现代医学的重大成就

现代医学的重大成就社会背景和科学革命社会背景20世纪初一些资本主义国家向外扩张，占领了很多殖民地——热带病和寄生虫病发展。20世纪人类经历了两次世界大战——外科发展社会背景和科学革命科学革命进入20世纪，作为生产力的科学技术得到空前的发展。医学发展主要依赖物理学、化学、生物学和其它自然科学的进步。20世纪初在医学领域中，已经形成了一些有广泛影响的学术派别。例如：微尔啸学派(细胞病理学说)、巴甫洛夫学派(高级神经活动学说)、塞里学派(应激学说)、心身医学学派(精神分析学说)等。20世纪医学的特点之一是医学分科专门化。社会背景和科学革命现代科技发展的特点20世纪40年代开始，出现了原子能、电子、航天技术为代表的一系列高科技技术，形成了第三次科技革命首先科学技术在推动生产力发展的过程中起到愈来愈重要的作用。其次，科学和技术相得益彰，互相促进。随着科学实验手段的进步，科研探索领域不断开阔。第三、科学技术各个领域之间相互渗透。主要内容对生命和疾病认识的深化疾病诊断与治疗上的主要进步现代科学技术在医学上的广泛应用第一节对生命和疾病认识的深化一、分子生物学的建立（一）孟德尔定律的重新发现（二）摩尔根的基因论（三）三大学派对基因的研究（四）现代分子生物学的建立（一）孟德尔定律的重新发现1866孟德尔《植物杂交实验》两大发现：其一，植物的每一种遗传性状都由一对遗传因子控制，一个来自父本，一个来自母本；即“孟德尔因子”。其二，控制遗传性状的因子在其杂交后代中遵循一定的分离规律和组合规律；即“分离定律”和“自由组合定律”。经典遗传学之父1901孟德尔定律重新发现德国科伦斯荷兰费里斯奥地利切尔马克三人几乎同时在不同国家，用不同的实验材料却得出相同的结果。1902英国贝特森最先创用“遗传学”这一学科名词1908丹麦约翰逊最先把孟德尔因子称为“基因”（二）摩尔根的基因论1926摩尔根现代遗传学奠基性著作《基因论》主要内容：1、基因是位于染色体上具有一定空间的有机化学实体；2、遗传性状由基因控制；3、基因在染色体上呈线状排列，与一定连锁群相联系；4、生物间遗传性状差异主要取决于基因的组合。——分子生物学之父1933获诺贝尔奖ThomasH.Morgan(1866-1945)1933NobelPrizeforPhysicsorMedicineThomasHuntMorganwithflydrawings（三）基因研究的三个主要学派1、结构学派2、生化学派3、信息学派1、结构学派19世纪末和20世纪初，德国生理学家、化学家科赛尔（1853—1927）探明核酸的主要成份是：4种不同的碱基、磷酸和戊糖。科赛尔和美国细胞学家威尔逊（1856—1939）都曾设想核酸可能是在遗传过程中起关键作用的物质。20世纪20年代末，对于核酸的研究已经认识到它存在于细胞核内，具有生理功能.列文“四核苷酸”假说1924年，德国细胞学家福尔根（1884～1955）发现核酸中的戊糖有两种：核糖与脱氧核糖。根据含糖的不同，核酸就分为核糖核酸（RNA）与脱氧核糖核酸（DNA）。1929年，科塞尔的学生、俄裔美国生物化学家列文（1869－1940）发现核酸碱基的主要成份是腺膘呤、鸟膘呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶。列文还证明核酸是由更简单的核苷酸组成的，而核苷酸则是依碱基、核糖、磷酸的顺序连接而成，提出错误的“四核苷酸假说”。这个过于简单的假说阻滞了核酸研究，使其功能研究陷于停滞。“分子生物学”提出1940随着X射线晶体衍射技术应用，对核酸的研究引入第二次高潮1945英国科学家阿斯特伯利，精确测量DNA分子，提出“分子生物学”一词MauriceWilkins(1916-2004)1950固体物理学家威尔金斯和富兰克林最早提出DNA双螺旋结构假设，但内部结构不清楚英国伦敦皇家学院威尔金斯小组1962NobelPrizeforPhysicsorMedicine罗莎琳德·富兰克林与DNA双螺旋结构富兰克林(1920-1958)生于伦敦，早年毕业于剑桥大学物理化学专业。1945获得博士学位后前往法国学习X射线衍射技术。1951年回国，1952年5月成功拍摄了DNA的X线晶体衍射照片。1958年去世而没有获得诺贝尔生理/医学奖。2001年英国设立“富兰克林奖”用于奖励那些在科学上做出重大贡献的女性科学家。RosalindFranklin1920-1958罗萨琳德·富兰克林的DNA分子X射线衍射图当时人们主要是研究基因的存在，遗传方式,而对基因作用方式很少涉及，这就促进了生化方面的研究。1909英国医生加罗德《先天性代谢病》提到黑尿病、白化病等4种代谢病是按孟德尔隐形方式遗传，并判断出代谢缺陷与某种中间物质及遗传物质的变化有关。但直到1941年他的成果才被重新发现。2、生化学派1940美国斯坦福大学比德尔塔特姆将链孢菌引入生化遗传学。结论：“一个基因一个酶”。主要功绩：将疾病、酶与基因的关系建立起来。1946塔特姆、利德伯格发现基因重组现象，并证明了细菌也服从孟德尔定律，使细菌遗传学发展起来，为遗传学从经典阶段向分子阶段过渡创造了条件。红色面包霉.X-线诱导突变.细菌遗传学.一个基因一个酶学说1946年冷泉港会议宣布1949尼尔证明镰状细胞贫血症按孟德尔方式遗传同年美国鲍林用电泳法分析和测定了该病的血红蛋白，提出“分子病”概念，推测：血红蛋白分子改变是由基因引起的20世纪三十年代把量子力学引入化学研究，在化学键的研究方面做出贡献，1954年获得诺贝尔化学奖。美国加州理工学院的鲍林小组1952年，美国化学家鲍林（LinusPauling）从化学键的角度研究，发表了关于DNA三链模型的研究报告1935德国德尔布鲁克首次与两位遗传学家合作，探讨果蝇基因突变问题，试图以量子力学观点阐述基因本质提出“基因高分子”学说1937德尔布鲁克告别天体物理系，加入摩尔根所在的加利福尼亚大学加州理工学院生物学系1940美国赫尔希微生物学家美国埃利斯微生物学家意大利卢里亚微生物学家美国德尔布鲁克天体物理学家四人组成噬菌体研究小组，在冷泉港做实验（ColdSpringHarborLaboratory）。3、信息学派1933年诺贝尔物理学奖获得者、奥地利物理学家薛定谔是量子力学理论的创建人之一。第二次世界大战期间，薛定谔逃离了德国纳粹统治下的祖国，来到爱尔兰首都都柏林从事教学和研究工作。1944薛定谔《生命是什么——活细胞的物理学观》“唤起生命学的小册子”首次提出著名的“基因大分子假说”，认为：基因大分子是由同分异构体的连续体构成的非周期性晶体，这种晶体中含有数量巨大的以排列组合形式构成的遗传密码。他预言生命科学的理论与方法正面临着重大的突破，生命科学的研究深度将从生命的表面现象和细胞的层次，深入到分子水平。他还提出将物理学、化学的理论与方法引进生命科学的研究之中。1952噬菌体实验证实“DNA就是遗传物质基因”1969德尔布鲁克、赫尔希、卢里亚获诺贝尔奖1951美国生物学家沃森英国理论物理学家克里克在剑桥卡文迪什实验室相遇，开始合作研究1953“现代分子生物学诞生之年”沃森和克里克在《NATURE》上发表论文，附有威尔金斯和富兰克林拍的DNA的X射线晶体衍射照片，建立了“DNA双螺旋结构分子模型”，轰动世界。此后许多科学家做实验进行验证，证明其正确性1962沃森、克里克、威尔金斯获诺贝尔奖。（四）现代分子生物学的建立英国剑桥大学卡文迪什实验室沃森、克里克小组肯德鲁和沃森佩鲁兹和克里克1952年，奥地利裔美国生物化学家查伽夫（E.chargaff1905—）测定了DNA中4种碱基的含量，发现其中腺膘呤与胸腺嘧啶的数量相等，鸟膘呤与胞嘧啶的数量相等。A=TG＝C沃森克里克与DNA模型半个世纪后1953年DNA双螺旋结构模型DNA横断面超解像力扫描电镜拍摄的鸡红细胞DNA双螺旋立体结构图分子生物学建立对医学的影响1、医学各学科的研究和应用提高到分子水平；2、对疾病病因、病理认识提高到分子水平；3、新成就、新技术为诊疗提供新方法。（五）人类基因组计划（HumanGenomeProject）上个世纪50年代以来，分子生物学的迅猛发展孕育了80年代末90年代初更大规模的研究计划的出现。1985年美国能源部德里西和史密斯首先提出将人类基因组全部碱基序列分析清楚。同年，美国宣布建立人类基因组启动计划。解读生命的“天书”美国病毒学家R·杜尔贝科（1914－）1986年3月7日在美国《科学》杂志上发表了一篇题为《癌症研究的转折点——人类基因组的全序列分析》的文章，他指出：“人类DNA序列是人类的真谛，这个世界上发生的一切事情，都与这一序列息息相关。”该文后来被称为“人类基因组计划”的“标书”。人类基因组计划HumanGenomeProject1989年，美国国立卫生研究院成立了人类染色体研究中心，沃森出任第一任主任。1990年，美国国会批准“人类基因组计划”，并于10月1日正式启动，由多国科学家参加、被称为“生命科学阿波罗计划”的人类基因组计划正式启动。美国HGP的内容：1、对基因的识别和绘制基因图；2、建立储存这些信息的数据库；3、开发分析遗传信息的相关技术；4、研究HGP实施给人类社会伦理、法律的影响，占经费的5－8％。“人类基因组计划”的主要任务包括：找出人类DNA上的所有基因（当时估计约10万个，后来证实只有3-3.5万个），确定30亿个碱基对的排列顺序；建立相应的数据库，进行数据分析，并分析此计划可能带来的人种、伦理及社会问题；对一些动物的遗传组成进行研究，包括大肠杆菌，果蝇和小白鼠等。1999中国加入人类基因组组织，承担1%测序任务（两个中心）1987中文期刊有HGP的报道，未重视1989联合国教科文组织会议，吴昊发言：“HGP缺少中国的参与是不可思议的！”1993中国政府提出CHGP“中国不同民族基因组中结构若干位点的比较研究”（原因）在“人类基因组计划”实施之初，预计要用15年才能完成测序。但由于技术的飞速发展，研究进程不断加快，加上各国科学家和政府的一致努力，整个计划完成的时间一再提前。这项技术是由美国科学家兼企业家C·文特尔（1946－）在1991年开发的。文特尔1998年组建了Celera公司，亲任公司总裁和首席科技官。文特尔宣称他的新公司将在3年内完成由政府拨巨资资助的“人类基因组计划”试图在15年完成的研究工作！此后，以“人类基因组计划”领导人F·科林斯为首的庞大的官方机构与文特尔领导的私营机构塞莱拉之间展开了科学竞赛，后来由美国总统克林顿出面调解，才使得公私两家合起手来，于2000年6月26日联合宣布成功绘制出人类基因组草图，值得一提的是塞莱拉公司完成这一工作仅用了两年时间！霰弹法在“人类基因组计划”中发挥重要作用的另一项测序技术是“霰弹法”（也叫“全基因组鸟枪法”或“打机关枪法”）。该技术是先将DNA从细胞核中分离出来，然后利用声波将每条染色体分为极小的片段，一共6000万片，再把每一片插入一台机器人控制的机器，由它进行高速解码，破译的结果传送给超级计算机，由超级计算机把每一片段重新组装成人体的23对染色体。换句话说，霰弹法就象拼图游戏，先将拼图打乱，最后再重新组装起来。2001绘制完成“中国卷”，赢得了国际科学界的高度评价2001年2月12日，中、美、日、德、法、英等6国科学家和美国塞莱拉公司联合公布了人类基因组图谱及初步分析结果。2003美国联邦国家人类基因组研究项目负责人弗朗西斯.柯林斯博士隆重宣布，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。展望：结构基因组学→功能基因组学→疾病基因组学相关问题：基因数据垄断基因歧视基因隐私权生殖问题伦理学与科学发展关系美国生物化学家、现代基因工程的创始人P·伯格（1926－）在任何时候，创新性的思维都是最宝贵的。也许正是这些早年的经历，激发了我探索未知世界并找出答案的欲望。回想那段时间，我认识到：鼓励青年人自己去发现他们追求的答案，不是一种最容易的学习方法，但却是回报最丰厚的学习方法。或许教育能作出的最重要的贡献，就是发展学生追求创造性方法的本能和好奇心