ZX第一章绪论

1、分子遗传学分子遗传学课程定位课程定位 本课程为生物学各专业的基础课，是当今生物学带头学本课程为生物学各专业的基础课，是当今生物学带头学科之一，是培养高级生物学研究人才必须课程。科之一，是培养高级生物学研究人才必须课程。 从中心法则出发，在分子水平阐释遗传、突变和适应的从中心法则出发，在分子水平阐释遗传、突变和适应的机理，涵盖从基因到蛋白质的信息流、基因组计划、个机理，涵盖从基因到蛋白质的信息流、基因组计划、个体发生和群体遗传。体发生和群体遗传。 讲授与研讨相结合，请同学参与讨论讲授与研讨相结合，请同学参与讨论。教学安排教学安排 （共（共3636学时）学时）第一章第一章 引引 论论 2 2学时学

2、时第二章第二章 基基 因因 2 2学时学时第三章第三章 染色质染色质 4 4学时学时第四章第四章 基因的复制、转录与表达基因的复制、转录与表达 3 3学时学时第五章第五章 基因的调控基因的调控 4 4学时学时第六章第六章 蛋白质遗传蛋白质遗传 3 3学时学时第七章第七章 RNARNA遗传遗传 2 2学时学时第八章第八章 动物发育的分子生物学动物发育的分子生物学 4 4学时学时第九章第九章 癌的分子遗传学癌的分子遗传学 2 2学时学时第十章第十章 突变、修复与重组突变、修复与重组 4 4学时学时第十一章第十一章 植物发育的分子遗传学植物发育的分子遗传学 2 2学时学时第十二章第十二章 中心法则导

3、论中心法则导论 复习考试复习考试 4 4学时学时课程要求课程要求u 本课程要求认真做好每次课前的预习，为回答课堂提问及本课程要求认真做好每次课前的预习，为回答课堂提问及讨论作好充分准备。讨论作好充分准备。 u 认真做好每次课的笔记。认真做好每次课的笔记。 u 认真完成每次布置的作业和思考题。认真完成每次布置的作业和思考题。 u 充分利用网络资源，拓展自己的知识面。充分利用网络资源，拓展自己的知识面。 u 充分利用各种沟通渠道，充分利用各种沟通渠道，师生共同学习师生共同学习。第一章第一章 引引 论论对遗传规律及基因本质的认识对遗传规律及基因本质的认识遗传的基本原理竟是异乎寻常地遗传的基本原理竟是

4、异乎寻常地简单，这加强了我们的希望，即简单，这加强了我们的希望，即自然是完全可以认识的。自然是完全可以认识的。- - 托马斯托马斯亨特亨特摩尔根摩尔根 7遗传？遗传？遗传学？遗传学？8民谣：民谣： “种瓜得瓜，种豆得豆。种瓜得瓜，种豆得豆。” “ “龙生龙、凤生凤、老鼠生的会打龙生龙、凤生凤、老鼠生的会打洞。洞。” 反映了性状遗传反映了性状遗传实践：实践： 杂交，杂交， 培育良种培育良种 马马 驴驴 骡骡 获得目的性状获得目的性状9贾思勰（北魏时期）贾思勰（北魏时期）齐民要术齐民要术： 凡谷：成熟有早晚，苗秆有高下，收实有多凡谷：成熟有早晚，苗秆有高下，收实有多少，质性有强弱，米性有美恶，粒实

5、有息耗；少，质性有强弱，米性有美恶，粒实有息耗；地势有良薄，山泽有异宜。顺天时，量地利，地势有良薄，山泽有异宜。顺天时，量地利，则用力少而成功多。任性返道，劳而无获。则用力少而成功多。任性返道，劳而无获。南橘北枳南橘北枳 内内 容：容：v分子遗传学的含义分子遗传学的含义v分子遗传学的产生分子遗传学的产生v分子遗传学的展望分子遗传学的展望 一、分子遗传学的含义一、分子遗传学的含义 自从生命在地球自从生命在地球诞生以来，不适者消诞生以来，不适者消亡，适者生存。生物亡，适者生存。生物界任何一个物种都以界任何一个物种都以一定的方式延绵种族，一定的方式延绵种族，通过什么方式呢？通过什么方式呢？11遗传遗

6、传 Hereditary ：子代和亲代之间，无论是在形态子代和亲代之间，无论是在形态构造、生理机能的特点上都相似。构造、生理机能的特点上都相似。变异变异 Variation ：亲代和子代之间，子代个体间不会亲代和子代之间，子代个体间不会完全相同，总会有所差异。完全相同，总会有所差异。12遗传变异是生物界普遍存在的生命现象，研究遗传变异是生物界普遍存在的生命现象，研究这种生命现象的科学这种生命现象的科学遗传学（遗传学（GeneticsGenetics）。 研究生物的遗传和变异的规律及物质基础（研究生物的遗传和变异的规律及物质基础（DNADNA或或RNARNA）的科学。）的科学。13w 希腊字根希

7、腊字根 gen gen 变成和成长为某种东西。变成和成长为某种东西。w GeneticsGenetics：“研究出生和祖先关系的科学研究出生和祖先关系的科学”。由于研究的角度不同，产生许多分支学科：由于研究的角度不同，产生许多分支学科： 动物遗传学动物遗传学 Animal genetics 植物遗传学植物遗传学 Plant genetics 微生物遗传学微生物遗传学 Microorganism genetics 人类遗传学人类遗传学 Human genetics141、临床遗传学、临床遗传学 研究临床各种遗传病的诊断、产前诊断、研究临床各种遗传病的诊断、产前诊断、预防、遗传咨询以及治疗。预防、

8、遗传咨询以及治疗。 152、细胞遗传学、细胞遗传学 n细胞遗传学是研究人类染色体的数目、结构异细胞遗传学是研究人类染色体的数目、结构异常（或畸变）与疾病的关系。常（或畸变）与疾病的关系。 163、体细胞遗传学、体细胞遗传学 是以体细胞（体外培养的细胞）为对象进行遗传学是以体细胞（体外培养的细胞）为对象进行遗传学研究的科学。研究的科学。4、生化遗传学、生化遗传学 应用生化的方法研究遗传病的蛋白、酶的变化以及应用生化的方法研究遗传病的蛋白、酶的变化以及核酸的相应改变。核酸的相应改变。175、分子遗传学、分子遗传学 分子遗传学依据上述理论和技术，研究分子遗传学依据上述理论和技术，研究Gene的的结构

9、、突变、表达及调控，阐明遗传病的分子结构、突变、表达及调控，阐明遗传病的分子机制，为基因诊断、治疗提供手段。机制，为基因诊断、治疗提供手段。6、肿瘤遗传学、肿瘤遗传学 遗传学家与肿瘤学家们从细胞遗传学、分子遗遗传学家与肿瘤学家们从细胞遗传学、分子遗传学、免疫遗传学等不同角度探讨肿瘤的发生、传学、免疫遗传学等不同角度探讨肿瘤的发生、发展，阐明肿瘤发生机理，为诊断、治疗以及发展，阐明肿瘤发生机理，为诊断、治疗以及预防提供依据。预防提供依据。18 以群体为研究对象，研究群体中的遗传结构及以群体为研究对象，研究群体中的遗传结构及变化规律，如遗传病的种类、发病率、基因频变化规律，如遗传病的种类、发病率、

10、基因频率、携带者频率，以控制遗传病在群体中的播率、携带者频率，以控制遗传病在群体中的播散。散。7、群体遗传学、群体遗传学8、免疫遗传学、免疫遗传学 研究免疫反应的遗传基础与遗传控制、抗体多研究免疫反应的遗传基础与遗传控制、抗体多样性产生的遗传机理，补体的遗传基础等，为样性产生的遗传机理，补体的遗传基础等，为控制免疫过程、阐明免疫缺陷病提供手段。控制免疫过程、阐明免疫缺陷病提供手段。1911、发育遗传学、发育遗传学 研究胚胎发育过程中细胞的生长、分化、组织、研究胚胎发育过程中细胞的生长、分化、组织、器官的形成的遗传机制和调控作用。器官的形成的遗传机制和调控作用。12、行为遗传学、行为遗传学 用各

11、种遗传学的方法，研究基因对人类行为的用各种遗传学的方法，研究基因对人类行为的影响。影响。分子生物学与分子遗传学：分子生物学与分子遗传学：20u 广义的分子生物学：研究蛋白质及核酸等生广义的分子生物学：研究蛋白质及核酸等生物大分子的结构、功能和生物大分子之间的互物大分子的结构、功能和生物大分子之间的互作，即从分子水平上阐明生命现象和生物学规作，即从分子水平上阐明生命现象和生物学规律。律。分子生物学研究的三大领域：分子生物学研究的三大领域：生物大分子的结构与功能生物大分子的结构与功能生物大分子之间的互作生物大分子之间的互作DNA-proteinHormone-receptorEnzyme-subs

12、trate狭义的分子生物学狭义的分子生物学生物技术理论与应用生物技术理论与应用结构生物学结构生物学基因工程细胞工程酶工程发酵工程蛋白质工程基因的概念基因的结构基因的表达基因的重组基因的交换分子遗传学：分子遗传学： 研究遗传信息大分子的结构与功能的科学，研究遗传信息大分子的结构与功能的科学，又称为狭义的分子生物学。又称为狭义的分子生物学。研究基因的概念、结构、复制、表达、调控、遗传、研究基因的概念、结构、复制、表达、调控、遗传、突变及交换的分子基础。突变及交换的分子基础。22 DNA RNA 肽链肽链 功能蛋白质功能蛋白质 性状性状信息源信息源 信息模板信息模板 工作分子工作分子 （生长、分化、

13、发育过程中的分子事件）（生长、分化、发育过程中的分子事件）中心法则中心法则分子遗传学的范畴分子遗传学的范畴分子遗传学分子遗传学23u 不等于中心法则的演绎不等于中心法则的演绎-中心法则可能中心法则可能是一个过于简化的、错误的法则；是一个过于简化的、错误的法则；u 不是核酸及其衍生物（蛋白质）的生物不是核酸及其衍生物（蛋白质）的生物化学。化学。二、分子遗传学发展简史二、分子遗传学发展简史24人类对遗传现象的认识过程经历了漫长的历史过人类对遗传现象的认识过程经历了漫长的历史过程，人们在农业生产中对动植物及对人类自身的程，人们在农业生产中对动植物及对人类自身的观察中，早已注意到遗传和变异现象的普遍性

14、，观察中，早已注意到遗传和变异现象的普遍性，对遗传学现象有了粗浅的认识。其中不乏真知灼对遗传学现象有了粗浅的认识。其中不乏真知灼见，但也有错误和片面的观点。见，但也有错误和片面的观点。 n古代我国是最早种植作物和养殖家畜的起源中心古代我国是最早种植作物和养殖家畜的起源中心之一，早在新石器时代的遗址中就发现了粟、小之一，早在新石器时代的遗址中就发现了粟、小麦和高粱的种子，以及家畜如猪、羊、狗等动物麦和高粱的种子，以及家畜如猪、羊、狗等动物骨头的化石，巴比伦和亚述人早就学会了人工授骨头的化石，巴比伦和亚述人早就学会了人工授粉。粉。25这一时期奠定了经典遗传学理论产生的这一时期奠定了经典遗传学理论产

15、生的基础：基础：w 细胞理论的完善细胞理论的完善w 进化论的提出进化论的提出w 遗传种质理论的提出遗传种质理论的提出26细胞理论的完善：细胞理论的完善：w1665年发现细胞（年发现细胞（Robert Hooke）。）。w1830年代，认识了细胞的结构、胚胎发年代，认识了细胞的结构、胚胎发育中细胞的变化。育中细胞的变化。1635 1703 詹森和他的父亲（詹森和他的父亲（ J.Janssen and Z.Janssen，1590 ）（荷兰）（荷兰）列文虎克（列文虎克（Antony van Leeuwenhoek，16321723）（荷兰）（荷兰） 27wSchleiden和和Schwann创立细

16、胞学说：创立细胞学说： （1）一切动植物是由细胞发育而来，并且是）一切动植物是由细胞发育而来，并且是由细胞和细胞产物所构成。由细胞和细胞产物所构成。 （2）细胞既有作为独立单位而具有的生命，）细胞既有作为独立单位而具有的生命，又有作为机体的组成部分而被赋予的生命。又有作为机体的组成部分而被赋予的生命。wVirchow德国学者魏尔肖：细胞只能来自细德国学者魏尔肖：细胞只能来自细胞，生物体的繁殖胞，生物体的繁殖细胞分裂。细胞分裂。28D. Lamarck拉马克的生物进化观拉马克的生物进化观w 系统提出进化论：生物由进化形成，而且生系统提出进化论：生物由进化形成，而且生物变异和进化是连续的、缓慢的过

17、程。其思物变异和进化是连续的、缓慢的过程。其思想的三个部分：想的三个部分：（1）环境对生物体影响的理论：环境变化大，）环境对生物体影响的理论：环境变化大，引起动物需要上的变化也大，使动物形成新引起动物需要上的变化也大，使动物形成新的习性，导致器官功能变化，最终形成新类的习性，导致器官功能变化，最终形成新类型动物。型动物。（2）用进废退和）用进废退和获得性遗传获得性遗传：获得变异：获得变异两性两性共有共有 通过繁殖传递。通过繁殖传递。（3）生物按等级向上发展的理论：生物进化方）生物按等级向上发展的理论：生物进化方向低级向低级高级（逐步发展）。高级（逐步发展）。（17441829）进化论的提出：进

18、化论的提出：29D. Lamarck （1809年）提出：年）提出： 父母后天形成的技父母后天形成的技能、习惯和驱体结构能、习惯和驱体结构可以传递给子女。可以传递给子女。 获得性遗传获得性遗传30C.R. Darwin（18091882）物种起源物种起源和进化论和进化论生物进化史观：生物进化史观：w 生物普遍具有变异现象；生物普遍具有变异现象；w 自然选择影响物种的变异。自然选择影响物种的变异。w 18311836：剑桥毕业后，参加英国海军水文地：剑桥毕业后，参加英国海军水文地理调查舰的环球科学旅行理调查舰的环球科学旅行（1）获得生物起源的初步思想）获得生物起源的初步思想（2）生物与环境，提出

19、生物链）生物与环境，提出生物链w 1838年提出以生存竞争为基础的年提出以生存竞争为基础的“自然选择学说自然选择学说”w 1859年，达尔文完成年，达尔文完成物种起源物种起源31（二）遗传学的诞生（二）遗传学的诞生（1900年）年） 孟德尔（孟德尔（Gregor Mendel，1822-1884）是奥地利）是奥地利的一个修道士，他从的一个修道士，他从1856年开始进行了年开始进行了8年的豌年的豌豆杂交试验，提出了遗传因子的分离定律和自豆杂交试验，提出了遗传因子的分离定律和自由组合定律的假设，并应用统计学方法分析和由组合定律的假设，并应用统计学方法分析和验证了这些假设。但是他的发现并未引起重视验

20、证了这些假设。但是他的发现并未引起重视，而是被埋没了，而是被埋没了35年之后才被年之后才被3位科学家重新发位科学家重新发现。现。32孟德尔分离定律孟德尔分离定律孟德尔自由组合定律孟德尔自由组合定律33 发现孟德尔定律的发现孟德尔定律的3位科学家之一是荷兰阿姆斯特位科学家之一是荷兰阿姆斯特丹大学的教授德弗里斯（丹大学的教授德弗里斯（Hugo de Vires，1848-1935）,他在研究月见草时发现杂种子二代具有分离他在研究月见草时发现杂种子二代具有分离规律。同时，德国士宾根大学教授柯伦斯（规律。同时，德国士宾根大学教授柯伦斯（Carl Correns，1864-1933）及奥地利维也纳农业大

21、学的）及奥地利维也纳农业大学的年轻讲师丘歇马克（年轻讲师丘歇马克（Erich Von Tschermak Seysenegg，1871-1962）也分别在玉米和豌豆研究）也分别在玉米和豌豆研究中发现了分离现象。他们三人的论文都刊登在中发现了分离现象。他们三人的论文都刊登在1900年出版的年出版的德国植物学杂志德国植物学杂志上，都证实了孟德尔上，都证实了孟德尔定律。开始他们都以为是自己发现了这一重要定律，定律。开始他们都以为是自己发现了这一重要定律，可后来发现早在可后来发现早在35年以前，孟德尔就已经发现并证年以前，孟德尔就已经发现并证明了分离定律和自由组合定律，这就是遗传学历史明了分离定律和自

22、由组合定律，这就是遗传学历史上孟德尔定律的重新发现，标志着遗传学的诞生。上孟德尔定律的重新发现，标志着遗传学的诞生。34 1909年，约翰逊（年，约翰逊（W. Johannsen）创造了）创造了“基基因因”（gene）一词，用来表示孟德尔遗传因子；）一词，用来表示孟德尔遗传因子；同年贝特森（同年贝特森（W. Bateson）给遗传学定名为）给遗传学定名为“Genetics”；1910年起将孟德尔遗传规律改称年起将孟德尔遗传规律改称为孟德尔定律，公认孟德尔是遗传学的奠基人。为孟德尔定律，公认孟德尔是遗传学的奠基人。35（三）细胞遗传学时期（三）细胞遗传学时期（1900-1939年）年） 1902

23、年年, 鲍维丰（鲍维丰（Boveri）和萨顿（）和萨顿（Sutton）提）提出染色体是遗传因子载体的假设。出染色体是遗传因子载体的假设。1909年，詹年，詹森斯（森斯（Janssens）观察到染色体在减数分裂时呈）观察到染色体在减数分裂时呈交叉现象为解释基因连锁和交换现象提供了依交叉现象为解释基因连锁和交换现象提供了依据。据。 1909年，摩尔根（年，摩尔根（T.H. Morgan，1866-1945）及）及其学生通过果蝇杂交试验，发现了伴性遗传规其学生通过果蝇杂交试验，发现了伴性遗传规律、连锁交换规律和不分离规律等，并证明基律、连锁交换规律和不分离规律等，并证明基因在染色体上呈直线排列的原理

24、，并于因在染色体上呈直线排列的原理，并于1926年年提出基因学说，发表提出基因学说，发表基因论基因论。36（四）从细胞向分子水平过渡时期（四）从细胞向分子水平过渡时期（1940-1952年）年） 20世纪世纪40年代初发现年代初发现DNA，并证明，并证明DNA存在于细胞核中，是存在于细胞核中，是染色体的主要成分，在不同细胞中含量恒定，而在生殖细胞染色体的主要成分，在不同细胞中含量恒定，而在生殖细胞中中DNA含量为体细胞的一半。含量为体细胞的一半。 1941年比德尔（年比德尔（W. Beadle）等在对链孢霉的生化遗传的经典）等在对链孢霉的生化遗传的经典研究中，提出研究中，提出“一个基因一个酶一

25、个基因一个酶”的假说。的假说。 1944年年Avery等用肺炎双球菌的转化实验证明了遗传物质是等用肺炎双球菌的转化实验证明了遗传物质是DNA而非蛋白质。而非蛋白质。分子遗传学的先驱者及其贡献分子遗传学的先驱者及其贡献37 1952年年Hershey和和Chase等用同位素示踪法于噬等用同位素示踪法于噬菌体感染细菌的实验中，再次确证了菌体感染细菌的实验中，再次确证了DNA是遗是遗传物质。传物质。38 这一时期这一时期,由于微生物遗传学和生化遗传学研究由于微生物遗传学和生化遗传学研究的广泛开展，使工作进入微观层次，其主要特的广泛开展，使工作进入微观层次，其主要特征是以微生物为研究对象，采用生化方法

26、探索征是以微生物为研究对象，采用生化方法探索遗传物质的本质及其功能。遗传物质的本质及其功能。 40年代初，卡斯佩森（年代初，卡斯佩森（TOCaspersson）用定）用定量细胞化学的方法证明量细胞化学的方法证明DNA存在于细胞核中。存在于细胞核中。以后又有人证明以后又有人证明DNA是构成染色体的主要物质；是构成染色体的主要物质；同种生物的不同细胞中同种生物的不同细胞中DNA的质与量恒定，在的质与量恒定，在性细胞中性细胞中DNA的含量为体细胞的一半。的含量为体细胞的一半。39 1944年艾弗里（年艾弗里（O.T.Avery）等在用纯化因子研究肺炎双球菌）等在用纯化因子研究肺炎双球菌的转化实验中，

27、证明了遗传物质是的转化实验中，证明了遗传物质是DNA而不是蛋白质。而不是蛋白质。1952年赫尔希（年赫尔希（ADHershey）等用同位素示踪法于噬菌体感染细）等用同位素示踪法于噬菌体感染细菌的实验中，再次确认了菌的实验中，再次确认了DNA是遗传物质。是遗传物质。 1941年比德尔等在对链孢霉的生化遗传的经典研究中，分析年比德尔等在对链孢霉的生化遗传的经典研究中，分析了许多生化突变体后，认为一个基因的功能相当于一个特定了许多生化突变体后，认为一个基因的功能相当于一个特定的蛋白质（酶），提出的蛋白质（酶），提出“一个基因一个酶一个基因一个酶”的假说。以后的的假说。以后的研究表明，基因决定着蛋白质

28、研究表明，基因决定着蛋白质 （包括酶）的合成，故改为（包括酶）的合成，故改为“一个基因一个蛋白质或多肽一个基因一个蛋白质或多肽”。至此，已为遗传物质的化。至此，已为遗传物质的化学本质及基因的功能奠定了初步的理论基础。学本质及基因的功能奠定了初步的理论基础。40（五）现代分子遗传学时期（五）现代分子遗传学时期（1953年年-至今）至今） 在量子力学家薛定谔的在量子力学家薛定谔的生命是什么生命是什么?（1944年）年）一书的影响下，许多物理学家和化学家投身于生一书的影响下，许多物理学家和化学家投身于生命的分子基础和基因的自我复制这两个生物学中命的分子基础和基因的自我复制这两个生物学中心问题的研究，

29、将现代物理学和化学的最新成果、心问题的研究，将现代物理学和化学的最新成果、理论和方法带入了生物学研究中。理论和方法带入了生物学研究中。41 1953年年4月月25日出版的日出版的Nature杂志上，沃森杂志上，沃森（Watson）和物理学家克里克（）和物理学家克里克（Crick）提出了）提出了DNA双螺旋结构模型，标志着遗传学以及整个生双螺旋结构模型，标志着遗传学以及整个生物学进入分子水平的新时代。物学进入分子水平的新时代。 1961年克里克等证明了他于年克里克等证明了他于1958年提出的关于遗年提出的关于遗传三联密码的推测。传三联密码的推测。1969年年Nirenberg等解译出全等解译出全

30、部遗传密码。部遗传密码。 60年代，阐明年代，阐明mRNA、tRNA 及核糖体的功能、及核糖体的功能、蛋白质生物合成的过程、蛋白质生物合成的过程、 “中心法则中心法则”等。等。42 1961年，年，F. Jacob雅可布和雅可布和J. Monod莫诺提出了大莫诺提出了大肠杆菌的操纵子学说，阐明了原核生物基因表达肠杆菌的操纵子学说，阐明了原核生物基因表达调节的问题。调节的问题。 后来发现真核生物的断裂基因（后来发现真核生物的断裂基因（split gene）和病）和病毒的重叠基因（毒的重叠基因（overlapping gene）, 并开始研究真并开始研究真核生物的基因表达调控。核生物的基因表达调控

31、。 70年代，发现限制性核酸内切酶、人工分离和合年代，发现限制性核酸内切酶、人工分离和合成基因取得进展，成基因取得进展，1972年年P. Berg成功实现了成功实现了DNA体外重组；体外重组；1973年年S.N. Cohen通过通过DNA的体外重的体外重组成功地构建了第一个有生物学功能的细菌杂交组成功地构建了第一个有生物学功能的细菌杂交质粒，从而兴起以质粒，从而兴起以DNA重组技术为核心的基因工重组技术为核心的基因工程研究。程研究。43 80年代，基因工程技术飞速发展，基因工程药年代，基因工程技术飞速发展，基因工程药物和疫苗投入临床使用，转基因动植物产品上物和疫苗投入临床使用，转基因动植物产品

32、上市销售，转基因动植物生物反应器研究成为热市销售，转基因动植物生物反应器研究成为热点并实现商品化。点并实现商品化。 90年代，年代，1990年年“人类基因组计划人类基因组计划”开始实施，开始实施，投资投资30亿美元旨在测定人类基因组全部亿美元旨在测定人类基因组全部30亿个亿个核苷酸对的碱基序列，是在破译生物体全部遗核苷酸对的碱基序列，是在破译生物体全部遗传密码的征途上迈出的第一步，将为揭开人类传密码的征途上迈出的第一步，将为揭开人类和生物体生长、发育、疾病、衰老和死亡的奥和生物体生长、发育、疾病、衰老和死亡的奥秘奠定基础，其意义与原子弹研究曼哈顿计划秘奠定基础，其意义与原子弹研究曼哈顿计划和载

33、人登月阿波罗计划相比有过之而无不及。和载人登月阿波罗计划相比有过之而无不及。 克隆羊克隆羊“多莉多莉”（Dolly）诞生之后，克隆牛、）诞生之后，克隆牛、羊、小鼠等动物纷纷获得成功。羊、小鼠等动物纷纷获得成功。44 21世纪初人类基因组计划提前完成，遗传学面世纪初人类基因组计划提前完成，遗传学面临新的挑战和使命，即进入了临新的挑战和使命，即进入了“基因组后研究基因组后研究”时代，在搞清楚基因组的全部序列的基础上，时代，在搞清楚基因组的全部序列的基础上，还要还要 彻底阐明基因组所包含的全部遗传信息彻底阐明基因组所包含的全部遗传信息的生物学功能，及其所编码的蛋白质的结构和的生物学功能，及其所编码的

34、蛋白质的结构和功能，所以又称为功能，所以又称为“蛋白质组蛋白质组”研究。同时，研究。同时，还要应用基因工程和蛋白质工程技术，改造蛋还要应用基因工程和蛋白质工程技术，改造蛋白质，使人类对生命活动的认识和支配由必然白质，使人类对生命活动的认识和支配由必然王国进入自由王国。王国进入自由王国。分子遗传学的充实和发展（分子遗传学的充实和发展（1968年年至今）至今） DNA的半不连续复制；的半不连续复制； 反转录和反转录酶的发现；反转录和反转录酶的发现； 左旋左旋DNA（Z-DNA）和突变热点（）和突变热点（hot spot）；）； 基因重叠现象；基因重叠现象； 重复序列和插入序列；重复序列和插入序列；

35、 转录后和翻译后的加工；转录后和翻译后的加工； 致癌基因和抑癌基因；致癌基因和抑癌基因； 新的遗传密码；新的遗传密码； 跳跃基因；跳跃基因； 核酶的发现。核酶的发现。丰富了人们对基因结构和功能的多样性的丰富了人们对基因结构和功能的多样性的认识，诞生了一个崭新的应用领域认识，诞生了一个崭新的应用领域遗传遗传工程工程对基因的本质、基因的非孟德尔遗传、基对基因的本质、基因的非孟德尔遗传、基因的相互最影响和基因的表达过程、基因因的相互最影响和基因的表达过程、基因复制形式的多样性有了更全面而深入的了复制形式的多样性有了更全面而深入的了解解分子遗传学发展的方向分子遗传学发展的方向1.真核生物的分子遗传学正

36、在蓬勃发展真核生物的分子遗传学正在蓬勃发展人类基因组作图和测序计划人类基因组作图和测序计划（HGP,1989年年 美国）美国）水稻基因组测序计划水稻基因组测序计划(RGP,1992年年 中中国）国）遗传物质的验证；遗传密码、遗传物质的验证；遗传密码、mRNA、核糖体和、核糖体和tRNA的发现；基的发现；基因转录和翻译过程的阐明；基因表达调控机制的探索等因转录和翻译过程的阐明；基因表达调控机制的探索等原核生物细菌和噬菌体原核生物细菌和噬菌体474849走进基因组医学时代走进基因组医学时代 人类研究自然的目的不是征服自然，而是了解人类研究自然的目的不是征服自然，而是了解自然、利用自然、改造自然，从

37、而提高自身的自然、利用自然、改造自然，从而提高自身的生活质量。在人类研究自然的漫长道路上，对生活质量。在人类研究自然的漫长道路上，对人类本身的了解是最艰难的。人类基因组计划人类本身的了解是最艰难的。人类基因组计划可以说是解决这一难题的可以说是解决这一难题的“钥匙钥匙”。 人类基因组计划的完成是生物学研究的重大里人类基因组计划的完成是生物学研究的重大里程碑，更是从根本上改变了生命科学和医学研程碑，更是从根本上改变了生命科学和医学研究的角度和着眼点。究的角度和着眼点。 将遗传学和临床医学结合，将人类基因组成果将遗传学和临床医学结合，将人类基因组成果转化应用到临床实践中去转化应用到临床实践中去-走进

38、基因组医学走进基因组医学时代。时代。50历史回顾历史回顾 几乎每过几乎每过50年，人类就前进一大步，年，人类就前进一大步，150年来年来走了三大步。走了三大步。 最早，最早，1865年孟德尔提出遗传因子也就是年孟德尔提出遗传因子也就是“基基因因”的概念。的概念。 大约大约50年后的年后的1913年，绘制出第一个线式基因年，绘制出第一个线式基因图谱。图谱。 1953年发现了年发现了DNA的双螺旋结构；的双螺旋结构； 1956年，年，第一次数清人类第一次数清人类46条染色体，建立了人类染色条染色体，建立了人类染色体组。体组。 51 又过了又过了50年，年，2003年，完成了人类基因组计划。年，完成

39、了人类基因组计划。 向前看，到向前看，到2050年，基因组医学将呈现出什么年，基因组医学将呈现出什么样的新面貌，相信一定又有一个飞跃。样的新面貌，相信一定又有一个飞跃。52基本概念基本概念: : 基因（基因（genegene）：）：DNADNA的功能片段。它是一种化的功能片段。它是一种化学分子，遗传信息的物质载体，传递支配生命学分子，遗传信息的物质载体，传递支配生命活动的指令，也是可以人工操作，用于改造生活动的指令，也是可以人工操作，用于改造生命属性的文件。命属性的文件。 基因组（基因组（genomegenome）：）：有机体全部有机体全部DNADNA序列。它序列。它是基因和非基因的是基因和非

40、基因的DNADNA序列的总和。序列的总和。 基因组学（基因组学（genomicsgenomics）：）：是是2020世纪世纪9090年代逐渐年代逐渐形成的以基因组为研究对象，在基因组水平研形成的以基因组为研究对象，在基因组水平研究基因和基因组的结构与功能，包括大量非基究基因和基因组的结构与功能，包括大量非基因因DNADNA序列的结构与功能的学科。序列的结构与功能的学科。53基因组学基因组学 使发展和应用使发展和应用DNADNA制图、测序新技术以及计算制图、测序新技术以及计算机程序，分析生命体（包括人类）全部基因组机程序，分析生命体（包括人类）全部基因组结构及功能的科学；结构及功能的科学；54

41、人类基因组计划就是确定人类的全部基因，人类基因组计划就是确定人类的全部基因，使我们能够解读人类基因组。然而，我们对使我们能够解读人类基因组。然而，我们对于基因在疾病的发生、发展中的作用及其与于基因在疾病的发生、发展中的作用及其与环境因素的关系等问题知之甚少。解读人类环境因素的关系等问题知之甚少。解读人类基因组可以在基因水平上对疾病的诊断、治基因组可以在基因水平上对疾病的诊断、治疗和预防采取措施，是一种对人类生命内在疗和预防采取措施，是一种对人类生命内在因素的干预，因此，这将是医学史上的又一因素的干预，因此，这将是医学史上的又一次革命。次革命。55u人类基因组计划的含义：人类基因组计划的含义：阐

42、明阐明3030亿个碱基对的序列；亿个碱基对的序列；发现所有人类基因；发现所有人类基因；搞清其在染色体上的位置；搞清其在染色体上的位置；破译人类全部遗传信息。破译人类全部遗传信息。57旨在破译人类基因组遗传密码旨在破译人类基因组遗传密码 人类基因组学的研究，将破译人类基因组学的研究，将破译DNADNA序列中蕴序列中蕴藏的全部信息，揭示人体生理和病理过程的藏的全部信息，揭示人体生理和病理过程的分子基础，并逐步认识生命的起源、进化、分子基础，并逐步认识生命的起源、进化、遗传、发育、衰老以及死亡的本质，为人类遗传、发育、衰老以及死亡的本质，为人类疾病的预测、诊断、预防和治疗提供最为合疾病的预测、诊断、

43、预防和治疗提供最为合理和有效的方法和途径。例如，理论上讲人理和有效的方法和途径。例如，理论上讲人类可活多少岁，至少多少岁。类可活多少岁，至少多少岁。人类基因组草图的基本信息人类基因组草图的基本信息人类基因组人类基因组u由由31.65亿亿bp组成；组成；u由由3-3.5万基因；万基因；u与蛋白质合成有关与蛋白质合成有关的基因占的基因占2%。人类蛋白质人类蛋白质u61%与果蝇同源；与果蝇同源；u43%与线虫同源；与线虫同源；u46%与酵母同源。与酵母同源。人类基因组研究成果表明人类基因组研究成果表明u基因数量少的惊人；基因数量少的惊人；u人类基因组中存在人类基因组中存在“热点热点”和大片和大片“沙

44、沙漠漠”;u1/3为为“垃圾垃圾”DNA；u种族歧视毫无根据；种族歧视毫无根据；u男性基因突变比率更高。男性基因突变比率更高。人类基因组测序后的后续工作人类基因组测序后的后续工作-后基后基因组时代因组时代u分析所有基因及其编码产物（主要是蛋白质）分析所有基因及其编码产物（主要是蛋白质）是如何单独和共同在生命过程中发挥作用的；是如何单独和共同在生命过程中发挥作用的；u在目前阶段研究蛋白比研究基因难得多，而成在目前阶段研究蛋白比研究基因难得多，而成千上万的结构和功能都复杂多样的蛋白分子才千上万的结构和功能都复杂多样的蛋白分子才是生命过程的最后执行者；是生命过程的最后执行者；u现在还没有有效的研究手段去揭示蛋白分子在现在还没有有效的研究手段去揭示蛋白分子在生物体内究竟完成什么功能、又是通过何种机生物体内究竟完成什么功能、又是通过何种机制去完成其生物功能等制去完成其生物功能等61 癌症研究癌症研究有很大进展，直肠癌在美国有有很大进展，直肠癌在美国有90治愈治愈率，即五