些研究内容基因组学包括哪些研究内容?3.3.基因组学的历史变革与发展趋势基因组学的历史变革与发展趋势?4.4.凡是疾病都与基因有关凡是疾病都与基因有关?5.5.基因组学的发展与人类的生存、生活及健基因组学的发展与人类的生存、生活及健 康的关系？康的关系？