人类基因组计划课件.ppt

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1、,现代科学技术概论,Generality of Modern Science and Technology,什么是基因,现代遗传学家认为，基因是DNA(脱氧核糖核酸)分子上具有遗传效应的特定核苷酸序列的总称，是具有遗传效应的DNA分子片段。基因位于染色体上，并在染色体上呈线性排列。基因不仅可以通过复制把遗传信息传递给下一代，还可以使遗传信息得到表达。不同人种之间头发、肤色、眼睛、鼻子等不同，是基因差异所致。,人类基因组计划,人类只有一个基因组，大约有5-10万个基因。人类基因组计划是美国科学家于1985年率先提出的，旨在阐明人类基因组30亿个碱基对的序列，发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位

2、置，破译人类全部遗传信息，使人类第一次在分子水平上全面地认识自我。计划于1990年正式启动，这一价值30亿美元的计划的目标是，为30亿个碱基对构成的人类基因组精确测序，从而最终弄清楚每种基因制造的蛋白质及其作用。打个比方，这一过程就好像以步行的方式画出从北京到上海的路线图，并标明沿途的每一座山峰与山谷。虽然很慢，但每一座山峰与山谷。虽然很慢，但非常精确。,随着人类基因组逐渐被破译，一张生命之图将被绘就，人们的生活也将发生巨大变化。基因药物已经走进人们的生活，利用基因治疗更多的疾病不再是一个奢望。因为随着我们对人类 本身的了解迈上新的台阶，很多疾病的病因将被揭开，药物就会设计得更好些，治疗方案就

3、能“对因下药”，生活起居、饮食习惯有可能根据基因情况进行调整，人类的整体康健状状 况将会提高，二十一世纪的医学基础将由此奠定。,什么是基因工程,如果将一种生物的 DNA中的某个遗传密码片断连接到另外一种生物的DNA链上去，将DNA重新组织一下，就可以按照人类的愿望，设计出新的遗传物质并创造出新的生物类型，这与过去培育生物繁殖后代的传统做法完全不同。这种做法就像技术科学的工程设计，按照人类的需要把这种生物的这个“基因”与那种生物的那个“基因”重新“施工”，“组装”成新的基因组合，创造出新的生物。这种完全按照人的意愿，由重新组装基因到新生物产生的生物科学技术，就称为“基因工程”，或者说是“遗传工程

4、”。,基因工程是生物工程的一个重要分支，它和细胞工程、酶工程、蛋白质工程和微生物工程共同组成了生物工程。利用基因工程，人们可以改良果蔬品种，提高农作物的品质，更多的转基因植物和动物、食品将问世，人类可能在新世纪里培育出超级物作。通过控制人体的生化特性，人类将能够恢复或修复人体细胞和器官的功能，甚至改变人类的进化过程。,六国科学家提前绘成人类基因组序列图,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。这样，由美、英、日、法、德和中国科学家经过年努力共同绘制完成了人类基因组序列图，在人类揭示生命奥秘、认识自我的漫漫长路上又迈出了

5、重要的一步。就在年前，即年月，人类发现了双螺旋结构。今天，当双螺旋结构发现者之一詹姆斯沃森来到华盛顿发布会现场时，这位头发花白的资深科学家立即引起与会者的关注和欢迎。沃森在发布会上回顾了基因研究的历史，并指出基因隐私和基因歧视是当前基因研究和应用领域面临的两个严重问题。,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，而且为全人类的健康带来了福音。作为参与这一计划的唯一发展中国家，我国于年跻身人类基因组计划，承担了的测序任务。虽然参加时间较晚，但是我国科学家提前两年于年

6、月日绘制完成“中国卷”，赢得了国际科学界的高度评价。人类基因组计划中国联系人杨焕明教授透露：其实早在年月，沃森就称赞中国已经成为“科学重要角色”。他表示：“序列图的完成，只是人类认识自我的一小步。我们还将继续努力，为解读生命奥秘做出中国人更多的贡献。”科学家将对人类基因组进行更加深入的研究，一方面寻找不同人群之间的基因差异，一方面破译不同基因的功能，以取得更多的数据，为人类战胜疾病、提高生命质量提供更多的参考。,人类基因组计划年大事记,科学家们日宣布提前完成人类基因组序列图的绘制工作，以下为年人类基因组计划启动年来的大事回顾：年，人类基因组计划在美国正式启动。年，美国建立第一批基因组研究中心。

7、年，桑格研究中心在英国剑桥附近成立。年，法国国家基因组测序中心成立。年，中国在北京和上海设立国家基因组中心。,年，中国获准加入人类基因组计划，承担的测序任务，成为参与这一计划的惟一发展中国家。年月日，中、美、日、德、法、英等国科学家宣布首次绘成人类基因组“工作框架图”。年月日，六国科学家联合在学术期刊上发表人类基因组“工作框架图”及初步分析结果。年月日，人类基因组“中国卷”的绘制工作宣告完成。年月日，中、美、日、德、法、英等国科学家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。已完成的序列图覆盖人类基因组所含基因区域的，精确率达到，这一进度比原计划提前两年多。至此，人类基因组

8、计划共耗资亿美元，比原先预计的亿美元有明显节省。,我国斥巨资加强人类基因组后续研究,我国已将人类基因组的后续研究与开发工作列入个国家重大科技专项之一的“功能基因组与生物芯片”。国家投入亿元，主要开展重大疾病、重要生理功能相关功能基因、中华民族单核苷酸多态性的开发应用，以及与人类重大疾病及重要生理功能相关的蛋白质、重要病原真菌功能基因组等的研究与开发，进一步完善我国生物技术创新体系，力争使我国在人类后基因组研究方面进入世界先进行列。据介绍，人类基因组学是生物技术产业和健康产业的知识核心，蕴涵着无比巨大的产业化潜能和商业利益。基于基因组研究成果的基因工程药物、基因治疗、生物芯片诊断技术等，有着极其

9、广阔的应用前景；基于基因组知识为基础的药物设计，将会在大大提高治疗效果的同时最大限度降低药物毒性。这些成果和进展已显示出基因组的研究将会从根本上改变疾病诊断、治疗和预防的传统健康产业模式，将带来巨大的社会、经济效益。,研究发现各种族的基因差别极其微小,世界不同地域的人们享有的共同点比以往设想的要多，起码在遗传基因上如此。美国斯坦福大学的科学家们发现，世界人种虽然外表不同，但是他们的基因基本上是一样的 该大学的专家马库斯费尔德曼从人身上采集了样本。这些人分别来自非洲、欧亚大陆、东亚、大洋洲和美洲五个地理区域中的个群体。接着，研究者们鉴别了“微随体”。它们是链上的一小段，为每个群体所共有并能遗传给

10、下一代。费尔德曼说：“每个微随体有至个鲜明的类型。大部分是在几大洲的人群中发现的，这说明每个群体仅仅独有一个很小的遗传特点。这意味着人类群体之间的可见差别-比如肤色和体型-是由遗传特点的微小差别造成的。换句话说，任意两人的序列有.是完全相同的。”,什么是“转基因食品”?,就是指科学家在实验室中，把动植物的基因加以改变，再制造出具备新特征的食品种类。许多人已经知道，所有生物的 DNA上都写有遗传基因，它们是建构和维持生命的化学信息。通过修改基因，科学家们就能够改变一个有机体的部分或全部特征。,转基因食品有利又有弊,生物技术为人类带来的益处在一些相关领域，如生产拯救人类生命的药品等方面已为人们所认

11、识；转基因作物同样对人类具有益处，如可提高作物产量，帮助人们解决饥饿问题、培育出能在恶劣环境下生长并可抗御病虫害的作物新品种等。转基因作物可能对环境和野生动植物产生的影响表示担忧，因此对转基因食品实行了严格的检验。只有在对它们的安全性作出正确判断后，转基因作物才有可能投入商业种植。,转基因技术帮你“染头发”,你可以做好准备不再使用那些过氧化物染料和染发剂。各种颜色和深浅度的转基因头发不久将会进入你周围的美发厅，尽管那时候你的头发可能已经变得有点灰白。美国加州圣迭戈市霍夫曼研究小组的研究人员将试验鼠的毛变为了耀眼的荧光绿。研究人员把水母基因插入了老鼠的毛囊里，从而改变了老鼠的毛色。这个基因生成的

12、一种蛋白质在蓝色光线下发出绿色。进行这项研究的罗纳德霍夫曼说，还需要过几年，转基因头发才能进入美发厅。但初步实验增加了为变白的头发恢复原色的希望，同时可能还预示了将来治疗秃顶的方法。然而，使用转基因技术改变普通头发颜色可能比较简单。发色是由黑色素的数量和结构所决定的。黑色、姜黄色和棕色的头发有着不同的色素结构。霍夫曼建议一种简单的发油可以用以改变控制这些色素的基因。但是如果你想拥有一头自然金发，还是做好失望的准备吧，因为还没有人知道金发分子的秘密。,巴西用老鼠干细胞成功培育出新牙,据巴西媒体日报道，巴西圣保罗联邦大学的两名研究人员利用组织工程技术，首次用从老鼠牙齿中提取的干细胞成功地培育出新牙

13、。这项研究成果可使人类将来掉牙后用新的真牙取代目前使用的假牙。两位研究人员从年轻老鼠的牙齿中提取出干细胞，然后将干细胞移植到可生物降解的假牙里，再将假牙镶在接受老鼠的牙床上，几天之后，就能观察到新牙的生长。这项技术不仅可以用真牙代替假牙，而且也可以用来进行补牙等简单的牙科手术。也就是说，将来补牙不用合成材料，而是用患者自己的细胞。研究人员说，现已培育出的新牙虽然原始，但却是完整的，包括牙骨质、牙齿珐琅质和牙质等各种牙齿组织。他们已经培育出几个牙齿，并多次进行了重复试验，均获得了成功。他们已经开始用人类牙齿的细胞进行试验。这项研究的详细情况将在国际学术杂志上发表。,京城百姓将尝太空瓜,4月18日

14、，管理人员在太空西瓜大棚里观察太空西瓜的生长情况。来自搭载我国第17颗返回式卫星，在太空遨游了15天返回家乡的早熟的“航星七号”瓜种，在北京市大兴区庞各庄镇栽种后近日进入了成熟期，预计“五一”期间将陆续上市。“航星七号”太空西瓜口感酥脆，纤维少，含糖量高达13%。,印度大力发展转基因作物解饿防病,在巨大的好处和可能的坏处之间，印度科学家选择前者。他们说，转基因食品能解决这个又大又穷国家的温饱和疾病等一些问题。于是，少许反对者在生产转基因产品的公司门前抗议，要求它们向农民等赔偿；更多的科学家在行动，他们研制出了带着疫苗的转基因水果，富含蛋白质的转基因马铃薯以及添加维生素的转基因大米等。在班加罗尔

15、刚刚结束的年印度生物技术产品展览会上，转基因食品是一大主题。一名科学家说：“我坚信，转基因作物将给我们学校的孩子营养带来革命性的提高。”一些转基因作物成果包括，一种命名为“”的转基因马铃薯蛋白质比普通马铃薯多倍，而且富含有益于儿童大脑发育的物质赖氨酸等；一种叫“黄金大米”的转基因大米富含胡萝卜素以及维生素，缺少这种维生素可能引起失明；疫苗专家表示，水果和蔬菜能添加入防病的基因，而且目前正在研制的一种叫“通用疫苗”的转基因作物，可以预防多种疾病。在印度，疟疾、伤寒症、肺炎和黄疸等问题严重。据统计，由于疾病和饥饿，印度大约的婴儿胎死腹中。印度科学家说，对于人口超过亿而且大多数贫困的这个国家，转基因

16、食品可以解决这些基本问题中的一些。环境保护论者则声称转基因作物将带来长期的环境和健康问题，另外一些印度组织说转基因作物都是西方国家制造的，它们得到了更多的好处。,人类有能力战胜“非典”,“史无前例！”世界卫生组织负责传染病的执行干事戴维海曼在形容非典型肺炎病毒基因的破译速度时这样说道。因为中国、美国和加拿大等国科研人员仅用十几天时间，就确定和破译了“非典”病毒的基因图谱，并开发出检测仪器。随着科技的发展，今天人类在与病魔的斗争中已处于上峰，我们有理由相信，人类完全有能力，最终战胜“非典”。,什么是克隆,克隆是英文clone的音译，简单讲就是一种人工诱导的无性繁殖方式。但克隆与无性繁殖是不同的。

17、无性繁殖是指不经过雌雄两性生殖细胞的结合、只由一个生物体产生后代的生殖方式，常见的有孢子生殖、出芽生殖和分裂生殖。由植物的根、茎、叶等经过压条或嫁接等方式产生新个体也叫无性繁殖。绵羊、猴子和牛等动物没有人工操作是不能进行无性繁殖的。,克隆羊多莉,年，距爱丁堡市公里远的郊区，有一个罗斯林村，生物学界发生了一件轰动世界的大事：克隆羊多莉诞生。年月日对罗斯林研究所伊恩维尔穆特科学研究小组全体成员，是一个令人激动的日子；对全世界也是值得庆贺的一天。因为一只妊娠了天，体重为千克，编号为的小绵羊，来到这个世界，它是科学家们用克隆技术“复制”出来的。经过几个月的精心呵护，这只身世不凡的小绵羊茁壮成长，并获得

18、了一个动听的名字-多莉。这是维尔穆特用他喜爱的乡村歌手多莉帕顿的名字命名的。,多莉出世历经曲折,步骤一：从一只岁芬兰多塞特白面母绵羊（姑且称为）的乳腺中取出乳腺细胞，将其放入低浓度的营养培养液中，细胞逐渐停止分裂，此细胞称之为“供体细胞”；步骤二：从一头苏格兰黑面母绵羊（）的卵巢中取出未受精的卵细胞，并立即将细胞核除去，留下一个无核的卵细胞，此细胞称之为“受体细胞”；步骤三：利用电脉冲方法，使供体细胞和受体细胞融合，最后形成“融合细胞”。从而形成“胚胎细胞”；步骤四：将胚胎细胞转移到另一只苏格兰黑面母绵羊（）的子宫内，胚胎细胞进一步分化和发育，最后形成小绵羊-多莉。,克隆技术的争论,克隆技术对

19、人类是一把“双刃剑”。一方面，它能给人类带来许多益处；另一方面，它将对生物多样性提出挑战，而生物多样性是自然进化的结果，也是进化的动力；有性繁殖是形成生物多样性的重要基础，“克隆动物”则会导致生物品系减少，个体生存能力下降；更让人不寒而栗的是，克隆技术一旦被滥用于克隆人类自身，将不可避免地失去控制，带来空前的生态混乱，并引发一系列严重的伦理道德冲突。多莉去世无疑向人类发出警告：应用克隆技术需格外慎重，克隆人类应该缓行！,什么是克隆技术,科学家把人工遗传操作动物繁殖的过程叫克隆，这门生物技术叫克隆技术。克隆的基本过程是先将含有遗传物质的供体细胞的核移植到去除了细胞核的卵细胞中，利用微电流刺激等使两者融合为一体，然后促使这一新细胞分裂繁殖发育成胚胎，当胚胎发育到一定程度后，再被植入动物子宫中使动物怀孕，便可产下与提供细胞者基因相同的动物。这一过程中如果对供体细胞进行基因改造，那么无性繁殖的动物后代基因就会发生相同的变化。,