科学前沿组装细胞 (15).ppt

1、组装细胞科学狂人克雷格文特尔,授课人：顾春生,授课单位：牡丹江第一高级中学,授课时间：2018.6.12,克雷格文特尔生平简介,年少阶段：嬉戏 厌学,从军阶段：迷茫 挣扎,求学阶段：觉悟 奋进,基因组阶段：特立独行,组装细胞阶段：屹立顶峰,人类基因组计划爱恨交加的文特尔,1985年，美国科学家在能源部（DOE）的一次会议上讨论酝酿了人类基因组计划（Human Genome Project，HGP） 诺贝尔获奖者Reneto Dulbecco于1986年在科学（Science）杂志上发表的一篇短文中首先提出 . 人类基因组计划于1990年正式启动，计划在15年内提供30亿美元，于2005年完成人

2、类基因组全部序列的测定,人类基因组计划的目的,转录图谱 （Transcriptional map）,六国 VS Celera遗传公司,六国,Celera遗传公司,全部,任务,六国 VS Celera遗传公司,进度,六国 VS Celera遗传公司,合作,文特尔的杀手锏,六国,Celera遗传公司,桑格测序法,Sanger sequencing,全基因组 霰弹测序法,Whole genome shotgun sequencing,文特尔的杀手锏,运用适当的工具 和恰当的实验方法 能够有效的促进 科学进步,人类基因组计划的意义,马特里德利 (Ridley Matt),1号染色体生命。讲生命的诞生，

3、来源。 2号染色体物种。人类发展和近亲之间的分别。 3号染色体历史。孟德尔以及其他科学家在遗传学上做出的贡献。 4号染色体命运。你的命运完全在你的基因里。 5号染色体环境。推翻让读者觉得基因是简单的分割开来的。 6号染色体智慧。基因的存在不是为了致病的 7号染色体本能。解释行为遗传学和进化心理学结论对人类的影响。 8号染色体和9号染色体X和Y染色体冲突。性染色体，同性恋是否遗传。 8号染色体自身利益。基因组97%都不是真正的基因。基因指纹测试技术。 9号染色体疾病。解释了血型的不同以及基因对疾病的抵抗力。 10号染色体压力。外部事件对基因的影响。 11号染色体个性。性格的天生以及后天对性格的影

4、响。 12号染色体自我组装。基因是编制好的一连串程序，自我运行功能。 13号染色体史前。你知道你为什么能消化牛奶?你祖宗几千里以前就学会了“偷奶”。 14号染色体永生。寿命长短实在不好说。万一哪个基因调皮一下，你就挂了。 15号染色体性别。你出生真不是自个儿决定的事，是男是女，你爸妈也没法决定。 16号染色体记忆。想知道为嘛你记东西老是学完就忘么。 17号染色体死亡。癌症啊!癌症啊! 18号染色体历史。基因工程这玩意儿。 19号染色体预防。你又想知道，你又不想知道。 20号染色体政治。无知导致的悲剧。 21号染色体优化人种论。优化人种的历史和现在遗留下来的歧视。 22号染色体自由意志。休谟之叉

5、：我们的行为要么是事先已经被决定了的，这样我们就不必为它们负责;要么是偶然事件的结果，这样我们也不必为它们负责。,人种自传23章,组装细胞“上帝”文特尔,克雷格文特尔,克莱德哈奇森（左）和汉密尔顿史密斯（右）,难题之一：确定最小基因集,生殖道支原体: 1995年测序完成 基因组582970个碱基对 475基因,难题之二：人工合成基因组,生殖支原体JCVI-syn1.0,噬菌体phiX174,难题之三：导入宿主细胞,生殖道支原体,丝状支原体,山羊支原体,细胞周期12小时,细胞周期60分钟,细胞周期100分钟,难题之四：甲基化,细菌自带的保卫装置-限制酶,甲基,DNA甲基化,基因商标:文特尔的密码

6、表,第一个水印：“J.克雷格文特尔研究所”和“合成基因组公司”，几位主 要科学家的名字以及“通过给我们发电子邮件的方式（邮箱 地址：MROQSTIZJCVI.org）向我们证明你已经解码了这 个水印”,基因商标:文特尔的基因水印,第二个水印：“去生活，去犯错，去跌入低谷，去取得胜利，去在生命 中创造出生命”,第三个水印：“我们看事物，不在它们本身是什么，而在于它们可能是 什么”,第四个水印： 另外46个科学家的名字和“我无法创造的事物，我就无法 理解”,生命是什么 “继承者”文特尔,生命的定义,现代生物学给出的一般的科学定义：生命是生物 体所表现的自身繁殖、生长发育、新陈代谢、遗传变异以及 对

7、刺激所产生反应的复合现象,文特尔给出的定义：生命是由信息驱动的系统。DNA是 软件，它是所有生命的基础,合成生物学,国际基因工程机器设计大赛（iGEM）,汤姆奈特 （Tom Knight）,兰迪雷特贝格 （Randy Rettberg）,德鲁恩迪 （Drew Endy）,文特尔的终极畅想,生命瞬间转移,向宇宙广播DNA软件,谢谢观赏,经典例题：双脱氧核苷酸常用于DNA测序，其结构与脱氧核苷酸相似，能参与DNA的合成，且遵循碱基互补配对原则。DNA合成时，在DNA聚合酶作用下，若连接上的是双脱氧核苷酸，子链延伸终止；若连接上的是脱氧核苷酸，子链延伸继续。在人工合成体系中，有适量的序列为-GTAC

8、ATACATG-的单链模板、胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和4种脱氧核苷酸。则以该单链为模板合成出的不同长度的子链最多有（ ） A. 2种 B.3种 C.4种 D.5种,测序技术发展历程,watermark 1 anHtmlscript which reads to a browser as text congratulating the decoder with an email link to click to prove the decoding. watermark 2 contains a list of authors and a quote fromJames Joyce: To live

9、, to err, to fall, to triumph, to recreate life out of life. watermark 3 contains more authors and a quote fromRobert Oppenheimer(uncredited): See things not as they are, but as they might be. watermark 4 contains yet more authors and a quote fromRichard Feynman: What I cannot build, I cannot unders

10、tand.,基因水印位置,遗传图谱：又称连锁图谱（linkage map），它是以具有遗传多态性（在一个遗传位点上具有一个以上的等位基因，在群体中的出现频率皆高于1%）的遗传标记为“路标”，以遗传学距离（在减数分裂事件中两个位点之间进行交换、重组的百分率，1%的重组率称为1cM）为图距的基因组图。,物理图谱： 是利用限制性内切酶将染色体切成片段，再根据重叠序列确定片段间连接顺序，以及遗传标志之间物理距离碱基对(bp) 或千碱基(kb)或兆碱基(Mb)的图谱。,序列图谱（sequence map）：序列分析采用一个区域的DNA序列重叠群使测序工作不断延伸，使用其中的序列标记位点STS作为两个片段

11、间的重叠区域，使分别被测序的短序列进行正确的拼接，最后获得DNA全序列图谱。,转录图谱（transcriptome map）：是在识别基因组所包含的蛋白质编码序列的基础上绘制的结合有关基因序列、位置及表达模式等信息的图谱。在人类基因组中鉴别出占具2%5%长度的全部基因的位置、结构与功能，最主要的方法是通过基因的表达产物mRNA反追到染色体的位置。,1999年12月，22号染色体测序完成； 2000年5月，21号染色体测序完成； 2001年12月，20号染色体测序完成； 2003年2月，14号染色体测序完成； 2003年6月，男性特有的Y染色体测序完成； 2003年5月和7月，7号染色体测序完成； 2003年10月，6号染色体测序完成； 2004年4月，13号和19号染色体测序完成； 2004年5月，9号和10号染色体测序完成； 2004年9月，5号染色体测序完成； 2004年12月，16号染色体测序完成； 2005年3月，X染色体测序完成； 2005年4月，2号和4号染色体测序完成； 2005年9月，18号