分子生物学 第一章绪论

1、主讲：姜寒玉主讲：姜寒玉 生命科学技术学院生命科学技术学院第一章 绪论分子生物学发展简述分子生物学发展简述分子生物学主要内容分子生物学主要内容如何学好分子生物学如何学好分子生物学 分子生物学发展简述人类对生命现象的认识过程人类对生命现象的认识过程生命是怎样起源的？生命是怎样起源的？为什么为什么“有其父必有其子有其父必有其子”？动植物个体是怎样从一个受精卵发育而来的？动植物个体是怎样从一个受精卵发育而来的？种瓜得瓜，种豆得豆种瓜得瓜，种豆得豆? ?？细胞学说的确立细胞学说的确立1702 Leeuwenhoek（荷兰）（荷兰） 自制显微镜观察到雨水中的自制显微镜观察到雨水中的“微生物微生物”同时代

2、同时代Hooke 用用“细胞细胞”来形容软木的最基本单来形容软木的最基本单元元细胞学说的建立（细胞学说的建立（The cell theory） 德国植物学家施莱登德国植物学家施莱登 （ Schleiden ）和德国动物学家施旺）和德国动物学家施旺（Schwann）共同提出著名的）共同提出著名的“细胞学说细胞学说”。Matthias Jacob Schleiden 18041881 Theodar Schwann 18101882 Recognizing the beauty of science: Mendels discovery遗传因子在生物性状世代间传递遵循遗传因子在生物性状世代间传递遵

3、循分离和独立分离和独立分配分配两个基本规律。两个基本规律。“遗传学的奠基人遗传学的奠基人”大致分为三个阶段：大致分为三个阶段：准备和酝酿阶段：准备和酝酿阶段：人类对人类对DNA和遗传信息传递和遗传信息传递的认识阶段的认识阶段现代分子生物学的建立和发展阶段现代分子生物学的建立和发展阶段：重组：重组DNA技术的建立和发展技术的建立和发展初步认识生命本质并开始改造生命的深入发展初步认识生命本质并开始改造生命的深入发展阶段：阶段：重组重组DNA技术的应用和分子生物学的迅技术的应用和分子生物学的迅猛发展阶段猛发展阶段准备和酝酿阶段19世纪后期到20世纪50年代初1944年，著名微生物学家年，著名微生物学

4、家Avery证实证实DNA是遗传信是遗传信息载体的理论；息载体的理论；1952年，年，Hershey用搅拌实验最终确定核酸是遗传用搅拌实验最终确定核酸是遗传物质物质The Double Helix (1953)DNA双螺旋结构双螺旋结构 遗传信息传递的中心法则（遗传信息传递的中心法则（1954）1944年，著名微生物学家年，著名微生物学家Avery证实证实DNA是遗传信是遗传信息载体的理论；息载体的理论；确定确定DNA是遗传物质是遗传物质是分子生物学发展的重大里是分子生物学发展的重大里程碑，程碑，DNA双螺旋结构模型的建立双螺旋结构模型的建立是分子生物学是分子生物学发展的又一重大里程碑（分子生

5、物学诞生的标志）发展的又一重大里程碑（分子生物学诞生的标志）DNARNAJames D. Watson Francis H. Crick ReplicationTranscriptionDNARNAProteinTranslationThe Central Dogma (1953-1956) reverse transcription 基因的两个基本属性基因的两个基本属性基因的自我复制能力基因的自我复制能力基因控制性状表达的能力基因控制性状表达的能力从此从此核酸的分子生物学得到了飞速发展核酸的分子生物学得到了飞速发展广义的分子生物学：广义的分子生物学：蛋白质及核酸等生物大分蛋白质及核酸等生物大

6、分子结构和功能的研究都属于分子生物学的范畴，子结构和功能的研究都属于分子生物学的范畴，即从分子水平阐明生命现象和生物学规律即从分子水平阐明生命现象和生物学规律狭义的分子生物学：狭义的分子生物学：偏重于核酸（基因）的分子生物学，偏重于核酸（基因）的分子生物学， 主要研究基因或主要研究基因或DNA的复制、转录、的复制、转录、 表达和调控等过程，当然也涉及与这表达和调控等过程，当然也涉及与这 些过程相关的蛋白质和酶的结构与功些过程相关的蛋白质和酶的结构与功 能的研究能的研究 基因的分子生物学（核酸生物学）基因的分子生物学（核酸生物学） Molecular BiologyMolecular biolo

7、gy seeks to explain the relationships between the structure and function of biological molecules and how these relationships contribute to the operation and control of biochemical processes. -Turner et al. What is Molecular Biology? Molecular biology is the study of genes and their activities at the

8、 molecular level, including transcription, translation, DNA replication, recombination and translocation.- Robert Weaver 构成生物大分子的单体是相同的构成生物大分子的单体是相同的 核酸核酸 蛋白质蛋白质 脂质脂质 糖类糖类 * 生物大分子单体的排列（核苷酸、氨基酸）的不同生物大分子单体的排列（核苷酸、氨基酸）的不同 不同的物种特性不同的物种特性 不同的高级结构不同的高级结构 不同的生物大分子之间的互作不同的生物大分子之间的互作现代分子生物学的建立和发展阶段1967-1970年

9、年R.Yuan和和H.O.Smith等发现的限制性等发现的限制性核酸内切酶为基因工程提供了有力的工具；核酸内切酶为基因工程提供了有力的工具；1972年年Berg等将等将SV-40病毒病毒DNA与噬菌体与噬菌体P22DNA在体外重组成功，转化大肠杆菌，使本来在真核在体外重组成功，转化大肠杆菌，使本来在真核细胞中合成的蛋白质能在细菌中合成细胞中合成的蛋白质能在细菌中合成,打破了种属打破了种属界限（完成了第一个细菌克隆，开创了基因工程界限（完成了第一个细菌克隆，开创了基因工程新纪元）；新纪元）；1975-1977年，年，Sanger、Maxam和和Gilbert发明了发明了DNA序列测定技术；序列测

10、定技术；近半个世纪以来近半个世纪以来 医学，化学中重大突破与成就者医学，化学中重大突破与成就者 Nobel Prize 分子生物学发展的分子生物学发展的 里程碑与主要内容里程碑与主要内容分子生物学中重大成就与突破者分子生物学中重大成就与突破者Nobel Prize的获得者的获得者构成了分子生物学发展的构成了分子生物学发展的主要内容主要内容里程碑里程碑了解具有卓越成就的科学家，了解分子生物学了解具有卓越成就的科学家，了解分子生物学发展的发展历程发展的发展历程19101910，蛋白质、细胞及细胞核，蛋白质、细胞及细胞核化学的研究（化学的研究（首先分离到首先分离到A、T和组氨酸和组氨酸）A.Koss

11、el （德）（德） 1958 Joshua Lederberg（美）（美） Phage transductionBeadle & Tatum（美）（美）One gene-one enzyme红色面包霉突变体红色面包霉突变体George Wells Beadle Edward Lawrie Tatum Joshua Lederberg 1959 Ochoa( (美籍西班牙裔美籍西班牙裔) ) Kornberg（美）（美）Severo Ochoa Arthur Kornberg 细菌的多核苷酸磷酸化酶，细菌的多核苷酸磷酸化酶，成功地合成了成功地合成了RNARNA，DNADNARNARNA蛋

12、白质蛋白质实现了实现了DNADNA分子在试管内（细分子在试管内（细菌无细胞提取液）的复制菌无细胞提取液）的复制 1962 Watson（美）（美） Crick（英）（英） Wilkins（新西兰）（新西兰） 其中其中 CrickCrick于于19541954年提出了中心法则年提出了中心法则 1962 Kendrew Perutz（英国）（英国）John C. Kendrew Max F. Perutz 测定了肌红蛋白及血红蛋白的高级结构（三级）测定了肌红蛋白及血红蛋白的高级结构（三级） 成为研究生物大分子结构的先驱成为研究生物大分子结构的先驱 1965 Jacob Monod （法国）（法国）

13、Francis Jacob Jacques Monod 提出并证实了提出并证实了Operon作为调节细菌细胞代谢的分子作为调节细菌细胞代谢的分子机制首次提出机制首次提出mRNAmRNA分子的存在分子的存在 1969 Nirenberg（美）（美） Holly KhoranaMarshall W. Nirenberg Har Gobind Khorana Robert W. Holley 破译了遗传密码破译了遗传密码酵母酵母phetRNA的核苷酸序列的核苷酸序列并证明了所有并证明了所有tRNA三级结构三级结构的相似性的相似性第一个合成第一个合成了核酸分子，了核酸分子，并人工复制并人工复制了酵母基

14、因了酵母基因 1975 Temin & Baltimore( (美美) )Howard M. Temin David Baltimore 发现了逆转录酶（以发现了逆转录酶（以RNARNA为模板，逆转录生成为模板，逆转录生成DNA RNADNA RNA肿瘤病毒）肿瘤病毒）Frederick Sanger Walter Gilbert Paul Berg 1980 Sanger （英）（英） Gilbert & Berg（英）（英）酶法核苷酸测酶法核苷酸测序的设计者序的设计者测定了牛胰岛素的化学结构而获测定了牛胰岛素的化学结构而获 1958 年的年的 Nobel 化学奖化学奖化学测

15、序法的设计者化学测序法的设计者DNADNA重组技术的元老重组技术的元老 1984 Kohler（德）（德） Milstein（美）（美） Jerne（丹麦）（丹麦）Georges J.F.KohlerCesar MilsteinNiels K. Jerne 发展了发展了单克隆抗体单克隆抗体(Monoclonal Antibodies McAb)(Monoclonal Antibodies McAb)技术，完技术，完善了极微量蛋白质的检测技术善了极微量蛋白质的检测技术 1989 Altman Cech（美）（美）核酶即核糖核酸质酶核酶即核糖核酸质酶（Ribozyme）的发现者（即某些的发现者（即

16、某些RNARNA具有具有酶的功能）酶的功能）Sidney Altman Thomas R. Cech 1989 BishopVarmus（美）（美）正常细胞同样带有原癌基因正常细胞同样带有原癌基因Michael Bishop Harold E. Varmus 1993 Roberts Sharp（美）（美）Richard J. RobertsPhillip A. Sharp断裂基因断裂基因（splitting gene）的发现）的发现 Kary MullisMichael SmithPCR仪的发明者仪的发明者基因定点突变基因定点突变1994 Gilman Rodbell发现发现G G蛋白在细胞

17、信号传导中的作用蛋白在细胞信号传导中的作用Alfred G.Gilman Martin Rodbell 1998年，美国药理学家年，美国药理学家.Furchgott（1916-）、）、.Ignrro（1941-）和）和.Murad（1936-）因发现）因发现“作为信号传递分子作为信号传递分子”而获奖。他们的研究首次而获奖。他们的研究首次表明气体分子可以穿过细胞膜而发挥信使作用，提出表明气体分子可以穿过细胞膜而发挥信使作用，提出了生物信号传递的新理论。了生物信号传递的新理论。1999年度诺贝尔生理学奖授予给年度诺贝尔生理学奖授予给了了Gunter Bolbdl,因为他的重大成因为他的重大成果果-

18、发现蛋白质有内部信号决定发现蛋白质有内部信号决定蛋白质在细胞内的转移和定位。蛋白质在细胞内的转移和定位。2000年度诺贝尔生理学或医学奖颁发给瑞典人年度诺贝尔生理学或医学奖颁发给瑞典人阿尔维德阿尔维德-卡尔森、美国人保罗卡尔森、美国人保罗-格林加德和埃格林加德和埃里克里克-坎德尔，以表彰他们三人在人类坎德尔，以表彰他们三人在人类“神经系神经系统信号传递统信号传递”领域做出的突出贡献。领域做出的突出贡献。2001年诺贝尔生理或医学奖授予美国的利兰年诺贝尔生理或医学奖授予美国的利兰哈特韦尔、哈特韦尔、英国的保罗英国的保罗纳斯和蒂莫西纳斯和蒂莫西亨特，三名科学家所作出的重亨特，三名科学家所作出的重大

19、贡献在于发现了具有调节包括酵母、植物、动物和人类大贡献在于发现了具有调节包括酵母、植物、动物和人类等所有真核有机体中控制细胞周期的关键分子，这些基础等所有真核有机体中控制细胞周期的关键分子，这些基础性研究对研究细胞发育具有重要意义。性研究对研究细胞发育具有重要意义。2002年，英国人悉尼年，英国人悉尼布雷诺尔、美国人罗伯特布雷诺尔、美国人罗伯特霍维茨霍维茨和英国人约翰和英国人约翰苏尔斯顿，因在器官发育的遗传调控和苏尔斯顿，因在器官发育的遗传调控和细胞程序性死亡方面的研究细胞程序性死亡方面的研究 ，获诺贝尔生理与医学奖。，获诺贝尔生理与医学奖。 2004年诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家年诺贝

20、尔生理学或医学奖授予美国科学家理查德理查德阿克塞尔和琳达阿克塞尔和琳达巴克，以表彰两人在巴克，以表彰两人在气味受体和嗅觉系统组织方式研究中作出的杰气味受体和嗅觉系统组织方式研究中作出的杰出贡献。出贡献。2005年诺贝尔生理学或医学奖授予两名年诺贝尔生理学或医学奖授予两名澳大利亚科学家罗宾澳大利亚科学家罗宾沃伦和巴里沃伦和巴里马歇马歇尔。尔。,以表彰他们发现了导致人类罹患胃以表彰他们发现了导致人类罹患胃炎、胃溃疡和十二指肠溃疡的罪魁炎、胃溃疡和十二指肠溃疡的罪魁幽门螺杆菌。幽门螺杆菌。 以上图片文字均摘自以上图片文字均摘自The Nobel Prize in Physiology or Medi

21、cine 2006for their discovery of RNA interference - gene silencing by double-stranded RNA2007年度诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家马里年度诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家马里奥奥卡佩基（卡佩基（Mario R.Capecchiand）和奥利弗）和奥利弗史密史密斯（斯（Oliver Smithies）、英国科学家马丁）、英国科学家马丁埃文斯埃文斯（Martin J. Evans），以表彰他们在干细胞研究方面），以表彰他们在干细胞研究方面所作的贡献。所作的贡献。2008年年10月月6日日,诺贝尔生理学或医

22、学奖授予了德国科学家诺贝尔生理学或医学奖授予了德国科学家哈拉尔德哈拉尔德楚尔楚尔豪森、法国科学家弗朗索瓦丝豪森、法国科学家弗朗索瓦丝巴尔西诺西巴尔西诺西和吕克和吕克蒙塔尼蒙塔尼,以表彰他们对揭示病毒感染在肿瘤、传染以表彰他们对揭示病毒感染在肿瘤、传染病等人类重大疾病中的致病机制所做出的突出贡献病等人类重大疾病中的致病机制所做出的突出贡献.2009,三位美国科学家伊丽莎白三位美国科学家伊丽莎白布兰克波恩布兰克波恩(Elizabeth H. Blackburn)、卡罗尔、卡罗尔格雷德格雷德(Carol W. Greider)以以及杰克及杰克绍斯塔克绍斯塔克(Jack W. Szostak)共同获得

23、该奖项。共同获得该奖项。他们发现了由染色体根冠制造的端粒酶他们发现了由染色体根冠制造的端粒酶(telomerase)，这种染色体的自然脱落物将引发衰老和癌症。这种染色体的自然脱落物将引发衰老和癌症。2010年，英国生理学家罗伯特年，英国生理学家罗伯特爱德华兹因为在试爱德华兹因为在试管婴儿方面的研究获得管婴儿方面的研究获得2010年诺贝尔生理学或医年诺贝尔生理学或医学奖。学奖。初步认识生命本质并开始改造生命的深入发展阶段 数、数、理、化相关学科理、化相关学科生物学实验技术生物学实验技术渗透渗透 交叉交叉近代生物学近代生物学 生物学生物学个性个性共性共性 宏观生物学宏观生物学（生态学为核心）（生态

24、学为核心） 微观生物学微观生物学（分子生物学为核心）（分子生物学为核心）细胞水平细胞水平分子水平分子水平结构生物学，发育生物学，结构生物学，发育生物学，神经生物学等新兴学科发展神经生物学等新兴学科发展生物多样性生物多样性研究研究资源保护与资源保护与利用利用人类生态环境的保护人类生态环境的保护工农业生产持续发展工农业生产持续发展分子生物学分子生物学分子结构生物学分子结构生物学分子发育生物学分子发育生物学分子神经生物学分子神经生物学分子育种学分子育种学分子肿瘤学分子肿瘤学分子细胞生物学分子细胞生物学分子免疫学分子免疫学分子病毒学分子病毒学分子生理学分子生理学分子考古学分子考古学分子遗传学分子遗传学

25、分子数量遗传学分子数量遗传学分子生态学分子生态学分子进化学分子进化学.分子生物学渗透到生物学几乎所有学科分子生物学渗透到生物学几乎所有学科分子生物学成为现代生命科学的共同语言分子生物学成为现代生命科学的共同语言 综合分子生物学发展历程：综合分子生物学发展历程：20世纪以核酸为研究世纪以核酸为研究核心，带动分子生物学向纵深发展。核心，带动分子生物学向纵深发展。20世纪世纪50年年代的双螺旋结构，代的双螺旋结构，60年代的操纵子学说，年代的操纵子学说，70年代年代的的DNA重组，重组，80年代的年代的PCR技术，技术，90年代的年代的DNA测序都是分子生物学发展的里程碑，测序都是分子生物学发展的里

26、程碑，将生命科学将生命科学带向一个由宏观到微观，再到宏观的过程。带向一个由宏观到微观，再到宏观的过程。分子生物学的主要内容 分子生物学概念：分子生物学概念： Molecular biology is the study of genes and their activities at the molecular level, including transcription, translation, DNA replication, recombination and translocation. Molecular Biology-Robert F. Weaver (Version 2) 分

27、子生物学是研究核酸、蛋白质等生物大分子的分子生物学是研究核酸、蛋白质等生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学，是人类从分子水平上真正揭示生物世界的科学，是人类从分子水平上真正揭示生物世界的奥秘，由被动地适应自然界转向主动地改造和的奥秘，由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然界的基础学科。重组自然界的基础学科。 现代分子生物学现代分子生物学- 朱玉贤、李毅朱玉贤、李毅 （第二版）（第二版）分子生物学研究的三大主要领域分子生物学研究的三大主要领域 结结 构构 生生 物物 学学 基因分子生物学基因分子生物学生物技术理论生物技术理论与

28、应用与应用生物大分子的结构与功能生物大分子的结构与功能生物大分子之间的互作生物大分子之间的互作基因的概念基因的概念基因的结构基因的结构基因的复制基因的复制基因的表达基因的表达基因的重组基因的重组基因的突变基因的突变基因工程基因工程细胞工程细胞工程酶工程酶工程发酵工程发酵工程蛋白质工程蛋白质工程 狭义的分子生物学狭义的分子生物学分子遗传学分子遗传学 DNAprotein DNAprotein HormonereceptorHormonereceptor Enzyme-substrateEnzyme-substrate未来生物学形成的新热点及领域未来生物学形成的新热点及领域生物大分子的高级三维结构

29、与功能的统一生物大分子的高级三维结构与功能的统一 基因表达，基因互作基因表达，基因互作 器官发生器官发生胚胎形成胚胎形成个体发育个体发育 结构生物学（结构生物学（Structural Biology） 分子发育生物学分子发育生物学（Molecular Developing Biology）个体个体细胞细胞分子分子还原论还原论整体论整体论细胞中的定位细胞中的定位细胞分化细胞分化神经基质神经基质神经通道神经通道信息传递信息传递大分子克隆大分子克隆一级结构分析一级结构分析三维结构重三维结构重建思维思维感情感情记忆记忆科学解释科学解释 分子细胞生物学分子细胞生物学 (Molecular Cell Bi

30、ology)分子神经生物学分子神经生物学（Molecular Neurobiology）计算机语言 分辨，提取，分析，分辨，提取，分析， 比较，比较， 预测生物信息预测生物信息 生物大分子的结构与功能信息生物大分子的结构与功能信息 基因的识别与鉴定基因的识别与鉴定基因功能信息的提取与证实基因功能信息的提取与证实基因表达谱的绘制基因表达谱的绘制 (microarray)(microarray)蛋白质水平上基因互作的探测蛋白质水平上基因互作的探测 功能基因组学功能基因组学(Functional Genomics or postGenomics)(Functional Genomics or pos

31、tGenomics) 生物信息学生物信息学(Bioinformatics)应用生物学发展应用生物学发展 生物技术 诊断试剂诊断试剂 治疗药物治疗药物植物品种植物品种 环境工程环境工程食品加工食品加工 生物塑料生物塑料废物处理废物处理 再生能源再生能源分子生物学实际应用的现状和展望分子生物学实际应用的现状和展望 促进了以基因工程为核心的生物技术的发展，从而促进了以基因工程为核心的生物技术的发展，从而 影响经济发展的诸多领域影响经济发展的诸多领域 1 1、农业方面、农业方面 生物品种的改良速度更快、目标更准确，甚至创造生物品种的改良速度更快、目标更准确，甚至创造 新物种新物种 转基因动物猪、牛、羊

32、、鱼等转基因动物猪、牛、羊、鱼等 植物抗虫棉（植物抗虫棉（BtBt毒素蛋白基因）、毒素蛋白基因）、 耐贮藏番茄等耐贮藏番茄等 2 2、 医药方面医药方面 利用重组利用重组DNADNA产生的工程菌来大量高效地合成人体产生的工程菌来大量高效地合成人体 活性多肽（疾病的诊断、预防和治疗），活性多肽（疾病的诊断、预防和治疗）， 基因工程疫苗（细菌疫苗、病毒疫苗、寄生虫疫苗）基因工程疫苗（细菌疫苗、病毒疫苗、寄生虫疫苗） 以及正在研制的癌症疫苗以及正在研制的癌症疫苗工业方面工业方面 * * 酶制剂工业用酶的生产、酶的定向改造酶制剂工业用酶的生产、酶的定向改造环保工业上：工程菌环保工业上：工程菌 提高降解

33、效率提高降解效率 扩大可降解污染物的种类扩大可降解污染物的种类 * * 化学与能源工业上：化学与能源工业上： 重组重组DNADNA技术生产丁醇，及用基因工程技术改善微生技术生产丁醇，及用基因工程技术改善微生 物发酵生产丙酮、酒精、醋酸等的转化效率物发酵生产丙酮、酒精、醋酸等的转化效率 基因工程修饰过的淀粉及重组基因工程修饰过的淀粉及重组DNADNA技术生产酒精等石技术生产酒精等石 油替代品油替代品 * * 食品工业上：谷氨酸、调味剂、酒类和油类食品工业上：谷氨酸、调味剂、酒类和油类 例：不含软脂酸的大豆色拉油例：不含软脂酸的大豆色拉油生物技术必将在世界人口问题、生物技术必将在世界人口问题、 疾

34、病问题、人的寿命问题、营疾病问题、人的寿命问题、营养保健问题、农业持续发展问题、资源再利用问题、大气污染问养保健问题、农业持续发展问题、资源再利用问题、大气污染问题、世界公害问题、洁净新能源问题等各方面问题的解决中起重题、世界公害问题、洁净新能源问题等各方面问题的解决中起重要作用要作用2121世纪世纪生命科学的世纪生命科学的世纪 分子生物学理论的突破分子生物学理论的突破生物技术的有效应用生物技术的有效应用新旧技术的有机结合新旧技术的有机结合人口与粮食人口与粮食能源与资源能源与资源健康与疾病健康与疾病更加深刻更加深刻 更为明确更为明确 阐明生物大系统阐明生物大系统 生长发育生长发育 遗传变异遗传

35、变异 繁殖死亡繁殖死亡 生生命命本本质质更加主动更加主动 更为有效更为有效 利用生物技术利用生物技术 改造生物改造生物 创造生物创造生物 新兴产业新兴产业 推动工，农，推动工，农，医医 的的 发发 展展 学习分子生物学的意义学习分子生物学的意义人类基因组计划（人类基因组计划（HGP）遗传图遗传图物理图物理图序列图序列图表达图表达图基因定位基因定位 基因克隆基因克隆 基因转移基因转移 基因的分子生物学基因的分子生物学 比较基因组研究比较基因组研究水稻等作物基因组计划水稻等作物基因组计划猪，牛等家畜基因组计划猪，牛等家畜基因组计划进化理论研究进化理论研究 同源基因克隆同源基因克隆人与大鼠的基因人与大鼠的基因90%是相同的是相同的现代分子生物学的研究成功还包括以下几个方面的现代分子生物学的研究成功还包括以下几个方面的重要突破：重要突破：对人类基因组计划