遺傳學(xué) 第一章 緒論

第一章緒論第一節(jié)遺傳學(xué)的涵義第二節(jié)遺傳學(xué)的開展第三節(jié)遺傳學(xué)的應(yīng)用第一節(jié)遺傳學(xué)的涵義一、遺傳學(xué)的定義遺傳學(xué)〔Genetics〕：研究生物遺傳與變異規(guī)律的一門科學(xué)。遺傳學(xué)是當(dāng)代生命科學(xué)的核心和前沿之一。遺傳〔heredity〕：母體產(chǎn)生與自己相似的個(gè)體的過程。俗語：“種瓜得瓜，種豆得豆〞。遺傳是靠各種繁殖方式來完成的。遺傳的細(xì)胞學(xué)根底：生殖細(xì)胞的減數(shù)分裂。遺傳的分子根底：DNA的半保存復(fù)制和蛋白質(zhì)的定向合成。變異〔variation〕：同種生物個(gè)體之間的差異，包括子代與親代之間、子代個(gè)體之間的差異。俗語：“一母生九子，連母十個(gè)樣〞。遺傳與變異的關(guān)系：1〕在任何生物，遺傳和變異同時(shí)存在，遺傳與變異是生物生存與進(jìn)化的根本因素。2〕遺傳維持了生命的延續(xù)，沒有遺傳就沒有生命的存在，沒有遺傳就沒有相對(duì)穩(wěn)定的物種。3〕變異使得生物物種推陳出新，層出不窮。沒有變異，就沒有新物種的形成；沒有變異，就沒有生物的進(jìn)化。遺傳與變異相輔相成，共同作用，使得生物生生不息，造就了形形色色的生物界。二、遺傳學(xué)的研究內(nèi)容遺傳物質(zhì)的本質(zhì)：化學(xué)本質(zhì)、結(jié)構(gòu)、組織、所包含的信息、變化；遺傳物質(zhì)的傳遞：遺傳物質(zhì)的復(fù)制、染色體的行為、遺傳規(guī)律、基因在群體中的數(shù)量變遷；遺傳信息的實(shí)現(xiàn)：基因的功能、基因的相互作用、基因表達(dá)的調(diào)控、個(gè)體發(fā)育中基因的作用機(jī)制。遺傳學(xué)與生物學(xué)的許多分支學(xué)科都形成了交叉學(xué)科，遺傳學(xué)固有的“邊界〞在消失，新一代遺傳學(xué)又稱為基因?qū)W--研究生物基因的結(jié)構(gòu)、傳遞、表達(dá)和調(diào)控的學(xué)科。三、遺傳學(xué)的分支學(xué)科按研究的層次分類：

群體遺傳學(xué)(Populationgenetics)

宏觀即進(jìn)化遺傳學(xué)或種群遺傳學(xué)數(shù)量遺傳學(xué)(Quantitativegenetics)

細(xì)胞遺傳學(xué)(Cytogenetics)

核外遺傳學(xué)(Extranucleargenetics)

微觀即細(xì)胞質(zhì)遺傳學(xué)(Cytoplasmicgenetics)

染色體遺傳學(xué)(Chromosomalgenetics)

分子遺傳學(xué)(Moleculargenetics)按研究對(duì)象分類：

人類遺傳學(xué)(Humangenetics)

動(dòng)物遺傳學(xué)(Animalgenetics)

植物遺傳學(xué)(Plantgenetics)

微生物遺傳學(xué)(Microbialgenetics)按研究范疇分類：

發(fā)育遺傳學(xué)(Developmentalgenetics)

行為遺傳學(xué)(Behavioralgenetics)

免疫遺傳學(xué)(Immunogenetics)

藥物遺傳學(xué)(Pharmacogenetics)

毒理遺傳學(xué)(Toxicogenetics)輻射遺傳學(xué)(Radiationgenetics)腫瘤遺傳學(xué)(Cancergenetics)

醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)(Medicalgenetics)

血型遺傳學(xué)(Bloodgroupgenetics)生化遺傳學(xué)(Biochemicalgenetics)

應(yīng)用學(xué)科：基因工程學(xué)(Geneengineering)優(yōu)生學(xué)(Eugenics)遺傳育種學(xué)第二節(jié)遺傳學(xué)的開展一．在孟德爾以前及同時(shí)代的一些遺傳說進(jìn)展1我國河北武安磁山新石器遺址農(nóng)業(yè)考古研究中獲得的重大進(jìn)展:中國北方半干旱區(qū)，距今約10000年前就已經(jīng)馴化出世界上古老的黍旱作農(nóng)作物;在距今約8700～7500年期間，開始出現(xiàn)少量粟的植硅體，但粟的含量一直沒有超過3%，依然是以黍?yàn)橹?。磁山遺址不僅可能是世界粟的發(fā)祥地，更可能是黍的起源地。進(jìn)展2以華東師大終身教授陳中原博士、王張華博士為核心的河口海岸地貌學(xué)研究團(tuán)隊(duì)與其他人合作，對(duì)我國太湖流域杭州灣附近的新石器時(shí)代早期遺址跨湖橋考古發(fā)現(xiàn)：早在7700年前，聰明的史前人類已經(jīng)知道利用燒荒筑壩的方式營造適合種植水稻的土地環(huán)境。相關(guān)成果刊登在最新出版的英國?自然?雜志上。英國倫敦大學(xué)學(xué)院博士多里安·富勒、北京大學(xué)中國考古學(xué)研究中心副教授秦嶺、中國社科院考古所研究員趙志軍等人，通過對(duì)位于浙江余姚的田螺山新石器遺址稻穗穎花出現(xiàn)的密集程度的調(diào)查，揭示：在中國長江下游的浙江地區(qū)，水稻是在一個(gè)緩慢的過程中逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槿斯ぷ魑锏模淙斯しN植在6900年至6600年前到達(dá)一個(gè)頂峰。相關(guān)成果刊登在3月20日出版的美國?科學(xué)?雜志上。6.1883年，法國動(dòng)物學(xué)家魯.威廉〔RouxW.〕提出，有絲分裂和減數(shù)分裂過程的存在可能是由于染色體組成了遺傳物質(zhì)，同時(shí)他還假定了遺傳單位沿著染色體作直線排列。7.1883年，德國生物學(xué)家魏斯曼(A.Weismann)否認(rèn)了泛生論，提出了完整的遺傳與發(fā)育理論—種質(zhì)論〔germplasmtheory〕，認(rèn)為多細(xì)胞生物分為：種質(zhì)(germplasm):性細(xì)胞和產(chǎn)生性細(xì)胞的細(xì)胞，世代間連續(xù)，能產(chǎn)生后代的種質(zhì)和體質(zhì)。體質(zhì)(somatoplasm)：不連續(xù)，不能產(chǎn)生種質(zhì)。二、遺傳學(xué)的誕生1797年英國的奈特〔T.Knight〕豌豆雜交實(shí)驗(yàn)：P灰色×白色

F1灰色F2灰色白色但未統(tǒng)計(jì)分析，只發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象。1863年，法國的諾丹〔Nauding〕發(fā)表了植物雜交的論文，并獲法國政府的獎(jiǎng)勵(lì)。他認(rèn)為：〔1〕植物雜交的正交和反交結(jié)果是相同的；〔2〕在雜種植物的生殖細(xì)胞形成時(shí)，“負(fù)責(zé)遺傳性狀的要素〞互相分開，進(jìn)入不同的性細(xì)胞中，否那么就無法解釋雜種二代所得到的結(jié)果。這一結(jié)論與孟德爾定律已經(jīng)非常接近。1865年2月8日，當(dāng)時(shí)屬奧地利的布隆〔Brunn〕基督教修道院的修士格里高·孟德爾〔GregorJohannMendel〕，根據(jù)他8年植物雜交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，在當(dāng)?shù)氐目茖W(xué)協(xié)會(huì)上宣讀了一篇題為?植物雜交實(shí)驗(yàn)?的論文〔1866年正式發(fā)表在該協(xié)會(huì)的會(huì)刊上〕，提出了遺傳因子的別離假說和自由組合假說。但這一發(fā)現(xiàn)被埋沒達(dá)35年之久。孟德爾臨終前說：“等著瞧吧，我的時(shí)代總有一天要來臨〞孟德爾定律的重新發(fā)現(xiàn)荷蘭阿姆斯特丹大學(xué)的教授狄夫瑞斯〔deVries〕進(jìn)行了月見草雜交試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)F2的別離比為3:1。1900年3月26日其論文“雜種別離法那么〞發(fā)表在?德國植物學(xué)會(huì)雜志?和法國科學(xué)院的?紀(jì)事錄?。狄夫瑞斯曾從L.H拜萊的?植物育種?中查到孟德爾的工作。他在德文版中提到了孟德爾的工作，但在法文版中未提及。奧地利維也納農(nóng)業(yè)大學(xué)的講師切爾邁克〔Tschermak〕也作了豌豆雜交試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了別離現(xiàn)象，撰寫了“關(guān)于豌豆的人工雜交〞的講師就職論文，清樣出來后他讀到了狄夫瑞和斯科倫斯的論文，于是急忙投寄論文摘要，于1900年6月24日也發(fā)表在?德國植物學(xué)會(huì)雜志?.

德國圖賓根大學(xué)的教授科倫斯〔Correns,C.E〕于1900年4月21日閱讀狄夫瑞斯法文版的論文，發(fā)現(xiàn)其結(jié)論和自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同，且科倫斯已從老師未格里處知道了孟德爾的工作，于是他撰寫了“雜種后代表現(xiàn)方式的孟德爾法那么〞一文，1900年4月24日發(fā)表在?德國植物學(xué)會(huì)雜志?。這對(duì)重新發(fā)現(xiàn)孟德爾法那么起了重要的作用。以上三個(gè)人的工作都發(fā)表在?德國植物學(xué)會(huì)雜志?，都證實(shí)了孟德爾法那么，這就是遺傳學(xué)開展史上著名的孟德爾法那么的重新發(fā)現(xiàn)，它標(biāo)志遺傳學(xué)誕生。三、遺傳學(xué)的開展1〕初創(chuàng)的10年〔1900--1910〕證實(shí)孟德爾定律，確立一些根本概念。在玉米、雞、小鼠、豚鼠等材料證實(shí)了孟德爾定律〔1910年才稱定律，以前稱假說〕。貝特森〔Bateson〕先后創(chuàng)用了:遺傳學(xué)〔genetics〕，等位基因〔allele〕，純合體〔homozygous〕,雜合體〔heterozygous〕，上位基因〔epistaticgenes〕。Johannsen〔約翰森〕1909年創(chuàng)用了:基因〔gene〕,基因型〔genotype〕,表現(xiàn)型〔phenotype〕?！?〕細(xì)胞遺傳學(xué)時(shí)期〔1910-1940〕迄止：1910年T.H.Morgan〔摩爾根〕發(fā)現(xiàn)連鎖互換規(guī)律---1941年G.W.Beadle和E.L.Tatum發(fā)表鏈孢霉?fàn)I養(yǎng)缺陷型方面的研究結(jié)果。成就：通過對(duì)遺傳定律和染色體行為的研究，確立了遺傳的染色體學(xué)說〔基因?qū)W說〕。1910年摩爾根〔Morgan〕通過果蠅的遺傳研究，證明了基因位于染色體上，發(fā)現(xiàn)了連鎖互換規(guī)律，1926年發(fā)表?基因論?〔Thetheoryofthegene〕。【1962獲諾貝爾獎(jiǎng)】。1927年Muller用X-射線誘發(fā)突變，證明基因既是功能單位，又是重組單位和突變單位。2〕遺傳學(xué)開展的三個(gè)時(shí)期〔2〕微生物遺傳學(xué)時(shí)期〔1941-1960〕迄止：1941年G.W.Beadle和E.L.Tatum發(fā)表鏈孢霉?fàn)I養(yǎng)缺陷型的研究結(jié)果--1961年F.Jacob和J.Monod發(fā)表大腸桿菌乳糖操縱子學(xué)說。成就：以微生物為研究材料，用理化因素誘變。證明了DNA是遺傳物質(zhì)〔1944，Avery〕；說明了基因決定蛋白質(zhì)----“一個(gè)基因一個(gè)酶〞說；初步說明了突變與重組的機(jī)理；F.Jacob和J.Monod提出大腸桿菌乳糖操縱子模型--基因的活性是可調(diào)控的?！?965獲諾貝爾獎(jiǎng)】1998F.Andrew和M.Craig發(fā)現(xiàn)RNA干擾〔RNAi〕機(jī)制?！?006年獲諾貝爾獎(jiǎng)】2001.2.12完成人類基因組圖譜。2001D.Kornberg揭示真核生物轉(zhuǎn)錄的分子機(jī)制。遺傳學(xué)是生命科學(xué)領(lǐng)域開展最為迅速的學(xué)科之一，是當(dāng)代生命科學(xué)的核心和前沿。從1970年代起，大多數(shù)突出的成就都來自遺傳學(xué)領(lǐng)域?！俺菑倪z傳學(xué)角度看問題，否那么就無法理解生物學(xué)，遺傳學(xué)是生物科學(xué)的核心，它提供了一個(gè)框架，使生物的多樣性及其過程可在其中被理解為一個(gè)理性的統(tǒng)一體〞〔引自Ayala,F.J.andKigerJ.A.?ModernGenetics?〕第三節(jié)遺傳學(xué)與國民經(jīng)濟(jì)的關(guān)系一、遺傳學(xué)與農(nóng)牧業(yè)的關(guān)系遺傳學(xué)是動(dòng)物、植物和微生物育種的理論根底。通過雜交育種，使一些農(nóng)畜產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量有了很大的提高，也培育出了許多抗病、抗逆的動(dòng)植物新品種?！熬G色革命〞玉米的產(chǎn)量：1930年代早期：93kg/畝；1940年代早期：140kg/畝1980年代早期：423kg/畝牛的產(chǎn)奶量：黃牛≤400kg/年·頭高產(chǎn)乳牛10000kg/年·頭基因工程育種：轉(zhuǎn)基因植物、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物二、遺傳學(xué)與工業(yè)的關(guān)系工業(yè)微生物的育種；

遺傳工程生產(chǎn)胰島素、干擾素等藥物和疫苗。

基因工程生產(chǎn)人生長激素釋放抑制因子，9升大腸桿菌發(fā)酵液可產(chǎn)生5mg,等于50萬頭羊腦中提出的總產(chǎn)量。遺傳學(xué)課的要求掌握根本概念熟悉經(jīng)典實(shí)驗(yàn)了解研究前沿領(lǐng)悟科研方法陶冶科學(xué)精神教學(xué)方式講授，討論?？己朔椒?.考核方式：考核方式為考試。2.成績?cè)u(píng)定：成績?cè)u(píng)定采用百分制。采用期末考試與平時(shí)成績相結(jié)合的方式進(jìn)行綜合評(píng)定，最終成績由以下三個(gè)局部組成：第一局部：期末考試成績占70%，第二局部：作業(yè)成績及平時(shí)檢測占20%，文獻(xiàn)閱讀與綜述占10%?？记谝布{入成績?cè)u(píng)定，每缺課一次扣5分。教學(xué)參考書劉祖洞.遺傳學(xué)(上冊(cè)).北京:高等教育出版社，1990.劉祖洞.遺傳學(xué)(下冊(cè)).北京