遺傳學(xué)1緒論

1、2021/2/8,1,普 通 遺 傳 學(xué),GENERAL GENETICS,天津農(nóng)學(xué)院,緒論 第一章 遺傳的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ) 第二章 遺傳物質(zhì)的分子基 礎(chǔ) 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(xì)菌和病毒的遺傳 第十一章 細(xì)胞質(zhì)遺傳 第十二章 遺傳工程 第十三章 基因組學(xué) 第十四章 基因表達(dá)的調(diào)控 第十五章 群體遺傳與進(jìn)化,緒論 Introduction,一、遺傳學(xué)研究的對象和任務(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)的學(xué)習(xí)與檢測,一、遺傳學(xué)的研

2、究對象和任務(wù),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(guān)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(xué) .遺傳學(xué)：研究生物遺傳和變異的科學(xué)。 .研究對象： .研究任務(wù)：闡明規(guī)律，指導(dǎo)實(shí)踐，服務(wù)于人類,二、遺傳學(xué)的發(fā)展簡史 遺傳學(xué)的建立和發(fā)展，大致經(jīng)過經(jīng)典遺傳學(xué)與現(xiàn)代遺傳學(xué)兩個階段和三個水平： 個體水平形態(tài)遺傳學(xué) 細(xì)胞水平 細(xì)胞遺傳學(xué) 分子水平分子遺傳學(xué),一) 遺傳學(xué)的誕生 “桂實(shí)生桂，桐實(shí)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(jì)末葉,二 )遺傳學(xué)的發(fā)展 . 經(jīng)典遺傳學(xué) (十八世紀(jì)下半葉至二十世紀(jì)中葉) 1）顆粒遺傳學(xué) (十八世紀(jì)下半葉至十九世紀(jì)下半葉) 法國拉馬克(Lamack,J.K1744-1829 )：用進(jìn)廢退和獲得性狀遺傳。 英國達(dá)爾文(Dorwin.C.1809-1882)：發(fā)表物種起源，提出進(jìn)化學(xué)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(yàn)，割老鼠尾巴的試驗(yàn)。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(rèn)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(xué)生畢生致力于，用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(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),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(yàn)的基礎(chǔ)上，于1856-1864年從事豌豆雜交試驗(yàn)， 1866年發(fā)表“植物雜交試驗(yàn)”論文，首次提出分離和獨(dú)立分配規(guī)律。認(rèn)為性狀遺傳是受細(xì)胞里的遺傳因子控制的,2）經(jīng)典基因論(十九世紀(jì)下半葉至二十世紀(jì)中葉,1900年(遺傳學(xué)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(xué)作為一個學(xué)科。并在香豌豆雜交試驗(yàn)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(xué)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(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。 1909年，約翰生(Johannsen)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” 1908年，哈迪(Hardy)和魏伯格(Weinberg)分別推導(dǎo)出群體遺傳平衡定律,191

6、0年，美國遺傳學(xué)家摩爾根(Morgan)等用果蠅為材料進(jìn)行大量的遺傳試驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)了性狀連鎖現(xiàn)象，研究了細(xì)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(jìn)而提出了染色體遺傳理論，進(jìn)一步發(fā)展為細(xì)胞遺傳學(xué)。 1913年，斯特蒂文特(Sturtevant)繪制出第一張連鎖遺傳圖，標(biāo)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(fèi)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(xué)和群體遺傳學(xué)的數(shù)學(xué)分析基礎(chǔ)。 1937年

7、，布萊克斯里(Blakeslee)等用秋水仙素誘導(dǎo)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(xué)和生化遺傳學(xué),分子遺傳學(xué)(二十世紀(jì)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(jìn)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(xué)的開始。提出了DNA分子雙螺旋(double helix)模型，是分子遺傳學(xué)及以之為核心的分子生

8、物學(xué)建立的標(biāo)志。 目前分子遺傳學(xué)已進(jìn)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(jìn),1961年F.jacob和J.Monod提出調(diào)節(jié)基因表達(dá)的操縱子模型。 20世紀(jì)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(xì)菌對抗生素抗性的質(zhì)粒的發(fā)現(xiàn) 使遺傳學(xué)的發(fā)展走在了生物科學(xué)的前面。 20世紀(jì)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(shí)現(xiàn)，能進(jìn)行基因的人工分離和合成。 建立遺傳工程這一新的研究領(lǐng)域。 20世紀(jì)80年代 基因工程技術(shù)的不斷成熟和應(yīng)用,20世紀(jì)90年代 人類基因組計劃的實(shí)施 動物基因組計劃的相

9、繼提出和實(shí)施 1996年 綿羊多利的誕生 動物體細(xì)胞克隆 21世紀(jì) “后基因組時代,在湯姆森科學(xué)信息研究所出版的慶祝之年?？校翱寺〉耐黄疲褐袊茖W(xué)家在1981年培育出第一條克隆魚鯽魚,中國科學(xué)家在1981年培育出第一條克隆魚鯽魚,三) 我國的遺傳學(xué)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(shù)取得了一些成就。雜種優(yōu)勢，花粉的單倍體育種，遠(yuǎn)緣雜交達(dá)國際先進(jìn)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(xué)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(yīng)是這一領(lǐng)域的一篇早期文獻(xiàn)；他于1985年

10、出版的發(fā)生遺傳學(xué)是這一領(lǐng)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(lǐng)域取得開創(chuàng)性的成就，為奠定現(xiàn)代進(jìn)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(xué)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(xué)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(xì)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(jìn)行血干細(xì)胞移植和器官移植，排異反應(yīng)大大減少,四) 遺傳學(xué)與其它學(xué)科的關(guān)系 1.充分利用其他學(xué)

11、科，從描述科學(xué)上升到精密科學(xué)。 2.與其他學(xué)科相互結(jié)合，交叉滲透，建立眾多分支學(xué)科。(數(shù)量、細(xì)胞、群體、微生物、醫(yī)學(xué)、發(fā)育、進(jìn)化、輻射、分子、基因組學(xué)、遺傳工程等,三、遺傳學(xué)的應(yīng)用 遺傳學(xué)的深入研究，不僅直接關(guān)系到遺傳學(xué)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(jìn)化，對于推動整個生物科學(xué)和有關(guān)科學(xué)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(xué)在分子水平上的統(tǒng)一性,二) 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,三) 指導(dǎo)生物遺傳改良工作 與農(nóng)

12、業(yè)科學(xué)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(xué)和育種學(xué)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(yīng)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(guān)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(jìn)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(yīng)用也很有苗頭。如利用遺傳工程方法，可創(chuàng)造出解毒的細(xì)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(xué)上的作用 遺傳學(xué)的發(fā)展對醫(yī)學(xué)也有著重大的貢獻(xiàn)和影響。它大大提高了人們對許多嚴(yán)重疾病的認(rèn)識，開辟了治療各種疾病的新途徑和預(yù)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(shè)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(xué)家正在研究癌基因的作用機(jī)制，探討人工合成終止癌細(xì)胞繁殖的基因，以控制癌癥，從而戰(zhàn)勝疾病,四、遺傳學(xué)的學(xué)習(xí)與檢測 (一)遺傳學(xué)特點(diǎn),試驗(yàn)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(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