现代科学技术进展生命科学-绪论.ppt
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1、现代生命科学的研究进展,Progress in modern life sciences,张海谋(吴明煜),GMOs?Gene cloning?Stem cell?Cancer therapy?,现代生命科学的主要内容和成就,生命的起源,神创论?东方,西方自生论?巴斯德化学起源论,实验证实地球 46亿年第一个细胞 30亿年第一个真核细胞 15亿年 厌氧生物自养生物(氧气),生命的基本特征,-生命可以通过生殖得以延续(有性,无性)-生命存在遗传和变异(细菌,人)-生命需要新陈代谢(合成,分解)-生命可以生长和发育-生命具有应激性(趋利避害,适应性),生物进化论,进化论的地位?达尔文200周年纪念
2、(2009)物种起源出版150周年进化的经典理论-拉马克学说:用进废退,后天获得性遗传-达尔文学说:自然选择,适者生存长颈鹿的进化,-过度繁殖(大象)-生存斗争(与环境,种间,种内)-遗传和变异-适者生存(有利变异,不利变异)英国曼彻斯特桦尺蛾,灰色,黑色,-非洲人类起源说-Y染色体亚当(父系遗传)-线粒体夏娃(母系遗传)-成吉思汗的标记,进化的分子证据,对进化论的挑战,-化石证据:“缺环”?-寒武纪生物大爆发(亿年前)云南澄江,渐变论?神创?贵州瓮安生物群(5.8亿年前,动物化石)宜昌陡山沱地层(6.3亿年前,动物化石)寒武纪内的渐变(跨越6000万年),生物多样性,生物的命名种、属、科、目
3、、纲、门、界 双名法(瑞典,林奈)Escherichia coli 属名 种名,生物传统分类方法(原核生物+真核生物),-病毒界(蛋白质+核酸,阮病毒,1997 NP)-原核生物界(幽门螺旋杆菌,2005 NP)-真菌界(冬虫夏草,酵母)-植物界(藻类,苔藓,蕨类,种子植物)-原生生物界(单细胞真核生物,草履虫)-动物界 动物界,脊索动物门,脊椎动物亚门,哺乳纲,灵长目,人猿超科,人科,人属,智人种,生物的“三域”分类法,真细菌,古细菌(极端环境),真核生物,Carl WoeseCrafoord Prize,2003,生物多样性,-遗传多样性(对环境的适应能力)-物种多样性(物种总数,密度,特
4、有物种)-生态系统多样性(生产者,消费者,分解者)意义-可持续发展主要威胁-人口增长,野生资源,污染,生物入侵,细胞生物学,-基本概念-发展简史 显微镜,细胞学说-细胞凋亡 主动死亡,生理性的,发育生物学,-基本概念 多细胞生物的发生、受精、胚胎发育、生长到衰老和死亡-干细胞 骨髓干细胞-白血病,分子生物学,-基本概念 J.Waston,F.Crick-中心法则:遗传信息流动的方向-人类基因组计划(HGP,30亿碱基,30亿美金,13年)-蛋白质组学,现代生命科学的主要进展,-系统生物学(基因,蛋白质,功能)-生物信息学(IT+生物,海量信息)-表观遗传学(同卵双生性格不一样?)-神经生物学(
5、智力形成?早老性痴呆)-环境与健康(物理、化学、生物、社会心理因素)-生物安全与生物伦理(转基因生物?胚胎干细胞?安乐死?器官移植?),现代生物技术,生物产业:朝阳产业-生物医药-生物农业-生物化工-生物能源-生物环境,现代生物技术-基因工程-细胞工程-蛋白质工程-酶工程-发酵工程,基因工程的概念 基因工程也称为遗传工程,是生物技术的主体技术。基因工程是指按照人类的愿望,将不同生物的遗传物质在体外人工剪切并和载体重组后转入细胞内进行扩增,并表达产生所需蛋白质的技术。基因工程能够打破种属的界限,在基因水平上改变生物遗传性,并通过工程化为人类提供有用产品及服务。,基因工程(gene enginee
6、ring)常和以下名称混用,遗传工程(genetic engineering);基因克隆(gene cloning);分子克隆(molecular cloning);基因操作(gene manipulation);重组DNA技术(recombination DNA technique),二、基因工程的主要内容(基本程序),1、目的基因的获取:从复杂的生物有机体基因组中,经过酶切消化或PCR扩增等步骤,分离出带有目的基因的DNA片段。2、目的基因与载体的连接:在体外,将带有目的基因的外源DNA片段连接到能够自我复制的并具有选择记号的载体分子上,形成重组DNA分子。3、DNA分子的转化和扩增:将重
7、组DNA分子转移到适当的受体细胞(亦称寄主细胞),并与之一起增殖。4、转化子的筛选和鉴定:从大量的细胞繁殖群体中,筛选出获得了重组DNA分子的受体细胞克隆。然后,或者从这些筛选出来的受体细胞克隆,提取出已经得到扩增的目的基因,供进一步分析研究使用;或者使之在新的遗传背景下实现功能表达,产生出人类所需要的物质。,基因工程,-原理-基本流程,The first cloning experiment involving a recombinant DNA assembled in vitro(Cohen&Boyer,1973),基因工程的应用,-医药业-临床医学-农业-环保和工业,Applicati
8、ons of cloning,DNA fingerprinting,Genetically Modified Organisms,Recombinant protein,Medical diagnosis,Gene therapy,Prior to the advent of gene cloning,production of protein was purified from tissues.Drawbacks small amounts,viral contamination etc.Gene cloning has circumvented the listed problems.,R
9、ecombinant protein,Genetically modified organisms,Genetically modified organisms(GMOs)are created when cloned genes are introduced into germ cells.In eukaryotes,if the introduced genes are derived from another organism,the resulting transgenic plants or animals can be propagated by normal breeding.e
10、.g.A tomato has a gene for a ripening enzyme inactivated,Fang Zhouzis paper on GMOs,能吃石油的细菌-环境保护,转入荧光素酶蛋白基因的发荧光烟草,Golden rice-Vitamin A,抗虫转基因植物,转基因西红柿,怪物 1,怪物 2,怪物 3,怪物 4,绿色和平组织将转基因食品妖魔化,DNA fingerprinting,I.Performing Southern blotII.Making a radioactive probeIII.Creating a hybridization reactionIV



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