遺傳與遺傳學(xué)

1、遺傳與遺傳學(xué)高一（6）班 鄧解關(guān)遺傳，一般是指親代的性狀又在下代表現(xiàn)的現(xiàn)象。但在遺傳學(xué)上，指遺傳物質(zhì)從上代傳給后代的現(xiàn)象。例如，父親是色盲，女兒視覺正常，但她由父親得到色盲基因，并有一半機(jī)會(huì)將此基因傳給她的兒子，使顯現(xiàn)色盲性狀。故從性狀來(lái)看，父親有色盲性狀，而女兒沒有，但從基因的連續(xù)性來(lái)看，代代相傳，因而認(rèn)為色盲是遺傳的。遺傳對(duì)于優(yōu)生優(yōu)育是非常重要的因素之一。什么是遺傳為什么會(huì)出現(xiàn)遺傳這種奧妙的現(xiàn)象呢？19世紀(jì)末，科學(xué)家才在人體細(xì)胞的細(xì)胞核內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一種形態(tài)、數(shù)目、大小恒定的物質(zhì)。這種物質(zhì)甚至用最精密的顯微鏡也觀察不到，只有在細(xì)胞分裂時(shí)，通過某種特定的染色法，才能使它顯形，因此取名為“染色體”。

2、人們發(fā)現(xiàn)，不同種生物的染色體數(shù)目和形態(tài)各不相同，而在同一種生物中，染色體的數(shù)目及形狀則是不變的，于是有了子女像父母的遺傳現(xiàn)象。在總數(shù)為46條的染色體中，有44條是男女都一樣的，被人們稱為常染色體。男性的性染色體為“ XY”，女性的性染色體為“XX”。人體染色體的數(shù)量，不管在身體哪個(gè)部位的細(xì)胞里都是成雙成對(duì)的存在的，即23對(duì)46條染色體，可是惟獨(dú)在生殖細(xì)胞卵子和精子里，卻只剩下23條，而當(dāng)精子和卵子結(jié)合成新的生命受精卵時(shí)，則又恢復(fù)為46條?？梢娫谶@46條染色體中肯定有23條是來(lái)自父親，另外23條則來(lái)自母親，也就是說，一半來(lái)自父親，一半來(lái)自母親，既攜帶有父親的遺傳信息，又?jǐn)y帶有母親的遺傳信息。所有

3、這些，共同控制著胎兒的特征，等到胎兒長(zhǎng)大成人，生成精子或卵子時(shí)，染色體仍然要對(duì)半減少。如此循環(huán)往復(fù)，來(lái)自雙親的各種特征才得以一代又一代地傳遞，使人類代代復(fù)制著與自己相似的后代。那么，染色體又是怎么實(shí)現(xiàn)遺傳的呢？染色體靠的是它所攜帶的遺傳因子，也就是“基因”，基因是貯藏遺傳信息的地方，一個(gè)基因往往攜帶著祖輩一種或幾種遺傳信息，同時(shí)又決定著后代的一種或幾種性狀的特征?；蚴且环N比染色體小許多倍的微小的物質(zhì)，即使在光學(xué)顯微鏡下也不可能看到。它們按順序排列在染色體上。由染色體將它們帶入人體細(xì)胞。每條染色體都是由上千個(gè)基因組成的。人之初都是由一個(gè)受精卵經(jīng)過不斷的分裂增殖發(fā)育而成的，在這個(gè)受精卵里蘊(yùn)涵著父

4、母的無(wú)數(shù)個(gè)遺傳基因。詳盡設(shè)定了后代的容貌、生理、性格、體質(zhì)，甚至于某種遺傳病，子女就是按照這些特征發(fā)育成長(zhǎng)的。于是就出現(xiàn)了孩子在某個(gè)地方像父親，某個(gè)地方像母親的情況?；蛴酗@性和隱性之分，在一對(duì)基因中只有一個(gè)是顯性基因，其后代的相貌和特征就能表現(xiàn)出來(lái)。而隱性基因則只有當(dāng)成對(duì)基因中的兩個(gè)基因同時(shí)存在時(shí)，其特征才能表現(xiàn)出來(lái)，以人的相貌特征為例，在胚胎形成時(shí)，胎兒要分別接受父親和母親的同等基因，假如孩子從父親的基因里繼承了卷發(fā)，又從母親的基因里繼承了直發(fā)，但是他最后卻長(zhǎng)了一頭直發(fā)，這是因?yàn)?，在遺傳時(shí)直發(fā)是顯性，卷發(fā)是隱性，因此表現(xiàn)為直發(fā)。然而，在這個(gè)孩子的染色體中仍存在卷發(fā)的隱性基因，在他長(zhǎng)大成人后

5、，如果他的妻子和他一樣，體內(nèi)也存在卷發(fā)的隱性基因，那么他們的孩子就會(huì)有一頭卷發(fā)，表現(xiàn)出隔代遺傳的現(xiàn)象。這就是顯性基因和隱性基因的區(qū)別?；蜻€具有穩(wěn)定性和變異性。穩(wěn)定性是指基因能夠自我復(fù)制，使后代基因保持祖先的樣子。變異性是說基因在某種因素的刺激下能夠發(fā)生變化。如日本人在20世紀(jì)40年代一般因遺傳緣故，個(gè)子較矮小，到60年代之后，日本人注意營(yíng)養(yǎng)，每日喝奶，又加強(qiáng)鍛煉，其后代個(gè)子普遍增高，這就是遺傳基因向好的方向變異。遺傳學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史 人類在新石器時(shí)代就已經(jīng)馴養(yǎng)動(dòng)物和栽培植物，而后人們逐漸學(xué)會(huì)了改良動(dòng)植物品種的方法。西班牙學(xué)者科盧梅拉在公元60年左右所寫的論農(nóng)作物一書中描述了嫁接技術(shù)，還記載了幾個(gè)

6、小麥品種。533544年間中國(guó)學(xué)者賈思勰在所著齊民要術(shù)一書中論述了各種農(nóng)作物、蔬菜、果樹、竹木的栽培和家畜的飼養(yǎng)，還特別記載了果樹的嫁接，樹苗的繁殖，家禽、家畜的閹割等技術(shù)。改良品種的活動(dòng)從那時(shí)以后從未中斷。 許多人在這些活動(dòng)的基礎(chǔ)上力圖闡明親代和雜交子代的性狀之間的遺傳規(guī)律都未獲成功。直到1866年奧地利學(xué)者孟德爾根據(jù)他的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)表了植物雜交試驗(yàn)的論文，揭示了現(xiàn)在稱為孟德爾定律的遺傳規(guī)律，才奠定了遺傳學(xué)的基礎(chǔ)。 孟德爾的工作結(jié)果直到20世紀(jì)初才受到重視。19世紀(jì)末葉在生物學(xué)中，關(guān)于細(xì)胞分裂、染色體行為和受精過程等方面的研究和對(duì)于遺傳物質(zhì)的認(rèn)識(shí)，這兩個(gè)方面的成就促進(jìn)了遺傳學(xué)的發(fā)展。

7、從18751884的幾年中德國(guó)解剖學(xué)家和細(xì)胞學(xué)家弗萊明在動(dòng)物中，德國(guó)植物學(xué)家和細(xì)胞學(xué)家施特拉斯布格在植物中分別發(fā)現(xiàn)了有絲分裂、減數(shù)分裂、染色體的縱向分裂以及分裂后的趨向兩極的行為；比利時(shí)動(dòng)物學(xué)家貝內(nèi)登還觀察到馬副蛔蟲的每一個(gè)身體細(xì)胞中含有等數(shù)的染色體；德國(guó)動(dòng)物學(xué)家赫特維希在動(dòng)物中，施特拉斯布格在植物中分別發(fā)現(xiàn)受精現(xiàn)象；這些發(fā)現(xiàn)都為遺傳的染色體學(xué)說奠定了基礎(chǔ)。美國(guó)動(dòng)物學(xué)家和細(xì)胞學(xué)家威爾遜在 1896年發(fā)表的發(fā)育和遺傳中的細(xì)胞一書總結(jié)了這一時(shí)期的發(fā)現(xiàn)。 關(guān)于遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)歷來(lái)有所臆測(cè)。例如1864年英國(guó)哲學(xué)家斯賓塞稱之為活粒；1868年英國(guó)生物學(xué)家達(dá)爾文稱之為微芽； 1884年瑞士植物學(xué)家內(nèi)格利稱

8、之為異胞質(zhì)；1889年荷蘭學(xué)者德弗里斯稱之為泛生子；1883年德國(guó)動(dòng)物學(xué)家魏斯曼稱之為種質(zhì).實(shí)際上魏斯曼所說的種質(zhì)已經(jīng)不再是單純的臆測(cè)了，他已經(jīng)指明生殖細(xì)胞的染色體便是種質(zhì)，并且明確地區(qū)分種質(zhì)和體質(zhì)，認(rèn)為種質(zhì)可以影響體質(zhì)，而體質(zhì)不能影響種質(zhì)，在理論上為遺傳學(xué)的發(fā)展開辟了道路。 孟德爾的工作于1900年為德弗里斯、德國(guó)植物遺傳學(xué)家科倫斯和奧地利植物遺傳學(xué)家切爾馬克三位從事植物雜交試驗(yàn)工作的學(xué)者所分別發(fā)現(xiàn)。19001910年除證實(shí)了植物中的豌豆、玉米等和動(dòng)物中的雞，小鼠、豚鼠等的某些性狀的遺傳符合孟德爾定律以外，還確立了遺傳學(xué)的一些基本概念。1909年丹麥植物生理學(xué)家和遺傳學(xué)家約翰森稱孟德爾式遺傳

9、中的遺傳因子為基因，并且明確區(qū)別基因型和表型。同年貝特森還創(chuàng)造了等位基因、雜合體、純合體等術(shù)語(yǔ)，并發(fā)表了代表性著作孟德爾的遺傳原理。 從1910年到現(xiàn)在遺傳學(xué)的發(fā)展大致可以分為三個(gè)時(shí)期：細(xì)胞遺傳學(xué)時(shí)期、微生物遺傳學(xué)時(shí)期和分子遺傳學(xué)時(shí)期。 大致是19101940年，可從美國(guó)遺傳學(xué)家和發(fā)育生物學(xué)家摩爾根在1910年發(fā)表關(guān)于果蠅的性連鎖遺傳開始，到1941年美國(guó)遺傳學(xué)家比德爾和美國(guó)生物化學(xué)家塔特姆發(fā)表關(guān)于鏈孢霉的營(yíng)養(yǎng)缺陷型方面的研究結(jié)果為止。 這一時(shí)期通過對(duì)遺傳學(xué)規(guī)律和染色體行為的研究確立了遺傳的染色體學(xué)說。摩爾根在1926年發(fā)表的基因論和英國(guó)細(xì)胞遺傳學(xué)家達(dá)林頓在1932年發(fā)表的細(xì)胞學(xué)的最新成就兩書

10、是這一時(shí)期的代表性著作。這一時(shí)期中雖然在1927年由美國(guó)遺傳學(xué)家馬勒和1928年斯塔德勒分別在動(dòng)植物中發(fā)現(xiàn)了 X射線的誘變作用，可是對(duì)于基因突變機(jī)制的研究并沒有進(jìn)展?；蜃饔脵C(jī)制研究的重要成果則幾乎只限于動(dòng)植物色素的遺傳研究方面。 大致是19401960年，從1941年比德爾和塔特姆發(fā)表關(guān)于脈孢霉屬中的研究結(jié)果開始，到19601961年法國(guó)分子遺傳學(xué)家雅各布和莫諾發(fā)表關(guān)于大腸桿菌的操縱子學(xué)說為止。 在這一時(shí)期中，采用微生物作為材料研究基因的原初作用、精細(xì)結(jié)構(gòu)、化學(xué)本質(zhì)、突變機(jī)制以及細(xì)菌的基因重組、基因調(diào)控等，取得了已往在高等動(dòng)植物研究中難以取得的成果，從而豐富了遺傳學(xué)的基礎(chǔ)理論。1900191

11、0年人們只認(rèn)識(shí)到孟德爾定律廣泛適用于高等動(dòng)植物，微生物遺傳學(xué)時(shí)期的工作成就則使人們認(rèn)識(shí)到遺傳學(xué)的基本規(guī)律適用于包括人和噬菌體在內(nèi)的一切生物。 從1953年美國(guó)分子生物學(xué)家沃森和英國(guó)分子生物學(xué)家克里克提出DNA的雙螺旋模型開始，但是50年代只在DNA分子結(jié)構(gòu)和復(fù)制方面取得了一些成就，而遺傳密碼、mRNA、tRNA、核糖體的功能等則幾乎都是60年代才得以初步闡明。 分子遺傳學(xué)是在微生物遺傳學(xué)和生物化學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。分子遺傳學(xué)的基礎(chǔ)研究工作都以微生物、特別是以大腸桿菌和它的噬菌體作為研究材料；它的一些重要概念如基因和蛋白質(zhì)的線性對(duì)應(yīng)關(guān)系、基因調(diào)控等也都來(lái)自微生物遺傳學(xué)的研究。分子遺傳學(xué)在原核生

12、物領(lǐng)域取得上述許多成就后，才逐漸在真核生物方面開展起來(lái)。 正像細(xì)胞遺傳學(xué)研究推動(dòng)了群體遺傳學(xué)和進(jìn)化遺傳學(xué)的發(fā)展一樣，分子遺傳學(xué)也推動(dòng)了其他遺傳學(xué)分支學(xué)科的發(fā)展。遺傳工程是在細(xì)菌質(zhì)粒和噬苗體以及限制性內(nèi)切酶研究的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它不但可以應(yīng)用于工、農(nóng)、醫(yī)各個(gè)方面，而且還進(jìn)一步推進(jìn)分子遺傳學(xué)和其他遺傳學(xué)分支學(xué)科的研究。 免疫學(xué)在醫(yī)學(xué)上極為重要，已有相當(dāng)長(zhǎng)的歷史。按照一個(gè)基因一種酶假設(shè)，一個(gè)生物為什么能產(chǎn)生無(wú)數(shù)種類的免疫球蛋白，這本身就是一個(gè)分子遺傳學(xué)問題。自從澳大利亞免疫學(xué)家伯內(nèi)特在 1959年提出了克隆選擇學(xué)說以后，免疫機(jī)制便吸引了許多遺傳學(xué)家的注意。目前免疫遺傳學(xué)既是遺傳學(xué)中比較活躍的領(lǐng)域之一，也是分子遺傳學(xué)的活躍領(lǐng)域之一。 在分子遺傳學(xué)時(shí)代另外兩個(gè)迅速發(fā)展的遺傳學(xué)分支是人類遺傳學(xué)和體細(xì)胞遺傳學(xué)。自從采用了微生物遺傳學(xué)研究的手段后，遺傳學(xué)研究可以不通過生殖細(xì)胞而通過高體培養(yǎng)的體細(xì)胞進(jìn)行，人類遺傳學(xué)的研究才得以迅速發(fā)展。不論研究的