【正文】 為了 得到基因表達(dá)的功能譜 ， 國(guó)際上在核酸和蛋白質(zhì)兩個(gè)層次上都發(fā)展了新技術(shù) 。 這一階段的核心是獲得基因的功能表達(dá)譜 。 同一組織在不同的個(gè)體 生長(zhǎng)發(fā)育階段表達(dá)基因的種類 、 數(shù)量也是不同 的 ， 有些基因是在幼年時(shí)期表達(dá)的 ， 有些是中年階段表達(dá)的 ， 有些要到老年時(shí)期才表達(dá)；不考慮伴隨著生物的生長(zhǎng)發(fā)育 ， 基因表達(dá)狀況的變更 ， 也無法確切地說明生命的過程 。 有的組織中只有幾十或幾百個(gè)基因表達(dá)。 概括這些問題 ， 其實(shí)質(zhì)應(yīng)該是：知道了核酸序列和基因 ， 我們依然不知道它們是如何發(fā)揮功能的 ， 或者說它們是如何按照特定的時(shí)間 、 空間進(jìn)行基因表達(dá)的 ， 表達(dá)量有多少 。 為便于使用者查找表三給出了進(jìn)化分析相關(guān)軟件的因特網(wǎng)地址 。 為了檢驗(yàn)構(gòu)建好的進(jìn)化樹的可靠性 ， 需要進(jìn)行統(tǒng)計(jì)可靠性檢驗(yàn) ， 通常構(gòu)建過程要隨機(jī)地進(jìn)行成百上千次 ， 只有以大概率 （ 70％ 以上 ） 出現(xiàn)的分支點(diǎn)才是可靠的 。 根據(jù)序列同源性分析的結(jié)果 ， 重建反映物種間進(jìn)化關(guān)系的進(jìn)化樹 。 完成這一工作必須使用 多序列比較算法 。 是將待研究序列加入到一組與之同源 ， 但來自不同物種的序列中進(jìn)行多序列同時(shí)比較 ， 以確定該序列與其它序列間的同源性大小 。 完成這一工作只需要使用 兩兩序列比較算法 。完整的理論分析過程必須包含以下步驟： 序列相似性比較 。自本世紀(jì)中葉以來，隨著分子生物學(xué)的不斷發(fā)展，進(jìn)化論的研究也進(jìn)入了分子水平?，F(xiàn)在，凡是在小鼠里找到一個(gè)基因，那么找到人的同一個(gè)或相似的基因就指日可待！ ? 基因組數(shù)據(jù)的生物進(jìn)化研究 ? 自 1859年 Darwin 的物種起源 (Origin of Species) 發(fā)表以來，進(jìn)化論成為對(duì)人類自然科學(xué)和自然哲學(xué)發(fā)展的最重大貢獻(xiàn)之一。老鼠可“有序”交配，家系的“多世代，多個(gè)體”也容易做到，于是就用這個(gè)“胖小鼠”的家系，找到了這個(gè)“胖鼠”基因在小鼠基因中的位置，再根據(jù)小鼠基因組與人的基因組的對(duì)應(yīng)關(guān)系，就把人的基因組中的“胖人”基因找出來啦！結(jié)構(gòu)還很相似， “致胖”的等位基因。有異常就有正常， 有“致胖”的等位基因就有“不胖”的等位基因 。 ? 肥胖基因 小鼠中發(fā)現(xiàn)。譬如引起一種 X隱性遺傳物，杜氏肌萎縮癥的基因，叫“迪姆迪（ DMD）” 2400千核苷酸長(zhǎng)， DNA片段的一部分“雜交”到猴、狗、豬、鼠、雞的基因組 DNA上去，發(fā)現(xiàn)猴、狗、豬、鼠、雞的基因組都存在并差不多，推論這個(gè)片段含重要的基因。 這又為什么？ 完整基因組序列的比較 研究是解決這些問題的重要途徑?？墒鞘蠛腿瞬町惔_如此之大，這是為什么？ 同樣，有的科學(xué)家估計(jì)不同人種間基因組的差別僅為 %；人猿間差別約為 1%。 ? SNP標(biāo)記的確立可望在基因分型為基礎(chǔ)的治療方面發(fā)揮巨大的作用。 ? 現(xiàn)代的檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)在對(duì)疾病的診斷中 ,因?yàn)闊o法直接鑒定與疾病相關(guān)基因的異?；蛉毕?,只能通過變異基因的表達(dá)所導(dǎo)致的表型癥狀 ,從蛋白質(zhì)、血清水平對(duì)疾病作出診斷 ,稱為表型診斷。 大量存在的 SNP位點(diǎn) ， 使人們有機(jī)會(huì)發(fā)現(xiàn)與各種疾病 ， 包括腫瘤相關(guān)的基因組突變；從實(shí)驗(yàn)操作來看 ， 通過 SNP發(fā)現(xiàn)疾病相關(guān)基因突變要比通過家系來得容易；有些 SNP并不直接導(dǎo)致疾病基因的表達(dá) ，但由于它與某些疾病基因相鄰 ， 而成為重要的標(biāo)記 。 這主要是因?yàn)?SNP將提供一個(gè)強(qiáng)有力的工具 ， 用于高危群體的發(fā)現(xiàn) 、 疾病相關(guān)基因的鑒定 、 藥物的設(shè)計(jì)和測(cè)試以及生物學(xué)的基礎(chǔ)研究等 。這種差異很多表現(xiàn)為單個(gè)堿基上的變異，也就是單核苷酸的多態(tài)性（ SNP）。 單核苷酸多態(tài)（ SNP） 有的人吸煙喝酒卻長(zhǎng)壽，也有人自幼就病痛纏身；同一種治療腫瘤的藥物對(duì)一些人非常有效，對(duì)另一些人則完全無效。 SNP位點(diǎn)通常僅含兩種等位基因 ——雙等位基因 (Biallelic),其變異不如 STR繁多 ,但 SNP在整個(gè)人類基因組的分布密集 ,數(shù)目比 STR高出數(shù)十倍到近百倍 ,因此被認(rèn)為是應(yīng)用前景最好的遺傳標(biāo)記物。這種遺傳標(biāo)記的特點(diǎn)是單個(gè)堿基的置換 ,與第一代的 RFLP及第二代的 STR以長(zhǎng)度的差異作為遺傳標(biāo)記的特點(diǎn)不同 , 在人類基因組中被認(rèn)為有 300萬個(gè)以上的 SNP遺傳標(biāo)記 ,這可能達(dá)到了人類基因組多態(tài)位點(diǎn)數(shù)目的極限。 a)、利用 EST 數(shù)據(jù)庫(kù) (dbEST) 發(fā)現(xiàn)新基因和 新 SNPs 國(guó)際上現(xiàn)已出現(xiàn)了幾個(gè)基于 EST的基因索引如這些基因索引數(shù)據(jù)庫(kù) (即二次數(shù)據(jù)庫(kù) )構(gòu)建了基因框架，極大地方便了相關(guān)研究者。 新基因和新 SNPs的發(fā)現(xiàn)與鑒定 大部分新基因是靠理論方法預(yù)測(cè)出來的。發(fā)現(xiàn)基因組中片段重復(fù)現(xiàn)象很普遍，這反映了人類復(fù)雜的進(jìn)化歷史。 人類對(duì)自身的認(rèn)識(shí)就更為細(xì)致、更為精確： 比如：發(fā)現(xiàn)在我們的基因組中真正編碼蛋白質(zhì)（稱為外顯子）等的部分很少，只占 1． 1％；外顯子與外顯子之間的區(qū)域（稱為內(nèi)含子）占了 24％；而基因與基因之間的間隔序列卻占了 75％，也就是說在人類基因組中不編碼蛋白質(zhì)的區(qū)域占了絕大部分。 另一方面，必須按照不同步驟的要求，發(fā)展適當(dāng)?shù)乃惴跋鄳?yīng)的軟件，以應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜的問題。其困難不僅來自它巨大的海量數(shù)據(jù)，而且在于它含有高度重復(fù)的序列。光密度采樣、分析、堿基讀出、載體標(biāo)識(shí)與去除、拼接、填補(bǔ)序列間隙，重復(fù)序列標(biāo)識(shí)、讀框預(yù)測(cè)和基因標(biāo)注，緊密依賴生物信息學(xué)的軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)。從測(cè)序儀的光密度采樣與分析、堿基讀出、載體標(biāo)識(shí)與去除、拼接與組裝、填補(bǔ)序列間隙、到重復(fù)序列標(biāo)識(shí)、讀框預(yù)測(cè)和基因標(biāo)注的每一步都是緊密依賴基因組信息學(xué)的軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)的。 生物信息學(xué)是把基因組 DNA序列信息分析作為源頭 ， 破譯隱藏在 DNA序列中的遺傳語言 ， 特別是非編碼區(qū)的實(shí)質(zhì)；同時(shí)在發(fā)現(xiàn)了新基因信息之后進(jìn)行蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)模擬和預(yù)測(cè) 。 生物信息學(xué)的研究目標(biāo)是揭示 “ 基因組信息結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性及遺傳語言的根本規(guī)律 ” 。 “人類歷史最神奇的一份圖譜” 克林頓，“上帝創(chuàng)造生命所用的語言”，“流芳百世的一天”； “醫(yī)學(xué)史上的重大革命，其影響效應(yīng)將遠(yuǎn)勝于抗生素的發(fā)現(xiàn)，這也是人類在２１世紀(jì)的第一項(xiàng)重大科技成就。 第二張人體解剖圖 ：生物分子水平上的一張解剖圖，將成為疾病預(yù)測(cè)、預(yù)防、診斷、治療及個(gè)體醫(yī)學(xué)的參照，將奠定２１世紀(jì)生命科學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與生物產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。 人類基因組圖譜： “人體第二張解剖圖”。 2022年４月１４日，國(guó)際人類基因組測(cè)序組隆重宣布：美、英、日、法、德和中國(guó)科學(xué)家歷經(jīng)１３年的共同努力，人類基因組序列圖亦稱“完成圖”，提前繪制成功。 就人類基因組來說，得到序列僅僅是第一步，后一步的工作是所謂后基因組時(shí)代 (postgenome era) 的任務(wù)，即收集、整理、檢索和分析序列中表達(dá)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的信息 ，找出規(guī)律。 其研究重點(diǎn)主要體現(xiàn)在基因組學(xué) (Genomics)和蛋白組學(xué) (Proteomics)兩方面 ， 具體說 ， 是從核酸和蛋白質(zhì)序列出發(fā) ， 分析序列中表達(dá)的結(jié)構(gòu)與功能的生物信息 。 ? 生物信息學(xué)是在生命科學(xué)的研究中 ， 以計(jì)算機(jī)為工具對(duì)生物信息進(jìn)行儲(chǔ)存 、 檢索和分析的科學(xué) 。 生物信息學(xué) (Bioinformatics)是生命科學(xué)領(lǐng)域中的新興學(xué)科 ，面對(duì)人類基因組計(jì)劃所產(chǎn)生的龐大的分子生物學(xué)信息 ，生物信息學(xué)的重要性將越來越突出 ， 它無疑將會(huì)為生命科學(xué)的研究帶來革命性的變革 。 ? 生物學(xué)與信息科學(xué)是當(dāng)今世界上發(fā)展最迅速 、 影響最大的兩門科學(xué) 。不同層次是指核酸、蛋白質(zhì)、細(xì)胞、器官、系統(tǒng)、整體等。 ? 生物體結(jié)構(gòu)與微光機(jī)電系統(tǒng) ：微光機(jī)電系統(tǒng)是當(dāng)代科技前沿，人能制造出生物體的微細(xì)結(jié)構(gòu)嗎？ DNA驅(qū)動(dòng)的微細(xì)機(jī)器人，生物大分子到細(xì)胞基本結(jié)構(gòu)體系的自組裝自組織，創(chuàng)造新物質(zhì)的分子工程學(xué)研究，分子聚集體的化學(xué) 等。 什么是生物信息學(xué) ? 視覺系統(tǒng)與光信息處理： 視網(wǎng)膜神經(jīng)元回路與信息處理，彩色視覺及彩色圖像的編碼、變換機(jī)制， 眼動(dòng)成象機(jī)制及寬視場(chǎng)、消色差動(dòng)態(tài)成象系統(tǒng)，視覺認(rèn)知機(jī)制及其圖像信息的智能模式識(shí)別 ，不同狀態(tài)立體視覺機(jī)制和靜態(tài)、動(dòng)態(tài)立體視銳度等。 電磁生物學(xué)：電磁輻射對(duì)生物體的影響 。 反 義 寡 核 苷 酸 病原推斷的一般原理 傳染病的病原推斷最早是由 Henle首先提出 ， 后由Koch補(bǔ)充形成 ， 即所謂 “ Koch法則 ” ： 在相應(yīng)疾病患者中總是能檢出該病原體 在其他疾病的患者中不能檢出該病原體 能從相應(yīng)疾病患者中分離到該病的病原體 ， 傳過幾代的培養(yǎng)物能引起實(shí)驗(yàn)動(dòng)物患相同疾病 能從被感染的動(dòng)物中分離到相同的病原體 依靠臨床醫(yī)生和疾病監(jiān)測(cè)系統(tǒng) ， 及時(shí)發(fā)現(xiàn)疾病發(fā)生的異?，F(xiàn)象及病因不明疾病的發(fā)生情況 ，并建立專門的疾病監(jiān)測(cè)報(bào)告系統(tǒng) ， 開展流行病學(xué)調(diào)查 臨床 、 現(xiàn)場(chǎng)流行病學(xué)調(diào)查和實(shí)驗(yàn)室研究密切配合 傳統(tǒng)微生物學(xué)方法與現(xiàn)代分子生物學(xué)方法相結(jié)合 ， 發(fā)現(xiàn)并 多方證實(shí) 新病原體 發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)新傳染病的策略和方法： 如 PCR檢測(cè)為陽性 ， 一定要進(jìn)行以下試驗(yàn)予以確認(rèn)： (1)對(duì)同一份原始標(biāo)本進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn) (2)擴(kuò)增病毒的第二個(gè)基因組區(qū)域 (3)在另一實(shí)驗(yàn)室對(duì)同一份標(biāo)本進(jìn)行檢測(cè) 生 物 信 息 學(xué) 簡(jiǎn) 介 劉樹業(yè) 什么是生物信息學(xué) ? 生命活動(dòng)的調(diào)控； 基因 、 蛋白的功能 、 表達(dá) ， 細(xì)胞活動(dòng)；器官 、 系統(tǒng) 、 整體活動(dòng)；節(jié)律 、 生物鐘；分蘗 、 生長(zhǎng) 、 開花 、 結(jié)果；營(yíng)養(yǎng)的吸收 、 傳輸 、轉(zhuǎn)化；對(duì)外界信號(hào)的反應(yīng)等 ? 生物電磁學(xué)與電磁生物學(xué)： 生物電磁：生命活體在不同層次的活動(dòng)和不同屬性 （ 包括思維 、 精神 ）活動(dòng)時(shí)以及和外界環(huán)境 （ 生命體周圍直至宇宙 ）相互作用時(shí)反映出來的各種電磁信息 。 基因調(diào)節(jié)抑制劑 以人工合成的寡核苷酸片段象“封條”一樣與 病毒的調(diào)控基因或其他功能基因牢固地互補(bǔ)結(jié)合， 從而阻斷病毒的基因復(fù)制表達(dá)。 蛋白酶抑制劑 tat（ HIV調(diào)節(jié)基因的產(chǎn)物）抑制劑，以阻斷 病毒基因調(diào)節(jié)而抑制病毒的復(fù)制，且對(duì) AZT耐藥 株有效。 其 他 藥 物 非核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑 Ritonavir Indinavir Saquinavir 三種藥物與 HIV蛋白酶結(jié)合后，均可抑制 HIV 復(fù)制。 副作用；人工合成純度達(dá) %，因此不良反應(yīng)很小 。 適應(yīng)證； HBV、 HCV感染，尤其用于重型肝炎搶救。 劑 量：對(duì) HBV感染每次 500mg， 3次 /d口服 4個(gè)月；對(duì)皰 疹病毒每次 250mg， 3次 /d口服 7天 副作用：乏力、惡心、頭痛、腹部不適等 泛昔洛韋（ Famciclovir） 適應(yīng)證： 各種病毒性感染（如 HBV和 HCV感染） 毛細(xì)胞白血病 慢性粒細(xì)胞性白血病 非何杰金淋巴瘤 多發(fā)性骨髓瘤 其他腫瘤等 α干擾素 人工合成的 28個(gè)多肽，為胸腺第 Ⅴ 組分的主要有效成 份。 阿昔洛韋（ Aciclovir， 無環(huán)鳥苷， Zivirax） 為第二代核苷類似藥，口服后迅速吸收轉(zhuǎn)化為有抗病 毒活性的潘昔洛韋（ Penciclovir） ,生物利用度達(dá) 77%，有抑 制 HBV DNAP的活性，但對(duì)細(xì)胞聚合酶的親和力小。 劑 量：口服 200mg， 1次 /4h或每日 1g， 分次給予； 靜滴每次 5mg/kg， 緩慢滴注持續(xù) 1h， 1次 /8h 7天 副作用：一時(shí)性肌酐升高、皮疹、出汗、血尿、低血壓、頭 痛、惡心等。 拉米夫定（ Lamivudine, 3TC） 人工合成的嘌呤類抗病毒藥，抑制 HSV的 DNAP， 對(duì)細(xì)胞的 αDNAP也有輕度抑制作用。 適應(yīng)證： HIV， 近年主要用于 HBV感染。如果先予 AZT治 療 8周后再用 ddI， 可更有效地防止病情進(jìn)展，提高存活期 適應(yīng)證： HIV感染 劑 量：每日 ～ 副作用：外周神經(jīng)痛、胰腺炎、頭痛、失眠、惡心、嘔 吐、發(fā)熱、皮疹等。 阿糖腺苷（ Vidarabine） 三磷酸化后具抑制 HIV逆轉(zhuǎn)錄酶活性，可口服，生物 利用度達(dá) 80%以上，對(duì)宿主細(xì)胞增殖作用和骨髓毒性小， 易產(chǎn)生抗藥性，與 AZT伍用可減少毒性反應(yīng)。 副作用：消化道、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、肝損害及骨髓 抑制等毒性反應(yīng)。 適應(yīng)證：用于腎綜合征出血熱和丙型肝炎治療 劑 量：口服 ～ ， 3～ 4次