21世紀(jì)生物新進(jìn)展省公開課金獎(jiǎng)全國(guó)賽課一等獎(jiǎng)微課獲獎(jiǎng)?wù)n件

生物繼教專題生物學(xué)走進(jìn)21世紀(jì)

21StCenturyBiology

Ⅳ春趙景制1/77首先,

給大家?guī)讉€(gè)要領(lǐng)性提醒……2/77從當(dāng)前生物學(xué)看未來發(fā)展

從20世紀(jì)生物學(xué)到21世紀(jì)生命科學(xué),名稱轉(zhuǎn)換已昭示出這一學(xué)科已經(jīng)前進(jìn)到了一個(gè)嶄新階段.生物學(xué):以碩士物本身特征和行為為主要,更現(xiàn)象,更詳細(xì)一些.生命科學(xué):生物是環(huán)境中生命,更重視從生命化學(xué)本質(zhì)到生命生存關(guān)系,更本質(zhì),更統(tǒng)攝一些.這是一個(gè)認(rèn)識(shí)和概念遷移.更是一個(gè)內(nèi)升.3/77

1.二十世紀(jì)生物學(xué)最大特點(diǎn)

①生物學(xué)從單科發(fā)展到交叉學(xué)科形成.②研究根本為:宏觀到微觀,

整體到局部,

結(jié)構(gòu)到功效,

細(xì)胞到分子.③由認(rèn)識(shí)到實(shí)踐,由理論到應(yīng)用.

以孟德爾定律新生開始了20世紀(jì)---摩爾根理論推進(jìn)了經(jīng)典單科發(fā)展---數(shù)理化滲透使生物學(xué)擺脫了局限---DNA分子結(jié)構(gòu)發(fā)覺把生物學(xué)領(lǐng)入分子時(shí)代---以基因工程為關(guān)鍵生物技術(shù)開始了生物經(jīng)濟(jì)---分子生物學(xué)融合范例提醒著人們大生物學(xué)融合趨勢(shì)---生命科學(xué)帶著重點(diǎn)進(jìn)入了21世紀(jì).4/77

2.未來生物學(xué)發(fā)展方向

①生命科學(xué)要繼續(xù)向微觀本質(zhì)方面縱深發(fā)展.

②回采宏觀,宏觀生物學(xué)將在21世紀(jì)得到長(zhǎng)足進(jìn)展.

③發(fā)育生物學(xué),神經(jīng)科學(xué),腦科學(xué)等將獲重大進(jìn)展.④發(fā)育,遺傳和進(jìn)化理論將統(tǒng)一.

⑤生物技術(shù)高速發(fā)展,3B將開創(chuàng)生物世紀(jì)未來.

⑥分子生物學(xué)繼續(xù)是生命科學(xué),甚至是NS帶頭學(xué)科.21世紀(jì)生物學(xué)將是一個(gè)更本質(zhì)化,統(tǒng)一,真正,名符其實(shí),系統(tǒng)化綜合性生物學(xué).

GeneralBiologySystembiology

用系統(tǒng)論認(rèn)識(shí)方法,認(rèn)識(shí)生命整體.用系統(tǒng)論處理工具,處理生命問題.5/77

3.當(dāng)前幾個(gè)問題重點(diǎn)提醒

生物大分子高級(jí)結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)是生命現(xiàn)象基礎(chǔ).

分子運(yùn)動(dòng)是生命功效本質(zhì).

三維結(jié)構(gòu)是解開生命奧秘鑰匙,

沒有生物大分子三維結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng),就沒有生命現(xiàn)象.結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)將是21世紀(jì)生命科學(xué)發(fā)展基礎(chǔ)和動(dòng)力.6/77

核酸與蛋白質(zhì)相互作用是主要問題.

信息大分子表示和調(diào)控是復(fù)雜問題.

傳遞和表示是生物大分子轉(zhuǎn)化問題.

中心法則是大分子間信息流程問題.

對(duì)與中心法則相關(guān)主要問題深入研究,依然是未來生物學(xué)中重中之重.

生物大分子相互作用是生命功效表達(dá),這是21世紀(jì)生命科學(xué)發(fā)展研究主要焦點(diǎn).

生物大分子相互作用7/77

今后25年,腫瘤分子生物學(xué)將會(huì)轉(zhuǎn)入到應(yīng)用方面.將癌基因、抑癌基因作用機(jī)制研究結(jié)果直接用來處理腫瘤預(yù)測(cè)、診療、規(guī)模預(yù)防和有效治療上.

自從上世紀(jì)60年代免疫學(xué)脫離微生物范圍而獨(dú)立后,現(xiàn)在已完全進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代-----分子免疫學(xué).而進(jìn)展最快MHC(或HLA)將對(duì)生物學(xué)和醫(yī)學(xué)產(chǎn)生巨大影響.

腫瘤分子生物學(xué)醫(yī)學(xué)應(yīng)用

分子免疫學(xué)醫(yī)學(xué)應(yīng)用8/77

干細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展和應(yīng)用將再審生命.生命再造,定向發(fā)育,器官再生,疾病根治….這是研究和應(yīng)用連接最緊一例,是技術(shù)和經(jīng)濟(jì)結(jié)合最好一例.

拓?fù)渖飳W(xué)是為遺傳、發(fā)育和進(jìn)化理論綜合統(tǒng)一而誕生.遺傳是傳遞和表示本身,發(fā)育是表示程序,進(jìn)化是表示程序時(shí)空差異.其本質(zhì)都是DNA時(shí)空調(diào)整造就了生命四維構(gòu)象.這么學(xué)科整合一定是個(gè)必定.

干細(xì)胞生物學(xué)快速發(fā)展

相關(guān)連理論由分聚合9/77

建立神經(jīng)肽、受體、離子通道、G蛋白及NGF三維結(jié)構(gòu).(一級(jí)結(jié)構(gòu)已經(jīng)經(jīng)過cDNA克隆技術(shù)得到說明)

進(jìn)一部完善神經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子進(jìn)程、基本組員、信號(hào)整合、調(diào)控等概念.

說明神經(jīng)信號(hào)在生物體內(nèi)快速傳導(dǎo)分子機(jī)制.盡快走出研究初始階段.

說明腦神經(jīng)回路結(jié)構(gòu)和信息處理機(jī)制問題.這是神經(jīng)生物學(xué)中最復(fù)雜問題.探究思維、情感、學(xué)習(xí)、記憶等活動(dòng)分子基礎(chǔ).

加緊腦科學(xué)與信息科學(xué)、微電子技術(shù)、生物技術(shù)結(jié)合,

引領(lǐng)一場(chǎng)新信息革命.

分子生物學(xué)與神經(jīng)生物學(xué)、腦科學(xué)結(jié)合,將造成一場(chǎng)新智能革命.大腦風(fēng)暴將席卷全球.

人體信息智能研究將高速發(fā)展10/77現(xiàn)在,

給大家介紹幾個(gè)發(fā)展點(diǎn)……11/77

一群神秘可塑細(xì)胞--干細(xì)胞

3B與21世紀(jì),還有技術(shù)人文

遺傳、發(fā)育和進(jìn)化理論統(tǒng)一

中心法則障礙及其疏通

遺傳學(xué)要迎來新一輪發(fā)展

染色體結(jié)構(gòu)將被重點(diǎn)回采

內(nèi)容一攬12/77

結(jié)語(yǔ):

我替大家列了幾個(gè)21世紀(jì)生命科學(xué)發(fā)展點(diǎn),重不在掌握,而在關(guān)注.

我們教書,就是在關(guān)注著全局,以組成和調(diào)整著我們教學(xué)新思想.

最終是為了幫助我們學(xué)生完成合意性建構(gòu)----知識(shí)和思維應(yīng)時(shí)性建構(gòu).

13/77再見謝謝各位

歡迎指正!郵箱:

laozhao56@14/77

關(guān)于“中心法則”

生命科學(xué)基本事件是傳遞和表示.“中心法則”是傳遞和表示分子表示,是傳遞和表示“分子表示式”.是信息流通道.因?yàn)樯锸荄NA性,DNA基本屬性就是傳遞和表示.生命無(wú)不如此.

活頁(yè)集2

傳遞DNAmRNAPROTEIN

表達(dá)15/77

感染蛋白復(fù)制

?變構(gòu)基因突變正常蛋白中間蛋白朊粒是一個(gè)感染蛋白對(duì)它增殖無(wú)法解釋

瘋牛病差點(diǎn)兒顛覆了“中心法則”.誘導(dǎo)16/77DNA

mRNA

新生肽

蛋白質(zhì)

對(duì)“中心法則”真正挑戰(zhàn)是:

新生肽是怎樣折疊成高級(jí)結(jié)構(gòu)?

基因數(shù)量比蛋白質(zhì)少,怎樣對(duì)應(yīng)解釋?

上百種蛋白質(zhì)修飾方式到底是怎樣進(jìn)行?

?

真正挑戰(zhàn)是21世紀(jì)生物學(xué)研究重大課題17/77

發(fā)覺有幫助新生肽折疊蛋白質(zhì)

分子伴侶MolecularChaperone

是一類相互之間沒相關(guān)系蛋白,它們功效是幫助多肽在體內(nèi)進(jìn)行非共價(jià)組裝.但并不是其中功效組分.----Ellis1993

最大分子伴侶是“熱休克蛋白”

研究最多是:HSP60HSP70HSP90GrPE

折疊酶

PDI二硫鍵異構(gòu)酶-------幫助二硫鍵形成

PPI肽基脯氨酸順反異構(gòu)酶---幫助順反變構(gòu)特異識(shí)別--靶蛋白--復(fù)合物--抑制不正常折疊--策應(yīng)正常折疊18/77

第二遺傳密碼之說有些人提出:蛋白質(zhì)從一級(jí)結(jié)構(gòu)到高級(jí)結(jié)構(gòu)定型折疊可能也存在著像三聯(lián)體密碼子一樣另一套密碼.專門負(fù)責(zé)蛋白質(zhì)折疊,即所謂第二套遺傳密碼.

關(guān)于“中心法則”確實(shí)有許多問題沒有處理,人們普遍認(rèn)為,“分子伴侶”是處理這些問題關(guān)鍵,是幫助通暢“中心法則”通道“疏通機(jī)”.也是21世紀(jì)生命科學(xué)發(fā)展前沿一個(gè)重大課題.19/77

分子伴侶研究結(jié)果必定會(huì)加深我們對(duì)生命現(xiàn)象深層認(rèn)識(shí).因?yàn)榉肿影閭H在生命活動(dòng)各個(gè)層次都含有主要作用，它突變和損傷也必定會(huì)引發(fā)疾病，所以也會(huì)出現(xiàn)“分子伴侶病”定名,

另首先，分子伴侶研究結(jié)果將從根本上提升基因工程和蛋白工程成功率和自然化。

21世紀(jì)將形成份子伴侶熱20/77遺傳、發(fā)育和進(jìn)化理論統(tǒng)一

遺傳、發(fā)育和進(jìn)化是近關(guān)當(dāng)代遠(yuǎn)連太古生命時(shí)空問題.是生物學(xué)中最具連貫性基本問題.早在19世紀(jì)末期,德國(guó)人魏斯曼就試圖建立遺傳、發(fā)育和進(jìn)化統(tǒng)一理論.但沒有成功.留下了遺憾,也留下了思索,更點(diǎn)明了方向.即生物學(xué)理論需要大綜合---遺傳、發(fā)育和進(jìn)化要首先要統(tǒng)一.

活頁(yè)集3這是留給21世紀(jì)一個(gè)重大理論任務(wù)21/77

.學(xué)科發(fā)展問題:

遺傳學(xué),胚胎學(xué),發(fā)展不平衡.進(jìn)化理論不順利.

所以,遲遲不能殊途同歸.

.理論問題:

遺傳怎樣控制發(fā)育,又怎樣反應(yīng)進(jìn)化.

卵子生成時(shí),發(fā)育信息怎樣儲(chǔ)存其中(發(fā)育印記)?

受精后,怎樣讓基因參差表示(調(diào)控印記)?

最主要是,有一個(gè)什么樣遺傳程序?

即表示次序,而不是表示事件本身.

關(guān)鍵問題是:

這種遺傳程序是以何種方式編碼在DNA上?

這種一維程序又是怎樣控制三維形態(tài)發(fā)育?

問題焦點(diǎn)是22/771.一個(gè)事實(shí)----多層次網(wǎng)絡(luò)表示

胚胎早期發(fā)育是受多個(gè)基因群形成多層次網(wǎng)絡(luò)控制.

同一層基因群依次表示.

上一層基因產(chǎn)物對(duì)下一層基因起誘導(dǎo)作用.

縱控層次,橫聯(lián)網(wǎng)絡(luò)基因群表示.母體效應(yīng)基因產(chǎn)物造成不一樣卵質(zhì)位于不一樣卵質(zhì)中基因有選擇地被激活

體軸表示

體節(jié)表示

器官表示

胚胎成形順序

要說幾個(gè)事兒23/77

2.一個(gè)思想---昆蟲體節(jié)發(fā)育

基因在染色體上按排列次序激活

體節(jié)發(fā)育也從前到后開始分化表示次序似乎重演著系統(tǒng)發(fā)育次序

基因排列次序保留了進(jìn)化路徑“遺址”.我們似乎能夠得出:基因次序本身就是信息要深入研究是:是基因次序改變影響了進(jìn)化;還是進(jìn)化改變了基因次序.基因次序本身就是信息24/773.一個(gè)意識(shí)---發(fā)育三維基因作用

不一樣基因決定不一樣軸線發(fā)育.向性相同基因在不一樣區(qū)域有不一樣活性.向速基因有著嚴(yán)格時(shí)空表示次序向序

ZXY

XYZ據(jù)1999.BaslerAndStruhl:發(fā)育軸決定基因作用四維性25/774.細(xì)胞凋亡與進(jìn)化相關(guān)(消)

細(xì)胞凋亡雕琢器官發(fā)育(似一把刻刀)

器官大小是細(xì)胞增殖與凋亡平衡.

器官形態(tài)建成被細(xì)胞凋亡所雕塑.

細(xì)胞凋亡更替著新舊器官和組織.

細(xì)胞凋亡去除遷移過程中迷途細(xì)胞.

運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元細(xì)胞凋亡能夠精密明確肌肉神經(jīng)支配與運(yùn)動(dòng)調(diào)整.

環(huán)境改變著基因,時(shí)光要求著基因,基因控制著凋亡,凋亡雕刻著形態(tài),

形態(tài)表達(dá)著進(jìn)化.26/77

.雕出不一樣進(jìn)化方向生物進(jìn)化是以形態(tài)為外在標(biāo)志,在不一樣時(shí)間和空間改變相關(guān)細(xì)胞凋亡控制基因以改變凋亡方向,是物種形態(tài)改變主要途經(jīng).C1C4C2C3生殖進(jìn)化生殖腺細(xì)胞:C1群,C4群.生殖道細(xì)胞:C2群,C3群.生殖細(xì)胞系不凋亡C4凋亡C3凋亡據(jù)1988.P.W.Stemberg27/77Topobiology:1988,G.M.Edelman

任務(wù):從發(fā)育中基因遺傳作用和細(xì)胞間相互作用來說明形態(tài)發(fā)育和形態(tài)進(jìn)化空間機(jī)制.

形態(tài)發(fā)育

形態(tài)進(jìn)化

按基因組即定次序縱向展開卵子發(fā)生卵質(zhì)分區(qū)圖式形成形態(tài)發(fā)生器官發(fā)生軸區(qū)決定細(xì)胞運(yùn)動(dòng)細(xì)胞親合細(xì)胞生長(zhǎng)細(xì)胞凋亡組織發(fā)生生長(zhǎng)吸收遷移

基因群對(duì)發(fā)育和進(jìn)化多層次多級(jí)網(wǎng)絡(luò)控制

按嚴(yán)格時(shí)空順序參差表達(dá)

空間形態(tài)構(gòu)成形變

按即定程控改變?cè)炭?/p>

拓?fù)渖飳W(xué)為三學(xué)科統(tǒng)一而誕生28/77

進(jìn)化是一個(gè)遺傳程序改變.

程序就應(yīng)該有遺錄有統(tǒng)計(jì)就應(yīng)該能查到要查就應(yīng)比教種間基因組

形態(tài)進(jìn)化是遺傳程序改變,這種改變歷史均統(tǒng)計(jì)在基因組結(jié)構(gòu)中(待破譯).形態(tài)進(jìn)化奧秘最終將從不一樣進(jìn)化階段動(dòng)物基因組結(jié)構(gòu)比較中去尋找.當(dāng)前,這種基因組結(jié)構(gòu)比較研究已經(jīng)開始.

進(jìn)化一定有基因統(tǒng)計(jì)!29/771.HGPDNA全序列比較,將發(fā)覺新調(diào)控系列和進(jìn)化保守區(qū)段.2.搞清楚多基因?qū)哟尉W(wǎng)絡(luò)相互作用,

說明遺傳程序和進(jìn)化關(guān)系.3.完成從“遺傳語(yǔ)言”到“進(jìn)化語(yǔ)言”破譯.4.發(fā)展拓?fù)渖飳W(xué),把基因,細(xì)胞,形態(tài)之間鴻溝填平.5.智能,行為,本能遺傳和進(jìn)化研究將有所發(fā)展.6.生命起源,遺傳物質(zhì)起源,因?yàn)镽NA擬酶發(fā)覺,研究將有所突破.

21世紀(jì)預(yù)期進(jìn)展30/77

關(guān)于染色體結(jié)構(gòu)

新知識(shí)活頁(yè)531/77

染色體結(jié)構(gòu)新進(jìn)展1.確定了H1位置和功效.

保護(hù)DNA,鎖緊核小體.2.由三級(jí)結(jié)構(gòu)到四級(jí)結(jié)構(gòu)幅射環(huán)模型.

非組蛋白骨架30nM螺線體形成側(cè)環(huán).側(cè)環(huán)圍繞染色體軸以放射狀向四面伸展32/77

3.染色體NHP骨架

年,結(jié)論性試驗(yàn)表明,

染色體骨架是一個(gè)真實(shí)結(jié)構(gòu).

骨架形態(tài):NHP纖維網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)中廣布NHP顆粒.HNP分子類型:

纖維分子:直徑8-15nM,長(zhǎng)300-450nM,

可聚合成多聚體.

顆粒分子:直徑:10-60nM不等,(詳細(xì)資料待發(fā)表)

組成人類Chr-NHP有30各種.

單體聯(lián)結(jié)和分離與NHP骨架相關(guān).

33/77

著絲點(diǎn)里動(dòng)力中心體:微管組織中心級(jí)微管組成連續(xù)絲動(dòng)力微管組成牽引絲星體微管組成星體絲ATP驅(qū)動(dòng)馬達(dá)蛋白向內(nèi)擺動(dòng),動(dòng)力微管去組裝,使?fàn)恳z縮短,染色體移向兩極極微管在中心體組裝,使連續(xù)絲伸長(zhǎng),把兩級(jí)推遠(yuǎn).馬達(dá)蛋白染色體34/77

染色體端粒

端粒是富G序列,并以特殊方式復(fù)制染色體末端結(jié)構(gòu).DNA聚合酶滑動(dòng)不到底性,決定了端粒序列漸短性.

能終生維持分裂細(xì)胞是因?yàn)橛卸肆Ｃ副硎窘Y(jié)果.

都說“多莉”是“披著小羊皮老羊”其實(shí)是“裝著老染色體新細(xì)胞”突出序列

端粒重復(fù)序列GGGGGTTTGGGGTTT。。。。。。。CCCCCAAACCCCAAA。。。。。。。結(jié)合序列Gene1Gene2

RNA性端粒酶以本身一段RNA為模板,逆轉(zhuǎn)錄出一段DNA,交給染色體,連在末端上.以補(bǔ)足長(zhǎng)度35/77

繼續(xù)搞清染色體在細(xì)胞中運(yùn)動(dòng)行為及相關(guān)原因

自動(dòng):

染色質(zhì)凝集促染色體成熟因子MPF,TopoII….

染色體解旋解旋蛋白

單體復(fù)制DNA合成酶系單體斷裂物化原因,內(nèi)切酶單體愈合連接酶

互動(dòng):

同源染色體搜索微管蛋白

同源染色體聯(lián)會(huì)重組節(jié)中Rec-1,Zip

染色體整列微管蛋白,捕捉蛋白同源染色體分離馬達(dá)蛋白染色單體分離分離蛋白,統(tǒng)稱Separins

染色單體粘合單體粘連蛋白染色體(DNA)修復(fù)修復(fù)酶系

36/77

3B與21世紀(jì)

新知識(shí)活頁(yè)4生物技術(shù):Biotechnics---BT

生物產(chǎn)業(yè):Bioindustry----BI

生物經(jīng)濟(jì):Bioeconomy----BE3B是BC支柱37/77

關(guān)系:生物技術(shù)帶動(dòng)生物產(chǎn)業(yè),生物產(chǎn)業(yè)推動(dòng)生物經(jīng)濟(jì).生物技術(shù)和生物產(chǎn)品在很多領(lǐng)域應(yīng)用最終將服務(wù)于生物世紀(jì)人類.關(guān)鍵:生物技術(shù)是以基因技術(shù)為關(guān)鍵和先導(dǎo)

,它是3B起始,故此基因技術(shù)是3B

高端入口.所以又稱基因世紀(jì).38/77

1980年美國(guó)Genentech企業(yè)股票上市20分鐘后暴漲,紐約證交所那刻鈴聲,就貫通了3B整個(gè)鏈接.

基因技術(shù)蛋白質(zhì)藥品醫(yī)藥市場(chǎng)Genentech企業(yè)股票市場(chǎng)35$

198$

上世紀(jì)Genentech引領(lǐng)了3B原始鏈接39/77

基因操作技術(shù)將日臻完善,幾乎無(wú)所不能.(新工程學(xué))

基因藥品和疫苗研發(fā)和應(yīng)用.(新藥學(xué))

轉(zhuǎn)基因動(dòng)植將取得重大突破(新農(nóng)牧業(yè))

人類基因組計(jì)劃完成和實(shí)用.(基因組學(xué))

基因診療和基因治療取得重大進(jìn)展.(新醫(yī)學(xué))

蛋白質(zhì)工程掘進(jìn).(新綜合學(xué)科)

完成信息技術(shù)和基因技術(shù)領(lǐng)域結(jié)合(生物信息學(xué))

何稱“基因世紀(jì)”40/77

基因資源爭(zhēng)奪之戰(zhàn)已從上世紀(jì)開始,這是一個(gè)“世紀(jì)搶灘之戰(zhàn)”已進(jìn)入了白熱化.標(biāo)價(jià)9千萬(wàn)美元肥胖基因,讓人們悟到了注冊(cè)專利基因利益.染色體這塊“大陸”將被分割.每一塊處女地都蘊(yùn)藏著無(wú)窮寶藏.就說人類,30億個(gè)堿基對(duì),10萬(wàn)個(gè)基因,在人類基因版圖上也是有限,10%致病基因更是極地.暗中登陸搶灘異常激烈.

一旦這塊“土地”被分割完成,你再想踏入這已被他人插上標(biāo)識(shí)領(lǐng)地,那將要付出巨大代價(jià),盡管它原來曾經(jīng)屬于你!因?yàn)?現(xiàn)在誰(shuí)都知道:只要你沿著DNA雙軌走下去,你“掏金車”將載滿根本來不及裝載金元.

基因已被視為一個(gè)民族產(chǎn)業(yè)資源.41/77

3B基本格局世界領(lǐng)先美國(guó)迎頭趕上日本整體優(yōu)勢(shì)西歐正在復(fù)蘇東歐不甘寂寞發(fā)展中國(guó)家奮勇前進(jìn)中國(guó)顧不上中東還不知道怎么回事極落后國(guó)家42/77

中國(guó)對(duì)于生物技術(shù)應(yīng)該說是十分重視,也取地了不少結(jié)果,但仍面臨不少問題.

如:集中過多仿制.極少是首創(chuàng).低水平重復(fù).一個(gè)基因藥有18家企業(yè)研制.人才短缺.專業(yè)及管理人才都十分短缺.投入資金不足.還浪費(fèi).久遠(yuǎn)戰(zhàn)略性不強(qiáng).

中國(guó)所面臨挑戰(zhàn)43/77

1.基因已從學(xué)術(shù)圈走出,步入社會(huì).

進(jìn)入以基因?yàn)殛P(guān)鍵生物世紀(jì),基因已不但僅是單純科學(xué)問題,它已經(jīng)成為眾所關(guān)注社會(huì)問題.許多新名詞也將隨之而來,并形成激烈爭(zhēng)論.

如:基因污染

基因歧視基因權(quán)益基因?qū)＠蚴称坊蛸Y源基因貿(mào)易基因管理基因安全等.

許多問題將與大眾息息相關(guān).人們理性地呼吁基因技術(shù)安全性問題,同時(shí)也關(guān)注到道德和倫理問題.

有一些問題,做為本世紀(jì)人們必須想到:

人類所面臨挑戰(zhàn)操作基因--是點(diǎn)燃普羅米修斯圣火?還是打開了潘多拉盒?真不得而知!當(dāng)代生物技術(shù)是一把雙刃劍!44/77

基因工程微生物造成不可控制傳染病流行.

私自改變動(dòng)植物基因引發(fā)一些難以預(yù)料危險(xiǎn).

轉(zhuǎn)基因作物及食品對(duì)人體健康造成影響.

克隆技術(shù)在人類身上應(yīng)用造成巨大社會(huì)問題.

基因武器研制與開發(fā),使戰(zhàn)爭(zhēng)后果不可收拾.

基因與人權(quán),倫理,道德等問題.

基因污染?

對(duì)自然界遺傳多樣性有什么影響?

基因技術(shù)與個(gè)人隱私權(quán)問題.

當(dāng)代基因技術(shù)對(duì)其它技術(shù)影響.

作物基因技術(shù)是否會(huì)徹底改變傳統(tǒng)勞作方式?

科學(xué)狂人與反人類利用.

基因治療安全性問題.

最直接和最令人擔(dān)憂問題45/77

2.技術(shù)與倫理---兩種文化沖突

面對(duì)21世紀(jì)新技術(shù)發(fā)展與進(jìn)步,有思想人們一定要深思這么問題:

凡是技術(shù)能為,是否在倫理上就應(yīng)該為之?

強(qiáng)調(diào)技術(shù)倫理規(guī)范,會(huì)不會(huì)約束技術(shù)進(jìn)步?

高技術(shù)洪流會(huì)不會(huì)淹沒掉人尊嚴(yán)?

人是否雙兼為高技術(shù)操作者和被操作對(duì)象?

人類面臨倫理危機(jī)和生存危機(jī),最直接起因之一是否就是高技術(shù).

處理這些問題,實(shí)際上是兩種文化對(duì)話,要從文化時(shí)尚背景中考量技術(shù)道德范圍,從而實(shí)現(xiàn)技術(shù)人文關(guān)心!(這是一個(gè)新概念)46/77技術(shù)文化---智力文化,是認(rèn)識(shí)和改造世界活動(dòng),是知識(shí)和方法累加.倫理文化---人文文化,是尋求人身價(jià)值與精神自由活動(dòng),是人道和心性.

唯技術(shù):技術(shù)本身無(wú)人文價(jià)值負(fù)荷,是客觀事實(shí).是自主發(fā)展規(guī)律.張揚(yáng)技術(shù)價(jià)值.

唯人文:一切以人為本,摒棄一切精神和人性壓抑.張揚(yáng)人價(jià)值.

兩種文化

關(guān)鍵沖突

一方致上,一方受抑.47/771.生命觀改變.將突破生命自然屬性,使之成為生物技術(shù)產(chǎn)物.2.沖擊人類生命本質(zhì)性價(jià)值.剔除了心靈和情感,將人推到了一個(gè)純自然物境地.3.自然規(guī)則被打破.自主進(jìn)化將代替自然進(jìn)化沖擊了自然法則.4.人類公平觀被打破.遺傳背景清楚,將代來基因歧視.5.對(duì)家庭觀沖擊.人倫將亂,職能喪失,情感危機(jī).

3.生物技術(shù)對(duì)倫理沖擊:48/771.技術(shù)倫理應(yīng)該源于對(duì)科學(xué)和真理認(rèn)知.2.技術(shù)倫理要求表達(dá)技術(shù)操做者價(jià)值觀.3.技術(shù)倫理是生物技術(shù)界恪守行為規(guī)范.4.“標(biāo)準(zhǔn)主義”四大標(biāo)準(zhǔn)啟迪與借鑒:

我認(rèn)為:技術(shù)應(yīng)該按照科學(xué)規(guī)律自主發(fā)展,但人價(jià)值永遠(yuǎn)高于技術(shù),必須得到尊嚴(yán)和維護(hù).技術(shù)不是無(wú)所不能,倫理規(guī)范也不是無(wú)能為力.技術(shù)自主不應(yīng)該成為惟技術(shù)主義和反人類保護(hù)傘,倫理規(guī)范也不是約束技術(shù)發(fā)展和妨礙技術(shù)進(jìn)步桎梏.

4.技術(shù)人文觀

自主、無(wú)害、善行、公正.49/77

尚生合理自然理善篤行春趙景印丙戌年歲始趙景春

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[伯格信件]

伯格認(rèn)為:病毒,嗜菌體和質(zhì)粒被用做基因工程載體對(duì)非致病菌將十分危險(xiǎn).假如這些重組有致病基因病毒,嗜菌體和質(zhì)粒蔓延到環(huán)境中,會(huì)把正常細(xì)菌和病毒變成致命殺手.而且,會(huì)象鼠疫一樣傳輸.因此,伯格呼吁停頓有危害和不明微生物基因研究.以確保不會(huì)出現(xiàn)21世紀(jì)人造傳染病.

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關(guān)注轉(zhuǎn)基因食品安全性問題1.以什么證聽說明安全?

成份測(cè)定:營(yíng)養(yǎng)成份之比較是沒有說服力.

動(dòng)物模型:活體喂養(yǎng)全方面檢測(cè),才是客觀.2.批評(píng)性試驗(yàn)--轉(zhuǎn)基因土豆小鼠喂養(yǎng).

過敏,器官損害,免疫系統(tǒng)損壞,早期癌癥……3.批評(píng)者結(jié)果詹姆斯(美)被辭退,普菲勒(德)被驅(qū)逐,普思德泰流浪.4.世界輿論干預(yù)

[柳葉刀]雜志登載了大量批評(píng)性證據(jù).調(diào)查表明,現(xiàn)在上市轉(zhuǎn)基因食品都沒有長(zhǎng)久動(dòng)模試驗(yàn).故安全性是待考慮,最起碼是應(yīng)該慎重.5.科學(xué)家認(rèn)為,這是21世紀(jì)一場(chǎng)基因技術(shù)戰(zhàn)斗!

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關(guān)注基因污染

提法起源:1985年美國(guó)國(guó)立傳染病研究所.為了建立艾滋病動(dòng)模,經(jīng)過微注射將人類艾滋病病毒基因轉(zhuǎn)入了小鼠胚胎.小鼠出生后,全部細(xì)胞都表示了艾滋病基因.

它繁殖后代也攜帶艾滋病基因.

遺傳學(xué)家出來提出批評(píng).假如這么小鼠跑到開放環(huán)境中,會(huì)造成基因污染.這個(gè)詞就誕生了.

怎么污染:1.與正常鼠交配,2.與其它鼠病毒整合而改變特征.

擴(kuò)展含意:在開放環(huán)境中,摻入有異種基因生物會(huì)影響該種群基因庫(kù),并經(jīng)過食物鏈,生物圈,影響其它生物及環(huán)境.

什么算是:轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物?轉(zhuǎn)基因食品?轉(zhuǎn)基因微生物?

兩例啟迪:1.轉(zhuǎn)基因作物一些性狀好是好,但雜草也瘋狂.2.老鼠吃了轉(zhuǎn)基因土豆,免疫系統(tǒng)全方面受到破壞.

到底影響多大,當(dāng)前仍無(wú)定論,還要繼續(xù)討論.

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基因武器

新某國(guó)已著手研制眼鏡蛇毒素基因與流感病毒及蚊子基因拼接.

某國(guó)把破譯后食人蟻基因轉(zhuǎn)接到普通蜜蜂和螞蟻上,然后在大量克隆.

某國(guó)已試驗(yàn)出一個(gè)大腦缺乏13種感受體大鼠,此鼠是極具攻擊性缺基因鼠.

人們說:基因武器是“世界末日武器”.實(shí)不為過.

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基因狂人和克隆人意:安蒂諾里狂人三劍客:意:安蒂諾里法:布瓦瑟利耶美:扎沃斯英:奧布里·德格雷55/77

基因治療死亡之虞

年,美國(guó)青年杰西.基辛格因?yàn)榻邮樟嗣绹?guó)最大[基因治療研究中心]基因治療而死亡,所以動(dòng)搖了人們對(duì)基因治療信心.廣泛引發(fā)了各界關(guān)注與懷疑.實(shí)施者是有名保羅.威爾遜教授---該治療專利技術(shù)創(chuàng)造者.

病人死于內(nèi)臟衰竭.接收基因當(dāng)晚即出現(xiàn)了高熱,浮腫,昏迷.隨即內(nèi)臟壞死,全身衰竭.

伴隨其父寒號(hào)奔走,司法界入調(diào)查,兩年后暴光.從此,老基辛格置余年于反對(duì)外源基因?qū)肴梭w之“事業(yè)”.此事也引發(fā)了人們?nèi)矫嬖u(píng)議.

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表遺傳學(xué)因?yàn)橐伤朴欣R克主義色彩,所以被推遲進(jìn)入主流遺傳學(xué).伴隨研究深入,證實(shí)了在DNA序列之外,還存在著表遺傳學(xué)遺傳系統(tǒng).并已成為遺傳學(xué)研究前沿.也將在21世紀(jì)得到長(zhǎng)足發(fā)展.表遺傳學(xué)--新一輪遺傳學(xué)發(fā)展

新知識(shí)活頁(yè)657/77

1.什么是表遺傳學(xué):

Epigenetics(1998年)

研究沒有DNA序列改變,可遺傳基因表示改變.即非DNA序列差異核遺傳.-----1999,Wollfe

genotypephenotype非DNA序列改變Epigenetics58/77

2.表遺傳學(xué)作用機(jī)制

genotypephenotype非DNA序列改變EpigeneticsDNA甲基化組蛋白修飾RNA干涉

染色質(zhì)改型特異性地降解mRNA,使轉(zhuǎn)錄后基因緘默.干涉開啟子,使基因緘默.調(diào)整染色質(zhì)局部和整體構(gòu)型影響基因表示.調(diào)整關(guān)鍵組蛋白尾區(qū)去?；?使DNA形成緊密包裹.限制了轉(zhuǎn)錄.經(jīng)過調(diào)整不一樣類型甲基轉(zhuǎn)移酶,以調(diào)整基因表示.

表遺傳信息59/77

3.遺傳學(xué)與表遺傳學(xué)關(guān)系:(陰與陽(yáng))

遺傳學(xué)表遺傳學(xué)信息編碼DNA序列中甲基化和組蛋白活性密碼信息性質(zhì)

蛋白質(zhì)模板(何時(shí)何量)應(yīng)用模板指令遺傳效應(yīng)

結(jié)構(gòu)編碼區(qū)

開啟子區(qū)突變位點(diǎn)

蛋白質(zhì)種類定性狀蛋白質(zhì)多少?zèng)Q定性狀學(xué)科定位

質(zhì)變遺傳學(xué)

量變遺傳學(xué)變異決定DNA改變DNA表示水平改變表遺傳學(xué):取得性遺傳理論分子新解?遺傳印記理論擴(kuò)大?第二遺傳密碼?中心法則最終一關(guān)?60/77

一對(duì)相同等位基因也有差異---遺傳印記

1991被證

人類:父15q------智低,矮小,肥胖,小手小足.

母15q------智低,特容,大嘴,跚步,癲癇.

對(duì)表現(xiàn)度和外顯率有顯著影響.Huntington舞蹈病外顯時(shí)間:母源隨母;父源隨父.

小腦共濟(jì)失調(diào)表現(xiàn)度不一樣:母源很重,父源很輕.起源于不一樣性別同一Chr上等位基因也有著不一樣功效表示.似有性別印記一樣,即父母印記不一樣.

遺傳印記在產(chǎn)生配子時(shí)形成,連續(xù)在下一代中發(fā)揮作用.下一代再產(chǎn)生配子時(shí),消除此印記,產(chǎn)生自己新印記.61/7721世紀(jì)大生物學(xué)---Systembiology1.了解概要:

系統(tǒng)生物學(xué)是在生物體整體水平上研究結(jié)構(gòu)和功效及分子相互作用，并經(jīng)過計(jì)算生物學(xué)來定量描述和預(yù)測(cè)生物活動(dòng)。

系統(tǒng)生物學(xué)將在基因組學(xué)基礎(chǔ)上完成由生命密碼到生命過程整合研究.

這是一個(gè)逐步過程，最終完成整個(gè)生命活動(dòng)路線圖。這可能需要一個(gè)世紀(jì)時(shí)間.

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系統(tǒng)生物學(xué)使生命科學(xué)由定性描述科學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)榧兌靠茖W(xué).

系統(tǒng)生物學(xué)將使生物學(xué)研究發(fā)生結(jié)構(gòu)性改變.由單科試驗(yàn)室研究走向組學(xué)和工程組合研究.

系統(tǒng)生物學(xué)研究也將進(jìn)行大交叉和大合作.如人類基因組計(jì)劃、人類單體核型圖譜計(jì)劃、人類表觀基因組學(xué)計(jì)劃(HEP)等。系統(tǒng)生物學(xué)主要技術(shù)平臺(tái)為基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)、相互作用組學(xué)和表型組學(xué)等。63/772.新世紀(jì)系統(tǒng)生物學(xué)在研究中初步試用

用代謝組學(xué)開發(fā)了生物指紋儀,以預(yù)測(cè)冠心病人危險(xiǎn)程度和腫瘤診療和治療過程監(jiān)控.

用基因多態(tài)性圖譜(.2.17)預(yù)測(cè)病人對(duì)藥品應(yīng)答，包含毒副作用和療效。

世界十大制藥企業(yè)中六家已組成了以系統(tǒng)生物學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)新藥研發(fā)系統(tǒng)，以改進(jìn)新藥研發(fā)投入產(chǎn)出。

經(jīng)過系統(tǒng)生物學(xué)研究，開始了重新設(shè)計(jì)和重構(gòu)植物和微生物新品種，以提升生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)，開拓能源生物技術(shù)、材料生物技術(shù)和環(huán)境生物技術(shù)。

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美國(guó)能源部年開啟了21世紀(jì)系統(tǒng)生物學(xué)技術(shù)平臺(tái).

人類表觀基因組協(xié)會(huì)于年10月宣告正式開啟為期五年人類表觀基因組計(jì)劃(HEP)。

年9月,美國(guó)哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院開設(shè)了世界上第一個(gè)系統(tǒng)生物學(xué)研究室.系統(tǒng)生物學(xué)思維方法關(guān)鍵是系統(tǒng)論65/77細(xì)胞社會(huì)學(xué)CellSociology

細(xì)胞社會(huì)學(xué)是從系統(tǒng)論觀點(diǎn)出發(fā)，研究細(xì)胞整體和細(xì)胞群體中細(xì)胞間社會(huì)行為(包含細(xì)胞間識(shí)別、通訊、集合和相互作用等)，以及整體和細(xì)胞群對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng),分化和死亡等活動(dòng)調(diào)整控制.

細(xì)胞社會(huì)學(xué)主要是研究細(xì)胞社會(huì)行為,用人工細(xì)胞組合研究不一樣發(fā)育時(shí)期相同細(xì)胞或不一樣細(xì)胞行為;研究細(xì)胞之間識(shí)別、粘連、通訊以及由此產(chǎn)生相互作用、作用本質(zhì)、以及對(duì)形態(tài)發(fā)生整體影響等。66/77我提議各位:了解系統(tǒng)論ABC

亞里斯多德早就說過“整體大于部分之和”.可見,對(duì)系統(tǒng)研究有古。

作為當(dāng)代系統(tǒng)論基本思想最初生于上世紀(jì)20年代.加籍奧地利生物學(xué)家貝朗塔菲強(qiáng)調(diào),生命現(xiàn)象是不能用分論來揭示其規(guī)律,而只能把它看作一個(gè)整體或系統(tǒng)來加以整研。

現(xiàn)在系統(tǒng)論思想已形成了一股主要思潮，在新世紀(jì)生命科學(xué)發(fā)展中,發(fā)揮重大而深遠(yuǎn)影響。67/77

1.系統(tǒng)

系統(tǒng)含義

關(guān)于系統(tǒng)論內(nèi)涵和外延,在理論界現(xiàn)在說法不一。人們現(xiàn)在把系統(tǒng)論作為介于哲學(xué)和詳細(xì)科學(xué)之間橫斷科學(xué)來對(duì)待。它被視為比詳細(xì)學(xué)科更普通化科學(xué)理論.但又不一樣于哲學(xué)。貝塔朗菲把普通系統(tǒng)概念定義為:

或：

系統(tǒng)是處于一定相互關(guān)系中與環(huán)境發(fā)生關(guān)系各組分總體。系統(tǒng)是由兩個(gè)或兩個(gè)以上要素組成含有整體功效和綜合行為統(tǒng)一集合體.整68/77

系統(tǒng)屬性：

非加和性:就是系統(tǒng)整體性.系統(tǒng)不是各部分簡(jiǎn)單組合,而是各部分和各層次充分協(xié)調(diào)和連接統(tǒng)一體.1+1﹥2

交互性:就是系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)性.系統(tǒng)中各部分特征和行為相互制約和相互影響,這種相關(guān)性確定了系統(tǒng)整體性質(zhì)和形態(tài)。

功效性和目標(biāo)性:大多數(shù)系統(tǒng)活動(dòng)或行為是為執(zhí)行一定功效和到達(dá)一定目標(biāo)，問:是否全部自然系統(tǒng)都有目標(biāo).

有序性：系統(tǒng)層次性.因?yàn)橄到y(tǒng)結(jié)構(gòu)、功效和層次動(dòng)態(tài)演變有某種方向性，因而使系統(tǒng)含有有序性特點(diǎn)。

復(fù)雜性和隨機(jī)性：物質(zhì)和運(yùn)動(dòng)是密不可分，系統(tǒng)特征都是經(jīng)過運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)出來,系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性就使其具復(fù)雜性和隨機(jī)性

適應(yīng)性：一個(gè)系統(tǒng)要和包圍該系統(tǒng)環(huán)境之間有物質(zhì)、能量和信息交換,此變彼變,為了平衡，系統(tǒng)必須有適應(yīng)力.69/77

2.系統(tǒng)論

什么是系統(tǒng)論

是研究系統(tǒng)模式、結(jié)構(gòu)和規(guī)律學(xué)問.它研究各種系統(tǒng)共同特征，并用數(shù)學(xué)方法定量地描述其功效,尋求并確立適合用于一切系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)模.是含有邏輯學(xué)和數(shù)學(xué)性質(zhì)一門新興統(tǒng)攝科學(xué).

系統(tǒng)論關(guān)鍵思想是整體觀

簡(jiǎn)義為:從整體出發(fā),研究整體.70/77

系統(tǒng)論