分子醫(yī)學(xué)及分子醫(yī)學(xué)技術(shù)

1、分子醫(yī)學(xué)與分子醫(yī)學(xué)技術(shù),周 俊 宜,基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生化教研室,分子醫(yī)學(xué)概述,生命的螺旋,從基因的角度重新認識疾病，運用基因技術(shù)預(yù)防和治療疾病、鑒定身份，器官再造，運用基因技術(shù)防止新生兒疾病甚至設(shè)計更加“完美”的新生兒，培育新的動植物品種…… 雖然目前基因技術(shù)大多數(shù)尚待完善，其發(fā)展和應(yīng)用的前景卻未可限量，這使人們看到了可以擁有一個更加美好世界的可能性。 但另一方面，隨著基因技術(shù)日益深入、廣泛地干預(yù)生命，許多人也產(chǎn)生了諸多憂慮，

2、從倫理、道德、法律、社會的角度來重新審視基因技術(shù)的應(yīng)用。,分子醫(yī)學(xué),1994年2月，美國國立衛(wèi)生研究院((NIH),卡普((Karp) , 布羅德((Broder),《癌研究》,“分子醫(yī)學(xué)的新方向 ”,,,,1994年9月, 《Nature》雜志,“分子醫(yī)學(xué)研討會”,“分子醫(yī)學(xué)的挑戰(zhàn)”,,,2019年 , 美國,《分子醫(yī)學(xué)》雜志正式創(chuàng)刊,,,標(biāo)志著現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進入分子醫(yī)學(xué)新階段,根據(jù)卡普等的定義，分子醫(yī)學(xué)的內(nèi)容包括:,發(fā)現(xiàn)控制正常細

3、胞行為的基本分子,弄清基因異常與疾病發(fā)生的關(guān)系,通過檢查和糾正這些異?；?qū)膊∵M行診斷、治療和預(yù)防,分子醫(yī)學(xué)與傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的主要不同在于前者對疾病的認識和操作都是在分子和基因水平上進行的。,分子醫(yī)學(xué)的基本內(nèi)容:,疾病的分子機理  疾病的基因診斷  疾病的基因治療  疾病的基因預(yù)防  分子醫(yī)學(xué)的社會、倫理問題,探索疾病的原因，是有效治療疾病的前提。目前，醫(yī)學(xué)對某些還缺少有效的治療方法，就是

4、因為對病因缺乏深入的認識。基因科學(xué)的發(fā)展，為人類從細胞內(nèi)部的微觀生理學(xué)和分子生物學(xué)水平上尋找病因提供了新的思路。,疾病的分子機理,維多利亞女王與尼古拉二世,英國女王維多利亞。她帶有血友病的基因，并將其傳給了她的兒女。血友病是一種遺傳性凝血障礙疾病，患者可能因很小的傷口而出血不止導(dǎo)致死亡。血友病在女性一般表現(xiàn)為隱性遺傳，較少發(fā)病，但會傳給后代；在男性則表現(xiàn)為顯性遺傳，顯示出病癥。維多利亞女王在科堡主持的一次歐洲王室成員集會，與會者有17人

5、是她的后裔，其中有她的孫女亞歷山德拉（21），她同俄國沙皇尼古拉二世結(jié)婚，導(dǎo)致他們的兒子患有血友病。,1949年波林發(fā)現(xiàn)鐮刀型細胞貧血癥（病人的紅血細胞為鐮刀形）與血紅蛋白結(jié)構(gòu)異常相關(guān)。,美國畢曉普和瓦慕斯等人的研究表明：動物體內(nèi)的癌基因不是來自病毒，而是由于在動物的正常細胞基因中本來就存在一個龐大的癌基因族，正常情況下這些原癌基因是不活躍的，但當(dāng)受到病毒入侵或遇到物理、化學(xué)等因素作用時，就可能被激活，突變?yōu)榘┗颉＿@也就解釋了化學(xué)污染

6、、吸煙、放射線輻射等因素致癌的原因。,,疾病的基因診斷,從廣義上講，大多數(shù)疾病都可以從遺傳物質(zhì)的變化中尋找出原因。而從技術(shù)上看，只要找到了與疾病相關(guān)的基因，基因診斷便立即可以實現(xiàn)。隨著“人類基因組計劃”的進程，將大大加快疾病相關(guān)基因的發(fā)現(xiàn)與克隆，基因診斷將成為疾病診斷的常規(guī)方法。,單基因疾病的診斷：一般可在臨床癥狀出現(xiàn)之前作出診斷，不依賴臨床表型；有遺傳傾向的疾病：易感基因的篩查，如高血壓，冠心病，肥胖等。  外源性病源體

7、：如病毒、細菌、寄生蟲等引起的傳染病，,美國前副總統(tǒng)漢弗萊<Humphrey)在1967年發(fā)現(xiàn)膀胱內(nèi)有一腫物，病理切片未發(fā)現(xiàn)癌細胞 良性“慢性增生性囊腫”，未進行手術(shù)治療。九年后，他被診斷為患有“膀朧癌”，兩年后死于該病。,1994年，研究者用靈敏的PCR技術(shù)對上述漢弗萊1967年的病理切片進行了P53抑癌基因檢查，發(fā)現(xiàn)那時的組織細胞雖然在形態(tài)上還沒有表現(xiàn)出惡性變化，但其P53基因的第227個密碼子已經(jīng)發(fā)生了一個

8、核苷酸的突變。就是這個基因的微小變化，使其抑癌功能受損，導(dǎo)致九年后細胞癌變的發(fā)生。這說明，在典型癥狀出現(xiàn)之前的很長時間，細胞癌變的信息已經(jīng)在基因上表現(xiàn)出來了,基因鑒定技術(shù),人體細胞有總數(shù)約為30億個堿基對的DNA，每個人的DNA都不完全相同，人與人之間不同的堿基對數(shù)目達幾百萬之多，因此通過分子生物學(xué)方法顯示的DNA圖譜也因人而異，由此可以識別不同的人。所謂“DNA指紋”，就是把DNA作為像指紋那樣的獨特特征來識別不同的人。由于DNA是遺

9、傳物質(zhì)，因此通過對DNA鑒定還可以判斷兩個人之間的親緣關(guān)系。　　DNA鑒定技術(shù)是英國遺傳學(xué)家A·J·杰弗里斯（1950－）在1984年發(fā)明的。由于人體各部位的細胞都有相同的DNA，因此可以通過檢查血跡、毛發(fā)、唾液等判明身分。,DNA指紋,只要罪犯在案發(fā)現(xiàn)場留下任何與身體有關(guān)的東西，例如血跡和毛發(fā)，警方就可以根據(jù)這些蛛絲馬跡將其擒獲，準確率非常高。DNA鑒定技術(shù)在破獲強奸和暴力犯罪時特別有效，因為在此類案件中，罪犯很

10、容易留下包含DNA信息的罪證?！　「鶕?jù)DNA指紋破案雖然準確率高，但也有出錯的可能，因為兩個人的DNA指紋在測試的區(qū)域內(nèi)有完全吻合的可能。因此在2000年英國將DNA指紋測試擴展到10個區(qū)域，使偶然吻合的危險幾率降到十億分之一。,基因療法，即是通過基因水平的操作來治療疾病的方法。目前的基因療法是先從患者身上取出一些細胞（如造血干細胞、纖維干細胞、肝細胞、癌細胞等），然后利用對人體無害的病毒當(dāng)載體，把正常的基因嫁接到病毒上，再用這些病毒

11、去感染取出的人體細胞，讓它們把正常基因插進細胞的染色體中，使人體細胞就可以“獲得”正常的基因，以取代原有的異?；颍唤又堰@些修復(fù)好的細胞培養(yǎng)、繁殖到一定的數(shù)量后，送回患者體內(nèi)，這些細胞就會發(fā)揮“醫(yī)生”的功能，把疾病治好了。,疾病的基因治療,一個外科庸醫(yī)正在從一個癡呆的精神病患者頭上取出“愚人之石”，該畫是16世紀博希所畫，以諷刺那個時代人們的無知。但在基因時代，如果真能取出致病的基因，那么這名患者也許就有救了。,,美國醫(yī)學(xué)家W

12、3;F·安德森等人對腺甘脫氨酶缺乏癥（ADA缺乏癥）的基因治療，是世界上第一個基因治療成功的范例。,1990年9月14日，安德森對一例患ADA缺乏癥的4歲女孩謝德爾進行基因治療。這個4歲女孩由于遺傳基因有缺陷，自身不能生產(chǎn)ADA，先天性免疫功能不全，只能生活在無菌的隔離帳里。他們將含有這個女孩自己的白血球的溶液輸入她左臂的一條靜脈血管中，這種白血球都已經(jīng)過改造，有缺陷的基因已經(jīng)被健康的基因所替代。在以后的10個月內(nèi)她又接受了7

13、次這樣的治療，同時也接受酶治療。經(jīng)治療后，免疫功能日趨健全，能夠走出隔離帳，過上了正常人的生活。,謝德爾，2019,1990年沃爾夫（WOff）等發(fā)現(xiàn)，將帶有甲型流感病毒核蛋白編碼基因的質(zhì)粒注射到小鼠肌肉內(nèi)，可使小鼠能經(jīng)受致死劑量的甲型流感病毒的攻擊。這種裸露的DNA通過滴鼻和腸道也可以進人細胞，并獲得成功的保護性免疫。這種具有疫苗作用的裸露DNA稱之為“基因疫苗”（gene vaccine）。,疾病的基因預(yù)防,基因疫苗不僅可用于病毒感

14、染，還可用于防治腫瘤，其主要優(yōu)點為可以誘導(dǎo)很有效的專一性T殺傷性細胞，后者可以殺死腫瘤細胞。基因疫苗的安全性極高，一是無直接副作用，二是無間接副作用，不存在對人體的毒性，機體耐受性好，輸注疫苗不引起其它疾患。2019年4月，經(jīng)美國FDA批準進行了首例應(yīng)用基因疫苗的人體臨床試驗。因而，可以看到其實際應(yīng)用已指日可待了。,愛滋病基因疫苗,時鐘基因與抗衰老,人類從公元3500年前就開始尋找長生不老藥。老化的原因有多種因素，如蛋白質(zhì)損傷、DNA損

15、傷、細胞膜損傷、細胞內(nèi)積累廢棄物、端粒縮短等?！　√嵘龎勖舷薜哪繕?biāo)可以通過多種方法實現(xiàn)，除了治療疾病、均衡營養(yǎng)、減少環(huán)境污染、適量運動等方法外，發(fā)掘控制衰老或長壽的基因成為最有潛力的途徑之一。,“時鐘基因”： 破壞“時鐘1基因”（clock 1 gene）可使線蟲的壽命延長1.5倍?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，人類也有與時鐘1基因大致相同的基因。 “年齡1基因”（age 1）、“daf-2”等受損會延長壽命的基因。人類的DNA中原

16、來就有負責(zé)化解活性氧毒性的基因，我們也可以采取活化該基因的辦法，以防止老化。　 熱量限制可以延長包括哺乳動物在內(nèi)的許多物種動物的生命周期。限制熱量攝入而延長生命的現(xiàn)象與一種叫作SIR2基因有關(guān)。 “我還活著”基因一旦發(fā)生改變，就會使果蠅壽命延長一倍。 人體內(nèi)也存在這種基因，它是通過改變新陳代謝來發(fā)揮作用的。,DNA纏繞成的染色體末端，有稱做端粒（telomere）的區(qū)域。控制著細胞的分裂次數(shù)，端粒隨著細胞分裂每次變短，短到某個程度

17、，細胞將不再分裂。人的一生中，細胞大約能分裂50～60次。因此端粒是控制生理壽命的生物鐘，而端粒長短就成為表示細胞“年齡”的指標(biāo)。如果加入一種“端粒酶”阻止它縮短，就可使細胞保持年輕，人就像吃了“唐僧肉”一樣實現(xiàn)長生不老的夢想。,分子醫(yī)學(xué)與傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)最根本的區(qū)別在于前者可在基因水平上對疾病進行操作。對遺傳物質(zhì)的操作可能引發(fā)的后果一開始就是科學(xué)界和公眾關(guān)注的問題。早在70年代初，基因重組技術(shù)剛開始出現(xiàn)的時候，以美國著名分子生物學(xué)家伯格（Be

18、rg）為首的11名科學(xué)家共同呼吁禁止開展基因工程的研究，并得到了美國國立衛(wèi)生研究院的贊同。,分子醫(yī)學(xué)的社會、倫理問題,科學(xué)家們對自己的研究工作可能產(chǎn)生的嚴重后果公開喚起公眾的注意，這在科學(xué)史上還是第一次，說明科學(xué)家對遺傳物質(zhì)的操作所取的態(tài)度是極其謹慎的。 在那以后，利用基因工程技術(shù)在大腸桿茵中生產(chǎn)預(yù)定的蛋白質(zhì)分子被證明是無害可行的，因而在80年代以來得到了迅速的發(fā)展，但將基因操作直接應(yīng)用于人類疾病的治療則與一般的基因工程不可同日而語

19、。,分子醫(yī)學(xué)常用技術(shù),,,基 因 獲 取,獲取目標(biāo)基因常常是基因操作的首要步驟。常規(guī)方法有PCR法，基因文庫或cDNA文庫法以及化學(xué)合成法。應(yīng)根據(jù)具體的研究目的和實驗條件選用合適的方法。,化學(xué)合成法,較短的基因（60-80bp）用途：PCR引物 測序引物 定點突變 核酸雜交探針,基因文庫,,,,,限制性內(nèi)切酶,,,,,,,……,,克隆、轉(zhuǎn)化、培養(yǎng)、鑒定,基因組DNA,,基因文庫,,,,,,,,

20、,,,,引物,,引物,,,3’,5’,5’,5’,PCR技術(shù),基因組,,,,引物設(shè)計：（1) 序列應(yīng)位于高度保守區(qū)，與非擴增區(qū)無同源序列。（2）引物長度以15-40 bp為宜。（3）堿基盡可能隨機分布。（4）引物內(nèi)部避免形成二級結(jié)構(gòu)。（5）兩引物間避免有互補序列。（6）引物3’端為關(guān)鍵堿基；5’端無嚴格限制,PCR技術(shù)的基本過程,,模板DNA dNTP 引物Buffer,,預(yù)變性,,模板DNA dNTP 引

21、物Buffer,TaqDNA聚合酶,,,循環(huán)儀,94oC5’,94℃55 ℃72 ℃,,,,,,,,,加樣孔,,電泳圖譜,PCR,PT-PCR,,,DNA Marker,,基 因 檢 測,對一個基因或一段DNA片段進行檢測鑒定是分子醫(yī)學(xué)技術(shù)中最常用到的手段。包括電泳檢測、序列分析、分光光度分析等方法。,DNA分子的電泳檢測,,,,,,,,,,,,電泳條帶,加樣孔,,,凝膠濃度與DNA片段大小電壓、電流與分辨率電泳緩沖液、

22、上樣緩沖液電泳的時間與環(huán)境溫度凝膠板的制備,法國VL凝膠成像系統(tǒng),核酸定量和純度分析,共軛雙鍵：對260nm波長紫外光有較強吸收。,,BECKMAN DU 800 核酸蛋白檢測儀,DNA序列檢測,基因重組與基因工程,基因重組技術(shù)作為分子醫(yī)學(xué)中最重要、最基本的技術(shù)之一，是許多分子醫(yī)學(xué)實驗實施的基礎(chǔ)，在基因診斷、治療和預(yù)防中具有舉足輕重的意義。,現(xiàn)代基因工程的創(chuàng)始人P·伯格（美國,1926－）在1960年以敏銳的科學(xué)預(yù)見力提出

23、一個大膽的設(shè)想：是否可以創(chuàng)造出一種人工方法，把外界的遺傳基因引入動物體內(nèi)，以達到改變遺傳性狀和治療某些疾病的需要呢？1972年，伯格把兩種病毒的DNA用同一種限制性內(nèi)切酶切割后，再用DNA連接酶把這兩種DNA分子連接起來，于是產(chǎn)生了一種新的重組DNA分子，首次實現(xiàn)兩種不同生物的DNA體外連接，獲得了第一批重組DNA分子，這標(biāo)志著基因工程技術(shù)的誕生。伯格因此獲得了1980年諾貝爾化學(xué)獎。,1973年，美國斯坦福大學(xué)教授S·科恩和

24、加州大學(xué)舊金山分校教授H·W·博耶將兩個不同的質(zhì)粒（一個是抗四環(huán)素質(zhì)粒，另一個是抗鏈霉素質(zhì)粒）拼接在一起，組成嵌合質(zhì)粒，并將其導(dǎo)入大腸桿菌，當(dāng)該重組質(zhì)粒進入大腸桿菌體內(nèi)后，這些大腸桿菌能抵抗兩種藥物，而且這種大腸桿菌的后代都具有雙重抗藥性。這表明“雜合質(zhì)?！痹诖竽c桿菌的細胞分裂時也能自我復(fù)制。,,科恩隨后以DNA重組技術(shù)發(fā)明人的身份向美國專利局申報了世界上第一個基因工程的技術(shù)專利。這標(biāo)志著自然界不同物種間在億萬年中形

25、成的天然屏障被打破了，人類可以根據(jù)自己的意愿定向地改造生物的遺傳特性，甚至創(chuàng)造新的生命類型。 1977年，吉爾伯特（W·Gilbert）分別將編碼胰島素和干擾素的DNA經(jīng)過體外重新拼接后，導(dǎo)入大腸桿菌中，分別使大腸桿菌合成了胰島素和干擾素。,基因工程問世后的短短30年間，不僅催生了一個又一個基因工程的新成果，也催生了一個源于DNA研究的新興產(chǎn)業(yè)，導(dǎo)致眾多的生命科學(xué)高技術(shù)企業(yè)應(yīng)運而生。到2019年年初，美國生物技術(shù)公司已有

26、1400家，而這一數(shù)字還不包括為數(shù)更多的相關(guān)技術(shù)公司和傳統(tǒng)制藥公司，2000年底美國生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的收入達到250億美元?？梢院敛豢鋸埖卣f，基因工程對生物、醫(yī)藥和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都產(chǎn)生了革命性的影響，它對人們生活影響的深度和廣度早已超出了人們的想象。,,淡綠、橘黃、淺紅、金黃……用這些天然彩色蠶繭絲無需染色而織成色彩斑斕的綢緞，兼具華美外觀和環(huán)保內(nèi)質(zhì)。通過基因重組法選育高產(chǎn)彩色繭蠶品種獲成功。,玫瑰的栽培歷史可以追溯到5000年前，但通過色素呈

27、現(xiàn)出藍色的玫瑰卻從來沒有過。從藍色三葉草中提取制造藍色色素的基因，然后注入到玫瑰中，并成功地讓翠雀花素單獨顯色。,分:,切:,限制性內(nèi)切酶,,“分子手術(shù)刀 ”,限制性 酶活性 緩沖液 甲基化 底物性狀,,,“分子剪刀”的發(fā)現(xiàn)者,接:,DNA 連接酶,“分子針線”,,轉(zhuǎn):,篩:,基因載體宿主細胞克隆位點,基因表達,1 E.coli表達體系優(yōu)勢： 一種成熟的

28、基因克隆表達的受體細胞 繁殖迅速，培養(yǎng)代謝易于控制 易于進行遺傳操作和高效表達,,不足之處：1）缺乏適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)錄后和翻譯后加工機制。2）缺乏表達蛋白質(zhì)復(fù)性系統(tǒng)，表達蛋白無特異性空間結(jié)構(gòu)。3）表達產(chǎn)物不穩(wěn)定，易被細菌蛋白酶降解。,2 目的基因高效表達,三個因素： 強化蛋白質(zhì)的生物合成 抑制蛋白質(zhì)的降解 恢復(fù)蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象,3目的基因表達產(chǎn)物的檢測,1）蛋白質(zhì)的PAGE,,對照 樣品 Marke

29、r,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2）表達蛋白生物學(xué)功能檢測,,,,,,,,,淀粉酶基因表達,4目的蛋白的分離純化,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,分子篩親和柱離子交換抗原抗體,,,,目的蛋白,,安瑪西亞快速蛋白純化儀（FPLC）,基因探測,核酸標(biāo)記： 同位素標(biāo)記 非同位素標(biāo)記,核酸探針：探針是一段人工合成的堿基序列，連接上一些可檢測的物質(zhì)，根

30、據(jù)堿基互補的原理，利用探針到基因混合物中識別特定基因,核酸雜交：探測基因所依據(jù)的最基本的理論就是核酸堿基互補原則，最常用的方法就是核酸分子雜交，它應(yīng)用一段與目標(biāo)基因堿基互補的核酸作為探針去探測待測樣品,,DNA聚合酶Ⅰ,?-32P-dNTP,,,,DNA,,,,,,,缺口平移,,,,,5’-CCCCAAOHCCCAACCCCAACCCCAAOHCCCAA-----3’3’-GGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTT-

31、------5’,DNA聚合酶Ⅰ,5‘ 3’聚合酶5‘ 3’外切酶,,,,,,,5’,5’,,,5’-CCCCAACCC…… 3’-GTTGGG……,,末端標(biāo)記物,?-32P-dNTP,5’-CCCCAACCC……3’-GGGGTTGGG……,,基因芯片（Genechip） 基因芯片又稱DNA芯片或DNA微陣列。它高度集成成千上萬的網(wǎng)格狀密集排列的核酸分子（也叫分子探針）。 基因芯片能快速破

32、譯人類基因組和檢測基因突變，目前，該技術(shù)主要應(yīng)用于基因表達檢測、突變檢測、基因組多態(tài)性分析和基因文庫作圖以及雜交測序等方面。它的出現(xiàn)給分子生物學(xué)、細胞生物學(xué)及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域帶來新的革命，成為后基因時代最重要的基因功能分析技術(shù)之一。,應(yīng)用基因微矩陣芯片研究宮頸癌相關(guān)基因表達,DNA微點陣已廣泛和流行的用于疾病診斷、基因組比較、以及新型癌癥的分類。,基因轉(zhuǎn)移,轉(zhuǎn)基因生物是指用實驗方法導(dǎo)入的外源基因在染色體基因組內(nèi)穩(wěn)定整和并能遺傳給后代的一類動物。

33、自從1982年P(guān)almiter等首次將大鼠生長激素基因?qū)诵∈笫芫研坌栽酥?，獲得了個體比對照組大一倍的轉(zhuǎn)基因“超級小鼠”以來，這項高新技術(shù)受到各國重視，發(fā)展迅速，取得不少突破，全世界已申請的工程動物專利達到80多項。,囊性纖維變性是一種遺傳病，患者體內(nèi)會產(chǎn)生粘稠的粘液，阻塞肺部、胰腺和消化器官的內(nèi)部通道，大約有一半的患者活不過31歲。英國PPT公司培育了植入人體基因的克隆羊，羊奶中含有能夠治療囊性纖維變性的人體蛋白。 維爾莫特所在

34、的研究所曾向德國一家藥廠出售一頭這樣的轉(zhuǎn)基因羊，獲得50萬英鎊。,“克隆”和“轉(zhuǎn)基因”之間最大的不同是前者紋絲不動地保留了原來的遺傳性狀，而后者則改變了原來的遺傳性狀?！翱寺　笔菬o性繁殖，克隆動物是不經(jīng)過生殖細胞而直接由體細胞獲得的新個體；而轉(zhuǎn)基因動物和普通動物的區(qū)別只在于在受精卵或胚胎干細胞中轉(zhuǎn)入了另外的基因。　 如果能將克隆技術(shù)和轉(zhuǎn)基因技術(shù)結(jié)合起來的話，也許可以在短時間內(nèi)就得到許多一模一樣的擁有優(yōu)良性狀的轉(zhuǎn)基因動物。也就是說，轉(zhuǎn)

35、基因動物將不再是單個生產(chǎn)，而是批量生產(chǎn)。這對于制藥或器官移植等領(lǐng)域來說是一個很有潛力的發(fā)展方向,,克隆羊“多利”,,,,,,基因測序與信息技術(shù),基因測序是確定DNA雙股鏈上每個獨立結(jié)構(gòu)單元或堿基的確切順序的過程。測序經(jīng)常被稱為“破譯”，因為其結(jié)果就像解碼一樣。解碼結(jié)果包含數(shù)百頁和成千上萬行4種字母的序列。這些字母表示4種不同的堿基，分別用它們的首字母A、T、C、G表示，其排列順序中蘊藏著各種各樣的遺傳信息和生命指令。,生物信息學(xué)((bi

36、oinformation) 是一門伴隨著基因組研究而產(chǎn)生的交叉學(xué)科。廣義地說，它是從事與基因組研究有關(guān)的生物信息的獲取、加工、儲存、分配、分析和解釋的一門學(xué)科。這個定義包含兩層意思，即對海量數(shù)據(jù)的收集、整理以及對這些數(shù)據(jù)的應(yīng)用。, 基因組，指的是生物體內(nèi)的所有DNA，包括它的基因。人類基因組計劃要測定的是人體23對染色體中的所有DNA的序列，它由31.647億個堿基對組成，共有3萬至3.5萬個基因。換句話說，生命天書是由30多億

37、個字寫成的，如果將這30多億字排版到一張報紙上，那么大約需要20萬頁紙才能排完這部巨著。 由此可以想見，讀取這部巨著所要耗費的時間將是如何的驚人。,解讀生命的“天書”---人類基因組計劃,英國著名化學(xué)家桑格。他因測定出胰島素的氨基酸排列順序獲1958年諾貝爾化學(xué)獎，又因發(fā)明測定DNA序列的方法（即桑格法）獲1980年諾貝爾化學(xué)獎,美國分子生物學(xué)家W·吉爾伯特因發(fā)明出另一種測定DNA序列的方法，與桑格分享1980年諾貝爾化學(xué)獎。

38、,美國生物化學(xué)家穆利斯、1993年因創(chuàng)建PCR技術(shù)獲諾貝爾化學(xué)獎。,根據(jù)桑格法開發(fā)的DNA自動定序機使一周（24小時運轉(zhuǎn)）解讀100萬甚至幾百萬個堿基成為可能。它為“人類基因組計劃”立下了汗馬功勞,,“人類基因組計劃”的主要任務(wù)包括： 找出人類DNA上的所有基因（當(dāng)時估計約10萬個，后來證實只有3-3.5萬個），確定30億個堿基對的排列順序； 建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，進行數(shù)據(jù)分析，并分析此計劃可能帶來的人種、倫理及社會問題；