现代医学的重大成就课件.ppt
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1、-,1,现代医学的重大成就,-,2,社会背景和科学革命,社会背景20世纪初一些资本主义国家向外扩张,占领了很多殖民地热带病和寄生虫病发展。20世纪人类经历了两次世界大战外科发展,-,3,社会背景和科学革命,科学革命进入20世纪,作为生产力的科学技术得到空前的发展。医学发展主要依赖物理学、化学、生物学和其它自然科学的进步。20世纪初在医学领域中,已经形成了一些有广泛影响的学术派别。例如:微尔啸学派(细胞病理学说)、巴甫洛夫学派(高级神经活动学说)、塞里学派(应激学说)、心身医学学派(精神分析学说)等。20世纪医学的特点之一是医学分科专门化。,-,4,社会背景和科学革命,现代科技发展的特点20世纪
2、40年代开始,出现了原子能、电子、航天技术为代表的一系列高科技技术,形成了第三次科技革命首先科学技术在推动生产力发展的过程中起到愈来愈重要的作用。其次,科学和技术相得益彰,互相促进。随着科学实验手段的进步,科研探索领域不断开阔。第三、科学技术各个领域之间相互渗透。,-,5,主要内容,对生命和疾病认识的深化疾病诊断与治疗上的主要进步现代科学技术在医学上的广泛应用,-,6,第一节 对生命和疾病认识的深化,-,7,一、分子生物学的建立,(一)孟德尔定律的重新发现(二)摩尔根的基因论(三)三大学派对基因的研究(四)现代分子生物学的建立,-,8,(一)孟德尔定律的重新发现 1866 孟德尔植物杂交实验
3、两大发现: 其一,植物的每一种遗传性状都由一对遗传因子 控制,一个来自父本,一个来自母本;即“孟 德尔因子”。 其二,控制遗传性状的因子在其杂交后代中遵循 一定的分离规律和组合规律;即“分离定律” 和“自由组合定律”。,-,9,经典遗传学之父,-,10,1901 孟德尔定律重新发现 德 国 科伦斯 荷 兰 费里斯 奥地利 切尔马克 三人几乎同时在不同国家,用不同的实验材料 却得出相同的结果。1902 英国 贝特森最先创用“遗传学”这一学科名词1908 丹麦 约翰逊最先把孟德尔因子称为“基因”,-,11,(二)摩尔根的基因论,1926 摩尔根 现代遗传学奠基性著作基因论主要内容:1、基因是位于染
4、色体上具有一定空间的有机化学实体;2、遗传性状由基因控制;3、基因在染色体上呈线状排列,与一定连锁群相联系;4、生物间遗传性状差异主要取决于基因的组合。分子生物学之父1933 获诺贝尔奖,-,12,Thomas H. Morgan (1866-1945)1933 Nobel Prize for Physics or Medicine,-,13,Thomas Hunt Morgan with fly drawings,-,14,(三)基因研究的三个主要学派,1、结构学派2、生化学派3、信息学派,-,15,1、结构学派,19世纪末和20世纪初,德国生理学家、化学家科赛尔(18531927)探明核酸
5、的主要成份是:4种不同的碱基、磷酸和戊糖。科赛尔和美国细胞学家威尔逊(18561939)都曾设想核酸可能是在遗传过程中起关键作用的物质。 20世纪20年代末,对于核酸的研究已经认识到它存在于细胞核内,具有生理功能.,-,16,列文“四核苷酸”假说 1924年,德国细胞学家福尔根(18841955)发现核酸中的戊糖有两种:核糖与脱氧核糖。根据含糖的不同,核酸就分为核糖核酸(RNA)与脱氧核糖核酸(DNA)。,1929年,科塞尔的学生、俄裔美国生物化学家列文(18691940)发现核酸碱基的主要成份是腺膘呤、鸟膘呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶。列文还证明核酸是由更简单的核苷酸组成的,而核苷酸则是依碱基、核糖
6、、磷酸的顺序连接而成,提出错误的“四核苷酸假说”。这个过于简单的假说阻滞了核酸研究,使其功能研究陷于停滞。,-,17,“分子生物学”提出1940 随着X射线晶体衍射技术应用,对核酸的研究 引入第二次高潮1945 英国科学家阿斯特伯利,精确测量DNA分子, 提出“分子生物学”一词,-,18,Maurice Wilkins (1916-2004),1950 固体物理学家威尔金斯和 富兰克林最早提出DNA双 螺旋结构假设,但内部结 构不清楚英国伦敦皇家学院威尔金斯小组 1962 Nobel Prize for Physics or Medicine,-,19,罗莎琳德富兰克林与DNA双螺旋结构,富兰
7、克林(1920-1958)生于伦敦,早年毕业于剑桥大学物理化学专业。1945获得博士学位后前往法国学习X射线衍射技术。1951年回国,1952年5月成功拍摄了DNA的X线晶体衍射照片。1958年去世而没有获得诺贝尔生理/医学奖。 2001年英国设立“富兰克林奖”用于奖励那些在科学上做出重大贡献的女性科学家。,Rosalind Franklin 1920-1958,-,20,罗萨琳德富兰克林的DNA分子X射线衍射图,-,21,当时人们主要是研究基因的存在,遗传方式,而对基因作用方式很少涉及,这就促进了生化方面的研究。1909 英国医生 加罗德 先天性代谢病 提到黑尿病、白化病等4种代谢病是按孟德
8、尔 隐形方式遗传,并判断出代谢缺陷与某种中 间物质及遗传物质的变化有关。但直到1941年他的成果才被重新发现。,2、生化学派,-,22,-,23,1940 美国斯坦福大学 比德尔 塔特姆 将链孢菌 引入生化遗传学。 结论:“一个基因一个酶”。 主要功绩:将疾病、酶与基因的关系建立起来。1946 塔特姆、利德伯格发现基因重组现象,并证明了细 菌也服从孟德尔定律,使细菌遗传学发展起来,为 遗传学从经典阶段向分子阶段过渡创造了条件。,-,24,红色面包霉,.X-线诱导突变.细菌遗传学.一个基因一个酶学说 1946年冷泉港会议宣布,-,25,1949 尼尔证明镰状细胞贫血症按孟德尔方式遗传同年 美国
9、鲍林 用电泳法分析和测定了该 病的血红蛋白,提出“分子病”概念, 推测:血红蛋白分子改变是由基因引起的,-,26,20世纪三十年代把量子力学引入化学研究,在化学键的研究方面做出贡献,1954年获得诺贝尔化学奖 。,美国加州理工学院的鲍林小组 1952年,美国化学家鲍林(Linus Pauling)从化学键的角度研究,发表了关于DNA三链模型的研究报告,-,27,1935 德国 德尔布鲁克 首次与两位遗传学家合 作,探讨果蝇基因突变问题,试图以量子力 学观点阐述基因本质提出“基因高分子”学说1937 德尔布鲁克告别天体物理系,加入摩尔根所 在的加利福尼亚大学加州理工学院生物学系1940 美国 赫
10、尔希 微生物学家 美国 埃利斯 微生物学家 意大利 卢里亚 微生物学家 美国 德尔布鲁克 天体物理学家 四人组成噬菌体研究小组,在冷泉港做实验(Cold Spring Harbor Laboratory )。,3、信息学派,-,28,1933年诺贝尔物理学奖获得者、奥地利物理学家薛定谔是量子力学理论的创建人之一。第二次世界大战期间,薛定谔逃离了德国纳粹统治下的祖国,来到爱尔兰首都都柏林从事教学和研究工作。,1944薛定谔生命是什么活细胞的物理学观“唤起生命学的小册子”,-,29,首次提出著名的“基因大分子假说”,认为:基因大分子是由同分异构体的连续体构成的非周期性晶体,这种晶体中含有数量巨大的
11、以排列组合形式构成的遗传密码。他预言生命科学的理论与方法正面临着重大的突破,生命科学的研究深度将从生命的表面现象和细胞的层次,深入到分子水平。他还提出将物理学、化学的理论与方法引进生命科学的研究之中。,-,30,1952 噬菌体实验 证实“DNA就是遗传物质基因”1969 德尔布鲁克、赫尔希、卢里亚获诺贝尔奖,-,31,1951 美国 生物学家 沃森 英国 理论物理学家 克里克 在剑桥卡文迪什实验室相遇,开始合作研究1953 “现代分子生物学诞生之年” 沃森和克里克在NATURE上发表论文, 附有威尔金斯和富兰克林拍的DNA的X射线晶 体衍射照片,建立了“DNA双螺旋结构分子 模型”,轰动世界
12、。此后 许多科学家做实验进行验证,证明其正确性1962 沃森、克里克、威尔金斯获诺贝尔奖。,(四)现代分子生物学的建立,-,32,英国剑桥大学卡文迪什实验室沃森、克里克小组,肯德鲁和沃森,佩鲁兹和克里克,-,33,1952年,奥地利裔美国生物化学家查伽夫(E.chargaff 1905)测定了DNA中4种碱基的含量,发现其中腺膘呤与胸腺嘧啶的数量相等,鸟膘呤与胞嘧啶的数量相等。 A=T GC,-,34,沃森 克里克与DNA模型,半个世纪后,1953年,-,35,DNA双螺旋结构模型,-,36,DNA横断面,-,37,超解像力扫描电镜拍摄的鸡红细胞DNA双螺旋立体结构图,-,38,分子生物学建立
13、对医学的影响,1、医学各学科的研究和应用提高到分子水平;2、对疾病病因、病理认识提高到分子水平;3、新成就、新技术为诊疗提供新方法。,-,39,(五)人类基因组计划(Human Genome Project),上个世纪50年代以来,分子生物学的迅猛发展孕育了80年代末90年代初更大规模的研究计划的出现。,-,40,1985年 美国能源部德里西和史密斯首先提出将人类 基因组全部碱基序列分析清楚。同年,美国 宣布建立人类基因组启动计划。,-,41,解读生命的“天书”,美国病毒学家R杜尔贝科(1914)1986年3月7日在美国科学杂志上发表了一篇题为癌症研究的转折点人类基因组的全序列分析的文章,他指
14、出:“人类DNA序列是人类的真谛,这个世界上发生的一切事情,都与这一序列息息相关。”该文后来被称为“人类基因组计划”的“标书”。,-,42,人类基因组计划Human Genome Project,1989年,美国国立卫生研究院成立了人类染色体研究中心,沃森出任第一任主任。1990年,美国国会批准“人类基因组计划”,并于10月1日正式启动,由多国科学家参加、被称为“生命科学阿波罗计划”的人类基因组计划正式启动。,-,43,美国HGP的内容:,1、对基因的识别和绘制基因图;2、建立储存这些信息的数据库;3、开发分析遗传信息的相关技术;4、研究HGP实施给人类社会伦理、法律的影响, 占经费的58。,
15、-,44,“人类基因组计划”的主要任务包括:找出人类DNA上的所有基因(当时估计约10万个,后来证实只有3-3.5万个),确定30亿个碱基对的排列顺序;建立相应的数据库,进行数据分析,并分析此计划可能带来的人种、伦理及社会问题;对一些动物的遗传组成进行研究,包括大肠杆菌,果蝇和小白鼠等。,-,45,1999 中国加入人类基因组组织,承担1%测序任务 (两个中心)1987 中文期刊有HGP的报道,未重视1989 联合国教科文组织会议,吴昊发言: “HGP缺少中国的参与是不可思议的!”1993 中国政府提出CHGP“中国不同民族基 因组中结构若干位点的比较研究”(原因),-,46,在“人类基因组计
16、划”实施之初,预计要用15年才能完成测序。但由于技术的飞速发展,研究进程不断加快,加上各国科学家和政府的一致努力,整个计划完成的时间一再提前。,-,47,这项技术是由美国科学家兼企业家C文特尔(1946)在1991年开发的。文特尔1998年组建了Celera公司,亲任公司总裁和首席科技官。文特尔宣称他的新公司将在3年内完成由政府拨巨资资助的“人类基因组计划”试图在15年完成的研究工作!此后,以“人类基因组计划”领导人F科林斯为首的庞大的官方机构与文特尔领导的私营机构塞莱拉之间展开了科学竞赛,后来由美国总统克林顿出面调解,才使得公私两家合起手来,于2000年6月26日联合宣布成功绘制出人类基因组
17、草图,值得一提的是塞莱拉公司完成这一工作仅用了两年时间!,-,48,霰弹法,在“人类基因组计划”中发挥重要作用的另一项测序技术是“霰弹法”(也叫“全基因组鸟枪法”或“打机关枪法”)。该技术是先将DNA从细胞核中分离出来,然后利用声波将每条染色体分为极小的片段,一共6000万片,再把每一片插入一台机器人控制的机器,由它进行高速解码,破译的结果传送给超级计算机,由超级计算机把每一片段重新组装成人体的23对染色体。换句话说,霰弹法就象拼图游戏,先将拼图打乱,最后再重新组装起来。,-,49,2001 绘制完成“中国卷”,赢得了国际科学界 的高度评价2001年2月12日,中、美、日、德、法、英等6国科学
18、家和美国塞莱拉公司联合公布了人类基因组图谱及初步分析结果。2003 美国联邦国家人类基因组研究项目负责人 弗朗西斯.柯林斯博士隆重宣布,人类基因 组序列图绘制成功,人类基因组计划的所 有目标全部实现。,-,50,展望: 结构基因组学功能基因组学 疾病基因组学,-,51,相关问题:基因数据垄断基因歧视基因隐私权生殖问题伦理学与科学发展关系,-,52,美国生物化学家、现代基因工程的创始人P伯格(1926)在任何时候,创新性的思维都是最宝贵的。也许正是这些早年的经历,激发了我探索未知世界并找出答案的欲望。,回想那段时间,我认识到:鼓励青年人自己去发现他们追求的答案,不是一种最容易的学习方法,但却是回
19、报最丰厚的学习方法。或许教育能作出的最重要的贡献,就是发展学生追求创造性方法的本能和好奇心。随着时间的推移,学过的许多东西将会忘记,但是我们提出问题和找出答案的能力几乎不会丢掉。任何地方的学校都应当认真汲取这个经验。,-,53,1905年德国微生物学家肖丁(schaudinn FR187l-1906)和霍夫曼Hoffmann E.),在梅毒性下疳的分泌物中发现了梅毒螺旋体。1911年日本人野口英世(1876-1928)完成了梅毒螺旋体的人工培养。1918年在南美发现黄热病的病原体,并把这种病原体进行人工培养。,19世纪最后30年是细菌学的年代,绝大多数致病细菌都被发现。进入20世纪,由于显微镜
20、的改进,使比细菌还小的微生物也被暴露在我们眼前。,二、病原微生物的新发现,-,54,1914-1915年稻田龙吉和井户泰等发现外耳氏病(Weilsdisease)的病原体Leptospira icteroheamorrhagiae,并完成血清疗法的研究;1915年二木谦三、石原喜久太郎等发现鼠咬症的病原体Spirochaetosis Morsus-muris。,19世纪最后30年是细菌学的年代,绝大多数致病细菌都被发现。进入20世纪,由于显微镜的改进,使比细菌还小的微生物也被暴露在我们眼前。,二、病原微生物的新发现,-,55,最早发现病毒的人是俄国的伊凡诺夫,1892年他在研究烟叶黑斑病的过程
21、中发现了滤过毒。1898年,洛塞弗(Loseffler)和弗拉斯(Frasch)在发现引起动物“口蹄疫” 的病毒。1931年病毒在鸡卵内培养成功。1935年成功地用鸡卵培养了牛痘疫苗,病毒称作“微子”(virus)。这种病原是指能够被滤过的极小的生物而言。,Flu Virus,二、病原微生物的新发现,-,56,立克次体是1909年美国病理学副教授立克次(Ricketts HT.187l-1910在研究落基山斑疹热时首先发现的。第二年,他不幸因感染斑疹伤寒而为科学献身。1916年巴西学者罗沙利马(Rocha-Lima Da首先从斑疹伤寒病人的体虱中找到,并建议取名为普氏立克次体(Ricketts
22、ia prowazekki),以纪念从事斑疹伤寒研究而牺牲的立克次和捷克科学家普劳沃泽克(Prowazek von)。自立克次体被作为一类新的微生物确定以后,人们很快发现一方面立克次体样小体广泛存在于各种节肢动物之间。,两次世界大战期间,立克次体病(如恙虫病、斑疹伤寒和战壕热、Q热)多次爆发。可见立克次体病与战争关系密切。人类在20世纪初期才逐步认识到立克次体和立克次体病。,二、病原微生物的新发现,-,57,什么是立克次体?,立克次体是介于最小细菌和病毒之间的一类独特的微生物,长0.3微米0.8微米,宽0.3微米0.5微。一般可在光学显微镜下观察到。 立克次体是一类严格的活细胞内寄生的原核细胞
23、型微生物。它的许多生物学性状接近细菌。它能引起人类患病,如引起斑疹伤寒、斑点热、恙虫病等;它与一些昆虫关系密切,如森林蜱、体虱,都可以是立克次体的宿主或储存宿主,通过它们作为传播媒介而感染人。,-,58,黄热病(yellow fever)1900年在北美军队占领古巴的时候,美国人芬利(Finlay C.)证实蚊子是黄热病传播的中间媒介.疟疾(malaria)1880年法国医学家拉弗朗(Laveran 1845-1922)发现疟疾是一种寄生虫病,后来美国人曼逊(Manson P1844-1922)提出疟疾是通过蚊子传播的,以后证实传播疟疾的蚊子是疟蚊。,20世纪初一些资本主义国家向外扩张,占领了
24、很多殖民地,给殖民地国家的人民带来了深重的灾难。同时,由于殖民地国家多处于热带地区,殖民者为了自身的安全,也研究了一些热带病和寄生虫病。,二、病原微生物的新发现,-,59,睡眠病(African trypanosomiasis)1901年福德(Forde RM)发现睡眠病患者的血液中含有的病原体为冈比亚锥虫1903年布鲁斯(Bruce D.)等人确定彩彩蝇(tsetse fly)是睡眠病的传播媒介。同热带病相关的一些寄生虫病也在19世纪末和20世纪初陆续被发现,如阿米巴痢疾、日本血吸虫病(1904年由日本挂田富士郎等人发现,并发现了中间宿主)等。,20世纪初一些资本主义国家向外扩张,占领了很多
25、殖民地,给殖民地国家的人民带来了深重的灾难。同时,由于殖民地国家多处于热带地区,殖民者为了自身的安全,也研究了一些热带病和寄生虫病。,二、病原微生物的新发现,-,60,二、病原微生物的新发现,19世纪末大部分致病细菌已被人类发现,20世纪初又发现几种病毒性疾病。1928年弗莱明在实验室中分离出青霉素,抗生素的使用引起了生物学历史上有记载以来史无前例的进化改变。细菌的耐药性、抗药性的出现病毒的变异及流行军团病艾滋病莱姆病脊髓灰质炎SARS,HIV,SARS,-,61,甲型H1N1流感病毒,甲型H1N1流感原称人感猪流感,为避免“猪流感”一词对人们的误导,世界卫生组织在4月30日将此前被称为猪流感
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