生命科学发展趋势与国家重点

• （3）模式生物基因组研究：属于人类基 因组计划重要组成部分模式基因组研究， 将在基因组功能研究中起重要作用。
• 重点研究领域：重要病源微生物基因组 的结构、功能及其应用研究；重要动植 物资源的基因组结构与功能研究；作物 的重要经济性状的功能基因组学。
2）生物信息学
• 生物信息学是适应基因组信息分析的需要而诞 生的一门与信息科学、数学、计算机科学等交 叉的新兴学科。《人类基因组计划》在完成基 因组全部序列（30亿碱基对）测序后，21世纪 自然科学面临的最大挑战之一是解读基因组序 列的生物学含义。
• 生命科学高度的综合和交叉，含盖的学科包括：生物学， 生物技术, 心理学，农学，畜牧学和兽医学，桑蚕学，养蜂 学，水产学，林学，医学（基础、临床、卫生学与预防医学 等），药学，中医药学等。（引自国家自然科学基金委项目 指南）
• 生物学不等于生命科学。 近半个世纪以来，生命科学的成就为自然科学的发展作
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21世纪生命科学的发展趋势 及我国发展的重点
华中师范大学生命科学学院 陈其才
一、生命科学及目前发展状况
• 什么是生命科学？ “生命科学是研究生命活动过程、规律 以及生命体与环境相互作用规律的科学” 。
（二）生命科学重点发展方向
什么是重点发展方向或热门领域： • Nature • Nature-biotechnology • Nature-cell biology • Nature-genetics • Nature-immunology • Nature-medicine • Nature-neuroscience • Nature-structural biology
4）细胞活动的分子机制及遗传控制
• （1）细胞信息系统及调控
• 重点研究领域: 基因组DNA荷载的遗传程序在染色体上 的构建方式和操纵规则；染色体（质）在间期核和发育 中的动态结构与基因的功能活动；染色质结构的修饰 （DNA甲基化、组蛋白乙酰化、异染色质化等）与基 因表达程序的组编和重组编（精、卵细胞的“印迹”、 分化和去分化、全能性的改变和恢复等）；细胞发育、 分化的信号分子和信号传递通路，以及细胞内各种信号 通路（生长、分化、凋亡、衰老和癌变等）的整合。
出了巨大的贡献。遗传物质DNA双螺旋结构的阐明被认为 是20世纪自然科学的重大突破之一。
生命科学已 成为自然科 学主流和领 头Hale Waihona Puke Baidu科：
2005年4位诺 贝尔奖获得者 齐聚上海宣讲 生命科学
约翰·戴森霍弗博士（左1）：德国霍华德修奇斯医学中心教授，1988年诺贝尔 化学奖得主；
弗里德·穆拉德博士（左2）：1998年诺贝尔生理医学奖得主、美国芝加哥 大学教授，
• （2）信息生态学
• 重点研究领域：生态学农学数据库的系 统化；生态系统的信息分析与建模；生 态系统管理信息化咨询和决策。(生态安 全各国已上升到国防安全层面)
3）生物大分子的功能与结构
• 蛋白质是细胞结构、功能和活性的最主要负责分子。 膜蛋白的三维结构是当前生物学未解决的难题。
• 重点研究领域：酶、信号转导分子、细胞骨架蛋白、 病毒蛋白等重要蛋白质，特别是膜蛋白、糖蛋白及多 分子体系的结构与功能；光合中心的结构与功能； RNA功能多样性及其结构特性；生物大分子相互识 别的结构基础（蛋白质-蛋白质；蛋白质-核酸；蛋白 质-复合糖类）；肽链折叠规律及蛋白质构象转换、 折叠失误与构象病；蛋白质空间结构预测与分子设计； 大分子自装配与细胞基本结构体系的自组织；单个生 物大分子的功能和操纵。
阿夫拉姆·赫什科博士（左3）： 以色列工学院教授， 2004年诺贝尔化学 奖得主；
哈特姆特·米歇尔博士（左4）： 德国马其学会生物物理研究所所长， 1988年诺贝尔化学奖得主。
（一）21世纪生命科学研究面临的 挑战（难题）
• 1、脑和高级神经活动、信息处理的研究 • 2、高产粮食作物的培育研究 • 3、肿瘤与爱滋病的治疗研究 • 4、蛋白质基因表达与疾病的关系研究 • 5、克隆人、猛犸、熊猫等研究
• （2）水稻基因组的结构与功能：水稻是
我国及世界许多国家的主要粮食作物，对于本 世纪满足人口增长对粮食的需求有关键意义。
• 重点研究领域：水稻重要农艺形状基因的克隆 和测序；与模式植物（拟南芥菜等）基因组的 比较研究；水稻突变体库的建立与应用；利用 水稻与其他作物（小麦、玉米等）基因共线性， 开展其他作物的基因定位和克隆；转基因植物 研究。
• 我国的重点研究领域：中华民族基因组多样性及单 核苷酸多态性；环境因子易感性的基因组多态性和 药物反应个体差异的基因组多态性；疾病基因组学 及重要疾病相关基因功能研究；人体或模式生物特 定细胞的基因组表达谱和蛋白质谱；具有重要生物 功能的基因转录及表达调控，基因表达调控的层次 网络；基因组功能和蛋白质功能研究。
1、生物学
• 基因组和脑研究是本世纪初国际竞争的焦点。 因此，应充分利用基因组研究取得的理论技 术成就，带动脑科学、遗传、发育、进化和 生态学等前沿领域的研究，以及生物技术的 发展。
1）基因组学
• （1）人类基因组的结构与功能：人类基因组序列的 工作草图已于2000年6月宣布完成，2001年2月 《Nature》、《Science》两杂志已公布了所获数据 的科学论文，2003年4月14日人类基因组的全序列测 定全部完成。（DNA/RNA序列信息库总量超过100 G pairs of base）
• 生物信息学的主要任务即是人类基因组信息结 构复杂性的分析和破译遗传语言，以及基因组 功能相关信息的分析和服务。此外，生态系统 复杂性也需要开展生态信息学研究。
• （1）基因组信息学
• 重点研究领域：人类基因组信息结构的复杂性； 序列（特别是非编码区）信息分析；基因组结 构以及遗传语言的语法和词法分析；基因组结 构以及遗传语言的语法和词法分析；基因组比 较研究；大规模基因表达谱分析，相关算法、 软件研究；基因表达调控网络研究；与基因组 信息相关的蛋白质功能分析；生物信息学中的 新理论、新方法、新技术和新软件研究；国家 生物学数据库与服务系统。