福建農林大學分子生物學課件3

單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,Gene expression and regulation,基因功能,學習,語言,記憶,生老病死,chromosome,Gene:,coding sequence：,continous,（bacteria）,discontinous,(,eukaryotes,):,exon,and,intron,non-coding sequence:,regulation or in the construction of chromosome,RNA splicing,discovery of split gene；,splicing during gene expression,domain,ribozyme,Cech,:catalytic RNA molecules,Cuenoud,(1995):catalytic DNA molecules,origin of life:,RNA?DNA?,Gene expression,sequence,time,position,control elements,regulator elements,TATA box,GC box,enhancer,silencer,Zinc finger,leucine,zipper,helix-loop-helix,Looping theory,Life:how long?,telomere,girase,DNA de-,methylation,DNA damage and repair,biological clock gene,生物信息學,概況,新興的交叉學科,研究材料,是生物學數(shù)據(jù)，,采用方法,是計算技術，傳統(tǒng)叫“計算生物學”,近10年生物學研究從,描述、定性,的“經(jīng)典”模式中脫胎，進入以,機制、定量,的“信息生物學”時代。,定義,從事對生物信息的獲取、加工、儲存、分配、分析和釋讀，并綜合運用,數(shù)學、計算機科學,和,生物學,工具，以達到理解數(shù)據(jù)中生物學含義的目標。,基因組數(shù)據(jù)庫與,Bioinformatics,DBJ、NCBI、NBI 2002.4 1872GB,數(shù)據(jù)，1600萬條記錄，355個數(shù)據(jù)庫,84種生物測序完成，449種正在測序。,轉錄組、調控組、代謝組、信號組、酶組(,ome,),時代。,通過比對，確定物種進化關系。,三,方面科學基礎,需要發(fā)達的、復雜的、可相互交流的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),需要強有力的創(chuàng)新算法和軟件,需要自動化大規(guī)模高通量的生物學研究方法和平臺技術,三,層次重要內容,基因組信息學,蛋白質結構計算與模擬,分子與藥物設計,The,proteome,&,proteomics,2,D-electrophoresis,Mass spectrometry,bioinformatics,本世紀生命科學中最有前瞻性、挑戰(zhàn)性學科,結構基因組學,比較基因組學,功能基因組學,蛋白質組學,蛋白質組學,基因組中的基因是否全部被轉錄和翻譯？,基因產物表達量的變化和規(guī)律如何？,蛋白質如何進行修飾和功能表達？,開放閱讀框預測和新功能開發(fā)？,蛋白質組學,蛋白質組學技術研究進展及在生命科學領域中的應用,采用蛋白質組學技術進行快速藥物篩選,樣品制備技術,蛋白質的提取原理、分級法提取技術方案及策略,生物體液中蛋白質的親和提取及與質譜快速鑒定技術,雙向凝膠電泳技術,雙向,電泳技術原理,2,D,膠的不同染色技術和應用策略,2,D,重復性研究及高重復性、高匹配率的實施,2,D,圖譜分析技術及分析,生物質譜技術和生物信息分析,MALDI-TOF,生物質譜儀原理、應用和進展,MALDI-TOF,特點、對樣品的要求,銀染法進行,MALDI-TOF,質譜,分析的技術,蛋白質肽質量指紋圖譜分析及數(shù)據(jù)庫,Q-TOF,生物質譜儀原理、特點及蛋白質序列測定,技 術,全,蛋白釋放細胞破碎,細胞全蛋白單向凝膠電泳分離,細胞全蛋白雙向凝膠電泳分離,雙向電泳圖譜分析,目的蛋白選擇與取樣,蛋白質亞基分離和質譜分析,目的蛋白質酶解與多肽鑒定,生物質譜儀測定肽質量指紋圖譜,肽質量指紋圖譜的信息分析,我國重點高新技術領域技術預測與關鍵技術,我國重點高新技術領域技術預測與關鍵技術,基因組測序關鍵技術,人類功能基因組,植物功能基因組,特殊微生物功能基因組,重要病原微生物功能基因組,我國重點高新技術領域技術預測與關鍵技術,基因、蛋白質表達及調控,基因定點整合與高效轉移,蛋白質組學,結構基因組學,基因,Knock-out、Knock-in,技術,基因沉默,我國重點高新技術領域技術預測與關鍵技術,RNA,干擾,植物轉基因,動物轉基因,分子標記,動物體細胞克隆,畜禽干細胞建系和定向誘導分化,我國重點高新技術領域技術預測與關鍵技術,糖生物學與糖工程,細胞因子組（,Kinome,),組合化學,組織與器官工程,基因治療,細胞治療,我國重點高新技術領域技術預測與關鍵技術,蛋白質結構預測,新型生物工程產品的下游技術,生物信息,生物信息的開發(fā)、加工和利用,生物信息數(shù)據(jù)庫的構建,DNA,計算機,我國重點高新技術領域技術預測與關鍵技術,生物轉基因安全,生物技術產品的質量控制,極端環(huán)境微生物資源,生物催化和生物轉化,生物反應器,動物生物反應器,我國重點高新技術領域技術預測與關鍵技術,高通量篩選,人類,SNP,藥物基因組學,藥物分子設計及虛擬篩選,藥物靶點發(fā)現(xiàn)與確證,轉基因或基因修飾實驗動物模型,我國重點高新技術領域技術預測與關鍵技術,生物技術藥物（包括疫苗）制備,化學合成藥物原料,天然藥物原料,藥物新劑型及給藥系統(tǒng),輔料制備與生產工藝,藥物質量控制及標準化,生物技術藥物安全及藥效評價,我國重點高新技術領域技術預測與關鍵技術,干細胞體外培養(yǎng)誘導分化和治療,重大及感染性疾病快速檢測與診斷試劑,重要致病微生物的宿主防御,血液代用品及新型血液制品,微生物新型生理活性物質及次生代謝產物,我國重點高新技術領域技術預測與關鍵技術,生物可降解塑料,環(huán)境污染物治理,生物能源和重組微生物燃料,微生物采油、采礦,生物芯片,生物法生產重要化工產品,我國重點高新技術領域技術預測與關鍵技術,新型重要工業(yè)酶制劑,納米生物技術產品,植物突變體庫構建篩選,農作物分子標記、新品種,畜禽分子標記或聚合育種新品種,優(yōu)質、高產轉基因農作物新品種,我國重點高新技術領域技術預測與關鍵技術,優(yōu)質、高產轉基因林草新品種,作物品種設計,畜禽轉基因新品種,水產、養(yǎng)殖魚類等轉基因新品種,轉基因蔬菜,轉基因花卉,我國重點高新技術領域技術預測與關鍵技術,重組微生物制劑,微生物肥料,生物農藥,微生物飼料,基因工程禽疫苗,化學生物學,化學生物學,方向,高端的基礎研究與產業(yè)研發(fā)相結合。,是多學科交叉的新興學科,目標,整合科研機構，建立化學生物學硬件平臺、軟件平臺。,化學生物科學中心的網(wǎng)絡,生物信息學醫(yī)藥科學,化學生物學海洋資源,生物材料環(huán)境保護,學科交叉是創(chuàng)新之源,學科交叉融合是科學發(fā)展的趨勢。,斯坦福大學、哈佛大學、普林斯頓大學等成立了跨越,生物學、物理學、化學,等多個學科的交叉科學研究所或研究中心,。,“化學生物學”將成為21世紀重要的新興交叉學科,2000年3月2526日，由國家自然科學基金會化學部主持召開了“化學生物學”研討會。來自,北京大學、清華大學、北京醫(yī)科大學、中國科技大學、中山大學、蘭州大學、四川大學、中國科學院研究所、中國科學院上海有機化學研究所、中國科學院上海藥物研究所、軍事醫(yī)學科學院,等，對“化學生物學（,chemical Biology）”,討論。,國際上出現(xiàn)了“化學生物學”這一新興交叉學科,鼓勵更多的化學家去參與利用化學的手段來深入研究生物過程中問題的工作。,學科出現(xiàn)的明顯標志就是近年來美國一些大學如,哈佛大學,和,耶魯大學,將他們的化學系的名稱改為化學和化學生物學系，以及一些有關這個學科的專門雜志如“化學生物學的新視點（,Current Opinion in Chemical Biology）”,的出現(xiàn)。,研究內容,1、從天然化合物和化學合成的分子中發(fā)現(xiàn)對生物體生理過程具有調控作用的物質，并以這些生物活性小分子作為探針，研究它們與生物靶分子的相互識別和信息傳遞的機理。,2、發(fā)現(xiàn)自然中分子進化和生物合成的基本規(guī)律，從而為合成更多樣性的分子提供新的理論和技術；,3、作用于新靶點的新一代的治療藥物；,4、提供更多樣性分子的組合化學；,5、基于研究金屬酶和仿生材料等領域的生物無機化學；,6、對于復雜生物體系進行靜態(tài)和動態(tài)分析的新技術。,發(fā)展前景的產業(yè),華爾街化學生物科技股的市值高達3000多億美元。,美國前史丹福大學校長威廉米勒（,William F.Miller）,曾表示，未來化學生物科技與信息科技的整合，以及納米技術的研發(fā)將成為科技發(fā)展的主流。,生物安全,生物安全法規(guī),1975.2.美國加州,Asilomor,會議（世界第一次，里程碑）,1996.7.農業(yè)部農業(yè)生物基因工程安全管理實施辦法,2000.8.8我國簽定“生物安全議定書”第70個簽署國,2001.1.4-6 北京，“國家生物安全軟科學第三次會”,2001.5.國務院農業(yè)轉基因生物安全管理條例,2002.1.農業(yè)部三個配套管理辦法,農業(yè)轉基因生物安全評價管理辦法,農業(yè)轉基因生物進口安全管理辦法,農業(yè)轉基因生物標識管理辦法,生物安全態(tài)度,轉基因標識(把權力留個消費者),Fujian,:,Mar.20,2002GMFOOD,生物安全具有廣泛性、潛在性、復雜性、嚴重性,趨利避害、貫徹法規(guī)、風險性研究、環(huán)境監(jiān)測、公眾監(jiān)督,生物安全問題,如何對國外進行限制？,小區(qū)試驗、中間試驗、環(huán)境釋放界定？,標記基因的消除,標識問題,安全機構體系建設如何協(xié)調各部門？,