遗传学的发展阶段
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遗传学的发展阶段范文第1篇
概念：分子生物学是从分子水平研究生命本质为目的的一门新兴边缘学科，它以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象，是当前生命科学中发展最快并正在与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域。分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的机会，也为人类利用和改造生物创造了极为广阔的前景。
所谓在分子水平上研究生命的本质主要是指对遗传、生殖、生长和发育等生命基本特征的分子机理的阐明，从而为利用和改造生物奠定理论基础和提供新的手段。这里的分子水平指的是那些携带遗传信息的核酸和在遗传信息传递及细胞内、细胞间通讯过程中发挥着重要作用的蛋白质等生物大分子。这些生物大分子均具有较大的分子量，由简单的小分子核苷酸或氨基酸排列组合以蕴藏各种信息，并且具有复杂的空间结构以形成精确的相互作用系统，由此构成生物的多样化和生物个体精确的生长发育和代谢调节控制系统。阐明这些复杂的结构及结构与功能的关系是分子生物学的主要任务。
发展历史：
一、准备和酝酿阶段
19世纪后期到20世纪50年代初，是现代分子生物学诞生的准备和酝酿阶段。在这一阶段产生了两点对生命本质的认识上的重大突破：
确定了蛋白质是生命的主要基础物质
19世纪末buchner兄弟证明酵母无细胞提取液能使糖发酵产生酒精，第一次提出酶（enzyme）的名称，酶是生物催化剂。20世纪20-40年代提纯和结晶了一些酶（包括尿素酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、黄酶、细胞色素c、肌动蛋白等），证明酶的本质是蛋白质。随后陆续发现生命的许多基本现象（物质代谢、能量代谢、消化、呼吸、运动等）都与酶和蛋白质相联系，可以用提纯的酶或蛋白质在体外实验中重复出来。在此期间对蛋白质结构的认识也有较大的进步。1902年emilfisher证明蛋白质结构是多肽；40年代末，sanger创立二硝基氟苯（dnfb）法、edman发展异硫氰酸苯酯法分析肽链n端氨基酸；1953年sanger和thompson完成了第一个多肽分子--胰岛素a链和b链的氨基全序列分析。由于结晶x-线衍射分析技术的发展，1950年pauling和corey提出了α-角蛋白的α-螺旋结构模型。所以在这阶段对蛋白质一级结构和空间结构都有了认识。
确定了生物遗传的物质基础是dna
虽然1868年f.miescher就发现了核素（nuclein），但是在此后的半个多世纪中并未引起重视。20世纪20-30年代已确认自然界有dna和rna两类核酸，并阐明了核苷酸的组成。由于当时对核苷酸和硷基的定量分析不够精确，得出dna中a、g、c、t含量是大致相等的结果，因而曾长期认为dna结构只是“四核苷酸”单位的重复，不具有多样性，不能携带更多的信息，当时对携带遗传信息的侯选分子更多的是考虑蛋白质。40年代以后实验的事实使人们对酸的功能和结构两方面的认识都有了长足的进步。1944年o.t.avery等证明了肺炎球菌转化因子是dna；1952年a.d.hershey和m.cha-se用dna35s和32p分别标记t2噬菌体的蛋白质和核酸，感染大肠杆菌的实验进一步证明了是遗传物质。在对dna结构的研究上，1949-52年s.furbery等的x-线衍射分析阐明了核苷酸并非平面的空间构像，提出了dna是螺旋结构；1948-1953年chargaff等用新的层析和电泳技术分析组成dna的硷基和核苷酸量，积累了大量的数据，提出了dna硷基组成a=t、g=c的chargaff规则，为硷基配对的dna结构认识打下了基础。
二、现代分子生物学的建立和发展阶段
这一阶段是从50年代初到70年代初，以1953年watson和crick提出的dna双螺旋结构模型作为现代分子生物学诞生的里程碑开创了分子遗传学基本理论建立和发展的黄金时代。dna双螺旋发现的最深刻意义在于：确立了核酸作为信息分子的结构基础;提出了硷基配对是核酸复制、遗传信息传递的基本方式；从而最后确定了核酸是遗传的物质基础，为认识核酸与蛋白质的关系及其在生命中的作用打下了最重要的基础。在此期间的主要进展包括：
遗传信息传递中心法则的建立
在发现dna双螺旋结构同时，watson和crick就提出dna复制的可能模型。其后在1956年a.kornbery首先发现dna聚合酶；1958年meselson及stahl用同位素标记和超速离心分离实验为dna半保留模型提出了证明；1968年okazaki（冈畸）提出dna不连续复制模型；1972年证实了dna复制开始需要rna作为引物；70年代初获得dna拓扑异构酶，并对真核dna聚合酶特性做了分析研究；这些都逐渐完善了对dna复制机理的认识。
在发现dna双螺旋结构同时，watson和crick就提出dna复制的可能模型。其后在1956年a.kornbery首先发现dna聚合酶；1958年meselson及stahl用同位素标记和超速离心分离实验为dna半保留模型提出了证明；1968年okazaki（冈畸）提出dna不连续复制模型；1972年证实了dna复制开始需要rna作为引物；70年代初获得dna拓扑异构酶，并对真核dna聚合酶特性做了分析研究；这些都逐渐完善了对dna复制机理的认识。
在研究dna复制将遗传信息传给子代的同时，提出了rna在遗传信息传到蛋白质过程中起着中介作用的假说。1958年weiss及hurwitz等发现依赖于dna的rna聚合酶；1961年hall和spiege-lman用rna-dna杂交证明mrna与dna序列互补；逐步阐明了rna转录合成的机理。
在此同时认识到蛋白质是接受rna的遗传信息而合成的。50年代初zamecnik等在形态学和分离的亚细胞组分实验中已发现微粒体（microsome）是细胞内蛋白质合成的部位；1957年hoagland、zamecnik及stephenson等分离出trna并对它们在合成蛋白质中转运氨基酸的功能提出了假设；1961年brenner及gross等观察了在蛋白质合成过程中mrna与核糖体的结合；1965年holley首次测出了酵母丙氨酸trna的一级结构；特别是在60年代nirenberg、ochoa以及khorana等几组科学家的共同努力破译了rna上编码合成蛋白质的遗传密码，随后研究表明这套遗传密码在生物界具有通用性，从而认识了蛋白质翻译合成的基本过程。
上述重要发现共同建立了以中心法则为基础的分子遗传学基本理论体系。1970年temin和baltimore又同时从鸡肉瘤病毒颗粒中发现以rna为模板合成dna的反转录酶，又进一步补充和完善了遗传信息传递的中心法则。
对蛋白质结构与功能的进一步认识
遗传学的发展阶段范文第2篇
关键词：通识教育；人类生物学；遗传学
教育的实质应该回归以人为本，培养健全人格，全面提高人的素质，高等教育尤为如此，不仅要追求优质的专业教育，更要践行“以人为本”的通识教育。高等教育为我国现代化建设提供了人才保障，输送了大量国家所需的专业人才。我国普通本科招生规模逐渐扩大，入学率近50%，很快将跨入高等教育普及化发展阶段。高等教育工作任重道远。结合国内外教育历史与现实，我国改革开放40年的高等教育实践已经证明，通识教育与专业教育同等重要，二者相辅相成。本文将通过通识课程人类生物学的教学实践，总结和挖掘“以人为本”的教学理念和教学思路和方法，特别以人类遗传学为案例，分析人的经典属性在通识教育中的核心地位。
1通识教育的核心理念
在通识教育的实践中，各个大学都有自己的理解和实践，也都遇到各种困惑和困难，包括理念的建立和课时的安排等，例如如何从繁多的专业课程学时中给通识课程分出学时等问题。狭义上讲，通识教育是通与专的结合，而更广义的理解应该是如何践行“以人为本”的教育理念。
清华大学成立了通识教育实验区新雅学院。北京大学不仅成立了元培学院，而且在“通专”结合方面进行了各种实践。复旦大学在教与学两方面推进改革举措，建立“以人为本，以德为先”的人才培养理念。浙江大学建立了竺可桢学院，在通专结合方面开设了一批高品质的荣誉课程。武汉大学系统地发展了通识教育的核心理念，即“博雅弘毅，文明以止，成人成才，四通六识”。秉持“人文化成”之理念，以“成人”教育统领成才教育(http：//gec.whu.edu.cn/tszx/zxjj.htm)。《人类生物学》作为该校最早开设的通识课程之一，始终践行上述通识教育的核心理念，坚持“以人为本”作为经典。从2008年开课以来，一直深受学生欢迎。历经“武大通识1.0”到“武大通识3.0”的建设，已经成为通识教育的重要组成部分。
2人类生物学的教学实践
2.1教学目标、大纲与教学方法
素质教育正成为当今大学教育的趋势。作为通识教育课程，《人类生物学》课程旨在培养大学生健全的人格，拓展与完善大学生的知识结构，造就更多有创新潜能的复合型人才。《人类生物学》是为各专业学生开设的全校性通识课程，适合于文科、理科、工科和医学等专业大学生学习人类自身知识的课程。该课程通过现代化多媒体教学手段进行展示，强调人类生物学知识的基础与前沿、科学性与趣味性、实用性与交叉性、热点问题与系统知识的有机组合，注重联系实际，贴近生活，易于了解和接受。教学中反映人类生物学与理、工和人文社科等学科的交叉渗透，反映现代生命科学发展的最新成果，以及地球与人类生存发展的密切关联。课程以“人是什么”为切入点，对人类自身的过去、现在和未来所涉及的生物学问题进行讲授。《人类生物学》教学内容选择上始终体现人文关怀，贴近生命和生活，按照人类生物学知识范围，设计若干知识模块。教学共分6章(表1)。为了便于各专业本科生选修的时间灵活性，在总学时上压缩到最小，安排一个学分，共16学时。在教学方法上，全部采用多媒体教学。教学手段主要包括自制幻灯片、自制多媒体链接、视频短片，VCD播放，以及精准个性化教学与小组交流等丰富多彩的方法。
2.2教学效果与评估
从“武大通识1.0”到“武大通识3.0”，《人类生物学》始终贯彻落实“通识”教育理念，满足于大学生对人类自身知识的了解和渴望。至今已开课10年，共有1470余名学生选课，每次选课平均110余人，选课学生覆盖全校文、史、理、工、农、医所有学科专业(图1)。教学评价由学院组织，百分制进行，平均得分为94.92分。不仅学生选课踊跃，而且获得了很好的教学效果。为我国培养具有通识知识背景的高级科学人才做出了贡献。
3以“通”为境界的人类生物学通识教学
3.1以“通”为人格境界的总体设计
培养健全人格，以“专”为知识纵深，以“通”为人格境界。人类生物学课程的建设始终贯穿从认识“人”、了解“人”到培养“人”，以及了解自己到了解世界，以“通”为人格境界，打通文理界限。有关人类生物学学习，已经出版了不少教材和参考书，国内以陈守良和郭明德编写的《人类生物学》较为系统[1]，中文翻译本有尤瓦尔·赫拉利著的《人类简史从智人到智神》[2]。人类生物学课程教学中反映了人类生物学知识与理、工、人文社科等学科的交叉与渗透，体现了现代生命科学发展的最新成果及其产生的意义，同时关注地球与人类生存发展的密切关联。引导学生从喜欢学、主动学到无形之中塑形自我健全人格的“通”境界。
3.2人是什么？
人们对大猩猩好奇，人与大猩猩、黑猩猩以及金丝猴到底是什么关系？这就要先回答人是什么？人类生物学教学中以此问题为切入点，阐明人的属性。让学生了解自己，只有充分认识自己，才能完善人的属性，并树立健全人格。长臂猿、猩猩、大猩猩、黑猩猩与人都属于人猿超科大家族。然而，他们在不同的演化年代各自分歧独立成群，最早是长臂猿在约距今18百万年前分开独立演化，之后是猩猩在11百万年前分出，大猩猩于7~8百万年前与黑猩猩和人分开演化，最后是人类在5~7百万年前与黑猩猩分开独立演化(图2)。看来与人类更近源的是黑猩猩，而非电影中场景描述的大猩猩与人类更亲近。在教科书中没有更新关于人类的演化知识。人类生物学教学中更关注前沿热点问题，引入了新内容，使学生认识人更全面。比如，在黑猩猩与人类分开演化后不久，约4.4百万年前，人类演化的这一支出现过一类与人类更近源的猿人，即拉密达猿人。2009年美国科学家在Science杂志上发表系列报道，在埃塞俄比亚境内发现了距今已有4.4百万年的女性原始人骨骼化石[3-5]，这是迄今发现的年代最久远的原始人骨骼化石，科学家根据出土的骨骼“复原”了其整体特征(图2)。她具有与猿类似的头部和脚趾，手掌、手腕以及骨盆格局，表明她可以用两只脚直立行走，类似人类，但脚掌的拇指分得更开，这有利于野外生存。这可能是目前已知的最早的人类祖先，即使不是，它也为研究者提供了新的参考，了解人类是怎样从大猩猩和黑猩猩等共同拥有的祖先那里演化来的。更多疑问留给学生课后思考，比如：拉密达猿人为什么没有成功演化，而在地球上消失？人类是否还在进一步演化？人类的未来如何？
人的属性及与其他动物的本质区别也是学生常常提出的疑问。人类生物学课程引入如下几点思考：(1)智慧：源自人类高度发育的大脑。现代人的脑容量是近亲黑猩猩的3倍以上。增大的容量使得人类大脑具有更多的神经细胞和更复杂的神经网络。同时，介绍在人群中大脑容量也存在个体差异，以及存在智商差异等问题。(2)劳动：直立人的出现解放前肢发展为手，为劳动创造了条件。劳动在人类进化中具有决定性作用，发展劳动工具为人类演化新的一步，北京人用的石锥，非洲发现的石器组合等。劳动促进了人类进化，人类的每一代人都不是简单地重复前一代人的活动，而是在继承前一代人的劳动成果，传承现存的生产力以及与之相适应的社会关系，在继承以语言文字等形式存在的文化知识成果的基础上，进行新的创造活动，从而使人类改造自然的能力不断提高，使社会生活、社会关系不断丰富和发展，人类也由此获得了新的演化。从这个意义上讲，爱劳动是人的本能，劳动不仅为人类创造财富，更是人类演化的自然属性。(3)语言﹑文字与音乐：人类的属性首先是有了交流的语言，语言的诞生就是人类的诞生。音乐是人类的共同语言。早在3500年前的商代，中国就有了编钟，这为人类的演化提供了源泉。音乐起源于劳动，劳动赋予音乐以内容，劳动的呼声赋予音乐节奏和音调，劳动的动作给予音乐舞姿。古代与现代的诗歌、音乐和舞蹈3者是一体的，音乐–舞蹈–劳动–大脑，协调演化，因此，音乐是人类演化的产物，也促进了人类向更高级的演化。人类的语言是以命名为基础的，而动物的语言则不是。动物也可以通过有声语言进行简单的沟通和情感的表达等，但都不是以对事物的命名为基础。根据考古研究成果，人类至少在40~50万年前就开始发明出口头语言，创造出最初的词语。只有到了4~5千年前，欧亚大陆的一些民族逐步创造出比较完善的文字系统。在中国就是以表意为基础的汉字，最早是甲骨文。中国的殷墟遗址出土了距今近4千年的甲骨文，清楚地记载了甲骨文字与日历。说明中华民族的近5千年的演化历史，就是近代人类的演化史。这些关键历史的介绍，极大地激发了学生的民族自豪感和爱国热情。体现了“以人为本”统领成才教育的理念。
3.3美洲人起源自亚洲
人们始终疑惑美洲人是从哪里来的？是什么时候迁移到美洲的？美洲人的起源与中国人有无关联？人类生物学教学始终关注这些科学问题的最新进展，让学生思考。考古学记录提示，西伯利亚人群于2.2~3万年前通过白令陆桥来到美洲，成为克罗维斯人(Clovis)，即古印第安人[6]。近年来，古基因学技术的发展，为探索美洲人的起源开辟了新途径。考古研究显示，克罗维斯时代，有着丰富的劳动工具，称其为克罗维斯工具(图3A)。一般认为这些古克罗维斯人起源于亚洲，并与现代美洲人存在关联[7]。最近在美国蒙大拿州Anzick考古点找到一具婴儿(Anzick-1)骨遗物，考古分析显示，Anzick-1距今约1.2556~1.2707万年，并从中分离了古DNA。基因组测序和遗传学分析显示，Anzick-1起源于亚洲，并非来自欧洲。进一步的基因组参数分析显示，Anzick-1基因组特征与现代的美洲人相似，说明Anzick人群在后来的繁衍扩散到了整个北美洲，属于美洲原住民。后来演化为现代美洲人[8]。而且，Anzick-1基因组与中国汉人基因组聚类在一个大进化分支之内，提示其与中国汉族存在遗传关联。结合现代基因组和考古研究，说明北美洲原住民起源自亚洲(图3B)。然而，Anzick人是否来自中国古汉族人有待进一步探索，这一科学问题值得学生深思，比如，美国美洲原住民与中国古汉族人在演化历史上是否早就联系在一起？而美洲人起源于中国人？其实，北美洲原住民另外一支起源于贝加尔湖中南西伯利亚。在该地区发现的Ma-1少年化石属于这一支，约2.4万年前迁移至北美洲。Ma-1基因组测序分析显示，其Y染色体和常染色体序列与西部欧亚人相似，而不是东部亚洲[9]。这一支约占北美洲原住民祖先14%~38%。而大多数北美洲原住民起源于东部亚洲。
4贴近生活的教学模式
人类生物学教学以通为引领，贴近生活的教学模式最能让学生热爱通识教育，从而达到塑形自我健全人格的通识教育目的。在人类基因组与个人精准医学章节的教学中，着重讨论了人类基因组计划的前因后果，以及个人基因组计划的实施对每个人生活的影响。比如，随着个人基因组测序的普及，如何保护个人基因组的隐私。在个性化给药与精准医学方面，不仅介绍最新进展，使学生了解最新学术成果，更要让学生结合自身健康，以及生病时吃药情况进行思考。目前的治病用药基本是“One-Size-Fits-All”即“一种剂量适合所有”，精准医学的发展不久将实施“RightDrug-RightDose-RightPerson”即“正确的药物–正确的剂量–正确的人”。通过体验贴近生活的教与学，学生轻松掌握了人类基因组与个人精准医学知识。同时，也提出一些问题让学生讨论，比如，随着基因组测序费用的降低，你愿意测序你的个人基因组吗？因为人基因组记录了一个生命的全部奥秘和隐私，包括疾病基因等，一方面这对于疾病的预防、诊断与治疗很有帮助；另一方面，如何保护个人及家人的基因隐私也是普遍关心的问题。在人类遗传学章节的教学中，以色盲基因的遗传为例，让每个学生都亲自参与到教与学的教学过程中，学习和了解自己的色盲基因。为了保护个人隐私，课程通过对学生一对一的教学测试，让每个学生了解自己的视力与色盲基因的遗传方式。统计显示正常视力为绝大多数，色弱也不少，还有少数色盲(图4A)。通过贴近生活的教学活动，学生普遍关心的一些问题也就迎刃而解了，比如，为什么色盲总是出现在男生，而女生没有？因为色盲基因位于X染色体，属于性连锁遗传。为什么有些人得病是绿色盲，另一些人得红色盲，因为这是两个连锁遗传基因的控制，即红视蛋白基因(redopsin)和绿视蛋白基因(greenopsin)。为什么会得色盲？因为这两个基因的染色体区域DNA序列的相似性，在减数分裂时容易产生配对交换错配，导致产生突变配子所致(图4，B和C)。
遗传学的发展阶段范文第3篇
一
人类总体性与整体性发展或许是无限发展宇宙中最为生动、最为复杂、最为悲壮的章节,这种丰富多彩、复杂多样构成了雄浑而又深厚的文化生态景观。以文化的名义,文化应是人的“定在”与“此在”的统一,是人类社会形态统一性与多样性在生活哲学层面上的复写、摄影、反映,它体现着偶然性与必然性的辩证统一,遗传与变异或可作为文化传承与流变的根据。
穿越历史时空回眸文化发展线索,一切都成了思维中由“过去——现在——未来”穿成的实践事件之珠。散落的、连带的、破碎的、暗淡的、熠熠生辉的、光彩照人的……雷动着悠悠岁月之心,激荡着物我来去。
科学的严谨及求理求真流淌人文的血液,脉动人类的血脉,成为文化的风景,身心体悟可矣,何饶舌也。
给你身心,教你说话,育以读写,口传身授,格物致知,代代相传,语言、血脉、情感胜过几度风吹怒号、电闪雷鸣、大雨滂沱。
文化的时空在于人类心灵的律动,心相通,心相异。
二
人类文化的座座古堡已经并正在经受着轮番洗礼。越发强大的商业帝国文化蚕食并营造新的古堡文明,诱惑人的身心,考验文化内外的守望。
人类文化的宗教情怀在此生活语境中日益凸显着其别具一格的先天优势,成为文化守望的“软实力”,商品拜物教几欲融入文化的核心圈层。世界舞台时刻演绎着“婴儿与洗澡水”的哲学新神话。
按照马恩的需要动力论,在红色文化主导的文明国度,面前的一切还不够疯狂,合力论控制着事态的发展。文化正按辩证的否定观引领总体性与整体性际遇。
身为父母所育,心为文化负载,脚踏大自然坚实的背脊,头顶苍穹的斑斓与绚丽,以文化的名义,探究文化之在,追问人类的命运。
如前所述,“文如其人”“物以类聚,人以群分”,文化的传承与流变规律同样遵循自然发展规律、社会发展规律、人的发展规律,尤其是人与自然的发展规律。
世界事物是相互区别相互联系的多样性统一,人与动植物既各有各自发展的特点,又有其一致性。迄今,任何知识,在普遍联系与永恒发展的物质世界面前都是狭隘的、片面的、苍白的。沿着科学的线性逻辑,靠着生活在一定历史时期和一定社会发展阶段所造就的人类理性,对文化与宗教的解释无疑是无力的,人类关于文化与宗教的认识也自然是有限的。
线性与非线性,混沌与分形,无序与有序,开放与闭合,人类理性在对物质世界认识上的进军注定是低效率高能耗的,对社会发展规律的认识注定是笼统的易变的,人类理性只能被认为是社会的个人心灵进化的一个环节,人类活动亦不过是无限发展宇宙中“某一微型剧场短暂的综合汇演”。
品味这演出的姑且认为是西方人心中的上帝,中国人心中的老天爷,人类或可理解成生来即是为着他的“定在”与他的“此在”。因此,人类的一切活动的意义、价值、效益,先需叩问心灵与上苍,再行类聚之旨,如此日月轮回,概莫能外。
宗教作为文化的现象,根系于斯,融寓于斯。科学与宗教亦生之同源,秉承人类的本质、品格与禀赋,文化的发展,凯歌高唱,谷风劲吹。
科学、宗教、艺术……人类总体性与整体性上文化地生活,其主体性命运及主体际遇正经受新的拷问。同源同质、同源异质、同质异源的民族文化正遭遇空前的客观性和主观性对立统一下的新融合。
开放的世界,文化势必融合,亦在走向融合,融合是文化的理想境界,仅此而已。
各民族独立,主权与,在现实政治上是进行或将来时,但在一体化背景下,在经济与商业意义上已然成为过去时,以人的留守与流动为特征的时代,文化的守望、文化的传承、文化的流变已经成为人类文化与民族国家面对的现实和情势。
三
20世纪是科学技术空前辉煌和科学理性充分发展的世纪。相对论、量子论、信息论和基因论的形成,标志着科学技术沿着微观和宏观这两个相反的路径,不断走向极端和本原,走向复杂和综合。孟德尔遗传学定律揭示了生物学性状特征的遗传变异规律。根据孟德尔定律,遗传是一切生物的基本属性,它使生物界保持相对稳定,使人类可以识别包括自己在内的生物界。变异是指亲子代之间,同胞兄弟姊妹之间,以及同种个体之间的差异现象。生物的遗传与变异是同一事物的两个方面。显然,此说对于研究文化的传承与流变现象有着诸多启示。
首先,文化的传承根据在人,世系传承当为核心。血浓于水,血脉相连,血亲、血缘是文化传承的坚实之基;精心养育、把手习得、知书达礼,是文化化成天下的最根本途径。就中华文化而论,五千年的多民族族群的争斗与妥协,交往与通婚,磨合了大中华民族的禀赋、品格、个性与气质,是永葆中华民族文化生命力和先进性的根本所在。
其次,中华文化根须深实、基础广泛、元素杂多,具备天然的抗倒伏品质,具备化成天下的历史条件和前提。由此,中华文化自然怀有“目的论”品格,具有海纳百川、汲养润物、尚仁顾人的豪迈气概。
再次,中华文化的枝节易于移植或嫁接,涉洋渡水,远播海外,气度不凡,溢于言表。
最后,中华文化在当下全球化进程中必将经历迎风送雨、观闪听雷的适应过程;鉴于前述特质、品格和气质,中华文化自然会吸纳各外来元素,走向人类文化的中心。根据遗传与变异原理,中华文化也必然经历传承和流变相辅相成的阵痛,必然会以更崭新的面貌闪亮登上人类文化的中心舞台。“历史大潮,浩浩荡荡,顺之者昌,逆之者亡。”
遗传学的发展阶段范文第4篇
“生物信息学”是英文单词“bioinformatics”的中文译名，其概念是1956年在美国田纳西州gatlinburg召开的“生物学中的信息理论”讨论会上首次被提出的［1］，由美国学者lim在1991年发表的文章中首次使用。生物信息学自产生以来，大致经历了前基因组时代、基因组时代和后基因组时代三个发展阶段［2］。2003年4月14日，美国人类基因组研究项目首席科学家collins f博士在华盛顿隆重宣布人类基因组计划（human genome project，hgp）的所有目标全部实现［3］。这标志着后基因组时代（post genome era，pge）的来临，是生命科学史中又一个里程碑。生物信息学作为21世纪生物技术的核心，已经成为现代生命科学研究中重要的组成部分。研究基因、蛋白质和生命，其研究成果必将深刻地影响农业。本文重点阐述生物信息学在农业模式植物、种质资源优化、农药的设计开发、作物遗传育种、生态环境改善等方面的最新研究进展。
1.生物信息学在农业模式植物研究领域中的应用
1997年5月美国启动国家植物基因组计划（npgi），旨在绘出包括玉米、大豆、小麦、大麦、高粱、水稻、棉花、西红柿和松树等十多种具有经济价值的关键植物的基因图谱。国家植物基因组计划是与人类基因组工程（hgp）并行的庞大工程［4］。近年来，通过各国科学家的通力合作，植物基因组研究取得了重大进展，拟南芥、水稻等模式植物已完成了全基因组测序。人们可以使用生物信息学的方法系统地研究这些重要农作物的基因表达、蛋白质互作、蛋白质和核酸的定位、代谢物及其调节网络等，从而从分子水平上了解细胞的结构和功能［5］。目前已经建立的农作物生物信息学数据库研究平台有植物转录本（ta）集合数据库tigr、植物核酸序列数据库plantgdb、研究玉米遗传学和基因组学的mazegdb数据库、研究草类和水稻的gramene数据库、研究马铃薯的pomamo数据库，等等。
2.生物信息学在种质资源保存研究领域中的应用
种质资源是农业生产的重要资源，它包括许多农艺性状（如抗病、产量、品质、环境适应性基因等）的等位基因。植物种质资源库是指以植物种质资源为保护对象的保存设施。至1996年，全世界已建成了1300余座植物种质资源库，在我国也已建成30多座作物种质资源库。种质入库保存类型也从单一的种子形式，发展到营养器官、细胞和组织，甚至dna片段等多种形式。保护的物种也从有性繁殖植物扩展到无性繁殖植物及顽拗型种子植物等［6］。近年来，人们越来越多地应用各种分子标记来鉴定种质资源。例如微卫星、aflp、ssap、rbip和snp等。由于对种质资源进行分子标记产生了大量的数据，因此需要建立生物信息学数据库和采用分析工具来实现对这些数据的查询、统计和计算机分析等［7］。
3.生物信息学在农药设计开发研究领域中的应用
传统的药物研制主要是从大量的天然产物、合成化合物，以及矿物中进行筛选，得到一个可供临床使用的药物要耗费大量的时间与金钱。生物信息学在药物研发中的意义在于找到病理过程中关键性的分子靶标、阐明其结构和功能关系，从而指导设计能激活或阻断生物大分子发挥其生物功能的治疗性药物，使药物研发之路从过去的偶然和盲目中找到正确的研发方向。生物信息学为药物研发提供了新的手段［8，9］，导致了药物研发模式的改变［10］。目前，生物信息学促进农药研制已有许多成功的例子。itzstein等设计出两种具有与唾液酸酶结合化合物：4-氨基-neu5ac2en和4-胍基-neu5ac2en。其中，后者是前者与唾液酸酶的结合活性的250倍［11］。目前，这两种新药已经进入临床试验阶段。tang sy等学者研制出新一代抗aids药物saquinavir［12］。pungpo等已经设计出几种新型高效的抗hiv-1型药物［13］。杨华铮等人设计合成了十多类数百个除草化合物，经生物活性测定，部分化合物的活性已超过商品化光合作用抑制剂的水平［14］。
现代农药的研发已离不开生物信息技术的参与，随着生物信息学技术的进一步完善和发展，将会大大降低药物研发的成本，提高研发的质量和效率。
4.生物学信息学在作物遗传育种研究领域中的应用
随着主要农作物遗传图谱精确度的提高，以及特定性状相关分子基础的进一步阐明，人们可以利用生物信息学的方法，先从模式生物中寻找可能的相关基因，然后在作物中找到相应的基因及其位点。农作物的遗
传学和分子生物学的研究积累了大量的基因序列、分子标记、图谱和功能方面的数据，可通过建立生物信息学数据库来整合这些数据，从而比较和分析来自不同基因组的基因序列、功能和遗传图谱位置［15］。在此基础上，育种学家就可以应用计算机模型来提出预测假设，从多种复杂的等位基因组合中建立自己所需要的表型，然后从大量遗传标记中筛选到理想的组合，从而培育出新的优良农作物品种。
5.生物信息学在生态环境平衡研究领域中的应用
在生态系统中，基因流从根本上影响能量流和物质流的循环和运转，是生态平衡稳定的根本因素。生物信息学在环境领域主要应用在控制环境污染方面，主要通过数学与计算机的运用构建遗传工程特效菌株，以降解目标基因及其目标污染物为切入点，通过降解污染物的分子遗传物质核酸 dna，以及生物大分子蛋白质酶，达到催化目标污染物的降解，从而维护空气［16］、水源、土地等生态环境的安全。
美国农业研究中心（ars） 的农药特性信息数据库（ppd） 提供 334 种正在广泛使用的杀虫剂信息，涉及它们在环境中转运和降解途径的16种最重要的物化特性。日本丰桥技术大学（toyohashi university of technology） 多环芳烃危险性有机污染物的物化特性、色谱、紫外光谱的谱线图。美国环保局综合风险信息系统数据库（iris） 涉及 600种化学污染物，列出了污染物的毒性与风险评价参数，以及分子遗传毒性参数［17］。除此之外，生物信息学在生物防治［18］中也起到了重要的作用。网络的普及，情报、信息等学科的资源共享，势必会创造出一个环境微生物技术信息的高速发展趋势。
6.生物信息学在食品安全研究领域中的应用
食品在加工制作和存储过程中各种细菌数量发生变化，传统检测方法是进行生化鉴定，但所需时间较长，不能满足检验检疫部门的要求，运用生物信息学方法获得各种致病菌的核酸序列，并对这些序列进行比对，筛选出用于检测的引物和探针，进而运用pcr法［19］、rt-pcr法、荧光rt-pcr法、多重pcr［20］和多重荧光定量pcr等技术，可快速准确地检测出细菌及病毒。此外，对电阻抗、放射测量、elisa法、生物传感器、基因芯片等［21-25］技术也是未来食品病毒检测的发展方向。
转基因食品检测是通过设计特异性的引物对食品样品的dna提取物进行扩增，从而判断样品中是否含有外源性基因片段［26］。通过对转基因农产品数据库信息的及时更新，可准确了解各国新出现和新批准的转基因农产品，便于查找其插入的外源基因片段，以便及时对检验方法进行修改。目前由于某些通过食品传播的病毒具有变异特性，以及检测方法的不完善等因素影响，生物信息学在食品领域的应用还比较有限，但随着食品安全检测数据库的不断完善，相信相关的生物信息学技术将在食品领域发挥越来越重要的作用。 生物信息学广泛用于农业科学研究的各个领域，但是仅有信息资源是不够的，选出符合自己需求的生物信息就需要情报部门，以及信息中介服务机构提供相关服务，通过出版物、信息共享平台、数字图书馆、电子论坛等信息媒介的帮助，科研工作者可快速有效地找到符合需要的信息。目前我国生物信息学发展还很不均衡，与国际前沿有一定差距，这需要从事信息和科研的工作者们不断交流，使得生物信息学能够更好地为我国农业持续健康发展发挥作用。
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遗传学的发展阶段范文第5篇
现在，经过几个世纪的孕育发展，生物技术已进入了一个全新的发展阶段。科技部相关负责人日前表示，生物技术是我国发展最快、潜力最大、与国外差距最小的领域之一。可见，生物技术的发展势头之迅猛在产业发展史上是罕见的。人们已认识到生物技术已逐步成为当今高新技术群体中最富有活力的领域之一，并与信息技术、纳米技术、新材料等其他高技术相互结合，正在全球范围内形成增值产业链，它的新概念和方法正带动农业、医药、食品、能源、化工、环保等多领域技术的共同进步。发展生物技术对解决当今人类社会面临的粮食、能源、资源、环境和健康等许多重大问题具有重要的现实意义和深远的战略意义。更重要的是，利用好生物技术，能够有力的提升一个国家的生物安全。现代研究已经证明，生物技术的危害远远大于核武器，因此生物安全已经成为国家安全的关键点。
2007年1月29日，全国科技工作会议在北京召开，科技部部长徐冠华在会上明确指出：“十五”期间，一批关乎经济社会发展的重大技术被攻克。在生物技术领域中，尤其在超级稻育种技术、新药创制等领域取得了重大突破；超级稻育种技术继续保持世界领先； “863”计划共有15个品种获得一类新药证书，109个新药品种进入临床试验阶段。他还表示，科技部将在今年年内正式启动实施若干项重大专项。在确保国家重大专项实施的基础上，在重大医疗器械设备、海洋资源与环境等领域实施重点专项。会上还提出了2007年科技工作的新亮点，将在综合交叉和重要科学前沿领域进行重点部署，组织实施干细胞、蛋白质、生殖与发育等科学研究计划，并在蛋白质科学等领域筹建10个国家实验室。
在21世纪的今天，世界各国都在由政府牵头，大力发展本国生物工程技术产业。发达国家均将生物技术及其产业列为战略高技术和新兴产业发展的重点。面对生物技术不断取得突破所带来的发展机遇，我国政府也高度重视，在“十五”高新技术产业发展规划中，生物技术产业被列入国家十二大高新技术工程，在国家“863”技术和科技攻关计划的支持和推动下，国内生物技术产业向着国际化方向迈步。
由此可见，我国生物技术与产业已经开始从跟踪仿制到自主创新的转变，从实验室探索到产业化的转变，从单项技术突破到整体协调发展的转变。生物技术的应用将会大幅度提高人类的健康水平，并可以引起医药的第四次革命浪潮。
转基因新药将进入临床试验
项目简介：转基因动物是利用细胞分裂，染色体倍增原理，通过实验的方法，将人或哺乳动物的某种功能基因导入哺乳动物的受精卵（或早期胚胎细胞）里，使导入的基因能够与受精卵的染色体DNA整合在一起。随着细胞分裂染色体倍增而倍增，使动物体内的每一个细胞都带有导入的基因，并能够将其稳定地遗传到下一代的同类动物。其不仅彻底将基因的培育工作从实验室转移到动物体内，还能通过动物自身的繁衍生殖。
项目负责：医学遗传学专家曾溢滔院士。
项目进展：在未来5～10年内，转基因新药在我国就能进入临床试验阶段，开始引领新一代医药产业。
意义：应用转基因动物乳腺生物反应器技术制造药物是一种可以获得巨额经济利润的新型产业。
基因工程乙肝疫苗研究
工程简介：近年来乙肝疫苗占据了主导地位，在生物制药领域，乙肝疫苗在市场上是巨头。
目前，乙肝新疫苗保护的靶对象正逐渐扩展为慢性肝病患者和肝炎病毒携带者，国外在单一抗原HBV疫苗基础上开发了多种抗原疫苗,临床表明预防甲肝、乙肝有效率在98%以上，因此合并有S抗原的Bio-Hep-B和Hepagene有望能替代现在广为使用的重组疫苗；预测到2010年，相继问世的疫苗将占HBV疫苗市场的20%，DNA疫苗、口服植物性疫苗、联合疫苗、治疗性乙肝疫苗有望成为新的热点。尤其是治疗性乙肝疫苗与现有抗HBV药物联合应用,将是肝炎新疗法之一，在这一方面，江苏复旦悦达生物技术拥有我国自主知识产权的乙肝治疗性疫苗已完成临床研究，商品名为乙克。
工程负责：江苏复旦悦达生物技术公司
进展与意义：目前乙肝疫苗尚在研究中。它是21世纪最具前景的疫苗品种，中国疫苗市场目前处在起步阶段，从市场规模到消费观念均有较大的发展空间。
糖尿病及各种疾病临床营养支持治疗学研究
简介：该系统根据各种计算公式与方法设计诊疗方案，并利用计算机完成各种运算，综合中医饮食疗养学及现代营养学之所长，能够实施对患者终生饮食治疗的科学指导，有力支持药物治疗及体育疗法，有利于控制糖尿病的发展，预防各种并发症的出现。
饮食疗法虽然是糖尿病治疗诸多环节中最重要、最基础的措施，但是由于以往常用的饮食疗法存在公式复杂、计算繁琐、食谱固定、适用性差，因此不容易满足患者饮食习惯的需求，致使患者饮食治疗不到位，血糖控制不理想，不得不加大药物的剂量，一方面增加了潜在的药物副作用对人体的伤害，另一方面使患者背负了更大的经济负担。 “糖尿病及各种疾病的临床营养支持治疗系统”在设计思想中，充分考虑了融合中西医特色，旨在取长补短，以提高糖尿病饮食治疗的效果。力求达到画面清晰、操作简单、使用方便。由于该系统设计良好的人机对话平台界面，最终的结果均需通过人机交流来决定，能为每一位患者提供更人性化、个体化的科学、合理、全面的膳食指导，不仅能够充分尊重个人的饮食习惯，而且大大加强饮食疗法的可操作性。
突破：本系统根据中医药学的特殊需要设计完成了中医饮食疗养库。在中医食物疗养库的文字录入程序中，实现了中文智能识别的快速、批量、准确的目标，同时利用模糊识别的方法检索查询中文信息，在完整保留古代资料的前提下，一方面最大限度地减少汉字数据冗余，另一方面大大提高了检索的精度及广度。
意义：“糖尿病及各种疾病的临床营养支持治疗系统”的开发成功，为上述问题的解决，搭建了一个简易的中文工作平台。并具有极强的计算、统计相关数据及打印功能，更有利于该项成果的迅速推广应用。
生物芯片检测仪
简介：该设备是上海裕隆生物科技有限公司开发的用于生物芯片反应结果检测的自动化仪器，采用了光机电一体化技术，能够全自动摄取、处理、分析、打印生物芯片检测结果，采用了自动找点技术，智能性高，具有扫描范围大、扫描速度快、灵敏度高、信噪比高、全自动定位图像分析技术、全自动数据分析处理、操作简便等特点，适用于利用化学发光原理的生物芯片反应结果的检测。
进展：目前该项目处于中期阶段。
意义：可用于科学研究、教学实习以及临床检验等多个领域，市场面向医院、体检中心、血站等医疗卫生机构和科研院所。
生物芯片进行骨髓分析处理技术
技术简介：一种利用生物芯片对骨髓进行分析处理的技术， 是把多个捐献者的基因样本采集到一张生物芯片上，同时进行分析处理。而以往的技术一次只能对一个样本分析处理。这种用于骨髓分型的生物芯片，只有手指大小，仅一张就可以存储上万个人的白细胞抗原基因。据介绍，对人类白细胞抗原基因进行分型是进行器官移植和骨髓移植的前提，在我国，这种技术长期依赖进口，价格很高。每进行一份骨髓分型，就要支付500元费用。
技术进展：据介绍，目前美国骨髓库数量接近600万人份，而中国只有36万人份，难以满足患者的成功配型需要。如果要达到美国现在的水平，用通用的技术至少要20年，而采用生物芯片技术，时间可以节省一半，费用将节省1/3。
意义：日前由生物芯片北京国家工程研究中心研制成功，这在全球尚属首次，它可以大大提高骨髓分型的速度和准确度。
生物特征识别核心技术研究
技术简介：该课题是在人脸检测、面部特征提取、人脸识别与确认等核心算法、关键问题解决方案、应用系统设计等领域的成就。在课题组完成的二十余种算法中，大部分是独立提出的，有一部分是对现有算法的优化和改进，而且成果已获得实质性应用。在指纹识别方面,提出了混合模型的定义和复有理多项式的方向图模型等一种新的基于模型的指纹奇异点求取方法，并首次提出了断纹的概念，在相关成果的基础上实现了一个用于门禁的指纹识别系统。在掌纹识别、在线签名认证和多生物特征融合方面，独创地给出了皱纹的定义，并设计了一种新颖的方向图计算方法来准确的计算点的方向。完成了由皱纹点到皱纹的折线段描述。实现了一种融合人脸和指纹的身份认证系统。
技术突破：在基于人脸重心模板的实时人脸检测、基于自适应样本重采样技术的实时人脸检测、基于遗传算法的学习集扩展方法、结合人脸图像加光技术的特定人脸子空间人脸识别、基于变换域子空间判别分析的人脸识别与确认、基于球面谐波的光照估计和光照补偿策略、基于3D重建的姿态校正方法、误配准灾难问题研究、基于AdaBoost的人脸识别方法、基于多分量统计子空间判别分析等研究方面达到了国际领先水平。生物特征识别技术在国家机关及社会安防领域具有广泛而特殊的用途。
技术进展：该项目处于中期阶段。
意义：研究成果整体处于国内领先、国际先进水平。
高强度浅封堵技术研究
技术简介：随着人们对微观力学和宏观力学的研究，提出了通过紧密堆积理论和材料颗粒大小分布来提高材料的宏观力学性能的技术思路，通过调节混合物固相的不同颗粒尺寸分布，进行级配和加工，使堵剂体系含有多种尺寸颗粒，实现良好的孔隙充填和混合物的紧密堆积，即单位体积堵剂中含有更多固相，从而得到高性能的堵剂。新型高强度堵剂主要由主剂、减轻剂、增强剂以及相配套的分散剂、悬浮剂等外加剂组成，采用减轻剂、增强剂两种材料复配使用，既满足了密度指标的要求，又保证了浆体的沉降稳定性。现场可根据施工需要配制出密度1.3 g/cm3～1.9g/cm3，适应温度为室温～150℃的堵剂。
成果分析具体如下：1.研制出高强度堵剂的主体配方并分析了堵剂各组分的变化对堵剂性能的影响。 2.通过岩芯试验表明堵剂对不同渗透率岩芯都具有很强的堵塞能力，渗透率在20μm2左右的岩芯的堵塞率达98%以上，10μm2左右岩芯（长度为24cm）突破压力在10MPa以上。 3.进行了8口井的现场试验，成功率100%，累计增油5000余吨，创产值200多万元，取得显著的经济效益。现场试验表明其对高渗透层（或大孔道）具有非常强的封堵作用，可用于注水井调剖施工及油井堵水施工。 4.高强度堵剂具有较强的自然选择性能，能够优先进入高渗透层（或大孔道）、带并形成有效封堵。 5.高强度堵剂具有较广的适应性，可用于砂岩、灰岩等不同地址特征条件下的调剖堵水施工。
技术进展：目前处于中期阶段，该项目经过一年的研究工作，取得了显著成果，达到了预期目标。
“中科红”海湾扇贝繁育
简介：“中科红”海湾扇贝是在张福绥院士引进海湾扇贝的基础上，突破构建海湾扇贝自交系和杂交系的技术障碍，构建了“壳色－生长”育种模式，培育出橘红壳色、性状优势明显的海湾扇贝新品种，其生长速度较海湾扇贝常规养殖对象提高 15.6%，成活率提高 19.2%。同时也创立了贝类家系育种新途径，构建了新的育种模式。
专家介绍，对繁育的“中科红”海湾扇贝苗种数量和规格都进行了随机取样测量，并采用目测法对壳色纯度进行了检验。检验测量结果显示：“中科红”海湾扇贝苗种数量2544万粒，平均个体壳高2.6±0.5 mm，最大个体壳高3.5mm，最小个体壳高1.5 mm。红壳色个体比例达92％以上。
