遺傳學1緒論

1、2021/2/8,1,普 通 遺 傳 學,GENERAL GENETICS,天津農(nóng)學院,緒論 第一章 遺傳的細胞學基礎 第二章 遺傳物質(zhì)的分子基 礎 第三章 孟德爾遺傳 第四章 連鎖遺傳與性連鎖 第五章 基因突變 第六章 染色體結(jié)構(gòu)變異 第七章 染色體數(shù)目變異 第八章 數(shù)量性狀的遺傳,目錄,第九章 近親繁殖和雜種 優(yōu)勢 第十章 細菌和病毒的遺傳 第十一章 細胞質(zhì)遺傳 第十二章 遺傳工程 第十三章 基因組學 第十四章 基因表達的調(diào)控 第十五章 群體遺傳與進化,緒論 Introduction,一、遺傳學研究的對象和任務 二、遺傳學的發(fā)展簡史 三、遺傳學的應用 四、遺傳學的學習與檢測,一、遺傳學的研

2、究對象和任務,一) 遺傳變異現(xiàn)象 (二 )遺傳變異的概念 . 遺傳：親代與子代之間相似的現(xiàn)象。 . 變異：親代與子代之間，子代個體之間存在的差異的現(xiàn)象,二者關系：對立統(tǒng)一，遺傳中孕育著變異，變異依托著遺傳；遺傳是相對的、暫時的和有條件的，變異是絕對的、永恒的和無條件的。 (三 )什么是遺傳學 .遺傳學：研究生物遺傳和變異的科學。 .研究對象： .研究任務：闡明規(guī)律，指導實踐，服務于人類,二、遺傳學的發(fā)展簡史 遺傳學的建立和發(fā)展，大致經(jīng)過經(jīng)典遺傳學與現(xiàn)代遺傳學兩個階段和三個水平： 個體水平形態(tài)遺傳學 細胞水平 細胞遺傳學 分子水平分子遺傳學,一) 遺傳學的誕生 “桂實生桂，桐實生桐” “種麥得麥

3、，種稷得稷” “萬物生于土，各似本種”，“物生自類本科” 國外：十九世紀末葉,二 )遺傳學的發(fā)展 . 經(jīng)典遺傳學 (十八世紀下半葉至二十世紀中葉) 1）顆粒遺傳學 (十八世紀下半葉至十九世紀下半葉) 法國拉馬克(Lamack,J.K1744-1829 )：用進廢退和獲得性狀遺傳。 英國達爾文(Dorwin.C.1809-1882)：發(fā)表物種起源，提出進化學說?！胺荷僬f,德國魏斯曼(Weisman 1834-1914)提出“種質(zhì)論”。 他做了一個試驗，割老鼠尾巴的試驗。連續(xù)代割掉老鼠尾巴，共用老鼠只。因而得出獲得性狀不能遺傳,高爾頓：“融合遺傳”認為，雙親的遺傳成分在子代中發(fā)生融合，而后表現(xiàn)(

4、其根據(jù)是，子女的許多特性均表現(xiàn)為雙親的中間類型)。高爾頓及其學生畢生致力于，用數(shù)學和統(tǒng)計學方法研究親代與子代間性狀表現(xiàn)的關系 雖然融合遺傳的基本觀點并不正確，但是在這一基礎上所創(chuàng)建的一系列生物數(shù)學分析方法，卻為數(shù)量遺傳、群體遺傳的產(chǎn)生和發(fā)展奠定了基礎,孟德爾(Mendel G J 1822-1884)真正開始有分析地研究了生物的遺傳和變異。在前人植物雜交試驗的基礎上，于1856-1864年從事豌豆雜交試驗， 1866年發(fā)表“植物雜交試驗”論文，首次提出分離和獨立分配規(guī)律。認為性狀遺傳是受細胞里的遺傳因子控制的,2）經(jīng)典基因論(十九世紀下半葉至二十世紀中葉,1900年(遺傳學建立和開始發(fā)展的一年

5、)。 德國的柯倫斯(Correns) 荷蘭的狄 弗里斯(De Vries) 奧國的柴馬克(Tschermak,1906年，貝特生(Bateson,W)提出，遺傳學作為一個學科。并在香豌豆雜交試驗中發(fā)現(xiàn)了性狀連鎖現(xiàn)象。 1901-1903年，狄弗里斯 (De Vries) 發(fā)表“突變學說”。 1903年，薩頓(Sutton) 提出染色體在減數(shù)分裂期間的行為是解釋孟德爾遺傳規(guī)律的細胞學基礎。 1909年，約翰生(Johannsen)發(fā)表“純系學說”，并提出“gene”的概念，以代替孟德爾所謂的“遺傳因子” 1908年，哈迪(Hardy)和魏伯格(Weinberg)分別推導出群體遺傳平衡定律,191

6、0年，美國遺傳學家摩爾根(Morgan)等用果蠅為材料進行大量的遺傳試驗。發(fā)現(xiàn)了性狀連鎖現(xiàn)象，研究了細胞核中染色體的動態(tài)，創(chuàng)立基因理論，證明基因位于染色體上，呈直線排列。提出了連鎖遺傳規(guī)律。進而提出了染色體遺傳理論，進一步發(fā)展為細胞遺傳學。 1913年，斯特蒂文特(Sturtevant)繪制出第一張連鎖遺傳圖，標明基因在染色體上的線性排列,1927年，穆勒(Muller)和斯特德勒(Stadler)分別人工誘變果蠅和玉米突變。 1930-1932 年，費希爾(Fisher)、賴特(Wright)和霍爾丹(Haldane)等用數(shù)理統(tǒng)計分析，奠定了數(shù)量遺傳學和群體遺傳學的數(shù)學分析基礎。 1937年

7、，布萊克斯里(Blakeslee)等用秋水仙素誘導植物多倍體。并提出雜種優(yōu)勢。 1941年，比德爾(Beadle)等，用紅色面包霉，“一個基因一個酶”發(fā)展了微生物遺傳學和生化遺傳學,分子遺傳學(二十世紀中葉-) 1944年，阿委瑞(Avery)：肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化，證明轉(zhuǎn)化的活性物質(zhì)是DNA。 1952年，赫爾歇(Hershey)和蔡斯(Chase)：噬菌體重組，進一步證明DNA 是T2噬菌體的遺傳物質(zhì),1953年，英國克里克(Crick)和美國沃森(Watson)發(fā)現(xiàn)了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)后為分子遺傳學的開始。提出了DNA分子雙螺旋(double helix)模型，是分子遺傳學及以之為核心的分子生

8、物學建立的標志。 目前分子遺傳學已進入人工合成基因和改造基因的新時期，朝著定向改造生物的新水平邁進,1961年F.jacob和J.Monod提出調(diào)節(jié)基因表達的操縱子模型。 20世紀60年代 蛋白質(zhì)和核酸的人工合成、“中心法則”的確立、三聯(lián)體密碼的確定、調(diào)節(jié)基因作用原理的發(fā)現(xiàn)、傳遞細菌對抗生素抗性的質(zhì)粒的發(fā)現(xiàn) 使遺傳學的發(fā)展走在了生物科學的前面。 20世紀70年代 隨著限制性內(nèi)切酶和一系列核酸酶的發(fā)現(xiàn)和提純，使DNA重組得以實現(xiàn)，能進行基因的人工分離和合成。 建立遺傳工程這一新的研究領域。 20世紀80年代 基因工程技術的不斷成熟和應用,20世紀90年代 人類基因組計劃的實施 動物基因組計劃的相

9、繼提出和實施 1996年 綿羊多利的誕生 動物體細胞克隆 21世紀 “后基因組時代,在湯姆森科學信息研究所出版的慶祝之年?？?，“克隆的突破：中國科學家在1981年培育出第一條克隆魚鯽魚,中國科學家在1981年培育出第一條克隆魚鯽魚,三) 我國的遺傳學研究 1.歷程：解放前，在水稻、棉花、金魚等的少數(shù)性狀的遺傳分析。 解放后，大發(fā)展，理論和技術取得了一些成就。雜種優(yōu)勢，花粉的單倍體育種，遠緣雜交達國際先進水平。 2.主要人物：童第周，李汝祺 (18951991)生于天津市 ，是世界上最早研究果蠅發(fā)生遺傳的學者之一，他的論文果蠅染色體結(jié)構(gòu)畸變在發(fā)育上的效應是這一領域的一篇早期文獻；他于1985年

10、出版的發(fā)生遺傳學是這一領域的一部大型專著。他首先發(fā)現(xiàn)了不同于歐洲含2對染色體的馬蛔蟲而具有3對染色體的中國馬蛔蟲。 談家楨 ：在果蠅種群間的遺傳結(jié)構(gòu)的演變和異色瓢蟲色斑遺傳變異研究領域取得開創(chuàng)性的成就，為奠定現(xiàn)代進化綜合理論提供重要論據(jù)。他發(fā)現(xiàn)瓢蟲色斑嵌鑲顯性現(xiàn)象,中國學者發(fā)現(xiàn)人類新基因并被世衛(wèi)組織正式命名： 解放軍307醫(yī)院免疫學研究室主任奚永志研究員主持國家“973”重大項目，在國際上首次發(fā)現(xiàn)了一個HLA(人類白細胞抗原)新等位基因，被HLA命名委員會定名：A*110104。意味不同家族的人之間可進行血干細胞移植和器官移植，排異反應大大減少,四) 遺傳學與其它學科的關系 1.充分利用其他學

11、科，從描述科學上升到精密科學。 2.與其他學科相互結(jié)合，交叉滲透，建立眾多分支學科。(數(shù)量、細胞、群體、微生物、醫(yī)學、發(fā)育、進化、輻射、分子、基因組學、遺傳工程等,三、遺傳學的應用 遺傳學的深入研究，不僅直接關系到遺傳學本身的發(fā)展，而且在理論上對于探索生命的本質(zhì)和生物的進化，對于推動整個生物科學和有關科學的發(fā)展都有著巨大的作用。 (一) 對生命本質(zhì)的探索 生命現(xiàn)象的遺傳統(tǒng)一性 生命科學在分子水平上的統(tǒng)一性,二) 生物進化理論的基礎 遺傳學研究生物在少數(shù)幾個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,三) 指導生物遺傳改良工作 與農(nóng)

12、業(yè)科學有著廣泛而密切的聯(lián)系，為了提高家畜和農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，最直接的手段就是育種。 解放以后，由于我國遺傳學和育種學的緊密結(jié)合，不斷地培育優(yōu)良品種，使稻、麥、棉的產(chǎn)量大幅度提高。利用玉米、高粱、水稻雜種優(yōu)勢，一般增產(chǎn) 成,遺傳工程在農(nóng)業(yè)上的應用，可定向地控制農(nóng)作物和家畜品種的遺傳性狀。如美國孟山都已獲得抗除草劑的煙草，并正在將這種抗性基因向其它植物中轉(zhuǎn)移。將有關基因插入作物基因組內(nèi)，已經(jīng)使作物具有抗鱗翅目幼蟲和病毒病的能力。此外，還正在利用遺傳工程手段提高作物抗逆性和營養(yǎng)價值,2在動物生長激素方面，遺傳工程也發(fā)揮了巨大威力。如美國孟山都公司進行刺激分泌牛奶的牛生長激素的基因工程。 用遺傳工程

13、方法已成功地獲得豬、雞的生長激素，對豬、雞注射這種生長激素，不僅增重快，飼料利用高，而且豬的瘦肉率增加,四) 工業(yè)上的作用 遺傳工程在輕工，化工方面的應用也很有苗頭。如利用遺傳工程方法，可創(chuàng)造出解毒的細菌，他們含有不同分解能力的質(zhì)粒，可用于清除三廢中的有毒物質(zhì),五) 醫(yī)學上的作用 遺傳學的發(fā)展對醫(yī)學也有著重大的貢獻和影響。它大大提高了人們對許多嚴重疾病的認識，開辟了治療各種疾病的新途徑和預防診斷的新方法?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)人類的遺傳疾病近四千種，據(jù)分析，這些遺傳疾病多屬于先天性代謝失調(diào)，這是由于基因的缺陷，不能合成正常的物質(zhì)，如蛋白質(zhì)或酶的緣故,由此，有人設想采用“基因療法”將正?；蛱鎿Q缺陷的基因，治療遺傳疾病。在抗癌癥的研究上，一些科學家正在研究癌基因的作用機制，探討人工合成終止癌細胞繁殖的基因，以控制癌癥，從而戰(zhàn)勝疾病,四、遺傳學的學習與檢測 (一)遺傳學特點,試驗研究材料：所有動植物和微生物 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) 以生物細胞內(nèi)遺傳物質(zhì)為基礎，在特定環(huán)境下 采用一定的物理、化學與數(shù)學方法,綜合性強 生物