《遺傳學(xué)講義》PPT課件

1/25,遺傳學(xué),2/25,聯(lián)系方式,辦公室：新生化大樓B606電話：88663882-8065e-mail:jgchen,3/25,Whatisexpectedofyou,attendanceatmostlecturesParticipateinclass/labDoreadingsSubmitassignmentsontime(nolateassignmentswillbegraded)Doyourownworkfeedbacktomeonwhatyoulikeanddislikeaboutthecourse,especiallyhowitcanbeimproved,4/25,Evaluation,40%Problemassignments60%Termprojects,Remember,plagiarismisnotacceptable!,5/25,第一章緒論Introduction,一、遺傳學(xué)研究的對(duì)象和任務(wù)二、遺傳學(xué)的發(fā)展簡史三、遺傳學(xué)的應(yīng)用四、遺傳學(xué)的特點(diǎn)與學(xué)習(xí)方法本章要點(diǎn),6/25,1.遺傳學(xué)的研究對(duì)象,遺傳學(xué)(Genetics)是研究生物遺傳和變異的科學(xué)遺傳與變異是生物界最普通、最基本的兩個(gè)特征遺傳(heredity)：指生物親代與子代相似的現(xiàn)象，即生物在世代傳遞過程中可以保持物種和生物個(gè)體各種特性不變；變異(variation)：指生物在親代與子代之間，以及在子代與子代之間表現(xiàn)出一定差異的現(xiàn)象。,7/25,1.遺傳學(xué)的研究對(duì)象,8/25,1.遺傳學(xué)的研究對(duì)象,9/25,Geneticvariationexhibitedintheskinofcornsnakes.Thewildtype(normal)varietydisplaysorangeandblackmarkings.,10/25,1.遺傳學(xué)的研究對(duì)象,11/25,1.遺傳學(xué)的研究對(duì)象,遺傳學(xué)(Genetics)是研究生物遺傳和變異的科學(xué)遺傳與變異是一對(duì)矛盾對(duì)立統(tǒng)一的兩個(gè)方面遺傳是相對(duì)的、保守的，而變異是絕對(duì)的、發(fā)展的；沒有遺傳就沒有物種的相對(duì)穩(wěn)定，也就不存在變異的問題沒有變異特征物種將是一成不變的，也不存在遺傳的問題,12/25,1.遺傳學(xué)的研究對(duì)象,13/25,2.遺傳、變異和選擇,遺傳、變異和選擇是生物進(jìn)化和新品種選育的三大因素生物進(jìn)化就是環(huán)境條件(選擇條件)對(duì)生物變異進(jìn)行自然選擇，在自然選擇中得以保存的變異傳遞給子代(遺傳)，變異逐代積累導(dǎo)致物種演變、產(chǎn)生新物種動(dòng)、植物和微生物新品種選育(育種)實(shí)際上是一個(gè)人工進(jìn)化過程，只是以選擇強(qiáng)度更大的人工選擇代替了自然選擇，其選擇的條件是育種者的要求,14/25,3.遺傳、變異與環(huán)境,環(huán)境改變可以引起變異戰(zhàn)國時(shí)期考工記就指出：“橘逾淮而北為枳”。表明人們?cè)诤茉缫郧熬妥⒁獾缴锷姝h(huán)境的改變可以引起生物的性狀改變生物所表現(xiàn)出的性狀變異分為：可遺傳(heritable)變異和不可遺傳(non-heritable)變異環(huán)境引起的變異中包含可以遺傳給后代的特性，也包含只在生物當(dāng)代表現(xiàn)出來，而不能傳遞給后代的變異西漢的著名唯物主義者王充(王陽明)在論衡中指出：某些偶然變異是不可遺傳的考察生物遺傳與變異應(yīng)該在給定環(huán)境條件下進(jìn)行,15/25,4.遺傳學(xué)的任務(wù),遺傳與變異現(xiàn)象與基本規(guī)律闡明生物遺傳、變異現(xiàn)象及其表現(xiàn)規(guī)律遺傳的本質(zhì)與內(nèi)在規(guī)律探索遺傳、變異的原因及其物質(zhì)基礎(chǔ)(遺傳的本質(zhì))，揭示遺傳變異的內(nèi)在規(guī)律指導(dǎo)生物遺傳改良工作在上述工作基礎(chǔ)上指導(dǎo)動(dòng)、植物和微生物遺傳改良(育種)實(shí)踐,16/25,二、遺傳學(xué)的發(fā)展簡史,*(一)、古代遺傳學(xué)知識(shí)的積累(二)、近代遺傳學(xué)的奠基1.拉馬克：器官用進(jìn)廢退與獲得性狀遺傳2.達(dá)爾文：泛生假說3.魏斯曼：種質(zhì)連續(xù)論4.高爾頓：融合遺傳假說5.孟德爾：遺傳因子假說(三)、遺傳學(xué)的建立和發(fā)展1.初創(chuàng)時(shí)期(1900-1910)2.全面發(fā)展時(shí)期(1910-1952)3.分子遺傳學(xué)時(shí)期(1953-),17/25,*(一)、古代遺傳學(xué)知識(shí)的積累,18世紀(jì)中葉以前，遺傳學(xué)基本上屬于萌芽時(shí)期。人類在利用和改造生物的過程中，逐漸積累對(duì)生物遺傳和變異的認(rèn)識(shí)以及對(duì)遺傳本質(zhì)的探索和猜測。具有明顯的樸素唯物主義和經(jīng)驗(yàn)性質(zhì)，在方法上比較直觀，并更多地注意生物的形態(tài)特征在歐洲，宗教神學(xué)的統(tǒng)治使遺傳知識(shí)帶上了濃厚的神學(xué)、神秘主義色彩。集中表現(xiàn)為生物物種神創(chuàng)論和不變論,18/25,1.拉馬克：用進(jìn)廢退和獲得性狀遺傳,拉馬克認(rèn)為：生物物種是可變的；遺傳變異遵循“用進(jìn)廢退和獲得性狀遺傳”規(guī)律拉馬克的主要研究領(lǐng)域是生物物種進(jìn)化，但對(duì)生物進(jìn)化的解釋必然涉及對(duì)性狀遺傳與變異現(xiàn)象的解釋,器官用進(jìn)廢退和獲得性狀遺傳假說用進(jìn)廢退：生物變異的根本原因是環(huán)境條件的改變獲得性狀遺傳：所有生物變異(獲得性狀)都是可遺傳的，并在生物世代間積累,19/25,2.達(dá)爾文：泛生假說(hypothesisofpangensis),達(dá)爾文在解釋生物進(jìn)化時(shí)也對(duì)生物的遺傳、變異機(jī)制進(jìn)行了假設(shè)，并提出了泛生假說，認(rèn)為：遺傳物質(zhì)是存在于生物器官中的“泛子/泛生粒”；遺傳就是泛子在生物世代間傳遞和表現(xiàn)達(dá)爾文也承認(rèn)獲得性狀遺傳的一些觀點(diǎn)，認(rèn)為生物性狀變異都能夠傳遞給后代,20/25,3.魏斯曼：種質(zhì)連續(xù)論,新達(dá)爾文主義在生物進(jìn)化方面支持達(dá)爾文的選擇理論，但在遺傳上否定獲得性狀遺傳，魏斯曼是其首創(chuàng)者種質(zhì)連續(xù)論(theoryofcontinuityofgermplasm)多細(xì)胞生物由種質(zhì)和體質(zhì)組成：種質(zhì)指生殖細(xì)胞，負(fù)責(zé)生殖和遺傳；體質(zhì)指體細(xì)胞，負(fù)責(zé)營養(yǎng)活動(dòng)種質(zhì)是“潛在的”，世代相傳，不受體質(zhì)和環(huán)境影響，所以獲得性狀不能遺傳；體質(zhì)由種質(zhì)產(chǎn)生，是“被表達(dá)的”，不能遺傳種質(zhì)在世代間連續(xù)，遺傳是由具有一定化學(xué)成分和一定分子性質(zhì)的物質(zhì)(種質(zhì))在世代間傳遞實(shí)現(xiàn)的,21/25,*4.高爾頓：融合遺傳假說,融合遺傳認(rèn)為：雙親的遺傳成分在子代中發(fā)生融合，而后表現(xiàn)其根據(jù)是，子女的許多特性均表現(xiàn)為雙親的中間類型。因此高爾頓及其學(xué)生畢爾生致力于用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法研究親代與子代間性狀表現(xiàn)的關(guān)系雖然融合遺傳的基本觀點(diǎn)并不正確，但是在這一基礎(chǔ)上所創(chuàng)建的一系列生物數(shù)學(xué)分析方法，卻為數(shù)量遺傳、群體遺傳的產(chǎn)生和發(fā)展奠定了基礎(chǔ),22/25,5.孟德爾：遺傳因子假說,遺傳因子假說認(rèn)為：生物性狀受細(xì)胞內(nèi)遺傳因子(hereditaryfactor)控制遺傳因子在生物世代間傳遞遵循分離和獨(dú)立分配兩個(gè)基本規(guī)律這兩個(gè)遺傳基本規(guī)律是近現(xiàn)代遺傳學(xué)最主要的、不可動(dòng)搖的基礎(chǔ),23/25,1.初創(chuàng)時(shí)期(1900-1910),(1).1900年，狄弗里斯、柴馬克和柯倫斯分別重新發(fā)現(xiàn)孟德爾規(guī)律，是遺傳學(xué)學(xué)科建立的標(biāo)志。1906年，貝特生提出以Genetics作為該學(xué)科的學(xué)科名,24/25,1.初創(chuàng)時(shí)期(1900-1910),(2).1901-1903年，狄弗里斯發(fā)表“突變學(xué)說”(3).1903年，Sutton和Boveri分別提出染色體遺傳理論，認(rèn)為：遺傳因子位于細(xì)胞核內(nèi)染色體上，從而將孟德爾遺傳規(guī)律與細(xì)胞學(xué)研究結(jié)合起來(4).1909年，約翰生發(fā)表“純系學(xué)說”，并提出“gene”的概念，以代替孟德爾所謂的“遺傳因子”(5).1908年，哈德和溫伯格分別推導(dǎo)出群體遺傳平衡定律,25/25,2.全面發(fā)展時(shí)期(1910-1952),形成了近代遺傳學(xué)的主要內(nèi)容與研究領(lǐng)域，也是本課程的主要內(nèi)容(1).細(xì)胞遺傳學(xué)/經(jīng)典遺傳學(xué)(1910-1940)1910，摩爾根等：性狀連鎖遺傳規(guī)律(2).數(shù)量遺傳學(xué)與群體遺傳學(xué)基礎(chǔ)(1920-)費(fèi)希爾等：數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法在遺傳分析中的應(yīng)用,26/25,2.全面發(fā)展時(shí)期(1910-1952),(3).微生物遺傳學(xué)及生化遺傳學(xué)(1940-1953)1941，比德爾等：一個(gè)基因一個(gè)酶1944，阿委瑞：肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化1952，赫爾歇和蔡斯：噬菌體重組(4).其它研究方向1927，穆勒等：人工誘變1937，布萊克斯里等：植物多倍體誘導(dǎo)雜種優(yōu)勢的遺傳理論,27/25,3.分子遺傳學(xué)時(shí)期(1953-),1953年Watson和Crick提出DNA分子雙螺旋(doublehelix)模型，是分子遺傳學(xué)及以之為核心的分子生物學(xué)建立的標(biāo)志；20世紀(jì)70年代以來，分子遺傳學(xué)、分子生物學(xué)及其實(shí)驗(yàn)技術(shù)得到飛速發(fā)展。,28/25,3.分子遺傳學(xué)時(shí)期(1953-),建立了以DNA重組技術(shù)為核心的遺傳工程，為生物遺傳定向操作奠定了基礎(chǔ)；取得了人類、多種農(nóng)業(yè)和實(shí)驗(yàn)生物基因組的DNA序列信息(結(jié)構(gòu)基因組學(xué))；開創(chuàng)了功能基因組學(xué)研究(后基因組學(xué))。,*新研究領(lǐng)域開創(chuàng)與分支學(xué)科形成的要素：代表性人物；新的研究技術(shù)與方法體系：物理學(xué)、化學(xué)、數(shù)學(xué)等學(xué)科的新理論與技術(shù)；開創(chuàng)性的研究成果(代表性的試驗(yàn))。,29/25,三、遺傳學(xué)的應(yīng)用,1.對(duì)生命本質(zhì)的探索生命現(xiàn)象的遺傳統(tǒng)一性生命科學(xué)在分子水平上的統(tǒng)一2.生物進(jìn)化理論的基礎(chǔ)遺傳學(xué)研究生物在少數(shù)幾個(gè)世代繁育過程中表現(xiàn)出來的遺傳、變異現(xiàn)象與規(guī)律生物進(jìn)化研究生物在長期歷史過程中的遺傳與變異規(guī)律及發(fā)展方向,30/25,三、遺傳學(xué)的應(yīng)用,3.指導(dǎo)動(dòng)植物、微生物遺傳改良工作提高育種工作的預(yù)見性創(chuàng)造新的遺傳變異提高選擇可靠性與效率定向創(chuàng)造和重組遺傳變異等,31/25,三、遺傳學(xué)的應(yīng)用,Triticale,ahybridgrainderivedfromwheatandrye,producedasaresultofappliedgeneticbreedingexperiments.,32/25,三、遺傳學(xué)的應(yīng)用,Theeffectsofbreedingandselection,asillustratedbytheproductionofthisVietnamesepot-belliedpig.,33/25,三、遺傳學(xué)的應(yīng)用,*4.提高醫(yī)療衛(wèi)生水平遺傳病的遺傳規(guī)律研究、診斷與治療(基因制劑與基因療法)細(xì)胞組織癌變機(jī)制、診斷與防治病原物(細(xì)菌、病毒)致病的遺傳機(jī)理及其防治生物工程藥物生產(chǎn)等,34/25,*四、遺傳學(xué)的特點(diǎn)與學(xué)習(xí)方法,試驗(yàn)研究材料：所有動(dòng)植物和微生物生物形態(tài)、生理、生態(tài)及農(nóng)藝特征(性狀)通過生物體內(nèi)的生理、生化過程表現(xiàn)以生物細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)為基礎(chǔ)，在特定環(huán)境下采用一定的物理、化學(xué)與數(shù)學(xué)方法,綜合性強(qiáng)生物學(xué)(動(dòng)植物、微生物學(xué))、細(xì)胞學(xué)、生理學(xué)、生物化學(xué)的基礎(chǔ)土壤學(xué)、農(nóng)業(yè)氣象學(xué)生態(tài)學(xué)等相關(guān)學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)物理、化學(xué)和數(shù)學(xué)(包括生物統(tǒng)計(jì))方法,35/25,*四、遺傳學(xué)的特點(diǎn)與學(xué)習(xí)方法,理論性普通遺傳學(xué)細(xì)