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1、细胞生物学细胞生物学第1页，本讲稿共40页一、生物学及细胞生物学一、生物学及细胞生物学 生物学：生物学：研究生命的科学，又叫生命科学，研究生命的科学，又叫生命科学，是研究生命发生、发展本质规律是研究生命发生、发展本质规律 的科学。的科学。细胞生物学：细胞生物学：是研究细胞形态结构和功能起源是研究细胞形态结构和功能起源 的科学。的科学。第2页，本讲稿共40页医学模式：医学模式：又叫医学观，是人们研究处理健又叫医学观，是人们研究处理健 康疾病问题的观点、方法。康疾病问题的观点、方法。分为：生物模式分为：生物模式分为：生物模式分为：生物模式 心理模式心理模式 社会模式社会模式社会模式社会模式 第3页
2、，本讲稿共40页二、研究内容二、研究内容（三个水平）（三个水平）（三个水平）（三个水平）细胞细胞细胞细胞 水平水平水平水平 光学显微镜技术光学显微镜技术光学显微镜技术光学显微镜技术 亚细胞水平亚细胞水平亚细胞水平亚细胞水平 电子显微镜技术电子显微镜技术电子显微镜技术电子显微镜技术分子分子分子分子 水平水平水平水平 生物化学及分子生物学技术生物化学及分子生物学技术生物化学及分子生物学技术生物化学及分子生物学技术第4页，本讲稿共40页三、细胞生物学的分支三、细胞生物学的分支细胞遗传学（细胞遗传学（细胞遗传学（细胞遗传学（cytogeneticscytogeneticscytogeneticscyt
3、ogenetics）：）：）：）：从细胞的角度，特别是从染色体的结从细胞的角度，特别是从染色体的结从细胞的角度，特别是从染色体的结从细胞的角度，特别是从染色体的结 构、功能和其它细胞器的关系来研究构、功能和其它细胞器的关系来研究 遗传及其变异的规律遗传及其变异的规律遗传及其变异的规律遗传及其变异的规律细胞生理学（细胞生理学（cytophysiologycytophysiology）：）：研究细胞如何摄取营养、获得能量，研究细胞如何摄取营养、获得能量，并研究细胞对环境因素的刺激所作出并研究细胞对环境因素的刺激所作出 的反应的反应第5页，本讲稿共40页细胞化学（细胞化学（cytochemistry
4、cytochemistry）：）：用化学方法研究细胞各组成成分及其用化学方法研究细胞各组成成分及其 分布，并寻找它们的特性分布，并寻找它们的特性分布，并寻找它们的特性分布，并寻找它们的特性细胞社会学（细胞社会学（cytosociologycytosociology）：）：研究整体和细胞群中细胞间的社会行研究整体和细胞群中细胞间的社会行 为，并研究整体和细胞群对细胞生长、为，并研究整体和细胞群对细胞生长、分化和死亡的调节控制分化和死亡的调节控制 第6页，本讲稿共40页细胞形态学（细胞形态学（cytomorphologycytomorphology）：）：研究细胞形态及亚微结构的科学，着研究细胞形
5、态及亚微结构的科学，着 重研究细胞亚微结构或细胞器的起源、重研究细胞亚微结构或细胞器的起源、形成机制及发展过程形成机制及发展过程形成机制及发展过程形成机制及发展过程分子细胞学（分子细胞学（molecular cytologymolecular cytology）：）：从细胞遗传信息流的角度研究细胞内从细胞遗传信息流的角度研究细胞内 遗传物质的结构和表达的调控遗传物质的结构和表达的调控第7页，本讲稿共40页四、发展简史四、发展简史1 1 1 1、细胞的发现和细胞学说的创立（、细胞的发现和细胞学说的创立（、细胞的发现和细胞学说的创立（、细胞的发现和细胞学说的创立（1900190019001900）
6、1665 1665 1665 1665年年年年 Robert HookRobert HookRobert HookRobert Hook 发现软木塞中蜂窝状小室发现软木塞中蜂窝状小室发现软木塞中蜂窝状小室发现软木塞中蜂窝状小室 1667 1667 1667 1667年年年年 Leeuwen HookLeeuwen HookLeeuwen HookLeeuwen Hook 观察到真正的活细胞观察到真正的活细胞观察到真正的活细胞观察到真正的活细胞 1883 1883 1883 18831889188918891889年年年年SchleidenSchleidenSchleidenSchleiden和
7、和和和SchwannSchwannSchwannSchwann提出细胞学说：提出细胞学说：提出细胞学说：提出细胞学说：一切生物，从单细胞生物到高等动植物都是由细胞一切生物，从单细胞生物到高等动植物都是由细胞一切生物，从单细胞生物到高等动植物都是由细胞一切生物，从单细胞生物到高等动植物都是由细胞 组成的，细胞是生物形态、结构、功能活动的基本组成的，细胞是生物形态、结构、功能活动的基本组成的，细胞是生物形态、结构、功能活动的基本组成的，细胞是生物形态、结构、功能活动的基本 单位。单位。单位。单位。第8页，本讲稿共40页第9页，本讲稿共40页2 2、细胞生物学经典时期（、细胞生物学经典时期（1800
8、180019001900）应用固定、染色技术，在显微镜下观察应用固定、染色技术，在显微镜下观察应用固定、染色技术，在显微镜下观察应用固定、染色技术，在显微镜下观察 细胞的形态结构和分裂活动。细胞的形态结构和分裂活动。3 3 3 3、实验细胞学阶段（、实验细胞学阶段（、实验细胞学阶段（、实验细胞学阶段（19001900190019001950195019501950）在第二阶段基础上，采用了大量实验手在第二阶段基础上，采用了大量实验手在第二阶段基础上，采用了大量实验手在第二阶段基础上，采用了大量实验手 段进行研究，并与其它学科相互融合形段进行研究，并与其它学科相互融合形段进行研究，并与其它学科相
9、互融合形段进行研究，并与其它学科相互融合形 成了一些重要的分支学科。成了一些重要的分支学科。4 4、细胞生物学和分子生物学形成阶段、细胞生物学和分子生物学形成阶段 （19501950至今）至今）主要在分子水平上探索细胞的各种生物主要在分子水平上探索细胞的各种生物 活动。活动。第10页，本讲稿共40页五、目前该领域值得关注的一些研究进展五、目前该领域值得关注的一些研究进展第11页，本讲稿共40页 在电脑芯片上孕育生命在电脑芯片上孕育生命 美国伊利诺伊大学的两位胚胎学家戴维美国伊利诺伊大学的两位胚胎学家戴维毕比和马毕比和马休休惠勒研制一种模仿动物受精和胚胎发育过程的芯片，惠勒研制一种模仿动物受精和
10、胚胎发育过程的芯片，其目标是使受精和胚胎发育的早期过程在一个容器内完其目标是使受精和胚胎发育的早期过程在一个容器内完成，直到胚胎发育到适合进行移植的阶段。或许在未来成，直到胚胎发育到适合进行移植的阶段。或许在未来5050年到年到100100年内，这将彻底改变人类婴儿的出生模式。届年内，这将彻底改变人类婴儿的出生模式。届时，部分或全部的怀孕过程完全可由机器设备来完成，时，部分或全部的怀孕过程完全可由机器设备来完成，也就是说婴儿们将从一条条生产线中诞生！也就是说婴儿们将从一条条生产线中诞生！第12页，本讲稿共40页“抗癌婴儿抗癌婴儿”在美国出世在美国出世第13页，本讲稿共40页 美国芝加哥生育遗传
11、研究所的科学家宣布，他们利用美国芝加哥生育遗传研究所的科学家宣布，他们利用“胚胎植入前的基因诊断胚胎植入前的基因诊断”（PDGPDG）帮助来自纽约的一对夫妇怀）帮助来自纽约的一对夫妇怀孕，并生育一个没有孕，并生育一个没有“利弗劳梅尼综合症利弗劳梅尼综合症”的健康男婴。这的健康男婴。这名婴儿后来被称之为名婴儿后来被称之为“抗癌婴儿抗癌婴儿”。利弗劳梅尼综合症是一种家族性遗传病，它对多种利弗劳梅尼综合症是一种家族性遗传病，它对多种癌症，包括乳腺癌和白血病有遗传倾向。利弗劳梅尼综癌症，包括乳腺癌和白血病有遗传倾向。利弗劳梅尼综合症基因携带者通常会把这种基因遗传给孩子，在孩子合症基因携带者通常会把这种
12、基因遗传给孩子，在孩子活到活到4545岁时，将有岁时，将有5050的可能患上与利弗劳梅尼综合症的可能患上与利弗劳梅尼综合症有关的癌症；而孩子活到有关的癌症；而孩子活到6060岁时，这种可能性就增加为岁时，这种可能性就增加为9090。第14页，本讲稿共40页 这种这种“定制定制”婴儿技术，实际上就是试管婴儿技术，实际上就是试管婴儿技术和胚胎植入前的遗传诊断技术的联合婴儿技术和胚胎植入前的遗传诊断技术的联合应用。先通过试管婴儿技术使精子、卵子在体应用。先通过试管婴儿技术使精子、卵子在体外结合后形成多个胚胎，待每个胚胎长到一定外结合后形成多个胚胎，待每个胚胎长到一定重量时，从胚胎中取出重量时，从胚胎
13、中取出1 1至至2 2个细胞，对其进行个细胞，对其进行细胞学检查，判断胚胎中是否存在遗传疾病的细胞学检查，判断胚胎中是否存在遗传疾病的基因，再把经过筛查确认为健康的胚胎放回母基因，再把经过筛查确认为健康的胚胎放回母亲子宫内孕育成健康的胎儿。亲子宫内孕育成健康的胎儿。第15页，本讲稿共40页 经常减肥最终会越来越肥！经常减肥最终会越来越肥！经常减肥最终会越来越肥！经常减肥最终会越来越肥！也许你不相信，你为减肥而做的努力恰恰导致你的肥胖。据也许你不相信，你为减肥而做的努力恰恰导致你的肥胖。据也许你不相信，你为减肥而做的努力恰恰导致你的肥胖。据也许你不相信，你为减肥而做的努力恰恰导致你的肥胖。据美国
14、临床营养学期刊的最新研究报告显示，经常减肥是导致美国临床营养学期刊的最新研究报告显示，经常减肥是导致美国临床营养学期刊的最新研究报告显示，经常减肥是导致美国临床营养学期刊的最新研究报告显示，经常减肥是导致越来越肥的后遗症。养成节食减肥习惯的年轻人，到了中年之后越来越肥的后遗症。养成节食减肥习惯的年轻人，到了中年之后越来越肥的后遗症。养成节食减肥习惯的年轻人，到了中年之后越来越肥的后遗症。养成节食减肥习惯的年轻人，到了中年之后平均会增加体重平均会增加体重平均会增加体重平均会增加体重10101010公斤之多。也就是说，不论年轻时的体型如何，公斤之多。也就是说，不论年轻时的体型如何，公斤之多。也就是
15、说，不论年轻时的体型如何，公斤之多。也就是说，不论年轻时的体型如何，也不论减肥的努力是多么的大，也不论减肥的努力是多么的大，也不论减肥的努力是多么的大，也不论减肥的努力是多么的大，只要先天带有家族遗传只要先天带有家族遗传只要先天带有家族遗传只要先天带有家族遗传的肥胖的肥胖的肥胖的肥胖影响，中年发福、甚至年轻时就为体重所苦恼，绝对是个无法扭转影响，中年发福、甚至年轻时就为体重所苦恼，绝对是个无法扭转影响，中年发福、甚至年轻时就为体重所苦恼，绝对是个无法扭转影响，中年发福、甚至年轻时就为体重所苦恼，绝对是个无法扭转的劣势。更糟糕的是，靠着节食来减肥的习惯，反而会导致体重直的劣势。更糟糕的是，靠着节
16、食来减肥的习惯，反而会导致体重直的劣势。更糟糕的是，靠着节食来减肥的习惯，反而会导致体重直的劣势。更糟糕的是，靠着节食来减肥的习惯，反而会导致体重直线上升的后遗症。线上升的后遗症。线上升的后遗症。线上升的后遗症。另外也有研究表明，有运动习惯的人，一旦停止运动，另外也有研究表明，有运动习惯的人，一旦停止运动，另外也有研究表明，有运动习惯的人，一旦停止运动，另外也有研究表明，有运动习惯的人，一旦停止运动，体重也会上升。体重也会上升。体重也会上升。体重也会上升。第16页，本讲稿共40页如何防止这种情况的发生呢？如何防止这种情况的发生呢？如何防止这种情况的发生呢？如何防止这种情况的发生呢？“持之以恒持
17、之以恒持之以恒持之以恒”在这时是一种好的态度。坚持每天都在这时是一种好的态度。坚持每天都在这时是一种好的态度。坚持每天都在这时是一种好的态度。坚持每天都要有一定的运动量，保证每天都有让脂肪燃烧的机会，要有一定的运动量，保证每天都有让脂肪燃烧的机会，要有一定的运动量，保证每天都有让脂肪燃烧的机会，要有一定的运动量，保证每天都有让脂肪燃烧的机会，非常重要。非常重要。非常重要。非常重要。另外，在一些生活的习惯上，我们也要对自己严格起另外，在一些生活的习惯上，我们也要对自己严格起另外，在一些生活的习惯上，我们也要对自己严格起另外，在一些生活的习惯上，我们也要对自己严格起来，保证自己每天至少喝来，保证自
18、己每天至少喝来，保证自己每天至少喝来，保证自己每天至少喝1500150015001500毫升的水，加强自身的新陈毫升的水，加强自身的新陈毫升的水，加强自身的新陈毫升的水，加强自身的新陈代谢，减少身体内废物的堆积。代谢，减少身体内废物的堆积。代谢，减少身体内废物的堆积。代谢，减少身体内废物的堆积。25 25 25 25岁前，你在上床睡觉前的岁前，你在上床睡觉前的岁前，你在上床睡觉前的岁前，你在上床睡觉前的3 3 3 3个小时内不要吃东西，个小时内不要吃东西，个小时内不要吃东西，个小时内不要吃东西，25252525岁后，这个时间要加长至岁后，这个时间要加长至岁后，这个时间要加长至岁后，这个时间要加
19、长至4 4 4 45 5 5 5个小时。个小时。个小时。个小时。另外，不要认为饥饿是最好的减肥手段。事实上，另外，不要认为饥饿是最好的减肥手段。事实上，另外，不要认为饥饿是最好的减肥手段。事实上，另外，不要认为饥饿是最好的减肥手段。事实上，如果大饿了一次，你就会大吃一次，这样的暴饮暴食，如果大饿了一次，你就会大吃一次，这样的暴饮暴食，如果大饿了一次，你就会大吃一次，这样的暴饮暴食，如果大饿了一次，你就会大吃一次，这样的暴饮暴食，最不利于减肥。最不利于减肥。最不利于减肥。最不利于减肥。第17页，本讲稿共40页 克隆羊多利（克隆羊多利（DollyDolly）第18页，本讲稿共40页克隆羊制备原理克
20、隆羊制备原理第19页，本讲稿共40页 已分化的细胞仍具有全能性已分化的细胞仍具有全能性实验表明：植入的表皮细胞核如同受精卵的核一样，具有全套基因，在发育实验表明：植入的表皮细胞核如同受精卵的核一样，具有全套基因，在发育上是全能的；体细胞的分化并非是由于它们丢失了基因或所含的基因不同，上是全能的；体细胞的分化并非是由于它们丢失了基因或所含的基因不同，而是分化的细胞各自选择性地而是分化的细胞各自选择性地“打开打开”并表达了不同的并表达了不同的“奢侈奢侈”基因基因第20页，本讲稿共40页 世界上第一只成功克隆的哺乳动物绵羊世界上第一只成功克隆的哺乳动物绵羊世界上第一只成功克隆的哺乳动物绵羊世界上第一
21、只成功克隆的哺乳动物绵羊多利多利多利多利，因患进行性，因患进行性，因患进行性，因患进行性肺病医治无效，被其主人罗斯林研究所于日前（肺病医治无效，被其主人罗斯林研究所于日前（肺病医治无效，被其主人罗斯林研究所于日前（肺病医治无效，被其主人罗斯林研究所于日前（2003200320032003年）执行了年）执行了年）执行了年）执行了“安乐死安乐死安乐死安乐死”。早在。早在。早在。早在1999199919991999年刚刚三岁的多利就已经出现了年刚刚三岁的多利就已经出现了年刚刚三岁的多利就已经出现了年刚刚三岁的多利就已经出现了“早衰早衰早衰早衰”症状。由于复制多利的症状。由于复制多利的症状。由于复制多
22、利的症状。由于复制多利的DNADNADNADNA来自一只六岁成年绵羊，结果造成刚来自一只六岁成年绵羊，结果造成刚来自一只六岁成年绵羊，结果造成刚来自一只六岁成年绵羊，结果造成刚刚出生的多利刚出生的多利刚出生的多利刚出生的多利“基因年龄基因年龄基因年龄基因年龄”已经不小。克隆羊多利的死引起人们已经不小。克隆羊多利的死引起人们已经不小。克隆羊多利的死引起人们已经不小。克隆羊多利的死引起人们对克隆技术是否安全的再次怀疑。不过，多利其他方面似乎正常，对克隆技术是否安全的再次怀疑。不过，多利其他方面似乎正常，对克隆技术是否安全的再次怀疑。不过，多利其他方面似乎正常，对克隆技术是否安全的再次怀疑。不过，多
23、利其他方面似乎正常，并生下了六只小羊羔。并生下了六只小羊羔。并生下了六只小羊羔。并生下了六只小羊羔。第21页，本讲稿共40页 癌细胞能克隆出正常胚胎癌细胞能克隆出正常胚胎 美国科学家利用小白鼠大脑癌细胞基因克隆出了正常美国科学家利用小白鼠大脑癌细胞基因克隆出了正常美国科学家利用小白鼠大脑癌细胞基因克隆出了正常美国科学家利用小白鼠大脑癌细胞基因克隆出了正常的鼠胚胎。这是世界上首次用癌细胞进行克隆研究。试验的鼠胚胎。这是世界上首次用癌细胞进行克隆研究。试验的鼠胚胎。这是世界上首次用癌细胞进行克隆研究。试验的鼠胚胎。这是世界上首次用癌细胞进行克隆研究。试验由美国犹他州儿童研究医院的生物学家汤姆由美国
24、犹他州儿童研究医院的生物学家汤姆由美国犹他州儿童研究医院的生物学家汤姆由美国犹他州儿童研究医院的生物学家汤姆.卡兰完成，卡兰完成，卡兰完成，卡兰完成，他在克隆鼠胚胎时所采用的基本操作方法同克隆多莉羊的他在克隆鼠胚胎时所采用的基本操作方法同克隆多莉羊的他在克隆鼠胚胎时所采用的基本操作方法同克隆多莉羊的他在克隆鼠胚胎时所采用的基本操作方法同克隆多莉羊的方法没什么两样，但克隆对象不再是小羊，而是小白鼠；方法没什么两样，但克隆对象不再是小羊，而是小白鼠；方法没什么两样，但克隆对象不再是小羊，而是小白鼠；方法没什么两样，但克隆对象不再是小羊，而是小白鼠；注入鼠卵细胞中的不是健康的细胞核，而是从肿瘤细胞中
25、注入鼠卵细胞中的不是健康的细胞核，而是从肿瘤细胞中注入鼠卵细胞中的不是健康的细胞核，而是从肿瘤细胞中注入鼠卵细胞中的不是健康的细胞核，而是从肿瘤细胞中取出的带有受损取出的带有受损取出的带有受损取出的带有受损DNADNADNADNA的细胞核。的细胞核。的细胞核。的细胞核。试验结果是小白鼠的卵细胞通过某种形式纠正了遗传试验结果是小白鼠的卵细胞通过某种形式纠正了遗传试验结果是小白鼠的卵细胞通过某种形式纠正了遗传试验结果是小白鼠的卵细胞通过某种形式纠正了遗传错误，活化某些基因同时关闭另外某些基因的信号，调节错误，活化某些基因同时关闭另外某些基因的信号，调节错误，活化某些基因同时关闭另外某些基因的信号，
26、调节错误，活化某些基因同时关闭另外某些基因的信号，调节了胚胎形成和发育，发育成了一个正常的胚胎。了胚胎形成和发育，发育成了一个正常的胚胎。了胚胎形成和发育，发育成了一个正常的胚胎。了胚胎形成和发育，发育成了一个正常的胚胎。第22页，本讲稿共40页 人类基因组计划人类基因组计划 继继继继2000200020002000年年年年6 6 6 6月月月月26262626日科学家公布人类基因组日科学家公布人类基因组日科学家公布人类基因组日科学家公布人类基因组“工作框架图工作框架图工作框架图工作框架图”之后，之后，之后，之后，中、美、日、德、法、英等中、美、日、德、法、英等中、美、日、德、法、英等中、美、
27、日、德、法、英等6 6 6 6国科学家和美国塞莱拉公司国科学家和美国塞莱拉公司国科学家和美国塞莱拉公司国科学家和美国塞莱拉公司2001200120012001年年年年2 2 2 2月月月月12121212日联合公布人类基因组图谱及初步分析结果。日联合公布人类基因组图谱及初步分析结果。日联合公布人类基因组图谱及初步分析结果。日联合公布人类基因组图谱及初步分析结果。这次公布的人类基因组图谱是在原这次公布的人类基因组图谱是在原这次公布的人类基因组图谱是在原这次公布的人类基因组图谱是在原“工作框架图工作框架图工作框架图工作框架图”的基的基的基的基础上，经过整理、分类和排列后得到的，它更加准确、清晰、础
28、上，经过整理、分类和排列后得到的，它更加准确、清晰、础上，经过整理、分类和排列后得到的，它更加准确、清晰、础上，经过整理、分类和排列后得到的，它更加准确、清晰、完整。对它的初步分析表明，人类基因组由完整。对它的初步分析表明，人类基因组由完整。对它的初步分析表明，人类基因组由完整。对它的初步分析表明，人类基因组由31.64731.64731.64731.647亿个碱基亿个碱基亿个碱基亿个碱基对组成，共有对组成，共有对组成，共有对组成，共有3 3 3 3万至万至万至万至3.53.53.53.5万个基因，比蚯蚓仅多万个基因，比蚯蚓仅多万个基因，比蚯蚓仅多万个基因，比蚯蚓仅多1 1 1 1万个，比果蝇
29、万个，比果蝇万个，比果蝇万个，比果蝇多多多多2 2 2 2万个，远小于原先万个，远小于原先万个，远小于原先万个，远小于原先10101010万个基因的估计。人类基因组图谱及万个基因的估计。人类基因组图谱及万个基因的估计。人类基因组图谱及万个基因的估计。人类基因组图谱及初步分析结果的公布将推动基因组测序工作、基因功能的研初步分析结果的公布将推动基因组测序工作、基因功能的研初步分析结果的公布将推动基因组测序工作、基因功能的研初步分析结果的公布将推动基因组测序工作、基因功能的研究和基因技术的应用，从而推动整个生物技术的发展。究和基因技术的应用，从而推动整个生物技术的发展。究和基因技术的应用，从而推动整
30、个生物技术的发展。究和基因技术的应用，从而推动整个生物技术的发展。第23页，本讲稿共40页 锦绣般的中国云南红河哈尼梯锦绣般的中国云南红河哈尼梯锦绣般的中国云南红河哈尼梯锦绣般的中国云南红河哈尼梯田，成为田，成为田，成为田，成为2002200220022002年年年年4 4 4 4月月月月5 5 5 5日出版的美国日出版的美国日出版的美国日出版的美国科学杂志的封面。这份世界权科学杂志的封面。这份世界权科学杂志的封面。这份世界权科学杂志的封面。这份世界权威学术期刊，以封面文章形式和显威学术期刊，以封面文章形式和显威学术期刊，以封面文章形式和显威学术期刊，以封面文章形式和显著篇幅，登出中国科学家绘
31、出水稻著篇幅，登出中国科学家绘出水稻著篇幅，登出中国科学家绘出水稻著篇幅，登出中国科学家绘出水稻基因组工作框架图的历史性论文。基因组工作框架图的历史性论文。基因组工作框架图的历史性论文。基因组工作框架图的历史性论文。这是由中国科学家独立完成的这是由中国科学家独立完成的这是由中国科学家独立完成的这是由中国科学家独立完成的一项世界级研究成果，它标志着在一项世界级研究成果，它标志着在一项世界级研究成果，它标志着在一项世界级研究成果，它标志着在基因组学这一生命科学前沿领域，基因组学这一生命科学前沿领域，基因组学这一生命科学前沿领域，基因组学这一生命科学前沿领域，中国已部分具备世界领先的实力。中国已部分
32、具备世界领先的实力。中国已部分具备世界领先的实力。中国已部分具备世界领先的实力。“毫无疑问，中国基因组学研究已毫无疑问，中国基因组学研究已毫无疑问，中国基因组学研究已毫无疑问，中国基因组学研究已达到世界水平达到世界水平达到世界水平达到世界水平”，科学杂志总，科学杂志总，科学杂志总，科学杂志总编、美国国家科学院院士唐纳德编、美国国家科学院院士唐纳德编、美国国家科学院院士唐纳德编、美国国家科学院院士唐纳德肯尼迪对新华社记者说。肯尼迪对新华社记者说。肯尼迪对新华社记者说。肯尼迪对新华社记者说。第24页，本讲稿共40页 后基因组研究的兴起后基因组研究的兴起 随着随着随着随着“人类基因组计划人类基因组计
33、划人类基因组计划人类基因组计划的完成，结构基因测的完成，结构基因测的完成，结构基因测的完成，结构基因测序的突破，由此延伸的序的突破，由此延伸的序的突破，由此延伸的序的突破，由此延伸的“后基因组计划后基因组计划后基因组计划后基因组计划”即以功即以功即以功即以功能基因鉴定为中心的能基因鉴定为中心的能基因鉴定为中心的能基因鉴定为中心的“功能基因组学功能基因组学功能基因组学功能基因组学”应运而生。应运而生。应运而生。应运而生。后基因组计划利用结构基因组计划所提供的信息后基因组计划利用结构基因组计划所提供的信息后基因组计划利用结构基因组计划所提供的信息后基因组计划利用结构基因组计划所提供的信息和产物，发
34、展和应用新的技术手段，通过在基因和产物，发展和应用新的技术手段，通过在基因和产物，发展和应用新的技术手段，通过在基因和产物，发展和应用新的技术手段，通过在基因组或系统水平上全面分析基因的功能，使得生物组或系统水平上全面分析基因的功能，使得生物组或系统水平上全面分析基因的功能，使得生物组或系统水平上全面分析基因的功能，使得生物学的研究从单一基因或蛋白质的研究转向多个基学的研究从单一基因或蛋白质的研究转向多个基学的研究从单一基因或蛋白质的研究转向多个基学的研究从单一基因或蛋白质的研究转向多个基因或蛋白质同时进行的系统研究，为在整体水平因或蛋白质同时进行的系统研究，为在整体水平因或蛋白质同时进行的系
35、统研究，为在整体水平因或蛋白质同时进行的系统研究，为在整体水平上探讨生命活动规律奠定了基础。目前国际基因上探讨生命活动规律奠定了基础。目前国际基因上探讨生命活动规律奠定了基础。目前国际基因上探讨生命活动规律奠定了基础。目前国际基因组研究开发的总体趋势已发生了新的变化。组研究开发的总体趋势已发生了新的变化。组研究开发的总体趋势已发生了新的变化。组研究开发的总体趋势已发生了新的变化。第25页，本讲稿共40页 进入后基因组时期，功能基因组和蛋白质组研究成进入后基因组时期，功能基因组和蛋白质组研究成进入后基因组时期，功能基因组和蛋白质组研究成进入后基因组时期，功能基因组和蛋白质组研究成为主要研究热点为
36、主要研究热点为主要研究热点为主要研究热点 随着人类基因组遗传图、物理图的相继完成，随着人类基因组遗传图、物理图的相继完成，随着人类基因组遗传图、物理图的相继完成，随着人类基因组遗传图、物理图的相继完成，基因组序列工作框架图于基因组序列工作框架图于基因组序列工作框架图于基因组序列工作框架图于2000200020002000年年年年6 6 6 6月绘就。月绘就。月绘就。月绘就。2001200120012001年年年年2 2 2 2月，国际著名杂志月，国际著名杂志月，国际著名杂志月，国际著名杂志NatureNatureNatureNature和和和和ScienceScienceScienceScie
37、nce分别发表国分别发表国分别发表国分别发表国际公共领域人类基因组合作计划和美国际公共领域人类基因组合作计划和美国际公共领域人类基因组合作计划和美国际公共领域人类基因组合作计划和美国CeleraCeleraCeleraCelera公公公公司同时公布的人类基因组图谱，预示着一场以排司同时公布的人类基因组图谱，预示着一场以排司同时公布的人类基因组图谱，预示着一场以排司同时公布的人类基因组图谱，预示着一场以排列人类基因组列人类基因组列人类基因组列人类基因组DNADNADNADNA全序列的全序列的全序列的全序列的“结构基因组结构基因组结构基因组结构基因组”的研究的研究的研究的研究阶段基本完成。基因组研
38、究翻开了历史新篇章，阶段基本完成。基因组研究翻开了历史新篇章，阶段基本完成。基因组研究翻开了历史新篇章，阶段基本完成。基因组研究翻开了历史新篇章，一个以破译、解读、开发基因组功能信息为主要一个以破译、解读、开发基因组功能信息为主要一个以破译、解读、开发基因组功能信息为主要一个以破译、解读、开发基因组功能信息为主要研究内容的时代已经开始，即转入对基因组功能研究内容的时代已经开始，即转入对基因组功能研究内容的时代已经开始，即转入对基因组功能研究内容的时代已经开始，即转入对基因组功能的研究。的研究。的研究。的研究。第26页，本讲稿共40页 围绕生物资源保护与利用和功能基因知识产权的国围绕生物资源保护
39、与利用和功能基因知识产权的国围绕生物资源保护与利用和功能基因知识产权的国围绕生物资源保护与利用和功能基因知识产权的国际竞争日趋势激烈际竞争日趋势激烈际竞争日趋势激烈际竞争日趋势激烈 这一竞争，主要是生物技术与生物资源的上游这一竞争，主要是生物技术与生物资源的上游这一竞争，主要是生物技术与生物资源的上游这一竞争，主要是生物技术与生物资源的上游开发权利之争，实质上是在未来生物产品市场的占开发权利之争，实质上是在未来生物产品市场的占开发权利之争，实质上是在未来生物产品市场的占开发权利之争，实质上是在未来生物产品市场的占有份额之争，是世界科学大国生物产业源头创新实有份额之争，是世界科学大国生物产业源头
40、创新实有份额之争，是世界科学大国生物产业源头创新实有份额之争，是世界科学大国生物产业源头创新实力上的又一次较量。人类遗传资源是研究人类疾病力上的又一次较量。人类遗传资源是研究人类疾病力上的又一次较量。人类遗传资源是研究人类疾病力上的又一次较量。人类遗传资源是研究人类疾病基因的宝贵材料，近年来国际上在遗传性结肠癌、基因的宝贵材料，近年来国际上在遗传性结肠癌、基因的宝贵材料，近年来国际上在遗传性结肠癌、基因的宝贵材料，近年来国际上在遗传性结肠癌、乳腺癌和糖尿病基因定位与克隆方面的重大进展以乳腺癌和糖尿病基因定位与克隆方面的重大进展以乳腺癌和糖尿病基因定位与克隆方面的重大进展以乳腺癌和糖尿病基因定位
41、与克隆方面的重大进展以及我国及我国及我国及我国1998199819981998年克隆的高频耳聋疾病基因、年克隆的高频耳聋疾病基因、年克隆的高频耳聋疾病基因、年克隆的高频耳聋疾病基因、2001200120012001年发年发年发年发现的遗传性乳光牙本质致病基因和短指基因都是利现的遗传性乳光牙本质致病基因和短指基因都是利现的遗传性乳光牙本质致病基因和短指基因都是利现的遗传性乳光牙本质致病基因和短指基因都是利用疾病家系或特殊人群遗传资源。这些成就，特别用疾病家系或特殊人群遗传资源。这些成就，特别用疾病家系或特殊人群遗传资源。这些成就，特别用疾病家系或特殊人群遗传资源。这些成就，特别是我国在致病基因研
42、究中的突破，充分表明病人、是我国在致病基因研究中的突破，充分表明病人、是我国在致病基因研究中的突破，充分表明病人、是我国在致病基因研究中的突破，充分表明病人、家系和基因资源在疾病基因研究中的重要性。家系和基因资源在疾病基因研究中的重要性。家系和基因资源在疾病基因研究中的重要性。家系和基因资源在疾病基因研究中的重要性。第27页，本讲稿共40页 以功能基因开发为基础的以功能基因开发为基础的以功能基因开发为基础的以功能基因开发为基础的“基因产业基因产业基因产业基因产业”正在形成正在形成正在形成正在形成 基因是新兴生物制药业的源头生长点，以基因组基因是新兴生物制药业的源头生长点，以基因组基因是新兴生物
43、制药业的源头生长点，以基因组基因是新兴生物制药业的源头生长点，以基因组为对象的新技术新方法的拓展、基因结构及其功能的为对象的新技术新方法的拓展、基因结构及其功能的为对象的新技术新方法的拓展、基因结构及其功能的为对象的新技术新方法的拓展、基因结构及其功能的阐明，将是阐明，将是阐明，将是阐明，将是21212121世纪生物高技术企业开发新产品的基础，世纪生物高技术企业开发新产品的基础，世纪生物高技术企业开发新产品的基础，世纪生物高技术企业开发新产品的基础，发现和鉴定具有重要功能蛋白的基因，可为新药的开发现和鉴定具有重要功能蛋白的基因，可为新药的开发现和鉴定具有重要功能蛋白的基因，可为新药的开发现和鉴
44、定具有重要功能蛋白的基因，可为新药的开发带来决定性的影响。在某种程度上说，发带来决定性的影响。在某种程度上说，发带来决定性的影响。在某种程度上说，发带来决定性的影响。在某种程度上说，“一个基因一个基因一个基因一个基因可以造就一家生物企业可以造就一家生物企业可以造就一家生物企业可以造就一家生物企业”，结构和功能明确的基因本，结构和功能明确的基因本，结构和功能明确的基因本，结构和功能明确的基因本身可直接产生巨大的经济效益；因此，世界上各大制身可直接产生巨大的经济效益；因此，世界上各大制身可直接产生巨大的经济效益；因此，世界上各大制身可直接产生巨大的经济效益；因此，世界上各大制药公司都在积极地进行组
45、合、或与新兴的生物技术公药公司都在积极地进行组合、或与新兴的生物技术公药公司都在积极地进行组合、或与新兴的生物技术公药公司都在积极地进行组合、或与新兴的生物技术公司建立新的联盟，投入巨资开展人类基因组功能研究司建立新的联盟，投入巨资开展人类基因组功能研究司建立新的联盟，投入巨资开展人类基因组功能研究司建立新的联盟，投入巨资开展人类基因组功能研究及其开发，抢占新药的筛选和研制阵地。及其开发，抢占新药的筛选和研制阵地。及其开发，抢占新药的筛选和研制阵地。及其开发，抢占新药的筛选和研制阵地。第28页，本讲稿共40页 基因组研究带动了生物信息和生物芯片等新型学科基因组研究带动了生物信息和生物芯片等新型
46、学科基因组研究带动了生物信息和生物芯片等新型学科基因组研究带动了生物信息和生物芯片等新型学科和产业的发展和产业的发展和产业的发展和产业的发展 美国美国美国美国HGPHGPHGPHGP自自自自1990199019901990年年年年10101010月正式启动以来，基因组研月正式启动以来，基因组研月正式启动以来，基因组研月正式启动以来，基因组研究产生了大量的信息，海量信息的分析、加工和利究产生了大量的信息，海量信息的分析、加工和利究产生了大量的信息，海量信息的分析、加工和利究产生了大量的信息，海量信息的分析、加工和利用，促进了生物信息学的诞生和发展。生物信息学用，促进了生物信息学的诞生和发展。生物
47、信息学用，促进了生物信息学的诞生和发展。生物信息学用，促进了生物信息学的诞生和发展。生物信息学不但集中了许多国家政府的投入，而且吸引了全世不但集中了许多国家政府的投入，而且吸引了全世不但集中了许多国家政府的投入，而且吸引了全世不但集中了许多国家政府的投入，而且吸引了全世界不同学科的精英，包括数学、物理、化学、计算界不同学科的精英，包括数学、物理、化学、计算界不同学科的精英，包括数学、物理、化学、计算界不同学科的精英，包括数学、物理、化学、计算机、材料等，同时也推动了生物芯片技术的研究和机、材料等，同时也推动了生物芯片技术的研究和机、材料等，同时也推动了生物芯片技术的研究和机、材料等，同时也推动
48、了生物芯片技术的研究和开发。开发。开发。开发。第29页，本讲稿共40页 2002 2002 2002 2002年最重要的科学发现之一年最重要的科学发现之一年最重要的科学发现之一年最重要的科学发现之一RNAiRNAiRNAiRNAi 在多种生物中，外源或内源性的双链在多种生物中，外源或内源性的双链在多种生物中，外源或内源性的双链在多种生物中，外源或内源性的双链RNA(doubleRNA(doubleRNA(doubleRNA(doublestranded RNA dsRNA)stranded RNA dsRNA)stranded RNA dsRNA)stranded RNA dsRNA)导导导导
49、入细胞中，与入细胞中，与入细胞中，与入细胞中，与dsRNA dsRNA dsRNA dsRNA 同源的同源的同源的同源的mRNAmRNAmRNAmRNA则受到降解，因而其相应的基因受到抑制，由于则受到降解，因而其相应的基因受到抑制，由于则受到降解，因而其相应的基因受到抑制，由于则受到降解，因而其相应的基因受到抑制，由于这是一种在这是一种在这是一种在这是一种在RNARNARNARNA水平的基因表达抑制，故也称为水平的基因表达抑制，故也称为水平的基因表达抑制，故也称为水平的基因表达抑制，故也称为RNARNARNARNA干扰干扰干扰干扰(RNA interference(RNA interferen
50、ce(RNA interference(RNA interference RNAiRNAiRNAiRNAi)。RNAiRNAiRNAiRNAi可能是生物普遍存在的可能是生物普遍存在的可能是生物普遍存在的可能是生物普遍存在的RNARNARNARNA水平上调节基因表达的方式，对于细胞防御病毒的水平上调节基因表达的方式，对于细胞防御病毒的水平上调节基因表达的方式，对于细胞防御病毒的水平上调节基因表达的方式，对于细胞防御病毒的感染、以及调节正常基因的功能具有重要作用。感染、以及调节正常基因的功能具有重要作用。感染、以及调节正常基因的功能具有重要作用。感染、以及调节正常基因的功能具有重要作用。第30页，