20世纪人类三大科学计划，指的是什么(人类基因组计划的目的是什么？有什么意义？)

20世纪人类三大科学计划，指的是什么

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20世纪人类三大科学计划指的是：人类基因组计划，( 因其对预防治疗遗传疾病、破解人类遗传密码具有里程碑式的意义 ）、曼哈顿原子弹计划、阿波罗登月计划。三大科学计划是人类科学史上的又一个伟大工程，被誉为生命科学的“登月计划”。

1、人类基因组计划

人类基因组计划是一项规模宏大，跨国跨学科的科学探索工程。其宗旨在于测定组成人类染色体（指单倍体）中所包含的30亿个碱基对组成的核苷酸序列，从而绘制人类基因组图谱，并且辨识其载有的基因及其序列，达到破译人类遗传信息的最终目的。

2、曼哈顿原子弹计划

曼哈顿计划为了先于纳粹德国制造出原子弹，该工程集中了当时西方国家(除纳粹德国外)最优秀的核科学家，动员了10万多人参加这一工程，历时3年，耗资20亿美元，于1945年7月16日成功地进行了世界上第一次核爆炸，并按计划制造出两颗实用的原子弹。

整个工程取得圆满成功。在工程执行过程中，20亿美元应用了系统工程的思路和方法，大大缩短了工程所耗时间。这一工程的成功促进了第二次世界大战后系统工程的发展。

3、阿波罗登月计划

是美国从1961年到1972年组织实施的一系列载人登月飞行任务。

目的是实现载人登月飞行和人对月球的实地考察，为载人行星飞行和探测进行技术准备，它是世界航天史上具有划时代意义的一项成就。

阿波罗计划始于1961年5月，至1972年12月第6次登月成功结束，历时约11年，耗资255亿美元。?

约占当年美国GDP的0.57%，约占当年美国全部科技研究开发经费的20%。提供了惊人的就业长期增长。

在工程高峰时期，参加工程的有2万家企业、200多所大学和80多个科研机构，总人数超过30万人。其科技成果所带来的深刻影响，人类至今受益。

百度百科-人类基因组计划

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人类基因组计划的目的是什么？有什么意义？

现在我们很难对基因组工作的理论意义和应用价值做出全面的估计.由于在进行人的基因组分析时,需要和其他生物进行比较,所以必需对其他模式生物进行基因组全序列分析,因此,此项工作实际上是以人的基因组分析为龙头的多种类型生物的基因组分析工作.此项工作的完成将使我们能在分子水平上全面认识人和其他模式生物的遗传背景,将清楚控制代谢途径的各种基因与致病,与抗性等有关的基因,与生物应答反应有关基因等等.有些科学家预测,着将使人们克服现在仍威胁人类的疑难病症,自如地应用基因工程改变动植物品种,并有利于生物多样性的保护和生物资源的持续利用

什么是人类基因组计划?请简述其意义

人类基因组计划的目的是破译人类基因密码。破译成功后能使人类医学有一个质的飞跃，遗传病可以治愈，癌症不在话下，人类寿命延长十几年活几十年成为现实。人一降生就可以存储人的遗传信息，就知道人的一生中在哪个时期要发生什么病，可以有针对性预防，治人于未病，使人无疾而终，这是多么美好的前景啊！

什么是人类基因组计划，主要任务是什么，有何重要意义?

人类基因组计划简介

人类基因组计划(human genome project, HGP)是由美国科学家于1985年率先提出,于1990年正式启动的.美国、英国、法兰西共和国、德意志联邦共和国、日本国和我国科学家共同参与了这一价值达30亿美元的人类基因组计划.这一计划旨在为30多亿个碱基对构成的人类基因组精确测序,发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置,破译人类全部遗传信息.与曼哈顿原子弹计划和阿波罗计划并称为三大科学计划.

1986年,诺贝尔奖获得者Renato Dulbecco发表短文《肿瘤研究的转折点：人类基因组测序》（Science, 231: 1055－1056）.文中指出：如果我们想更多地了解肿瘤,我们从现在起必须关注细胞的基因组.…… 从哪个物种着手努力?如果我们想理解人类肿瘤,那就应从人类开始.……人类肿瘤研究将因对DNA的详细知识而得到巨大推动.”

什么是基因组(Genome)?基因组就是一个物种中所有基因的整体组成.人类基因组有两层意义：遗传信息和遗传物质.要揭开生命的奥秘,就需要从整体水平研究基因的存在、基因的结构与功能、基因之间的相互关系.

为什么选择人类的基因组进行研究?因为人类是在“进化”历程上最高级的生物,对它的研究有助于认识自身、掌握生老病死规律、疾病的诊断和治疗、了解生命的起源.

在人类基因组计划中,还包括对五种生物基因组的研究：大肠杆菌、酵母、线虫、果蝇和小鼠,称之为人类的五种“模式生物”.

HGP的目的是解码生命、了解生命的起源、了解生命体生长发育的规律、认识种属之间和个体之间存在差异的起因、认识疾病产生的机制以及长寿与衰老等生命现象、为疾病的诊治提供科学依据.

HGP的诞生和启动

对人类基因组的研究在70年代已具有一定的雏形,在80年代在许多国家已形成一定规模.

1984年在Utah州的Alta,White R and Mendelsonhn M受美国能源部(DOE）的委托主持召开了一个小型专业会议讨论测定人类整个基因组的DNA序列的意义和前景（Cook Deegan RM,1989）

1985年5月在加州Santa Cruz由美国DOE的Sinsheimer RL主持的会议上提出了测定人类基因组全序列的动议,形成了美国能源部的“人类基因组计划”草案.

1986年3月,在新墨西哥州的Santa Fe讨论了这一计划的可行性,随后DOE宣布实施这一计划.

1986年遗传学家McKusick V提出从整个基因组的层次研究遗传的科学称为“基因组学”

1987年初,美国能源部和国立卫生研究院为HGP下拨了启动经费约550万美元（全年1.66亿美元）

1988年,美国成立了“国家人类基因组研究中心”由Watson J出任第一任主任

1990年10月1日,经美国国会批准美国HGP正式启动,总体计划在15年内投入至少30亿美元进行人类全基因组的分析.

1987年,意大利共和国国家研究委员会开始HGP研究,其特点是技术多样（YAC,杂种细胞,cDNA等）、区域集中（基本上限于Xq24-qter区域）

1989年2月英国开始HGP,特点是：帝国癌症研究基金会与国家医学研究委员会(ICRP-MRC)共同负责全国协调与资金调控,剑桥附近的Sanger中心注重首先在线虫基因组上积累经验,改进大规模DNA测序技术；同时建立了YAC库的筛选与克隆、特异细胞系、DNA探针、基因组DNA、cDNA文库、比较生物基因组DNA序列、信息分析等的“英国人类基因组资源中心”.可谓“资源集中、全国协调”.

1990年6月法兰西共和国的HGP启动.科学研究部委托国家医学科学院制定HGP,主要特点是注重整体基因组、cDNA和自动化.建立了人类多态性研究中心（CEPH）,在全基因组YAC重叠群、微卫星标记（遗传图）的构建以及驰名世界的用作基因组研究的经典材料CEPH家系（80个3代多个体家系）方面产生了巨大影响.

1995年德意志联邦共和国开始HGP,来势迅猛,先后成立了资源中心和基因扫描定位中心,并开始对21号染色体的大规模测序工作.

1990年6月欧共体通过了“欧洲人类基因组研究计划”,主要资助23个实验室重点用于“资源中心”的建立和运转.还有丹麦王国、俄罗斯联邦、日本国国、大韩民国、澳大利亚等.

1994年,我国HGP在吴旻、强伯勤、陈竺、杨焕明的倡导下启动,最初由国家自然科学基金会和863高科技计划的支持下,先后启动了“中华民族基因组中若干位点基因结构的研究”和“重大疾病相关基因的定位、克隆、结构和功能研究”,1998年在国家科技部的领导和牵线下,1998年在上海成立了南方基因中心,1999年在北京成立了北方人类基因组中心,1998年,组建了中科院遗传所.1999年7月在国际人类基因组注册,得到完成人类3号染色体短臂上一个约30Mb区域的测序任务,该区域约占人类整个基因组的1％.

HGP对人类的重要意义

1、HGP对人类疾病基因研究的贡献

人类疾病相关的基因是人类基因组中结构和功能完整性至关重要的信息.对于单基因病,采用“定位克隆”和“定位候选克隆”的全新思路,导致了亨廷顿舞蹈病、遗传性结肠癌和乳腺癌等一大批单基因遗传病致病基因的发现,为这些疾病的基因诊断和基因治疗奠定了基础.对于心血管疾病、肿瘤、糖尿病、神经精神类疾病（老年性痴呆、精神分裂症）、自身免疫性疾病等多基因疾病是目前疾病基因研究的重点. 健康相关研究是HGP的重要组成部分,1997年相继提出：“肿瘤基因组解剖计划”“环境基因组学计划”.

2、HGP对医学的贡献

基因诊断、基因治疗和基于基因组知识的治疗、基于基因组信息的疾病预防、疾病易感基因的识别、风险人群生活方式、环境因子的干预.

3、HGP对生物技术的贡献

（1）基因工程药物：分泌蛋白（多肽激素,生长因子,趋化因子,凝血和抗凝血因子等）及其受体.

（2）诊断和研究试剂产业：基因和抗体试剂盒、诊断和研究用生物芯片、疾病和筛药模型.

（3）对细胞、胚胎、组织工程的推动：胚胎和成年期干细胞、克隆技术、器官再造.

4、HGP对制药工业的贡献

筛选药物的靶点：与组合化学和天然化合物分离技术结合,建立高通量的受体、酶结合试验以知识为基础的药物设计：基因蛋白产物的高级结构分析、预测、模拟—药物作用“口袋”.

个体化的药物治疗：药物基因组学.

5、HGP对社会经济的重要影响

生物产业与信息产业是一个国家的两大经济支柱；发现新功能基因的社会和经济效益；转基因食品；转基因药物（如减肥药,增高药）

6、HGP对生物进化研究的影响

生物的进化史,都刻写在各基因组的“天书”上；草履虫是人的亲戚——13亿年；人是由300～400万年前的一种猴子进化来的；人类第一次“走出非洲”——200万年的古猿；人类的“夏娃”来自于非洲,距今20万年——第二次“走出非洲”?

7、HGP带来的负面作用

侏罗纪公园不只是科幻故事；种族选择性灭绝性生物武器；基因专利战；基因资源的掠夺战；基因与个人隐私.

人类基因组计划及其意义

人类基因组计划是1990年前后开始实施的，是由美、日、德、法、英等五个国家共同参与的一项旨在破解人类染色体约30亿对碱基对遗传信息的科研计划，是20世纪投资最大的科研计划之一。1999年9月，我国积极加入这一研究计划，负责测定人类基因组全部序列的1%。因此，我国成为6个参与国中唯一的发展中国家，表明我国在基因组学研究领域已达到国际先进水平。

人类基因组计划的内容分为两方面：一是生命科学范畴的科研目标，将人类全部遗传信息表达在四张图中——遗传图、物理图、序列图和基因图；二是由此计划带来的公共卫生、教育、医疗等领域所涉及的伦理学和法学等的研究。

人类基因组计划实施以来，进展十分迅速，按原计划将于2005年完成全序列测定的任务提前到2003年以前。据中国科学院2001年2月12日报道，人类基因组由31.647亿个碱基对组成，共有3万至3.5万个基因。而且“人类基因组工作框架图”已经公布。

2001年8月26日国际人类基因组计划中国部分“完成图”提前两年完成。

同时科学家发现，实施人类基因组计划仅仅是认识人类自身的开始，面临的新的问题是如何解释人类基因组中遗传信息的功能问题，从而提出了“后基因组计划”。该计划将从分子水平阐明生命活动的本质，从序列基因转移到结构基因和功能基因。“后基因组计划”的最为直接的结果是许多遗传病的发病机制将被阐明，制药工业将针对不同的疾病生产出行之有效的药物。届时，癌症、艾滋病等将不再是不治之症。

基因是生命遗传的基本单位.由30亿个碱基对组成的人类基因组,蕴藏着生命的奥秘.始于1990年的国际人类基因组计划,被誉为生命科学的“登月”计 划,原计划于2005年完成.此前,人类基因组“工作框架图”已于2000年6月完成,科学家发现人类基因数目约为3.4万至3.5万个,仅比果蝇多2万个,远小于原先10万个基因的估计.



科技发展带来的变化小练笔

随着社会的发展，科技越来越发达，正是因为科技发达,所以我们的生活也越来越好，越来越方便。

比如,我们现在人口越来越多,多亏科技发达了,楼房也可以越建越高了,这样就减轻了地面的压力,而且我们现在上下楼大多都是使用电梯,方便多了在看我们现在的厨房,使用天然气,微波炉、电冰箱等高科技发展产品,大大缩减了我们煮饭的时间还有就是我们每天使用的电脑,电话,电脑使我们的实现很多人脑暂时不能实现的事情,通过网络,我们可以解决很多心中的疑问电话呢,则方便我们的交流,特别是移动电话,使得我们无论何时何地都可以进行交流

所以说科技的发展与社会生活的是密切相关的。

但是相对外国一些比较发达的国家来说,我们国家的科技发展水平还是十分有待提高的。伟人邓小平曾告诉我们“科技是第一生产力”，所以我们要好好发展科技。而我们大学生除了要认识到科技的重要性外，还要努力在学好基础知识的前提下努力学习科学技术，用科学技术武装我们的头脑，最后还要将我们学到的科学技术运用到现实生活，为国家的发展和社会生活的提高做出自己的一分力

人类基因组计划论文 怎么写

　　题目：人类基因组计///作者///院系：///年级：///学号：摘要：人类基因组计划由美、英、日、中、德、法等国参加进行了人体基因作图，测定人体全部DNA序列创建计算机分析管理系统，检验相关的伦理、法律及社会问题，进而通过转录物组学和蛋白质组学等相关技术对基因表达谱、基因突变进行分析，可获得与疾病相关基因的信息。在揭示人类发展历史，基因治疗，农作物绿色革命，DNA鉴定方面具有深远影响。

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　　正文：

　　人类基因组计划

　　人类基因组计划于20世纪80年代提出，由国际合作组织包括有美、英、日、中、德、法等国参加进行了人体基因作图，测定人体23对染色体由3×109核苷酸组成的全部DNA序列，于2000年完成了人类基因组“工作框架图”。2001年公布了人类基因组图谱及初步分析结果。其研究内容还包括创建计算机分析管理系统，检验相关的伦理、法律及社会问题，进而通过转录物组学和蛋白质组学等相关技术对基因表达谱、基因突变进行分析，可获得与疾病相关基因的信息。人类基因组计划与曼哈顿原子弹计划和阿波罗计划并称为三大科学计划。

　　人类基因组计划在二十多年的时间里取得了较大进展。

　　人类基因组计划最早在1985年由诺贝尔奖获得者，美国的杜尔贝克Renato Dulbecoo提出。最初目的是完成人类基因组全长约30亿个核苷酸的碱基序列测定，阐明所有人类基因并确定其在染色体上的位置，从而破译全部的人类遗传基因。

　　1986年3月7日，杜尔贝克在《科学》杂志上发表了一篇题为“癌症研究的转折点——测定人类基因组序列”的文章，指出癌症和其它疾病的发生都与基因有关，并提出测定人类整个基因组序列的途径和重要意义。

　　1988年美国能源部和国家卫生研究院率先在美国开展人类基因组计划，并经国会批准由政府给予资助。此后，成立了一个国际间的合作机构——人类基因组织(Human Genome Organization)，由多个国家筹集资金和科研力量，积极参加这一国际性研究计划。

　　1990年10月，国际人类基因组计划正式启动，预计用15年时间，投资30亿美元，完成30亿对碱基的测序，并对所有基因(当时预计为8万～10万个)进行绘图和排序。全球性人类基因组计划有美国、英国、日本、法国、德国和中国六个国家负责，其中美国承担了全部任务的54%，英国33%，日本7%，法国28%，德国22%，中国于1999年9月获准加入人类基因组计划并承担了1%的测序任务，即3号染色体断臂自D3S3610标志至端粒区段约3000万个碱基的全序列测定。

　　中国1993年启动了相关研究项目，相继在上海和北京成立了国家人类基因组南、北两个中心，并承担人类基因组计划中1%的测序任务。经过多个国家的科学家的共同协作，人类终于在20世纪90年代完成了对自身基因组测序的初步工作。

　　2003年6月，中、美、日、德、法、英等六国科学家宣布首次绘成人类基因组“工作框架图”。

　　2003年4月14日，中、美、日、德、法、英等六国科学家宣布人类基因组序列图绘制成功，人类基因组计划的所有目标全部实现。

　　2004年，人类基因组完成测序；

　　2005年，人类X染色体测序工作基本完成，并公布了该染色体基因草图。

　　HGP的主要任务是人类的DNA测序，包括下图所示的四张谱图，此外还有测序技术、人类基因组序列变异、功能基因组技术、比较基因组学、社会、法律、伦理研究、生物信息学和计算生物学、教育培训等目的。

　　1、遗传图谱（genetic map）

　　又称连锁图谱(linkage map)，这是根据基因或遗传标记之间的交换重组值来确定它们在染色体上的相对距离、位置的图谱。其图距单位是厘摩（coml），以纪念现代遗传学奠基人摩尔根。遗传图谱的建立为基因识别和完成基因定位创造了条件。意义：6000多个遗传标记已经能够把人的基因组分成6000多个区域，使得连锁分析法可以找到某一致病的或表现型的基因与某一标记邻近（紧密连锁）的证据，这样可把这一基因定位于这一已知区域，再对基因进行分离和研究。对于疾病而言，找基因和分析基因是个关键。

　　2、物理图谱（physical map）

　　物理图谱是指有关构成基因组的全部基因的排列和间距的信息，它是通过对构成基因组的DNA分子进行测定而绘制的。绘制物理图谱的目的是把有关基因的遗传信息及其在每条染色体上的相对位置线性而系统地排列出来。DNA物理图谱是指DNA链的限制性酶切片段的排列顺序，即酶切片段在DNA链上的定位。因限制性内切酶在DNA链上的切口是以特异序列为基础的，核苷酸序列不同的DNA，经酶切后就会产生不同长度的DNA片段，由此而构成独特的酶切图谱。因此，DNA物理图谱是DNA分子结构的特征之一。DNA是很大的分子，由限制酶产生的用于测序反应的DNA片段只是其中的极小部分，这些片段在DNA链中所处的位置关系是应该首先解决的问题，故DNA物理图谱是顺序测定的基础,也可理解为指导DNA测序的蓝图。广义地说，DNA测序从物理图谱制作开始，它是测序工作的第一步。制作DNA物理图谱的方法有多种，这里选择一种常用的简便方法──标记片段的部分酶解法，来说明图谱制作原理。

　　用部分酶解法测定DNA物理图谱包括二个基本步骤：(1)完全降解 (2)部分降解

　　3、序列图谱（sequence map）

　　随着遗传图谱和物理图谱的完成，测序就成为重中之重的工作。DNA序列分析技术是一个包括制备DNA片段化及碱基分析、DNA信息翻译的多阶段的过程。通过测序得到基因组的序列图谱。

　　4、基因图谱（DNA map）

　　基因图谱是在识别基因组所包含的蛋白质编码序列的基础上绘制的结合有关基因序列、位置及表达模式等信息的图谱。在人类基因组中鉴别出占具2%~5%长度的全部基因的位置、结构与功能，最主要的方法是通过基因的表达产物mRNA反追到染色体的位置。

　　原理

　　基因图谱的意义

　　在于它能有效地反应在正常或受控条件中表达的全基因的时空图。通过这张图可以了解某一基因在不同时间不同组织、不同水平的表达；也可以了解一种组织中不同时间、不同基因中不同水平的表达，还可以了解某一特定时间、不同组织中的不同基因不同水平的表达。

　　人类基因组计划的实施具有重大意义和影响。

　　第一，揭示人类发展历史

　　破译生命密码的人类基因组计划有助于人们对基因的表达调控有更深入的了解。同时，人类基因组图谱对揭示人类发展、进化的历史具有重要意义。对进化的研究，不再建立在假说的基础上，利用比较基因组学，通过研究古代DNA，可揭示生命进化的奥秘以及古今生物的联系，帮助人们更好地认识人类在自然界中的地位。

　　第二，基因治疗

　　获得人类全部基因序列将有助于人类认识许多遗传疾病以及癌症等疾病的致病机理，为分子诊断、基因治疗等新方法提供理论依据。在不远的将来，根据每个人DNA序列的差异，可了解不同个体对疾病的抵抗力，依照每个人的“基因特点”对症下药，这便是21世纪的医学——个体化医学。更重要的是，通过基因治疗，不但可预防当事人日后发生疾病，还可预防其后代发生同样的疾病。

　　第三，基因工程药物研究

　　基因工程药物，是重组DNA的表达产物。广义的说，凡是在药物生产过程中涉及用基因工程的，都可以成为基因工程药物。基因技术应用于制药工业，可以生产出高效、高产、廉价、不再苦口的防治疾病的新药物，从而引起制药工业的革命性变革。对于肝炎、心血管疾病、肿瘤、艾滋病等目前尚无良药可治的重大疑难病，人们对生物工程寄予厚望，期待基因工程技术生产出有效地治疗药物。

　　第四，农作物的绿色革命

　　科学家们在利用基因工程技术改良农作物方面已取得重大进展，基因技术的突破使科学家们得以用传统育种专家难以想象的方式改良农作物。例如，基因技术可以使农作物自己释放出杀虫剂，可以使农作物种植在旱地或盐碱地上，或者生产出营养更丰富的食品。科学家们还在开发可以生产出能够防病的疫苗和食品的农作物。基因技术也使开发农作物新品种的时间大为缩短。利用传统的育种方法，需要七、八年时间才能培育出一个新的植物品种，基因工程技术使研究人员可以将任何一种基因注入到一种植物中，从而培育出一种全新的农作物品种，时间则缩短一半。

　　第五，DNA鉴定

　　DNA鉴定已经给法医科学和犯罪司法系统带来了一场革命。DNA已经成为无数审判中的关键证据，帮助警察和法庭鉴别暴力犯罪中的罪犯，而且可信度非常高。它能够确定犯罪的人，同时也能够证明误判的人无罪。不仅如此，DNA鉴定还可以用于帮助寻找失踪的人、谋杀或事故中的受害者；还可以用于证明或否认父子关系。

　　第六，转基因动物

　　随着基因工程技术的飞速发展及其在动物上的应用，转基因动物的发展呈现出一片“大好形势”。比如基因育种能提供高产优质抗病的“超级动物”；基因工程疫苗为畜牧业节省了大笔开支；通过转基因动物进行器官移植。

　　人类基因组的重要性

　　由以上的事实我们可以看出，要想解开人类自身的秘密，就要从破解基因的密码做起。

　　对人类基因的了解和掌控，也将对人类物种的进化、人类社会的进步产生强大推动作用。通过对人类基因已知和未知领域的探索，可以找到更好的基因更有利人类进步的基因，人类社会将从本质上发生突破性的飞越。

　　因此我们可以说，这项耗资大耗时长的人类基因组计划确实是非常必要而且永世受益的。对于生物学界来说这可能是很小的一步，但对人类社会来说却是非常大的一步。

　　尽管该计划已宣告完成，但该计划尚未得出令人满意的人类基因图谱，因此，科学工作者们对人类基因组的探索研究仍在紧张的进行中。希望在不久的将来，人类能解开基因的面纱，了解它掌控它，给人类社会带来无穷的财富。

　　参考文献：

　　1、章波《人类基因研究报告》重庆出版社 2006年版

　　2、钱俊生、孔伟、卢大振《生命是什么》中共中央党校出版社2000年12月版

　　3、C丹尼斯、R加拉格尔、JD沃森 序《人类基因组 我们的DNA》科学出版社2003年4月版

　　4、杨业洲、陈廉《人类基因组计划》实用妇产科杂志2001年1月第17期 (Journal of Practical Obstetrics and Gynecology 2001 January Vol17 No1)

　　5、

参考资料：

《科学》（Science）

生物 ……谁来帮帮忙

20世纪生命科学取得了两次革命性进展，第一次是孟德尔遗传定律的再发现和摩尔根的基因论，第二次是沃森和克里克的DNA双螺旋模型及随后分子生物学飞速发展。分子生物学的成熟和计算机科学的发展，使人类有能力破译自身的全部密码，由此于1990年启动了“人类基因组计划”。它和“曼哈顿工程”和“阿波罗登月计划”并称20世纪绵三大科学计划。到2003年，人类基因组30亿个碱基的序列将全部被测定，接着人类将进入破译遗传密码、研究5-10个基因功能的后基因组时代。那时，包括人自身在内的生命活动的最本质的过程和规律将被阐明。生物信息学不仅在破译遗传密码中发挥了根本作用，还将对蛋白质等生物大分子进行结构模拟和药物设计。在21世纪生命活动的基本过程和规律已经澄清，这为生物技术的腾飞提供了原动力。正在发展的生物信息技术、生物芯片技术、胚胎干细胞等关键技术，加上已经成熟的克隆技术、转基因技术等不仅使生物技术产业成为21世纪最重要的产业，也将深刻改变人类的医疗卫生、农业、人口和食品状况，同时生命科学生物技术的发展也向人类社会和伦理道德提出了严峻的挑战。

生命科学是研究生命活动的过程、规律以及生命体与环境相互作用规律的科学

二、生物学

分子生物学本身在下世纪仍将继续保持蓬勃发展的势头。结构分子生物学将从生物大分子到细胞之间的层次切入。单个生物大分子功能自组装和操纵的研究，将与纳米技术、生物芯片技术等高新技术汇集起来，模拟天然细胞器的功能，发展各种用途分子机械。细胞的两个信息系统，即染色体上的遗传信息系统与细胞质内信号系统（受体、信号传递分子）之间的关系和相互作用将研究细胞生长、分化和功能活动的焦点，并得到迅速发展。

20世纪生物学最宏伟的《人类基因组计划》从1990年起的顺利实施，大大加速了生命科学各方面的发展。下世纪初，人和其他模式生物（微生物、线虫、果蝇、斑马鱼、拟南芥菜、水稻等）基因组作图和测序将陆续完成。分子生物学研究的重点也将从基因组扩展到蛋白质组。在这种发展形势下，生物学正进入“后基因组时代”（postgenome era），或者说功能基因组时代。

从总体看来，以基因组研究为核心，在方法学上分析与综合想结合，比较和实验相结合，微观与宏观相结合，来探讨生命的本质和起源，遗传、发育和进化的理论大综合，以及阐明脑高级功能活动，将是下一世纪生物学基础理论研究的大趋势。

我国生物学在某些方面达到了世界先进水平，如人工合成有活性的胰岛素和tRNA等。改革开放20年来，发展速度更为空前。在学科布局和专业设置上，新建了分子生物学、细胞生物学、神经生物学、生物技术等一批新学科和专业，并创办了相应的研究所（室），为国家培养了大量研究和教学人才。1987年开始实施的《国家高技术研究发展计划，生物技术领域》（简称“863”计划）对促进大学分子生物学实验室装备现代化和实验技术的发展也起了很大作用。面对下世纪世界将进入全球化知识经济时代的形势，我国政府在1997年提出《国家重点基础研究发展规划》（简称（“973”规划），加大了对基础研究投入。瞄准国家目标和国际前沿，在农业、人口与健康、资源和环境等方面逐步实施一批与生物学有关的重大项目。

然而，我国生物学基础研究总体上落后的状况，并没有得到根本的改善。面对国际生命学已进入后基因组时代，我国生物学基础研究与国际的差距还有更加拉大的危险。

重点发展方向展望

21世纪初期对我国生物学在下世纪的发展具有重要的意义。基因组和脑研究将是下世纪初国际竞争的焦点。

(1)基因组研究

人类基因组计划预计在2003年获得完全序列图。届时，人类10万个基因的信息及相应的染色体位置将被阐明，成为医学和生物制药产业知识和技术创新的源泉。这是人类自实现登月以来的又一伟大科学创举。目前该计划已揭开了新的面：从基因组与环境相互作用的高度阐明基因组的功能，亦即功能基因组学。为此，需要发展能够在基因组整体水平获取功能信息大规模、并行化分析技术，如生物芯片，以及对数据进行储存、分析、加工和传输的生物信息学。基因组研究的重点将会是：

①人类和模式生物的基因组DNA测序。

②功能基因组学研究：基因组多样性研究；基因组的表达调控和蛋白产物的功能；比较基因组研究；疾病基因组学研究；作物基因组学研究。

(2)遗传语言破译

生物信息学是适应人类基因组信息分析的需要而出现的一门与信息科学、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，下一步更艰巨的任务是读懂基因组的工作语言--遗传语言破译。这是下世纪自然科学面临的最大挑战之一。其前沿研究领域有：

1、人基因组信息结构复杂性；序列（特别是非编码区）信息分析；

2、基因组结构与遗传语言：语法和词法分析；

3、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；

4、基因组信息相关的蛋白质功能分析；

5、生物信息学中新理论、新方法、新技术和新软件研究。

在当前基因组信息爆发的时代，建立超大规模计算系统，发展全新的生物信息学的理论、方法，分析这些数据，从中获得生物体结构、功能的相关信息基因组研究取得成果的决定性步骤。

(3)生物大分子的功能与结构基础

蛋白质是细胞结构、功能和活性的最主要负责分子。生物大分子之间的相互作用是基因复制和表达调控、信息传递、蛋白质合成、细胞器组装等的基础。阐明生物大分子的功能与结构将从分子水平深入了解细胞生命活动的分子基础，进而更深入的阐明生命的本质。

1、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；

2、光合中心的结构与光合作用超快过程；

3、RNA功能多样性及其结构特性；

4、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）；

5、蛋白质空间结构预测与分子设计；

6、大分子自装配与细胞基本结构体系的自组织。

(4)细胞活动的分子机制及遗传控制

（一）细胞信息系统及其调控

染色体构造在细胞周期和发育过程中的动态变化控制着基因按程序表达，由此调节细胞的生命活动。另方面，细胞质内信号系统（受体、信号传递分子等）又将来自内外环境的信号传递到核内，反馈调节染色质的构造和基因的活动。细胞的这两个信号系统的相互作用是细胞生长、分化和功能活动的关键。

1、基因组DNA荷载的遗传程序，在染色体上的构建方式和操作规则；

2、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；

3、染色质结构的修饰（DNA甲基化，组蛋白乙酸化、异染色质化）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）；

4、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、衰老和变等）的整合。

（二）发育的细胞和分子机制及遗传控制

高等动物的构造和功能无论如何复杂，其发育的基本环节仍可归为细胞的生长、分化和凋亡。发育过程的特点是按严格时空秩序进行的一连串细胞间相互作用的因果锁链。而细胞生长、分化的基础是细胞专一的基因的表达调控。发育研究既是生物学问题，又是医学和农业问题。对于生育控制、畸胎和肿瘤发生及组织再生以及农作物产量和品质都有重要意义。

1、细胞周期和生长的调控；

2、精子和卵的发生、成熟、受精、着床的分子机制和基因控制；

3、图式形成、形态发生、诱导作用和器官发生的基因控制；

4、胚胎干细胞全能性和定向分化的诱导；

5、植物发育（育性、形态发生和株形等）的分子机制和基因控制。

（三）生物防御系统的细胞和分子基础

由于医学和生物学上的重要性，哺乳动物和人的免疫系统的细胞和分子基础已有很深入的研究，分子和细胞免疫已成为目前生物学前沿的热点。植物对病毒、真菌和昆虫等有害生物的侵袭也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很初步，缺乏系统的了解。这方面的基础研究对植物保护和抗性育种等农业问题重要性是显而易见的。

1、免疫细胞的发育、凋亡和调控；

2、新的功能性免疫分子及其受体（包括分化抗原、粘附分子、细胞因子、拮抗因子等）；

3、自身免疫病发病机理及防治基础研究；

4、植物防御系统：外源分子的识别，信号传递和防御分子；

5、防御基因（抗真菌等）的分离和抗性育种的基础研究。

(5)脑研究

脑研究是生命科学的重大前沿，受到各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。脑影象学技术（PET/fMRI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重要作用。

1、视觉、痛觉、神经信息传递、加工、整合及调控；

2、脑功能活动的细胞和分子基础，包括突触可塑性的分子基础，各种脑细胞的基因表达谱和蛋白质谱等；

3、脑的发育和老化；中枢神经的再生和修复；神经元的变性和凋亡；

4、脑的高级功能（学习、记忆、语言、行为）的脑机制及其影象学研究；

5、脑复杂性的计算生物学、建模及脑功能的非线性动力学研究

(6)生物多样性及其可持续利用

生物多样性是人类赖以生存的基础，突出表现在两个方面：第一涉及人类生存环境，第二涉及生物资源的可持续利用。其重点研究领域是：

1、我国动植物和微生物基础资料和数据的采集和编研；

2、生物资源的动态变化和可持续利用的对策；

3、生物多样性的生态系统功能；

4、受损生态系统结构和功能及恢复和重建的生态学基础；

5、极端环境下生物物种（动植物和微生物）的适应机理；

6、我国濒危动植物保护的理论和方法；

7、种质库、DNA库和NDA文库的建立和长期保存的科学问题。

(7)生命起源和进化

生命起源和进化是哲学和生物学共同关心的大问题。目前正在举的进化发育生物学对各门典型动植物的基因组和发育机制的比较研究将阐明形体结构图式形态进化机制，微进化与巨进化的关系，在分子水平促进遗传、发育和进化的理论综合。

1、前生命化学进化中核酸和蛋白质的共起源；

2、真核细胞起源问题；

3、动、植物形态发育的分子机制与形态进货；

4、基因组进货机制和规律；

5、动、植物分子进化和分子系统学；

6、进化过程和机制--进化论的研究。

三、农学

90年代以来，上的动植物育种已进入分子水平。朝着快速改变动植物基因型的方向发展，动植物育种的一次新的革命正在到来。根据美英等西文发达国家政府和世界粮农组织的预测，21世纪全球农业的90%品种将通过分子育种手段育成，而品种对整个农业生产的贡献率亦将超过50%。

80年代兴起了对作物--土壤系统的水肥运行的作用机理及其调控的研究。国际土壤学会将“优化水分养分循环，减少水肥投入，提高资源利用效率，促进农业持续发展”列为重要基础研究领域。近年来，人们已开始研究营养素对特异生物活性物质基因表达各环节的作用。研究营养对基因表达作用是当今动植物营养的发展趋势和研究前沿。

病原茵的致病机理和植物抗病机理的研究是植物保护研究中一大特点，近来有关防卫体系的研究集中在防卫基因的表达调控上。

土地资源生产能力持续利用研究是90年代响应可持续发展战略而开展起来的。可持续土地利用的核心是现代土地利用方式对土地资源生产潜力的影响。在研究草原退化，土地荒漠化方面，国际上非常重视选择可对比类型进行长期定位观测。

针对中国21世纪可持续发展和食物安全以及高产、优质、高效、低耗的现代农业持续发展战略，以科学、合理地利用农业资源、保护生态环境提高农业综合生产力为主要目标，增强我国农业科技自身发展的后劲，使我国农业基础科学达到同期世界先进水平。

未来的基础农学学科前沿主要是分子生物学和生物信息学。随着现代遗传学和信息论的发展，以及分子生物技术和计算机技术等高新技术的不断改进，将促进以NDA全序列测定为主的基因组学研究的重大突破；在基因组水平上，以特定生命活动为目标，深入探讨相关基因的结构与功能、基因的表达与调控、信息网络与传递等生命科学问题将成为基础农学学科新的前沿和热点。

基础农学学科的主要发展方向是：

1、标记、分离、克隆与生殖发育相关的重要产量性状基因、重要品质性状基因以及与抗逆相关的功能基因，培育高产、优质、抗逆的新型动植物品种（系）；

2、研究动植物养分高效利用的代谢生理及分子生物学基础；

3、动植物病虫害防御技术体系；

4、研究不同农、林、牧、渔业生态区的资源优化配置与合理布局，解析不同生态系统的结构与功能、退化生态系统的恢复与重建的原理与途径。

优先发展领域：

1、动植物重要经济性状的功能基因组学与比较基因组学；

2、动植物杂交与杂种优势的遗传学基础；

3、动植物高产、优质、抗逆和养分高效利用的遗传学基础；

4、动植物遗传资源核心种质构建、新基因发掘与有效利用；

5、作物抗逆性与水分、养分高效利用；

6、植物病虫害致致害性变异与寄主防卫分子机制；

7、重要疫病病原致病性深化的分子机制和宿主免疫机理；

8、农业资源、环境和生态的系统模型及优化治理；

9、土壤质量演变规律与土地资源的持续利用。

四、医学

近几个世纪以来，基础医学的发展不断由现象向本质，由宏观向微观深入。但是，近年来，人们逐渐认识到，要了解人体这一自然界中最复杂的系统，不仅需要“分析”，而且需要“综合”。正是这种分析与综合一致的思维和学科间渗透交叉推动着基础医学过去、现在和未来的发展。

重大疾病，如恶性肿瘤、心脑血管疾病、感染性疾病、神经精神病、创伤和消化系统疾病等一直是医学研究的方向与重点。另外，机体正常结构、功能（健康状态）的维持与调节机制也是未来医学研究的重要方面。

建国以来，我国医学发展举世瞩目，平均预期寿命已从35岁增至69岁。自50年代以来，从沙眼病毒分离到针刺镇痛，从多型肝炎病毒克隆到疾病基因组学研究，无一不浸透着我国基础医学工作者的心血。但不可否认，我国医学研究距国际先进水平还有差距。随着发达国家在本领域投入不断加大，这种差距可能还会加大。

前沿与学科发展优先领域

（一）肿瘤、心脑血管病等重大疾病发生发展及其干预措施的分子与细胞机制

1、重要功能基因与重大疾病相关基因结构、功能与表达调控的研究；

2、重大疾病相关的蛋白质组学和蛋白、多防结构与功能的研究；

3、生物信息学、基因芯片、基因治疗及组织工程等高新技术在重大疾病诊断、治疗中的应用；

4、干细胞（胚胎干细胞、造血干细胞神经干细胞等）的建系及分化。

（二）神经、免疫、内分泌调节系统在健康状态维持与疾病发生发展中的作用

5、神经损伤与功能紊乱的病理机理及干预措施；

6、神经退行性疾病病因学与诊断、治疗技术区；

7、重要免疫细胞发育分化及其在免疫耐受与免疫应答调节中的作用；

8、新型免疫调节分子的发现及功能研究：

9、神经-内分泌-免疫调节网络失调与疾病的关系。

（三）自然与社会因素对健康的影响及其致病机理

1、重要感染性疾病病原体致病机理相关的基因组学与蛋白质组学；

2、新病原体致病机理与干预措施；

3、外源性化学物的致病机理及监测、预防与诊治技术；

4、社会-心理因素与健康。

（四）药物在分子、细胞与整体调节水平的作用机理

1、药物基因组与蛋白组学研究；

2、以细胞信号转导途径为靶点的创新药物研究；

3、多糖、类脂、核酸等生物大分子与药物相互作用研究；

4、新的内源性活性物质的药理学研究

（五）中医药学理论体系与实践方法的发展研究

1、中医学理论在现代医学、生物学研究中的应用；

2、中草药复方活性成份的药理学研究

五、生物技术

本世纪70年代在生命科学领域取得了两项对人类生活和经济活动具有深刻影响技扫术突破，一个是重组DNA技术，一个是淋巴细胞杂交瘤技术。这两项革命性技术的出现，带动了生物技术的迅猛发展，逐步形成了一个全新的现代生物技术群及新兴产业。

自1982年世界上第一个基因工程药物重组人胰岛素上市以来，经过近20年的发展，世界范围的生物技术产业正在蓬勃兴起，作为高效益、高风险的新兴产业，生物技术产业正在猛烈的冲击着世界经济，并产生巨大的社会和经济效益。生物技术本身可以发展成为具有巨大市场前景的新兴产业，同时可通过提供源头技术和产品，对传统产业进行技术改造和产品更新换代，提高传统产业的经济效益。

世界生物技术本身发展的总体趋势是：生物技术在经历了第一次浪潮（医药和保健领域）后，迎来了第二次浪潮，即重点发展：（1）农业生物技术；（2）环境生物技术；（3）生物制造和生物处理工艺及能源研究；（4）海洋生物技术研究。目前生物技术的应用已遍及农业食品、医药卫生、化工环保、生物资源、能源和海洋开发等各个领域，显示了它对解决人类所面临的食品、健康、资源、能源和环境等重大问题的巨大作用和市场潜力。

我国与西方发达国家相比，仍存在较大差距，大约为5-10年。但值得指出的是，我国生物技术研究与开发已在两系法杂交稻、抗虫转基因棉花和玉米、基因工程药物和疫苗、人血液代用品、人重大疾病相关基因研究和动物乳腺生物反应器、农作物组织培养和基因转移、家畜胚胎分隔和试管牛、羊等方面形成自己的特色和优势，并具备与世界发达国家整体竞争与抗衡的能力。

但是，我国生物技术产品缺乏创新，基本属于仿制，极易丧失发展后劲。因此，我国应高度重视产品和技术的创新，抢占二十一世纪生命科学的制高点。我们必须深刻认识到生命科学的发展和生物技术的发展是相铺相成的，为了迎接生命科学世纪的挑战。更好地参与新世纪激烈的生物技术产业的竞争，必须大力发展关键的生物技术，如，

（1）基因组学技术；

（2）生物信息技术；

（3）基因克隆、重组、表达技术；

（4）动植物体细胞克隆技术；

（5）生物芯片技术、微阵列技术（Microarray）和生物传感器的基础研究；

（6）人工组织与器官研制技术。

并带动农业生物技术、医药生物技术、环境生物技术、海洋生物技术和工业生物技术的高速发展。

六、结语

生命科学由于其对科学发展、社会进步和经济建设具有极其重要的作用，在20世纪得到了空前的重视，取得了丰硕的成果。面向2l世纪，“人类基因组计划”的完成和深入发展，将有可能从更深层次上了解人体生长、发育、正常生理活动和各种疾病的病因及发病机理，并提出防治策略、途径和方法。全球生态环境和生物多样性的保护和利用，对人类生存和世界经济的可持续发展有关键的意义，成为我国赖以实行可持续发展国策和“中国2l世纪议程”的科学基础。生命科学的研究也与国家安全紧密相关，比如基因武器将可能对人类造成不堪设想的危害。生命科学的进步也向数学、物理、化学以及技术科学提出许多新问题、新概念和新的研究领域。生命科学与信息科学、材料科学等的交叉，产生的智能科学和技术，将在下世纪推动智能产业的发展。建议国家和有关部门制定相应的政策和措施，使我国在生命科学世纪的竞争中占有越来越重要的地位。

（1）基本科学资料的积累、整理和现代化管理；

（2）制定全国基因组研究和应用的整体规划并加强领导；

（3）建立农业重大科学工程中心；

（4）保护医学资源和建立支持条件平台；

（5）加快建立生物技术风险投资机制和加强知识产权保护；

（6）加强生物安全性的研究与管理。

如何计算基因组覆盖率所需的克隆子

基因控制着细胞中的蛋白质合成，控制着生物的各种遗传性状。人体是一个多细胞体系，每个细胞中都包含46条两两配对的染色体，每23条染色体构成一个染色体组。控制性状的基因，就定位于这些染色体上。DNA（脱氧核糖核酸）是染色体的主要组分，每个染色体组的DNA，就构成一个基因组（genome）。据估计，人类基因组中约含有10万个基因。通过几十年来的人类遗传学研究，人们已搞清了16万个基因在染色体上定位。但是，对整个基因组所包含的10万个基因而言，这只是一小部分。为使人们对整个基因组的结构和功能，有一个全面的了解，这得益于人类基因组计划（HGP）的实施。HGP与曼哈顿原子弹计划和阿波罗登月计划一起被称为本世纪三大科学工程。而HGP因其涉及面更广、影响力更大，又适逢世纪之交，成为承前启后、将贯穿于未来整个21世纪的最伟大的科学工程。人类基因组计划（HumanGenomeProject，HGP）自1990年正式启动以来，经过全球科学共同体的努力，提前完成了遗传和物理作图，于2000年春天获得了基因组序列的工作草图，预计在2003年获得完成序列图。届时，人类10万个基因的信息以及相应的染色体位置将被阐明，成为医学和生物制药产业知识和技术创新的源泉。人类基因组研究包括遗传图绘制、物理图构建、测序、转录图绘制和基因鉴定等方面的工作。通过几年来的发展，基因组学（genomics）作为一门专门学科，已应运而生。它涵盖以下几个方面：结构基因组学，着重遗传图、物理图、测序等研究；功能基因组学，包括以转录图为基础的功能制图（基因组表达图）；比较基因组学，包括对不同进化阶段生物基因组的比较研究，也包括不同人种、族群和群体基因组的比较研究。此外，工业基因组学、环境基因组学、药物基因组学、疾病基因组学等分支学科也不断发展起来。这一计划科学意义重大，因此，欧共体、日本、加拿大、澳大利亚、俄罗斯等国也相继提出各自的人类基因组计划，并建立了国际协作的人类基因组组织（HUGO），以协调国际合作。我国的人类基因组计划（CHGP）也已于1993年启动。几年以来，人类基因组研究已取得令人瞩目的进展。最近，我国在国家科技部和上海市、北京市的大力支持下；成立了国家人类基因组南方和北方研究中心。在研究领域内的一个重大事件是了大规模的基因组测序，在国家科技部和中国科学院的支持下；由中科院遗传所基因组中心、国家人类基因组南、北研究中心共同承担了全球人类基因组测序计划的1％（3号染色体短臂从D353610至端粒的30Mb区域）。经过半年的拼搏，取得了重大进展，工作草图于2000年4月底结束。除此以外，对若干致病微生物如钩端螺旋体、痢疾杆菌等的研究工作已在国家人类基因组研究中心，钩端螺旋体的全基因组最终完成序列可望在2000年底前获得。

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