2015年生命科學(xué)導(dǎo)論講稿

生命科學(xué)導(dǎo)論

Introductionoflifescience

本課程提綱

第一章緒論

第二章豐富多彩的生命世界

第三章生命的基本單位——細(xì)胞

第四章生命的延續(xù)——繁殖和發(fā)育

第五章遺傳與疾病

第六章現(xiàn)代生物技術(shù)

第七章生命科學(xué)前沿

Chapter1Introduction

一、什么是生命？

生命(life)：是主要由核酸和蛋白質(zhì)組成的具有不斷自我更新能力的多分子體系的存在形式,

是一種過(guò)程，是一種現(xiàn)象。

生命科學(xué)(lifescience)研究生命本質(zhì)和規(guī)律及生物與環(huán)境的科學(xué)。

生命的基本特征

核酸、蛋白質(zhì)——生命的分子基礎(chǔ)

細(xì)胞——生命的基本單位

新陳代謝——生命的基本運(yùn)動(dòng)形式

應(yīng)激性和運(yùn)動(dòng)

生長(zhǎng)發(fā)育——生命體的質(zhì)變與量變

生殖——生命的延續(xù)

遺傳與變異——生命的中樞

進(jìn)化——生命活動(dòng)的全部歷史

生物與環(huán)境的統(tǒng)一——生命生存的基本法則

二、生命的起源與進(jìn)化

生命起源模式

生物進(jìn)化的證據(jù)

生物進(jìn)化理論

1、生命起源模式

團(tuán)聚休假說(shuō)：無(wú)機(jī)物一簡(jiǎn)單有機(jī)物一復(fù)雜有機(jī)物一團(tuán)聚體一蛋白質(zhì)體

2、生物進(jìn)化的證據(jù)

同源器官(homologousorgan)

痕跡器官(rudimentaryorgan)

3、生物進(jìn)化理論

拉馬克：獲得性遺傳學(xué)說(shuō)

達(dá)爾文：自然選擇學(xué)說(shuō)

分子進(jìn)化的中性學(xué)說(shuō)

中性突變：生物分子水平的突變大多是中性的

隨機(jī)漂變：中性突變通過(guò)遺傳漂變?cè)谌后w中固定下來(lái)

分子進(jìn)化速率：生物進(jìn)化速率由中性突變速率決定

三、生命科學(xué)的重大事件

1665,hooke:cell

1859,Darwin:theoryofevolution

1865,Mendel:lawofheredity

1911,Morgan:geneandmapping

1944,Avery:DNAisgeneticmaterial

1953,Watson,Crick:DNAdoublehelix

Newerabegan

21thcenturywillbethe"biologycentury”

DNAdoublehelix被發(fā)現(xiàn)的貢獻(xiàn)：遺傳信息的儲(chǔ)存，復(fù)制，保真

生命科學(xué)的前沿

分子生物學(xué)的發(fā)展——里程碑

基因工程（DNA重組技術(shù)）

原生質(zhì)體融合技術(shù)

人類基因組計(jì)劃（HGP）

克隆

干細(xì)胞

生物信息學(xué)

HIV疫苗

四、生命科學(xué)的分科

按生物類群或研究對(duì)象來(lái)分：植物學(xué)、動(dòng)物學(xué)、微生物學(xué)、人類學(xué)等

按研究的生命現(xiàn)象或生命過(guò)程來(lái)分：形態(tài)學(xué)、生理學(xué)、胚胎學(xué)、解剖學(xué)、遺傳學(xué)、生態(tài)學(xué)、

進(jìn)化學(xué)、細(xì)胞學(xué)、病理學(xué)、免疫學(xué)等

按生物結(jié)構(gòu)的層次來(lái)分；種群生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)、量子生物

學(xué)

按與其他學(xué)科的關(guān)系來(lái)分:生物物理學(xué)、生物化學(xué)、生物數(shù)學(xué)、生物氣候?qū)W、生物地理學(xué)、

仿生學(xué)、放射生物學(xué)等

五、研究生命現(xiàn)象的方法

研究方法：描述法、比較法、實(shí)驗(yàn)法、歷史法

研究步驟：認(rèn)識(shí)問(wèn)題一搜集資料一提出假說(shuō)-?檢驗(yàn)假說(shuō)一評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)一結(jié)果報(bào)道

六、為什么要學(xué)習(xí)生命科學(xué)？

21世紀(jì)自然科學(xué)的帶頭學(xué)科

生命科學(xué)充滿未解之謎

生命科學(xué)與人類社會(huì)發(fā)展

認(rèn)識(shí)你自己

（-）21世紀(jì)自然科學(xué)帶頭學(xué)科

當(dāng)前自然科學(xué)的帶頭學(xué)科正開始從物理科學(xué)向生命科學(xué)轉(zhuǎn)移。

描述性一解釋性一預(yù)測(cè)性

生命科學(xué)——提高生活質(zhì)量

信息科學(xué)——提高效率

（二）生命科學(xué)充滿未解之謎

猛嗎、恐龍滅絕之謎、龜鱉家族的長(zhǎng)壽之謎

（三）生命科學(xué)與人類社會(huì)發(fā)展

1.農(nóng)業(yè)方面：遺傳育種、生物殺蟲劑

2.醫(yī)藥衛(wèi)生方面

免疫學(xué)：器官移植、自體免疫疾病、抗菌素、疫苗

基因工程菌：胰島素、干擾素、生長(zhǎng)激素、白蛋白、單克隆抗體、DNA探針等

基因療法：遺傳病防治

3.輕工業(yè)、食品工業(yè)

酶工程：食品、日用化工、輕紡、制革、造紙、能源、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等

發(fā)酵工程：釀酒制曲、味精、維生素、抗菌素等

4.其他方面

細(xì)菌造雪、細(xì)菌保護(hù)古建筑、DNA防偽、身份鑒定

5、認(rèn)識(shí)你自己

蘇格拉底：“認(rèn)識(shí)你自己！“不過(guò)蘇格拉底主要把人看作是一個(gè)精神的存在；

柏拉圖：人是理念的影子；

中世紀(jì)：人是上帝創(chuàng)造的；人逐漸被神話；

拉美特利：人是機(jī)器；

達(dá)爾文：人是從猿進(jìn)化來(lái)的；

弗洛伊德：人主要是由潛意識(shí)控制的。

第二章生命多樣性

一、生命的多樣性及其分類

生命的多樣性

物種類別多樣性：約500萬(wàn)?1000萬(wàn)種（曾經(jīng)10億種）

遺傳多樣性：同種個(gè)體具差異

生態(tài)系統(tǒng)多樣性：藻菌二極系統(tǒng)一動(dòng)物、植物、菌類三極系統(tǒng)

景觀多樣性

五界系統(tǒng)：

人的地位？

二、多彩的植物世界

1、概述

植物在自然界中的作用

光合作用是世界上最重要的同化合成

參與自然界中的物質(zhì)循環(huán)

植物對(duì)人類的貢獻(xiàn)

為農(nóng)牧業(yè)的發(fā)展提供飼料

為人類生活提供能源、材料、藥材

為人類提供文化基質(zhì)一造紙?jiān)?/p>

為人類固沙防風(fēng)，調(diào)節(jié)氣候及美化生活

種類多樣性：藻類植物、菌類植物、苔葬植物、蕨類植物、裸子植物、被子植物

2、高等植物的結(jié)構(gòu)與功能

根

莖

千姿百態(tài)的葉

花

花的應(yīng)用：美化環(huán)境、提取香精、熏制茶葉、制作糕點(diǎn)、藥用

果實(shí)

果實(shí)和種子的傳播：動(dòng)物取食傳播

3、植物激素

概念：由特定植物組織或細(xì)胞合成后輸送到其它部位，對(duì)生理過(guò)程產(chǎn)生顯著影響的微量有機(jī)

物。

特點(diǎn)：作用力很強(qiáng)、半壽期短、大都有特異性：

如：生長(zhǎng)素、乙烯、赤霉素、脫落酸、細(xì)胞分裂素等

4、植物的運(yùn)動(dòng)：向性、感性

三、多姿的動(dòng)物世界

1、動(dòng)物的類群

動(dòng)物界大約有150萬(wàn)種。

根據(jù)結(jié)構(gòu)水平分為：

原生動(dòng)物亞界

后生動(dòng)物亞界

原生動(dòng)物亞界

特征：

單細(xì)胞或由單細(xì)胞形成的群體動(dòng)物：

分布很廣；

現(xiàn)存共約2萬(wàn)種；

分類：鞭毛綱、肉足綱、抱子綱、纖毛綱

代表動(dòng)物

后生動(dòng)物亞界（32門）：海綿動(dòng)物門、扁形動(dòng)物門、腔腸動(dòng)物門、線形動(dòng)物門、環(huán)節(jié)動(dòng)物門、

軟體動(dòng)物門、節(jié)肢動(dòng)物門、棘皮動(dòng)物門、脊索動(dòng)物門等

如：海綿動(dòng)物：海綿；環(huán)節(jié)動(dòng)物：蚯蚓；軟體動(dòng)物；節(jié)肢動(dòng)物：蝗蟲

脊索動(dòng)物門

特征：

-具脊索、背神經(jīng)管、鯉裂

分類：

-頭索動(dòng)物亞門

-尾索動(dòng)物亞門

-脊椎動(dòng)物亞門

脊椎動(dòng)物亞門：

圓口綱、魚綱、兩棲綱、爬行綱、鳥綱、哺乳綱

人的分類地位？

Humo；現(xiàn)代人類屬于動(dòng)物界、脊索動(dòng)物門、哺乳綱、靈長(zhǎng)目、人科、人屬、智人種

動(dòng)物的行為：

主要類型：捕食行為、攻擊和防御行為、繁殖行為、利己和利他行為、社群行為與通訊、

親殺行為

利己行為

南極帝企鵝下水前為確定水中是否有海豹，往往相互往水中推擁，讓同伴做替死鬼。

猴王擁有成群妻妾，卻不允許其他公猴“染指”它的一個(gè)妃子。

利他行為

大山雀撫養(yǎng)“小杜鵑”

工蟻（蜂）為蟻（蜂）后及其他同伴服務(wù)

人類利他行為

純粹利他行為

有條件的利他行為（社會(huì)性、階級(jí)性）：需有回報(bào)的刺激（物質(zhì)和精神上的）

極端異常行為

超限自私行為：

超限利他行為：

“舔犢情深'’與親殺行為

親殺行為的生物學(xué)意義：

配偶資源競(jìng)爭(zhēng)：新獅王殺死幼獅、新鼠王“流產(chǎn)”懷孕雌性老鼠

食物資源競(jìng)爭(zhēng)：狐貍殺死弱仔

環(huán)境惡化誘導(dǎo)：雞吃蛋

社群行為與通訊

視覺(jué)通訊：孔雀開屏、楊貴妃的回眸一笑

聽覺(jué)通訊：鳥鳴、蝙蝠，海豚“超聲波”

化學(xué)通訊：“鼠目寸光”的老鼠、狗“隨地小便”搶占領(lǐng)地

觸覺(jué)通訊：雄蜘蛛“撥弦”求愛

電通訊：電鰻、繪魚、鱷魚

動(dòng)物王國(guó)的等級(jí)制度——社群行為

單線式：社群成員們按照固定的等級(jí)順序依次排列，如母雞群、狼群

循環(huán)式：處在一種動(dòng)態(tài)變化中的等級(jí)模型，兩雞群合并時(shí)出現(xiàn)

獨(dú)霸式：社群中只有一個(gè)王者，一呼百應(yīng)，高高在上，其余個(gè)體之間地位不分高下。如

蜜蜂，螞蟻

等級(jí)現(xiàn)象的特征

懼異原則：“欺生”

強(qiáng)硬領(lǐng)導(dǎo)下的和平：猴王離開后猴子會(huì)打斗

權(quán)利欲望：蟹王飽餐，蟹兵餓肚；獲勝雄海獅夫多妻，敗者少妻甚至打光棍。

社會(huì)消滯：等級(jí)建立后少有打斗

分區(qū)分群級(jí)序：猴皇后的子女地位高

等級(jí)序列的生物學(xué)意義：

避免頻繁打斗，減少種群內(nèi)耗；

優(yōu)勢(shì)個(gè)體（群體）優(yōu)先繁殖；

維持首領(lǐng)權(quán)威性，對(duì)整個(gè)種群生存斗爭(zhēng)有積極意義。

總之，動(dòng)物的一切行為都是為提高其物種在環(huán)境中的適合度（生物個(gè)體生存能力、繁殖能

力和后代生存能力的總稱）。

行為的發(fā)生：

先天性的定型行為：本能、遺傳

后天性的學(xué)習(xí)行為：

習(xí)慣化學(xué)習(xí)：

當(dāng)同一種刺激反復(fù)發(fā)生時(shí)，動(dòng)物的反應(yīng)就會(huì)逐漸減弱，最后可完全消失，除非再給予其

他不同的刺激，行為反應(yīng)才能再次發(fā)生。

“久居鮑魚之肆而不知其臭，久入蘭花之室而不知其香”，

印痕學(xué)習(xí)：

模仿學(xué)習(xí)：

幼年動(dòng)物模仿?lián)嵊呋蚱渌赡陝?dòng)物的行為。

鳴禽的學(xué)唱

“山雀偷奶”

聯(lián)想與推理：

聯(lián)想學(xué)習(xí)(條件反射)經(jīng)典條件反射、操作條件反射：“斯金納箱”實(shí)驗(yàn)：老鼠按鈕取食。

推理(判斷)學(xué)習(xí)：又稱悟性學(xué)習(xí)，即動(dòng)物憑直覺(jué)對(duì)新生事物因果關(guān)系做出判斷的過(guò)程。

沃爾夫?qū)?科勒(德)“香蕉試驗(yàn)”：

學(xué)習(xí)行為是否與遺傳有關(guān)？

“走迷宮”實(shí)驗(yàn)：

“伶俐”組后代比“遲鈍”組快

但再走另一種迷宮時(shí)，沒(méi)有明顯差異

雙生子法：

結(jié)論：某方面的學(xué)習(xí)能力可遺傳

人與黑猩猩的某些行為的比較：食性、使用和制造工具、兩性關(guān)系、固定的配偶關(guān)系問(wèn)題、

養(yǎng)育后代的分工問(wèn)題、地位的斗爭(zhēng)、特權(quán)

四、微生物世界

1、微生物(Microorganism)：一大類形體微小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的低等生物的總稱。

2、微生物的種類

原核生物：細(xì)菌、放線菌、衣原體、支原體、藍(lán)細(xì)菌；

真核生物：真菌(霉菌、酵母菌)、原生動(dòng)物、單細(xì)胞藻類；

非細(xì)胞生物：病毒、類病毒，擬病毒，肌病毒等；

(1)細(xì)菌

基本結(jié)構(gòu)：細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、核質(zhì)體、

特殊結(jié)構(gòu)：莢膜、芽抱、鞭毛。

分：

真細(xì)菌(eubacteria)原界：藍(lán)細(xì)菌、除古細(xì)菌以外的其他原核生物；

古細(xì)菌(archaebacteria)原界：產(chǎn)甲烷菌(methanogens)、極端嗜鹽菌(extremehalophiles)、

嗜酸嗜熱菌(thermoacidophiles)

淋?。毫懿‰p球菌(gonococcus)

梅毒(Syphilis)：梅毒螺旋體

(2)病毒

概念：一類既具有化學(xué)大分子屬性和生物體的基本特征，又具有細(xì)胞外感染性顆粒和細(xì)胞內(nèi)

的繁殖性基因形式的生物類群。

特點(diǎn)：個(gè)體極小、不具細(xì)胞結(jié)構(gòu)、只有一種核酸類型、專性活細(xì)胞內(nèi)寄生、以復(fù)制的方式繁

殖、對(duì)抗生素不敏感

(2)病毒：HBV、HIV(12月1日，愛滋病日)Influenzavirus、Smallpoxvirus

SASS、prion

尖銳濕疣(condylomaacuminatum)：人類乳頭瘤病毒(humanpapillomavirus,HPV)

3、微生物的生物學(xué)之最(特點(diǎn))

形態(tài)最簡(jiǎn)，起源最早

代謝最強(qiáng)：E.coli消耗2000倍于體重的糖/h

繁殖最快：一次/12.5min

數(shù)量最多:人腸道有300種,100萬(wàn)億個(gè)

分布最廣，抗性最強(qiáng)

變異最易：突變頻率10'—10」°

食譜最雜

種類最多

4、微生物工程的展望

微生物與糧食：提高土壤肥力、發(fā)酵生產(chǎn)飼料蛋白、

微生物與資源：變廢為寶

微生物與環(huán)境保護(hù)：使用生物肥料，生物殺蟲劑、降解有毒物質(zhì)、凈化廢水廢氣、處理石油

污染、用于環(huán)境監(jiān)測(cè)；

微生物與醫(yī)藥：抗生素、維生素、激素疫苗和菌苗等

五、保護(hù)生態(tài)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展

1、生態(tài)環(huán)境狀況

土地資源

水資源

生物資源

氣候和工業(yè)自然資源等.

2、保護(hù)環(huán)境，走可持續(xù)發(fā)展之路

環(huán)保策略

林業(yè)可持續(xù)發(fā)展的策略

城市可持續(xù)發(fā)展策略

人口措施

Chapters生命的基本單位

一、細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)和功能

(-)細(xì)胞膜和細(xì)胞表面

流動(dòng)鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)：1972,SingerandNicolson

(二)細(xì)胞質(zhì)(cytoplasm)：細(xì)胞器、細(xì)胞骨架、細(xì)胞基質(zhì)

內(nèi)膜系統(tǒng)：是位于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，在結(jié)構(gòu)、功能以及發(fā)生上具有一定聯(lián)系的膜性結(jié)構(gòu)的總稱。包

括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復(fù)合體、溶酣體、過(guò)氧化氫體以及核膜等。

1>endoplasmicreticulum,ER

2、Golgicomplex,GC：蛋白質(zhì)修飾、分揀和分泌等

3、溶酶體(lysosome)

4、過(guò)氧化物酶體(Peroxisome)

所含酶類：氧化酶、過(guò)氧化氫酶

功能：解毒作用(如酒精中毒)

5^Mitochondrion

6、核糖體(Ribosome)

7、葉綠體——光合作用

8、細(xì)胞骨架(cytoskeleton)：

Microtubule：微管的裝配、微管裝配的踏車現(xiàn)象、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)與運(yùn)輸

Microfilament：肌肉收縮、胞質(zhì)分裂環(huán)、阿米巴運(yùn)動(dòng)

Intermediatefilament：IF

(三)Nucleus

chromatin：指間期細(xì)胞內(nèi)山DNA、組蛋白、非組蛋白及少量RNA組成的線性復(fù)合結(jié)構(gòu)，

是間期細(xì)胞遺傳物質(zhì)存在的形式。

chromosome：細(xì)胞在有絲分裂或減數(shù)分裂過(guò)程中，山染色質(zhì)聚縮而成的棒狀結(jié)構(gòu)。

染色質(zhì)與染色體

多級(jí)螺線管模型

二、細(xì)胞的增殖、分化與凋亡

細(xì)胞繁殖(cellreproduction)：多細(xì)胞生物依賴它完成個(gè)體發(fā)育，是細(xì)胞分化的基礎(chǔ)，即

組織、器官、系統(tǒng)形成基礎(chǔ)。

細(xì)胞分化(celldifferentiation)：胚胎細(xì)胞分裂后的未定型細(xì)胞或簡(jiǎn)單可塑性細(xì)胞，在形態(tài)

和化學(xué)組成上一向?qū)Ｒ恍曰蛱禺愋苑较蜣D(zhuǎn)化，演變?yōu)樘囟?xì)胞類型的過(guò)程。

細(xì)胞死亡(apoptosis)

(一)細(xì)胞周期(cellcycle)

Gi期

RNA、蛋白質(zhì)大量合成：

DNA合成有關(guān)酶的活性增高；

限制點(diǎn)(restriction,R)：

決定周期是否運(yùn)行，對(duì)藥物敏感，DNA修復(fù)。

S期

DNA的復(fù)制：S期活化因子(activator)

染色質(zhì)蛋白的合成

S期檢查點(diǎn)

G2期

合成與分裂有關(guān)的蛋白:如微管蛋白；

染色質(zhì)開始螺旋化、凝集、濃縮。

M期

1、前期(prophase)：染色質(zhì)凝集，核膜核仁消失，紡錘體開始形成。

2、中期(metaphase)：有絲分裂器完善，染色體排列在赤道板上。

3、后期(anaphase)：著絲?？v裂，染色單體分向兩極。

4、末期(telophase)：染色體解旋，核膜核仁出現(xiàn)。

細(xì)胞周期的調(diào)控

生長(zhǎng)因子及其受體

信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)節(jié)

細(xì)胞周期有關(guān)基因及其產(chǎn)物

癌基因和抑癌基因

癌基因(oncogene)：病毒癌基因(v-oncogene)、原癌基因(proto-oncogene,celloncogene)

抑癌基因：細(xì)胞正常生長(zhǎng)、發(fā)育、增殖、分化的必要基因，可突變成癌基因。如c-myc、c-fos、

P53

細(xì)胞分裂周期基因及其產(chǎn)物

周期蛋白(cyclin)：A,B,C,D,E,F,G,H

細(xì)胞分裂周期基因(celldivisioncycle,cdc)

周期蛋白激酶(cyclin-dependentkinase,CDK):

周期蛋白激酶抑制物(CDKinhibitor,CKI):Ink4,pRb,p27,etal.

細(xì)胞周期與醫(yī)學(xué)

腫瘤(tumororcancer)：

抗腫瘤藥物：

非周期特異性藥物：氮芥、絲裂霉素；

周期特異性藥物：放線菌素D；

周期階段性藥物：秋水仙素、長(zhǎng)春花堿、射線。

抗腫瘤中藥：CAM,槐耳，大蒜素，碎劑

(二)細(xì)胞分化(celldifferentiation)

1、細(xì)胞分化的基本概念

2^分化潛能(potential)：干細(xì)胞(stemcell)、研究進(jìn)展

3、胚胎干細(xì)胞與克隆

4挑戰(zhàn)與機(jī)遇

(三)細(xì)胞凋亡(apoptosis)

細(xì)胞凋亡與細(xì)胞壞死

1、定義

2、細(xì)胞凋亡的研究意義

3、細(xì)胞凋亡

調(diào)控分子機(jī)制

三、脫離正常軌道的細(xì)胞一癌細(xì)胞

1、癌細(xì)胞的基本生物學(xué)特點(diǎn)：細(xì)胞核形態(tài)異常、染色體異常、線粒體異常、細(xì)胞周期失控、

具有遷移性、接觸抑制喪失、定著依賴性喪失、去分化現(xiàn)象、代謝旺盛、可移植性、對(duì)GF

需要量降低

2,外因致癌

物理因子：電離輻射、紫外線

化學(xué)因子：亞硝酸類、烷化劑、芳香胺(煌)、元素

生物因子：病毒、霉菌

3、內(nèi)因致癌：原癌基因異常、抑癌基因失活、端粒酶再生、腫瘤轉(zhuǎn)移基因異常活化、腫瘤

轉(zhuǎn)移抑制基因異常、

4、癌癥的預(yù)防和治療

預(yù)防：治理環(huán)境污染、遠(yuǎn)離致癌因子、食品安全

治療：外科，器官移植、藥物、放療、基因治療

Chapter4Reproduction

一、生殖方式

無(wú)性生殖：營(yíng)養(yǎng)生殖、芽殖、裂殖、無(wú)性抱子生殖、克隆、

有性生殖：配子(gamete)生殖：雄配子+雌配子=合子(sperm+ovum=zygote)

二、人類生殖

1.生殖系統(tǒng)(形態(tài)與功能).

2.精子和卵子的發(fā)生

精子發(fā)生：約64~72天：增殖期、生長(zhǎng)期、成熟期、變形期、

卵子發(fā)生：增殖期、生長(zhǎng)期、成熟期

3.減數(shù)分裂

4.受精

5.人類胚胎發(fā)育

三、性生物學(xué)與生殖健康

1、人類生殖能力

(1)生殖器官發(fā)生(胚胎第3至9周)

生殖腺

內(nèi)生殖器

外生殖器

(2)性決定與性分化

性決定(sexdetermination)：決定胚胎向男性或向女性發(fā)育。XY型決定。

性分化(sexdifferentiation)胚胎向男性或女性方向發(fā)育的過(guò)程。胚第6?7周，原始性腺為中

性。

人類男女性別比1:1的保證(圖解)

性別決定基因

SRY：睪丸決定因子，位于Y染色體；

SOX：SOX3：抑制SOX9；SOX9：睪丸決定功能。

男性決定機(jī)制：

46,XY女性：SRY基因缺失

女性決定機(jī)制

46,XX男性：SRY基因的插入

兩性畸形

真兩性畸形：具兩種性腺，外表與外生殖器間性，核型：46,XX：46,XY；46,XX/46,XY

假兩性畸形(性反轉(zhuǎn)綜合征)：具一種性腺，性發(fā)育不同程度異常.

男性假兩性畸形：46,XY。有睪丸，但男性化不足。SRY、雄性激素受體等基因異常

女性假兩性畸形：46,XX。有卵巢，外貌男性化，外生殖器為男性化。

2、性成熟

男女青春發(fā)育期的區(qū)別

特點(diǎn)女性男性

初期體格形態(tài)發(fā)育突增10-1211?13

中期第二性征發(fā)育13~1614-17

后期發(fā)育成熟17~1918?21

3、性衰老

女性性衰老：約60歲進(jìn)入更年期、激素水平的改變，心理和生理上發(fā)生變化、激素替補(bǔ)

男性性衰老：約70歲進(jìn)入男性更年期、男性激素的改變

4、人類生育控制：用科學(xué)方法調(diào)節(jié)人的生育功能，有計(jì)劃地生育子女、繁衍后代，使人

類自身的再生產(chǎn)在數(shù)量和質(zhì)量上適應(yīng)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要?？古怕选⒖股?、抗受精、抗

著床、抗早孕、抗發(fā)育

5、人類生殖障礙：由于自身生殖活動(dòng)異常術(shù)不能實(shí)現(xiàn)生育的疾病狀態(tài)，包括不孕不育。

(1)女性不孕：不孕是措育齡夫婦婚后同居2年或2年以上，性生活正常，未采取避孕措

施但仍未能懷孕。不孕癥可分為原發(fā)不孕和繼發(fā)不孕。

生殖器官疾病所致不孕

內(nèi)分泌、免疫、遺傳因素所致不孕

遺傳因素所致不孕

基因突變和染色體異常導(dǎo)致性腺分化發(fā)育和配子形成障礙，從而引起不孕。

基因突變：性腺發(fā)育障礙；雄激素受體缺陷；苗勒管發(fā)育異常。

染色體異常：性染色體數(shù)目異常；X染色體結(jié)構(gòu)異常，如Xp\Xq,r(X),i(Xq)等

(2)男性不育：夫婦婚后同居3年或3年以上未采取避孕措施，由于男方原因造成女方

不孕者。

生殖器官疾病所致不育

內(nèi)分泌、免疫、遺傳因素所致不育

如與性別相關(guān)的基因突變和性染色體異常。

6、人類輔助生殖

人工授精

“試管嬰兒技術(shù)”。

“第一代試管嬰兒技術(shù)”：

“第二代試管嬰兒技術(shù)”：?jiǎn)尉影麧{內(nèi)注射

“第三代試管嬰兒技術(shù)”：種植前遺傳學(xué)診斷

試管嬰兒：誘導(dǎo)排卵、卵泡期監(jiān)測(cè)、取卵、精樣準(zhǔn)備、受精、體外培養(yǎng)、胚胎移植、結(jié)果檢

測(cè)。

7、人類生殖倫理

社會(huì)倫理問(wèn)題精子、卵子、胚胎庫(kù)、代孕、克隆人

家庭倫理問(wèn)題：?jiǎn)斡H家庭與同性雙親家庭、新成員來(lái)源多元化

倫理問(wèn)題：性比失衡、性愛與生育方式脫節(jié)

Chapter5InheritanceandVariation

一、人類基因組

1、DNA的分子結(jié)構(gòu)

線性鏈狀分子4.

反向雙鏈結(jié)構(gòu):信息復(fù)制、傳遞與保真

2、人類基因組(genome)：成熟生殖細(xì)胞(單倍體細(xì)胞)內(nèi)貯存遺傳信息的所有DNA分子的總

和。分細(xì)胞核基因組線粒體基因組

細(xì)胞核基因組：

2.91X10%,

結(jié)構(gòu)基因2.5-4萬(wàn)個(gè)(占

分類：?jiǎn)我恍蛄?uniquesequence)重復(fù)序列(repetitivesequence),

二、基因的結(jié)構(gòu)與功能

1、基因的結(jié)構(gòu)

斷裂基因(splitgene)：多數(shù)真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)基因，其編碼序列不是連續(xù)排列的，被非編碼序

列分隔開來(lái)。

1、基因的結(jié)構(gòu)

編碼區(qū)：外顯子(exon)內(nèi)含子(intron)

調(diào)控順序：?jiǎn)?dòng)子(promoter)增強(qiáng)子(enhancer)終止(terminator)

2、基因的表達(dá)(expression)

中心法則：1958年，Crick提出：DNAfRNAfprotein

1970年Baltimore等發(fā)現(xiàn)RNA病毒逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象，RNA能自我復(fù)制和翻譯.90,發(fā)現(xiàn)骯病毒。

修正后的中心法則：

3、基因突變(genemutation)：

堿基替換：

移碼突變：插入或丟失堿基

動(dòng)態(tài)突變：微衛(wèi)星DNA的重復(fù)次數(shù)在連代傳遞過(guò)程中發(fā)生明顯的增加。

三、遺傳的基本規(guī)律

(-)分離定律

（1）遺傳性狀由遺傳因子（gene）決定，細(xì)胞中成對(duì)的遺傳因子（等位基因）雜合狀態(tài)下獨(dú)

立存在，互不影響。

（2）配子形成時(shí)，成對(duì)的遺傳因子彼此分離，每個(gè)配子只含有成對(duì)因子中的一個(gè)。

（3）受精時(shí)，雌雄配子以隨機(jī)結(jié)合成合子，遺傳因子又恢復(fù)了成對(duì)狀態(tài)。

（-）自由組合定律

（1）兩對(duì)或兩對(duì)以上的等位基因在雜合狀態(tài)時(shí)，保持其獨(dú)立性。

（2）形成配子時(shí)，等位基因各自獨(dú)立分離，分別進(jìn)入到不同的子細(xì)胞中去；非等位基因之

間則自由組合。

（三）連鎖與互換定律

連鎖（linkage）:生殖細(xì)胞形成時(shí)，位于同?染色體上的基因作為單位同時(shí)傳遞的現(xiàn)象。

互換（crossing-over）：在生殖細(xì)胞形成時(shí)，同源染色體上的各對(duì)等位基因之間的交換現(xiàn)象。

（三）連鎖與互換定律

四、基因突變與基因病

等位基因：在同源染色體上占據(jù)相同座位、控制同類相對(duì)性狀的基因。

顯性基因：在雜合狀態(tài)中，能夠表現(xiàn)其表型效應(yīng)的基因，如：Ao

隱性基因：在雜合狀態(tài)中，不表現(xiàn)其表型效應(yīng)的基因，如：a。

基因型：個(gè)體的特定基因組成，如aa,AA,Aa

表現(xiàn)型：生物體某特定基因所表現(xiàn)的性狀。

1,常染色體顯性遺傳?。ˋD）

某種疾病的致病基因位于常染色體匕且其性狀相對(duì)于正?；蚴秋@性的。

患者基因型：Aa（少見AA）

正?；蛐停篴a

典型系譜的特征

1、男女患病機(jī)會(huì)均等。

2、患者雙親中一方患病。

3、患者同胞中1/2將會(huì)發(fā)病。

4、患者每次生育有1/2的風(fēng)險(xiǎn)。

5、連續(xù)（代）遺傳,。

6、正常夫婦子女不患病（除非新的突變）

Marfansyndrome

牙質(zhì)發(fā)育不全：牙齒灰色等，特殊半透明，乳光

并指、短指、多指

軟骨發(fā)育不全癥

2、常染色體隱性遺傳?。ˋR）

疾病隱性基因位于常染色體上。

患者基因型：aa

正?；蛐停篈A;Aa（攜帶者）

AR病的系譜特征

1、男女發(fā)病機(jī)會(huì)均等；

2、患者散發(fā)分布；

3、患者雙親往往是肯定攜帶者；

4、患者同胞1/4患病，正常同胞2/3為可能攜帶者；

5、近親婚配，子女發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增高.

白化病、PKU

3、X連鎖顯性遺傳?。╔D）

顯性致病基因位于X染色體匕雜合時(shí)發(fā)病。

患者基因型：女性患者XAX\男性患者*八丫。

XD病的系譜特征

1、女性患者是男性患者的一倍。

2、患者雙親一方患病。

3、交叉遺傳：男性患者的女兒都病，兒子正常；女性患者的子女中，各有1/2發(fā)病。

4、系譜中可見連續(xù)傳遞。

抗維生素D佝僂病

4、X連鎖隱性遺傳?。╔R）

隱性致病基因位于X染色體上。

患者一：XaXa;XaY

正常：XAXA;XAXa（攜帶者）；XAY.

XR病的系譜特征：

1、男性患者遠(yuǎn)多于女性患者。

2、母親為攜帶者時(shí)兒子1/2發(fā)?。慌畠簾o(wú)發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)，但女兒1/2為攜帶者。

3、交叉遺傳?；颊叩男值?，姨表兄弟，舅父，外甥有患病的風(fēng)險(xiǎn)。

4、女性患者的父親一定是患者，母親一定是攜帶者。

紅綠色盲：血友病DMD

5、Y-linkedinheritance

五、人類染色體與染色體病

（-）人類染色體與核型

核型：指一個(gè)細(xì)胞中的全部染色體，按其大小、形態(tài)特征順序排列所構(gòu)成的圖象。

核型描述舉例：46,XX、46,XY、45,X、47,XXY、46,XY,+18,-21、69,XXY、

45,X/46,XY（嵌合體）、

（二）染色體的畸變

細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目或結(jié)構(gòu)的異常。

產(chǎn)生原因：細(xì)胞有絲分裂機(jī)制損傷、染色體斷裂和變位重接

1、染色體數(shù)目畸變

整倍性改變：2n,二倍體、n,單倍體、3n,三倍體、4n,四倍體、多倍體、

非整倍性改變：?jiǎn)误w，2n-l、三體，2n+l

2、染色體結(jié)構(gòu)畸變

缺失、倒位、易位、重復(fù)

（三）染色體病

染色體數(shù)目或結(jié)構(gòu)異常導(dǎo)致的疾病。

通常伴有：發(fā)育畸形；智力低下；是流產(chǎn)與不育的重要原因。

高危人群：高齡孕婦、已產(chǎn)出患兒、患者或攜帶者

先天愚型（Down,ssyndrome）

臨床表現(xiàn)：特殊癡呆愚型面容：圓平臉，頸寬而短眼裂小，眼距寬，舌常伸口外，鼻根低

平，肌張力低（得名軟白癡）。皮紋改變有：通貫掌、高位t點(diǎn)。智商低。

核型：21-三體型:47,XX（XY）,+21

18三體綜合征

貓叫綜合征（5江綜合征）

先天性睪丸發(fā)育不全綜合征：

男性不育、第二性女性化、睪丸小、陰莖發(fā)育不良、乳房女性化等、智力或精神障礙

先天性卵巢發(fā)育不全

核型:45,X

表型女性，但生殖系統(tǒng)發(fā)育全、身材矮小、肘外翻、原發(fā)閉經(jīng)、后發(fā)際低、有頸蹊等。

脆性X綜合征

六、遺傳與優(yōu)生優(yōu)育

(-)優(yōu)生優(yōu)育措施

提倡優(yōu)選優(yōu)育：鼓勵(lì)體格和智力有優(yōu)秀表型和基因型的個(gè)體生育更多后代。

人工受精：男性不育、AD患者等

試管嬰兒：有正常卵子的女性不育者

(-)優(yōu)生優(yōu)育的咨詢

婚配期：擇偶、婚檢。

孕期與胎教：

圍產(chǎn)期：提倡自然產(chǎn)

哺乳期：母乳喂養(yǎng)、自己撫養(yǎng)

孩童期：適當(dāng)教育

(三)遺傳病的預(yù)防

環(huán)境保護(hù)：誘變劑、致畸劑、病原生物

遺傳攜帶者的檢出

新生兒篩查

遺傳咨詢

婚姻指導(dǎo)及生育指導(dǎo)：禁止近親結(jié)婚產(chǎn)前診斷

癥狀出現(xiàn)前預(yù)防

第六章生物技術(shù)

一、生物工程形成簡(jiǎn)史

傳統(tǒng)發(fā)酵釀酒、制醬制醋技術(shù)；

1860年，巴斯德霉菌純粹培養(yǎng)技術(shù)；

1878年，啤酒酵母單一培養(yǎng)技術(shù)；

1881年，細(xì)菌的純粹培養(yǎng)技術(shù)；

1929年，抗菌素盤尼西林發(fā)現(xiàn)；

1946年，用細(xì)菌可以生產(chǎn)氨基酸；

1952年，用微生物轉(zhuǎn)化荷爾蒙；

1953年，Waston、Crick提出了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)；

1972年，美國(guó)斯坦福大學(xué)構(gòu)建了第一個(gè)重組DNA分子；

1977年，在美國(guó)舊金山建立了世界上第一家遺傳工程公司。

二、生物工程定義

生物工程是生物技術(shù)的總稱，是對(duì)生命有機(jī)體在分子水平、細(xì)胞水平、組織水平、個(gè)體水平

進(jìn)行不同層次的創(chuàng)造性設(shè)計(jì)和改造，使之能定向組建具有特定性狀的新物種或新品系，從而

造福人類的現(xiàn)代應(yīng)用技術(shù)學(xué)科。

生物工程主要包括細(xì)胞工程、基因工程、酶工程、發(fā)酵工程和生化工程等。

三、研究生物工程的意義

使人類進(jìn)入了按照自己的需要人工創(chuàng)造新生物的偉大時(shí)代；

它是世界新技術(shù)革命的三大支柱之一（信息、材料、生物工程），具有相當(dāng)大的潛在生產(chǎn)

力。

一、基因工程：基因工程就是從生物體中把生物遺傳物質(zhì)分離出來(lái)，或人工合成一個(gè)DNA

分子，用人工的方法對(duì)遺傳物質(zhì)進(jìn)行搭配、組合，然后轉(zhuǎn)入某細(xì)胞內(nèi)，通過(guò)改變其遺傳物質(zhì)

的結(jié)構(gòu)，來(lái)改變它的遺傳特性，使之定向地產(chǎn)生符合人類需要的新型生物物種、類型。

基因工程的基本過(guò)程

1、獲得DNA片段（目的基因）

2、DNA片段和載體DNA體外連接

2、DNA片段和載體DNA在體外連接

3、將重組DNA分子引入宿主細(xì)胞

4、選擇、篩選

5、培養(yǎng)，觀察

二、細(xì)胞工程

定義：將一種生物細(xì)胞中攜帶全套遺傳信息的基因或染色體整個(gè)地轉(zhuǎn)入另一種生物細(xì)胞，從

而改變細(xì)胞的遺傳性，改造生物的性狀和功能，創(chuàng)造新的生物類型。

包括：細(xì)胞融合、細(xì)胞器移植、染色體工程、細(xì)胞和組培技術(shù)等。

優(yōu)點(diǎn)：可控制最佳生產(chǎn)條件；培養(yǎng)物為無(wú)菌、無(wú)蟲，保證產(chǎn)品質(zhì)量；工藝操作較為簡(jiǎn)單，提

高生產(chǎn)力。

三、酶工程

定義：利用醐的特異催化功能，將一種物質(zhì)轉(zhuǎn)化為另一種物質(zhì)的技術(shù)。

基本步驟：將酶制劑精制成固相酶，然后將其組裝在特殊的器件中形成生物反應(yīng)器，利用這

種反應(yīng)器將底物轉(zhuǎn)化為人類需要的產(chǎn)品。

優(yōu)點(diǎn)：快速；高效；產(chǎn)品回收和提純工藝簡(jiǎn)便。

四、發(fā)酵工程

定義：工程學(xué)與微生物學(xué)的結(jié)合。利用微生物的特性，通過(guò)現(xiàn)代化工程技術(shù)，生產(chǎn)有用物質(zhì)

或直接將其應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)的-門技術(shù)。

包括：菌種選育、菌種生產(chǎn)、代謝產(chǎn)物發(fā)酵和分離，以及微生物機(jī)能的利用等。

優(yōu)點(diǎn)：投資?。灰娦Э?；污染小。

四、發(fā)酵工程

1.微生物菌體的生產(chǎn)和利用

2.微生物代謝產(chǎn)物的應(yīng)用

3.微生物機(jī)能的應(yīng)用

生物技術(shù)的新浪潮：

蛋白質(zhì)工程、第二代基因工程

以蛋白質(zhì)為對(duì)象為目的的生物工程

必須突破以下幾個(gè)難關(guān)：

1、基因結(jié)構(gòu)的改變

2、基因的高效表達(dá)

3、翻譯后的蛋白修飾

4、新蛋白的提純

海洋生物工程

以海洋為對(duì)象，生產(chǎn)開發(fā)人類所需的新食物、新能源、新藥物和新材料的生物工程

如：培育新品種的海鮮、生產(chǎn)海洋生物活性物質(zhì)、治理海域污染等

生物計(jì)算機(jī)

特點(diǎn)：

1、能制成超高密度的線路、生物集成塊

2、能制成半永久性元件

3、以生物化學(xué)反應(yīng)模擬人體機(jī)能進(jìn)行工作，所需能量很少、目前已制成蛋白質(zhì)薄膜、DNA

芯片等

農(nóng)業(yè)生物工程

生物工程技術(shù)在農(nóng)業(yè)革命中的應(yīng)用

包括：基因工程改良；細(xì)胞工程育種；快速無(wú)性繁殖；畜牧業(yè)中的生物工程技術(shù)等。

生物傳感器

通過(guò)敏感膜將生物體內(nèi)的化學(xué)信息轉(zhuǎn)化為電、熱、光等訊號(hào)的傳感檢測(cè)器。

第一代：由固定化酶膜和電化學(xué)器件組成的酶電極；

第二代：微生物、細(xì)胞器、動(dòng)植物組織、免疫等生物傳感器；

第三代：生物電子學(xué)傳感器，將具有智能。

Chapter7生命科學(xué)前沿

一、克隆技術(shù)（Clone）

（一）、克隆的一般概念

Clone也稱無(wú)性繁殖系。指通過(guò)無(wú)性方式（無(wú)受精過(guò)程），單個(gè)細(xì)胞或個(gè)體繁殖產(chǎn)生的一群基

因型完全相同、與親代相似的細(xì)胞或個(gè)體。

克隆的理論基礎(chǔ)

細(xì)胞分化的可逆性——脫分化

細(xì)胞的全能性

克隆的層次：細(xì)胞克隆個(gè)體克隆，也稱克隆體。分子克?。╩olecularcloning）器官克隆

（-）動(dòng)物克隆的方法和原理

兩種途徑：細(xì)胞核移植克隆、胚胎切割產(chǎn)生李生子

1、胚胎分割

將一個(gè)胚胎分割成若干個(gè)胚胎,每個(gè)胚胎長(zhǎng)成?頭動(dòng)物。

如：人類的同卵雙胎（或多胎）：

缺點(diǎn)：克隆得到的動(dòng)物個(gè)體數(shù)量有限

2^細(xì)胞核移植（nucleartransfer）

Spemann（1938）：所有的胚胎細(xì)胞的基因型都與受精卵完全相同，且都有可能擁有發(fā)育全能

性的細(xì)胞核。

核移植（尤其是體細(xì)胞供核體）是獲得大量遺傳上相同的群體最為理想的手段。

細(xì)胞核移植的基本環(huán)節(jié)如下：

圖解

細(xì)胞核移植圖解

（1）獲取供體（donor）細(xì)胞（核）

供核細(xì)胞來(lái)源：

胚胎細(xì)胞（早期SC,ESC）：屬全能細(xì)胞，具有多樣性、可塑性和可逆性。

體細(xì)胞（已分化細(xì)胞）：用羊體細(xì)胞復(fù)制得到的克隆羊不是下一代，而是它本身。

操作：酶消化或機(jī)械吹打分散細(xì)胞

（2）選取受體（recipient）細(xì)胞（質(zhì)）

受體細(xì)胞來(lái)源：

受精卵

2-細(xì)胞胚胎

卵母細(xì)胞：使重構(gòu)胚恢復(fù)到受精卵狀態(tài)。

去核操作：盲吸法、半卵法、功能性去核法

（2）選取受體（recipient）細(xì)胞（質(zhì)）

盲吸法

（3）細(xì)胞核移植或核質(zhì)融合

顯微注射

融合（化學(xué)、病毒、電融合）

（4）重組（構(gòu)）胚培養(yǎng)

重組胚胎需一定時(shí)間的體外培養(yǎng)。或放入中間受體輸卵管內(nèi)孵育。

（5）重組胚移植入母體

將重組胚移入母體子宮，妊娠發(fā)育至分娩。

高度分化的體細(xì)胞核在卵細(xì)胞質(zhì)的環(huán)境中，回復(fù)其“全能性”，并分化、發(fā)育成一個(gè)體。

（三）克隆動(dòng)物研究進(jìn)展

1、兩棲動(dòng)物克隆

1938年，Spemann：細(xì)胞核移植試驗(yàn)。

1952年，Briggs和King：青蛙細(xì)胞核移植,但沒(méi)有發(fā)育。

1975,Gurdon證明培養(yǎng)的青哇成體角化細(xì)胞核移植后可維持胚胎發(fā)育到蝌蚪階段。但是在

開始進(jìn)食以后死亡。

2、哺乳動(dòng)物胚胎細(xì)胞克隆

1981,Hlmenec和Hoppe：（胚胎內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞核+受精卵）幼鼠。

1986,Willadsen：桑根胚的細(xì)胞核+成熟卵母細(xì)胞綿羊。

1994,菲爾斯特：（發(fā)育晚期階段的胚胎細(xì)胞+成熟卵母）克隆牛。

3、哺乳動(dòng)物體細(xì)胞克隆

1996年7月5日，英國(guó)Roslin研究所（Wilmut博士）：乳腺細(xì)胞克隆羊多莉。

體細(xì)胞作為供體細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞核移植研究的成功，說(shuō)明分化細(xì)胞通過(guò)處理后，并在去遺傳物質(zhì)

成熟卵母細(xì)胞質(zhì)的作用下,能夠恢復(fù)其全能性。

4、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物克隆

1997,Roslin研究所：帶有人類基因的轉(zhuǎn)基因克隆羊（波莉和莫莉）。

插入人類超氧化歧化酶基因，克隆出轉(zhuǎn)基因羊。

帶人類基因的克隆綿羊分泌的奶中含治療血友病的蛋白質(zhì)因子9?？膳嘤龃笈瑯拥?/p>

綿羊,從奶中廉價(jià)獲得大量藥物或其它化合物。

5、異種動(dòng)物克隆

1998,美國(guó)威斯康星-麥迪遜大學(xué)：以牛卵子作孵化器，克隆出豬、牛、羊、物猴的后代。

6、具生殖能力的克隆動(dòng)物

1998年4月：克隆羊多莉與公羊戴維正常交配，產(chǎn)下女兒邦尼。表明克隆動(dòng)物未喪失其動(dòng)物

種性的生殖能力。

7、克隆的克隆

1998,夏威夷大學(xué)：以火奴魯魯技術(shù)培育三代克隆鼠“克隆的克隆”。

其中最主要的是采用吸移管注入,利用機(jī)械和化學(xué)激活方法。

8、應(yīng)用與器官移植的克隆動(dòng)物

1998年7月，英國(guó)PPL公司：培育用于人體器官移植的克隆豬。

我國(guó)在細(xì)胞核移植研究

60年代童第周開展核移植研究。

70年代童第周提出哺乳動(dòng)物核移植試驗(yàn)。

中科院發(fā)育所(1991)克隆兔(流產(chǎn))。

江蘇省農(nóng)科院(1992)培育出活的克隆兔。

西北農(nóng)大張涌(1993)克隆綿羊；

華南師大和廣西農(nóng)大、中科院畜牧所(1995-1996)克隆牛。

(四)動(dòng)物克隆技術(shù)的應(yīng)用前景

1、克隆技術(shù)與醫(yī)藥生產(chǎn)

轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物生產(chǎn)蛋白質(zhì)、激素、。

組建疾病動(dòng)物模型

2、克隆技術(shù)與組織工程

將早期克隆胚胎增殖，定向誘導(dǎo)(接種于三維材料上)發(fā)育成“定做”組織、器官。

3、動(dòng)物克隆技術(shù)與遺傳育種

縮短育種年限，提高效率

制造變種(轉(zhuǎn)基因技術(shù))

挽救瀕危物種：

(五)克隆人與法律問(wèn)題

I、生育模式和觀念改變

2、人倫關(guān)系的混亂

3、影響人類的性別比例

4、人口數(shù)量難以控制

5、克隆人的人權(quán)問(wèn)題

6、破壞公平的競(jìng)爭(zhēng)法則

7、人類基因的多樣性

二、生物信息學(xué)(bioinformatics)

1.生物信息

基因組信息：如基因的DNA序列、定位

基因產(chǎn)物(蛋白質(zhì)或RNA)的結(jié)構(gòu)和功能

各生物種間的進(jìn)化關(guān)系等其他信息資源

HGP

人類基因組計(jì)劃(HumanGenomeProject,HGP):美國(guó)1985年提出，目的在于闡明人類基因

組DNA3Xl()9bp核甘酸序列，破譯人類全部遺傳信息，HGP于1990年正式啟動(dòng)。

生物信息學(xué)是以計(jì)算機(jī)為主要工具，開發(fā)各種軟件，對(duì)II益增長(zhǎng)的DNA和蛋白質(zhì)的序列和

結(jié)構(gòu)等相關(guān)信息進(jìn)行收集、儲(chǔ)存、檢索、加工、分析和研究，同時(shí)建立理論模型，指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)

研究

三大構(gòu)成：數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用軟件

2.什么是生物信息學(xué)

生物信息學(xué)(bioinformatics)是生物學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)以及應(yīng)用數(shù)學(xué)等學(xué)科相互交叉而形成的

一門新興學(xué)科。它通過(guò)對(duì)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取、加工、存儲(chǔ)、檢索與分析，進(jìn)而達(dá)到揭示

數(shù)據(jù)所蘊(yùn)含的生物學(xué)意義的目的。

3.生物信息學(xué)的重要研究課題

大規(guī)?；蚪M測(cè)序中的信息分析

新基因和新SNP的發(fā)現(xiàn)與鑒定

非編碼區(qū)信息結(jié)構(gòu)分析

遺傳密碼的起源和生物進(jìn)化

完整基因組的比較研究

大規(guī)?；蚬δ鼙磉_(dá)譜的分析

生物大分子的結(jié)構(gòu)模擬與藥物設(shè)計(jì)

生物信息學(xué)分析方法的研究

建立國(guó)家生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)與服務(wù)系統(tǒng)

應(yīng)用與發(fā)展研究

4、生物信息學(xué)的研究領(lǐng)域

基因組信息的獲取、處理、貯存、傳遞、分析和解釋；

蛋白質(zhì)組信息學(xué)：蛋白質(zhì)的序列、結(jié)構(gòu)、功能及定位分類、蛋白質(zhì)連鎖圖、蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)的

建立、相關(guān)分析軟件的開發(fā)和應(yīng)用等方面；

基因與蛋白質(zhì)的關(guān)系：蛋白質(zhì)編碼基因的識(shí)別及算法研究、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、功能預(yù)測(cè)等，

新藥研制、生物進(jìn)化等。

5.生物信息學(xué)的應(yīng)用

發(fā)現(xiàn)基因

縮短藥物開發(fā)周期

三、生物材料

生物材料：

與活體相聯(lián)系的材料，植入活體內(nèi)能起某種生物體功能的材料，模仿生物功能的材料。

生物材料學(xué)研究目的：

在分析天然生物材料微組裝、生物功能及形成機(jī)理的基礎(chǔ)匕發(fā)展新型醫(yī)用材料以用于人體

組織器官的修復(fù)與替代；發(fā)展仿生高性能工程材料。

1、天然生物材料

成分

豐富元素:C、H、0、N

較豐富元素：Ca、P、Cl、K等

微量元素：Fe、Cu、Zn、Mn、Mg等

原子、分子間作用力：強(qiáng)相互作用：

離子鍵、共價(jià)鍵：弱相互作用：

靜電作用、色散力、氫鍵、疏水作用力

分子組成：水、核甘酸、氨基酸、糖、生物礦物

分類

(1)結(jié)構(gòu)蛋白

(2)生物軟組織

柔韌的生物復(fù)合材料可認(rèn)為是相對(duì)剛硬的纖維或粒子填充在柔軟的基質(zhì)中。

例如加州海岸老年?？心z層：

鹽(5%)膠原(6.7%)基質(zhì)(2%)水(86%)

在較大的應(yīng)力下，膠原纖維取向變化，中膠層在應(yīng)力方向變硬；載荷消失后，中膠層又能

彈性地恢復(fù)原形。

(3)生物復(fù)合纖維：

可承受彎曲和壓縮載荷

例：

蝗重腱：原纖維是幾丁質(zhì)，基體是蛋白。

幾丁質(zhì)是以很強(qiáng)的氫鍵結(jié)合的：蛋白塊體是球狀的，它們形成基體并分布在纖維之間，

與其牢牢鍵合，從而增加了基體的剛度。

(4)天然生物礦物

貝殼的結(jié)構(gòu)

角質(zhì)層：最外層，由殼質(zhì)蛋白構(gòu)成

棱柱層：中層，由棱柱狀方解石平行排列而成

珍珠層：最內(nèi)層，由小平板狀結(jié)構(gòu)單元平行累枳而成

其中無(wú)機(jī)相95%,有機(jī)基質(zhì)是一些蛋白和多糖

2、生物醫(yī)學(xué)材料

用于醫(yī)療的能植入生物體或能與生物組織相接合的材料。如金屬、陶瓷、高分子等。

基本要求

高度精確的生物學(xué)功能或模仿該功能

生物相容性

無(wú)宿主反應(yīng)：在生理環(huán)境中對(duì)機(jī)體不產(chǎn)生明顯而有害的效應(yīng)。

無(wú)材料反應(yīng)：機(jī)體對(duì)材料也不產(chǎn)生明顯而有害的影響。

影響生物相容性的因素

生物醫(yī)用材料類型

生物醫(yī)用金屬材料

生物醫(yī)用高分子材料

生物陶瓷

生物醫(yī)用復(fù)合材料

生物衍生材料

(1)生物醫(yī)用金屬材料

是一類用作生物醫(yī)用材料的金屬和合金，是一類生物惰性材料，是臨床應(yīng)用最廣泛的承力

植入材料。

已用于臨床的醫(yī)學(xué)金屬材料主要有不銹鋼、金古基合金和鈦基合金三大類。

(2)生物醫(yī)用高分子材料

(3)生物陶瓷

(4)生物醫(yī)用復(fù)合材料

(5)生物衍生材料

由經(jīng)過(guò)特殊處理的天然生物組織形成的生物醫(yī)學(xué)材料，又稱生物再生材料。

特殊處理包括：

A、維持組織原有構(gòu)型的輕微處理

B、拆散原有構(gòu)型，重建新的物理形態(tài)的強(qiáng)烈處理

材料在生物體內(nèi)的反應(yīng)(材料反應(yīng))

膨脹浸析

腐蝕和溶解

生物分子與材料表面的反應(yīng)

宿主反應(yīng)

類型：局部反應(yīng)；全身反應(yīng)

植入材料的致腫瘤作用

致癌性測(cè)試：

化學(xué)結(jié)構(gòu)和功能方面

體外測(cè)試

動(dòng)物長(zhǎng)期生物檢定

生物醫(yī)學(xué)材料的應(yīng)用

合成高分子可吸收性縫線

聚合釋放藥物體系

1、含有藥物的非生物可侵蝕膠囊

2、生物可侵蝕體系

3、擴(kuò)散/生物可侵蝕體系

4、生物降解聚合物由共價(jià)鍵與藥物活

性因子結(jié)合，經(jīng)水解作用而被釋放

人工器官：人工器官是用以暫時(shí)或永久代替人體某個(gè)器官功能的人工裝置。如人工肺、人工

腎、人工心臟等。

人工血管

合成纖維管

心臟起搏器：用脈沖電流刺激心肌，使心肌收縮，來(lái)治療心動(dòng)過(guò)緩并伴有急性新源性腦缺

氧綜合癥等患者，使其心率增快，心排血量增加到正常范圍，這就叫做心臟起搏。所用的儀

器即為心臟起搏器。

心臟起搏器分類

固定頻率型：所發(fā)出的頻率是固定的，不受自主心跳影響。只能用于完全性房室傳導(dǎo)阻滯患

者。

同步按需型：能根據(jù)患者的不同需要作HI反應(yīng)，避免心室負(fù)擔(dān)過(guò)重。

心臟有正常傳導(dǎo)時(shí)：起搏器不起作用；

發(fā)生完全性傳導(dǎo)阻滯時(shí)：

A、起搏脈沖高于自主心率，則起搏器起作用；

B、起搏脈沖低于自主心率，則起搏器被抑制。

固定頻率型起博器作用原理

R波抑制型起搏器作用原理

心臟起搏器的結(jié)構(gòu)

機(jī)身——脈沖發(fā)生器和電池能源，分為體外佩帶和體內(nèi)埋植兩種類型。

電極導(dǎo)線——電極通常用鉆金制作，分為單極和雙極導(dǎo)線，安置在心臟內(nèi)。導(dǎo)線做成螺旋

式，外