生命科学发展趋势与国家重点幻灯片课件

• （2）发育的细胞和分子机制以及遗传控
• 高等动物的结构和功能无论怎样复杂，其发育的基本环 节仍可归为细胞生长、分化和凋亡。自20世纪80年代在 果蝇上发现发育的“主开关”基因（同源框基因）以来， 对遗传如何控制发育的问题已取得很大进展。
• 重点研究领域：细胞周期和生长的调控；精子和卵的发 生与成熟、受精及受精卵着床的分子机制和基因控制； 图式形成、形态发生、诱导作用和器官发生的基因调控； 细胞凋亡在发育中的作用；细胞衰老和寿限（染色体端 粒和寿命基因）；胚胎干细胞全能性和定向分化的诱导； 植物发育（育性、形态发生等）的分子机制和基因调控； 多基因性状发育的遗传控制。
• 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。
生命科学发展趋势与国家 重点
21世纪生命科学的发展趋势 及我国发展的Leabharlann Baidu点
华中师范大学生命科学学院 陈其才
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
• （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。
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。
• （3）生物防御系统的细胞和分子基础
• 免疫系统是生物长期进化过程中逐步形成和完善起来的。由于 在医学和生物学上的重要性，哺乳动物和人免疫系统的细胞和 分子基础已有很深入的研究，分子与细胞免疫的研究已成为目 前生物学前沿。植物病毒、真菌和昆虫等有害生物的侵袭能表 现出不同程度的防御能力，但目前国际上对植物防御系统的细 胞和分子基础的研究还缺乏系统的了解。
• （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）
5）脑研究
• 脑研究是生命科学的重大前沿，受到各国政府和社会的 高度重视。当前研究的前沿和主要趋势是在分子、细胞 和整体水平对脑功能和疾病进行综合研究，并从脑的发 育过程了解脑的构造原理。脑影象技术（PET、fMRI、 CT等）能实时显示脑功能活动各部位间的时空关系， 对从整体上了解脑功能活动也有很重要的作用。
• （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。
• 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。
• 重点研究领域：免疫细胞的发育、凋亡和调控；新的 功能性免疫分子及其受体（分化抗原、黏附分子、细 胞因子、拮抗因子等）；免疫应答过程的调节；免疫 耐受的机理及应用；免疫效应的类型、机理及应用； 动物细胞人源化的基础研究；植物防御系统中外源分 子的识别、信号传递通路和防御分子；抗病毒、抗真 菌等防御基因的分离和抗性育种的基础研究。
• （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。