浙科版生物必修二基因治療和人類基因組計(jì)劃

1、會(huì)計(jì)學(xué)1浙科版生物必修二基因治療和人類基因浙科版生物必修二基因治療和人類基因組計(jì)劃組計(jì)劃 微生物可以有分泌產(chǎn)物，微生物可以有分泌產(chǎn)物，且微生物繁殖速率快且微生物繁殖速率快人類科學(xué)史上的三大工程人類科學(xué)史上的三大工程 人類基因組計(jì)劃人類基因組計(jì)劃曼哈頓原子計(jì)劃曼哈頓原子計(jì)劃阿波羅登月計(jì)劃阿波羅登月計(jì)劃 1 1、緣起：、緣起： （1 1）美國(guó)）美國(guó)“腫瘤計(jì)劃腫瘤計(jì)劃”的擱淺的擱淺 （2 2）科學(xué)家的膽略）科學(xué)家的膽略人類基因組計(jì)劃人類基因組計(jì)劃 于于19901990年年1010月正式啟動(dòng)！月正式啟動(dòng)！遺傳圖譜遺傳圖譜轉(zhuǎn)錄圖譜轉(zhuǎn)錄圖譜0.7 cM 或或 kb 序列圖譜序列圖譜物理圖譜物理圖譜四張圖：

2、四張圖：物理圖物理圖 轉(zhuǎn)錄圖轉(zhuǎn)錄圖遺傳圖遺傳圖 序列圖序列圖 通過(guò)對(duì)進(jìn)化不同階段的生物體基因通過(guò)對(duì)進(jìn)化不同階段的生物體基因 組序列的比較，發(fā)現(xiàn)基因組結(jié)構(gòu)組序列的比較，發(fā)現(xiàn)基因組結(jié)構(gòu) 組成和功能調(diào)節(jié)的規(guī)律組成和功能調(diào)節(jié)的規(guī)律模式生物體的研究模式生物體的研究 利用酵母、線蟲(chóng)、果蠅、斑馬魚(yú)利用酵母、線蟲(chóng)、果蠅、斑馬魚(yú)、 小鼠等模式生物體進(jìn)行基因的除小鼠等模式生物體進(jìn)行基因的除 或轉(zhuǎn)基因的研究，從而在整體或轉(zhuǎn)基因的研究，從而在整體水平認(rèn)識(shí)基因的功能。水平認(rèn)識(shí)基因的功能。 Discovery can not be waited!Discovery can not be waited! 世界上每分鐘有10

3、個(gè)兒童死于營(yíng)養(yǎng)不良 每小時(shí)有11個(gè)美國(guó)人死于用藥不當(dāng) 愛(ài)茲病毒每天在一個(gè)病人身上擴(kuò)增一億倍人類基因組計(jì)劃大事記人類基因組計(jì)劃大事記 1986 年 3 月諾貝爾獎(jiǎng)獲得者雷納托杜貝科在科學(xué)雜志上撰文，呼吁早日實(shí)施人類基因組（HGP）測(cè)序計(jì)劃1987 年 10 月科學(xué)家公布首個(gè)有 403 個(gè)位點(diǎn)的遺傳圖 1990 年 4 月美國(guó)宣布基因組測(cè)序的 5 年計(jì)劃 1990 年 8 月美國(guó)國(guó)立健康研究院開(kāi)始在大腸桿菌等 4 種模式生物體上實(shí)施大規(guī)模的測(cè)序工作1990 年 10 月美國(guó)確定把當(dāng)年的 10 月 1 日作為官方實(shí)施 HGP 的起始日期，被譽(yù)為生命科學(xué)“阿波羅登月計(jì)劃”的國(guó)際人類基因組計(jì)劃啟動(dòng)199

4、1 年 10 月日本宣布實(shí)施水稻基因組測(cè)序計(jì)劃1992 年 6 月克里格文特創(chuàng)建私人的基因組研究機(jī)構(gòu) 1992 年 10 月美國(guó)和法國(guó)研究小組分別完成首個(gè) Y 染色體和第二代 20 號(hào)染色體的物理圖 1992 年 12 月美法兩國(guó)科學(xué)家完成了小鼠和人的遺傳圖 1993 年 10 月美國(guó)公布了 19931998 年的 5 年測(cè)序計(jì)劃，并預(yù)計(jì)到 2005 年能夠完成人類基因組的測(cè)序工作1995 年 12 月美、法兩國(guó)科學(xué)家公布了有 15000 個(gè)標(biāo)記的人類基因組的物理圖1996 年 2 月百慕大會(huì)議召開(kāi)，國(guó)際人類基因組計(jì)劃的參與者一致同意人類基因組的測(cè)序數(shù)據(jù)在 24 小時(shí)內(nèi)向公眾公開(kāi)1996 年

5、4 月 DNA 芯片進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用 1996 年 10 月酵母菌的完整序列被測(cè)出 1998 年 2 月日本、美國(guó)、歐洲、中國(guó)等科學(xué)家商定聯(lián)合開(kāi)展水稻基因組的測(cè)序工作1998 年 10 月人類基因組計(jì)劃的公立陣營(yíng)宣布提前于 2001 年完成人類基因組的工作草圖，整個(gè)終圖的完成期將從 2005 提前到2003 年1998 年 12 月英國(guó)的桑格中心和華盛頓大學(xué)的科學(xué)家宣布破譯美麗線蟲(chóng)的基因組序列1999 年 9 月公立陣營(yíng)宣布將在未來(lái)三年內(nèi)花費(fèi) 1.3 億美元破譯老鼠的基因組序列1999 年 12 月英、日、美三國(guó)科學(xué)家聯(lián)合完成首條人類染色體（22 號(hào)染色體）的測(cè)序任務(wù) 2000 年 3 月塞萊拉

6、公司宣布完成果蠅基因組的測(cè)序工作，這是已被破譯的基因數(shù)量最大的一個(gè)基因組2000 年 5 月德國(guó)和日本的科學(xué)家公布了人類 21 號(hào)染色體的全部序列2000 年 6 月美國(guó)白宮召開(kāi)會(huì)議，宣布人類基因組“工作框架圖”完成 2000 年 10 月科學(xué)家宣布將在 2001 年 3 月前完成河豚魚(yú)基因的測(cè)序工作2000 年 12 月美、英等國(guó)科學(xué)家宣布繪出擬南芥基因組的完整圖譜，這是人類首次全部破譯出一種植物的基因序列2001 年 2 月人類基因組計(jì)劃公立陣營(yíng)在 15 日出版的自然雜志、塞萊拉公司在 16 日出版的科學(xué)雜志上公布各自的人類基因組測(cè)序草圖2000年年6月公共領(lǐng)域測(cè)序計(jì)劃工作框架圖月公共領(lǐng)域

7、測(cè)序計(jì)劃工作框架圖 2000 2000 年年 12 12 月美、英等國(guó)科學(xué)家宣布繪出擬月美、英等國(guó)科學(xué)家宣布繪出擬南芥基因組的完整圖譜，這是人類首次全部破譯南芥基因組的完整圖譜，這是人類首次全部破譯出一種植物的基因序列。出一種植物的基因序列。“ 逐個(gè)克隆法逐個(gè)克隆法 ”：對(duì)連續(xù)克隆系中對(duì)連續(xù)克隆系中排定的排定的 BAC 克隆克隆逐個(gè)進(jìn)行亞克隆逐個(gè)進(jìn)行亞克隆測(cè)序并進(jìn)行組裝測(cè)序并進(jìn)行組裝( 公共領(lǐng)域公共領(lǐng)域測(cè)序計(jì)劃測(cè)序計(jì)劃 )“ 全基因組鳥(niǎo)槍法全基因組鳥(niǎo)槍法 ”： 在一定作圖信息基礎(chǔ)在一定作圖信息基礎(chǔ)上，繞過(guò)大片段連續(xù)克上，繞過(guò)大片段連續(xù)克隆系的構(gòu)建而直接將隆系的構(gòu)建而直接將基因組分解成基因組分解

8、成小片段隨機(jī)小片段隨機(jī)測(cè)序，利用測(cè)序，利用超級(jí)計(jì)算機(jī)超級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行組裝進(jìn)行組裝( 美國(guó)美國(guó) Celera公司）公司）六國(guó)科學(xué)家公布人類基因組細(xì)節(jié)研究成果六國(guó)科學(xué)家公布人類基因組細(xì)節(jié)研究成果 一、基因數(shù)量少得驚人。一些研究人員曾經(jīng)預(yù)測(cè)人類約有一、基因數(shù)量少得驚人。一些研究人員曾經(jīng)預(yù)測(cè)人類約有14萬(wàn)個(gè)基因，但塞萬(wàn)個(gè)基因，但塞萊拉公司將人類基因總數(shù)定在萊拉公司將人類基因總數(shù)定在2.6383萬(wàn)萬(wàn)3.9114萬(wàn)個(gè)之間。如果最終確定出的萬(wàn)個(gè)之間。如果最終確定出的基因數(shù)在這個(gè)范圍內(nèi)，比如基因數(shù)在這個(gè)范圍內(nèi)，比如3萬(wàn)個(gè)左右，那么，人類只比果蠅多大約萬(wàn)個(gè)左右，那么，人類只比果蠅多大約1.3萬(wàn)個(gè)萬(wàn)個(gè)基因。塞萊拉公

9、司的科學(xué)家測(cè)出的序列準(zhǔn)確地覆蓋了基因組的基因。塞萊拉公司的科學(xué)家測(cè)出的序列準(zhǔn)確地覆蓋了基因組的95%，并已經(jīng)，并已經(jīng)確定了所有基因的確定了所有基因的23，平均測(cè)序精度為，平均測(cè)序精度為99.96%。二、人類基因組中存在二、人類基因組中存在“熱點(diǎn)熱點(diǎn)”和大片和大片“荒漠荒漠”。人類基因組序列中所謂的。人類基因組序列中所謂的“荒漠荒漠”就是包含極少或根本不包含基因的部分，基因組上大約就是包含極少或根本不包含基因的部分，基因組上大約14的區(qū)域的區(qū)域是長(zhǎng)長(zhǎng)的、沒(méi)有基因的片段?；蛎芏仍诘谑情L(zhǎng)長(zhǎng)的、沒(méi)有基因的片段?；蛎芏仍诘?7、第、第19和第和第22號(hào)染色體上最高號(hào)染色體上最高，在，在X染色體、第染

10、色體、第4、第、第18號(hào)和號(hào)和Y染色體上相對(duì)貧瘠。染色體上相對(duì)貧瘠。三、三、35.3%的基因組包含重復(fù)的序列。這意味著所有這些重復(fù)序列，即原來(lái)的基因組包含重復(fù)的序列。這意味著所有這些重復(fù)序列，即原來(lái)被認(rèn)為的被認(rèn)為的“垃圾垃圾DNA”應(yīng)該被進(jìn)一步研究。事實(shí)上，第應(yīng)該被進(jìn)一步研究。事實(shí)上，第19號(hào)染色體號(hào)染色體57%是重是重復(fù)的。除了重復(fù)片段，科學(xué)家還鑒定了復(fù)的。除了重復(fù)片段，科學(xué)家還鑒定了210萬(wàn)個(gè)人與人之間不同的基因序列，萬(wàn)個(gè)人與人之間不同的基因序列，這些序列被稱為這些序列被稱為“單核苷酸多態(tài)性單核苷酸多態(tài)性”，它們通常是無(wú)害的。，它們通常是無(wú)害的。四、地球上人與人之間四、地球上人與人之間99

11、.99%的基因密碼是相同的。研究發(fā)現(xiàn)，來(lái)自不同人的基因密碼是相同的。研究發(fā)現(xiàn)，來(lái)自不同人種的人比來(lái)自同一人種的人在基因上更為相似。在整個(gè)基因組序列中，人與種的人比來(lái)自同一人種的人在基因上更為相似。在整個(gè)基因組序列中，人與人之間的變異僅為萬(wàn)分之一。人之間的變異僅為萬(wàn)分之一。2003.5.282003.5.282003.6.2 2003.6.2 冷泉港冷泉港 人類基因組完成圖發(fā)布會(huì)人類基因組完成圖發(fā)布會(huì)人類基因組研究國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展人類基因組研究國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展： 1999年年7月，中國(guó)科學(xué)院遺傳所人類基因組中心在月，中國(guó)科學(xué)院遺傳所人類基因組中心在國(guó)際人類基因組國(guó)際人類基因組HGSI注冊(cè)，承擔(dān)了其中注冊(cè)

12、，承擔(dān)了其中1%，即，即3號(hào)染號(hào)染色體上色體上3000萬(wàn)個(gè)堿基的測(cè)序任務(wù)，使我國(guó)成為繼美、萬(wàn)個(gè)堿基的測(cè)序任務(wù)，使我國(guó)成為繼美、英、德、日、法之后第六個(gè)參與該計(jì)劃的國(guó)家，也是英、德、日、法之后第六個(gè)參與該計(jì)劃的國(guó)家，也是唯一的發(fā)展中國(guó)家。唯一的發(fā)展中國(guó)家。 2001年年8月經(jīng)過(guò)來(lái)自中國(guó)科學(xué)院基因組信息學(xué)中心月經(jīng)過(guò)來(lái)自中國(guó)科學(xué)院基因組信息學(xué)中心、國(guó)家人類基因組南方中心以及國(guó)家人類基因組北方中、國(guó)家人類基因組南方中心以及國(guó)家人類基因組北方中心的科學(xué)家和工作人員的共同努力，國(guó)際人類基因組計(jì)心的科學(xué)家和工作人員的共同努力，國(guó)際人類基因組計(jì)劃中國(guó)部分劃中國(guó)部分完成圖完成圖提前兩年繪就。提前兩年繪就。 基因

13、組工業(yè)的前景：基因組工業(yè)的前景： 1、以功能基因開(kāi)發(fā)為基礎(chǔ)的、以功能基因開(kāi)發(fā)為基礎(chǔ)的“基因產(chǎn)業(yè)基因產(chǎn)業(yè)”正在形成正在形成 2、基因組研究帶動(dòng)了生物信息和生物芯片等新型學(xué)科、基因組研究帶動(dòng)了生物信息和生物芯片等新型學(xué)科 和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 3、人類基因組研究成為生物醫(yī)藥技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的重要、人類基因組研究成為生物醫(yī)藥技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的重要 源頭源頭 微生物可以有分泌產(chǎn)物，微生物可以有分泌產(chǎn)物，且微生物繁殖速率快且微生物繁殖速率快遺傳圖譜遺傳圖譜轉(zhuǎn)錄圖譜轉(zhuǎn)錄圖譜0.7 cM 或或 kb 序列圖譜序列圖譜物理圖譜物理圖譜四張圖：四張圖：物理圖物理圖 轉(zhuǎn)錄圖轉(zhuǎn)錄圖遺傳圖遺傳圖 序列圖序列圖 1999 年 9 月公立陣營(yíng)宣布將在未來(lái)三年內(nèi)花費(fèi) 1.3 億美元破譯老鼠的基因組序列1999 年 12 月英、日、美三國(guó)科學(xué)家聯(lián)合完成首條人類染色體（22 號(hào)染色體）的測(cè)序任務(wù) 2000 年 3 月塞萊拉公司宣布完成果蠅基因組的測(cè)序工作，這是已被破譯的基因數(shù)量最大的一個(gè)基因組2000 年 5 月德國(guó)和日本的科學(xué)家公布了人類 21 號(hào)染色體的全部序列2000 年 6 月美國(guó)白宮召開(kāi)會(huì)議，宣布