1、組裝細(xì)胞科學(xué)狂人克雷格文特爾,授課人：顧春生,授課單位：牡丹江第一高級(jí)中學(xué),授課時(shí)間：2018.6.12,克雷格文特爾生平簡(jiǎn)介,年少階段：嬉戲 厭學(xué),從軍階段：迷茫 掙扎,求學(xué)階段：覺(jué)悟 奮進(jìn),基因組階段：特立獨(dú)行,組裝細(xì)胞階段：屹立頂峰,人類基因組計(jì)劃愛(ài)恨交加的文特爾,1985年，美國(guó)科學(xué)家在能源部（DOE）的一次會(huì)議上討論醞釀了人類基因組計(jì)劃（Human Genome Project，HGP） 諾貝爾獲獎(jiǎng)?wù)逺eneto Dulbecco于1986年在科學(xué)（Science）雜志上發(fā)表的一篇短文中首先提出 . 人類基因組計(jì)劃于1990年正式啟動(dòng)，計(jì)劃在15年內(nèi)提供30億美元，于2005年完成人

2、類基因組全部序列的測(cè)定,人類基因組計(jì)劃的目的,轉(zhuǎn)錄圖譜 （Transcriptional map）,六國(guó) VS Celera遺傳公司,六國(guó),Celera遺傳公司,全部,任務(wù),六國(guó) VS Celera遺傳公司,進(jìn)度,六國(guó) VS Celera遺傳公司,合作,文特爾的殺手锏,六國(guó),Celera遺傳公司,桑格測(cè)序法,Sanger sequencing,全基因組 霰彈測(cè)序法,Whole genome shotgun sequencing,文特爾的殺手锏,運(yùn)用適當(dāng)?shù)墓ぞ?和恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)方法 能夠有效的促進(jìn) 科學(xué)進(jìn)步,人類基因組計(jì)劃的意義,馬特里德利 (Ridley Matt),1號(hào)染色體生命。講生命的誕生，

3、來(lái)源。 2號(hào)染色體物種。人類發(fā)展和近親之間的分別。 3號(hào)染色體歷史。孟德?tīng)栆约捌渌茖W(xué)家在遺傳學(xué)上做出的貢獻(xiàn)。 4號(hào)染色體命運(yùn)。你的命運(yùn)完全在你的基因里。 5號(hào)染色體環(huán)境。推翻讓讀者覺(jué)得基因是簡(jiǎn)單的分割開(kāi)來(lái)的。 6號(hào)染色體智慧。基因的存在不是為了致病的 7號(hào)染色體本能。解釋行為遺傳學(xué)和進(jìn)化心理學(xué)結(jié)論對(duì)人類的影響。 8號(hào)染色體和9號(hào)染色體X和Y染色體沖突。性染色體，同性戀是否遺傳。 8號(hào)染色體自身利益?；蚪M97%都不是真正的基因?；蛑讣y測(cè)試技術(shù)。 9號(hào)染色體疾病。解釋了血型的不同以及基因?qū)膊〉牡挚沽Α?10號(hào)染色體壓力。外部事件對(duì)基因的影響。 11號(hào)染色體個(gè)性。性格的天生以及后天對(duì)性格的影

4、響。 12號(hào)染色體自我組裝?；蚴蔷幹坪玫囊贿B串程序，自我運(yùn)行功能。 13號(hào)染色體史前。你知道你為什么能消化牛奶?你祖宗幾千里以前就學(xué)會(huì)了“偷奶”。 14號(hào)染色體永生。壽命長(zhǎng)短實(shí)在不好說(shuō)。萬(wàn)一哪個(gè)基因調(diào)皮一下，你就掛了。 15號(hào)染色體性別。你出生真不是自個(gè)兒決定的事，是男是女，你爸媽也沒(méi)法決定。 16號(hào)染色體記憶。想知道為嘛你記東西老是學(xué)完就忘么。 17號(hào)染色體死亡。癌癥啊!癌癥啊! 18號(hào)染色體歷史。基因工程這玩意兒。 19號(hào)染色體預(yù)防。你又想知道，你又不想知道。 20號(hào)染色體政治。無(wú)知導(dǎo)致的悲劇。 21號(hào)染色體優(yōu)化人種論。優(yōu)化人種的歷史和現(xiàn)在遺留下來(lái)的歧視。 22號(hào)染色體自由意志。休謨之叉

5、：我們的行為要么是事先已經(jīng)被決定了的，這樣我們就不必為它們負(fù)責(zé);要么是偶然事件的結(jié)果，這樣我們也不必為它們負(fù)責(zé)。,人種自傳23章,組裝細(xì)胞“上帝”文特爾,克雷格文特爾,克萊德哈奇森（左）和漢密爾頓史密斯（右）,難題之一：確定最小基因集,生殖道支原體: 1995年測(cè)序完成 基因組582970個(gè)堿基對(duì) 475基因,難題之二：人工合成基因組,生殖支原體JCVI-syn1.0,噬菌體phiX174,難題之三：導(dǎo)入宿主細(xì)胞,生殖道支原體,絲狀支原體,山羊支原體,細(xì)胞周期12小時(shí),細(xì)胞周期60分鐘,細(xì)胞周期100分鐘,難題之四：甲基化,細(xì)菌自帶的保衛(wèi)裝置-限制酶,甲基,DNA甲基化,基因商標(biāo):文特爾的密碼

6、表,第一個(gè)水?。骸癑.克雷格文特爾研究所”和“合成基因組公司”，幾位主 要科學(xué)家的名字以及“通過(guò)給我們發(fā)電子郵件的方式（郵箱 地址：MROQSTIZJCVI.org）向我們證明你已經(jīng)解碼了這 個(gè)水印”,基因商標(biāo):文特爾的基因水印,第二個(gè)水印：“去生活，去犯錯(cuò)，去跌入低谷，去取得勝利，去在生命 中創(chuàng)造出生命”,第三個(gè)水印：“我們看事物，不在它們本身是什么，而在于它們可能是 什么”,第四個(gè)水?。?另外46個(gè)科學(xué)家的名字和“我無(wú)法創(chuàng)造的事物，我就無(wú)法 理解”,生命是什么 “繼承者”文特爾,生命的定義,現(xiàn)代生物學(xué)給出的一般的科學(xué)定義：生命是生物 體所表現(xiàn)的自身繁殖、生長(zhǎng)發(fā)育、新陳代謝、遺傳變異以及 對(duì)

7、刺激所產(chǎn)生反應(yīng)的復(fù)合現(xiàn)象,文特爾給出的定義：生命是由信息驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。DNA是 軟件，它是所有生命的基礎(chǔ),合成生物學(xué),國(guó)際基因工程機(jī)器設(shè)計(jì)大賽（iGEM）,湯姆奈特 （Tom Knight）,蘭迪雷特貝格 （Randy Rettberg）,德魯恩迪 （Drew Endy）,文特爾的終極暢想,生命瞬間轉(zhuǎn)移,向宇宙廣播DNA軟件,謝謝觀賞,經(jīng)典例題：雙脫氧核苷酸常用于DNA測(cè)序，其結(jié)構(gòu)與脫氧核苷酸相似，能參與DNA的合成，且遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。DNA合成時(shí)，在DNA聚合酶作用下，若連接上的是雙脫氧核苷酸，子鏈延伸終止；若連接上的是脫氧核苷酸，子鏈延伸繼續(xù)。在人工合成體系中，有適量的序列為-GTAC

8、ATACATG-的單鏈模板、胸腺嘧啶雙脫氧核苷酸和4種脫氧核苷酸。則以該單鏈為模板合成出的不同長(zhǎng)度的子鏈最多有（ ） A. 2種 B.3種 C.4種 D.5種,測(cè)序技術(shù)發(fā)展歷程,watermark 1 anHtmlscript which reads to a browser as text congratulating the decoder with an email link to click to prove the decoding. watermark 2 contains a list of authors and a quote fromJames Joyce: To live

9、, to err, to fall, to triumph, to recreate life out of life. watermark 3 contains more authors and a quote fromRobert Oppenheimer(uncredited): See things not as they are, but as they might be. watermark 4 contains yet more authors and a quote fromRichard Feynman: What I cannot build, I cannot unders

10、tand.,基因水印位置,遺傳圖譜：又稱連鎖圖譜（linkage map），它是以具有遺傳多態(tài)性（在一個(gè)遺傳位點(diǎn)上具有一個(gè)以上的等位基因，在群體中的出現(xiàn)頻率皆高于1%）的遺傳標(biāo)記為“路標(biāo)”，以遺傳學(xué)距離（在減數(shù)分裂事件中兩個(gè)位點(diǎn)之間進(jìn)行交換、重組的百分率，1%的重組率稱為1cM）為圖距的基因組圖。,物理圖譜： 是利用限制性內(nèi)切酶將染色體切成片段，再根據(jù)重疊序列確定片段間連接順序，以及遺傳標(biāo)志之間物理距離堿基對(duì)(bp) 或千堿基(kb)或兆堿基(Mb)的圖譜。,序列圖譜（sequence map）：序列分析采用一個(gè)區(qū)域的DNA序列重疊群使測(cè)序工作不斷延伸，使用其中的序列標(biāo)記位點(diǎn)STS作為兩個(gè)片段

11、間的重疊區(qū)域，使分別被測(cè)序的短序列進(jìn)行正確的拼接，最后獲得DNA全序列圖譜。,轉(zhuǎn)錄圖譜（transcriptome map）：是在識(shí)別基因組所包含的蛋白質(zhì)編碼序列的基礎(chǔ)上繪制的結(jié)合有關(guān)基因序列、位置及表達(dá)模式等信息的圖譜。在人類基因組中鑒別出占具2%5%長(zhǎng)度的全部基因的位置、結(jié)構(gòu)與功能，最主要的方法是通過(guò)基因的表達(dá)產(chǎn)物mRNA反追到染色體的位置。,1999年12月，22號(hào)染色體測(cè)序完成； 2000年5月，21號(hào)染色體測(cè)序完成； 2001年12月，20號(hào)染色體測(cè)序完成； 2003年2月，14號(hào)染色體測(cè)序完成； 2003年6月，男性特有的Y染色體測(cè)序完成； 2003年5月和7月，7號(hào)染色體測(cè)序完成； 2003年10月，6號(hào)染色體測(cè)序完成； 2004年4月，13號(hào)和19號(hào)染色體測(cè)序完成； 2004年5月，9號(hào)和10號(hào)染色體測(cè)序完成； 2004年9月，5號(hào)染色體測(cè)序完成； 2004年12月，16號(hào)染色體測(cè)序完成； 2005年3月，X染色體測(cè)序完成； 2005年4月，2號(hào)和4號(hào)染色體測(cè)序完成； 2005年9月，18號(hào)