上海交通大學(xué)遺傳學(xué)課件緒論

主講：曹越平

遺傳學(xué)

GENETICS

細胞遺傳學(xué)分子遺傳學(xué)基因工程原理和方法數(shù)量遺傳學(xué)群體遺傳學(xué)教材及教學(xué)參考書：朱軍主編王亞馥、代灼華編著遺傳學(xué)高等教育出版社（1999,6第一版，2002,9第5次印刷）ESSENTALSofGENETICS,WilliamS.Klug&MichaelR.Cummings,PulishedbyPearsonEducationInc.thefifthedition李惟基主編中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社2001,1第一版劉祖洞主編遺傳學(xué)(上，下)高等教育出版社第二版1991徐晉麟，徐沁，陳淳編著

現(xiàn)代遺傳學(xué)原理科學(xué)出版社2000方宗熙編著普通遺傳學(xué)科學(xué)出版社1979J.D.Watsonetalinter,G.I.《遺傳學(xué)》(影印版)

科學(xué)出版社，1999年課程考核辦法理論80%

期末考試80%實踐20%

第一章緒論這一學(xué)科名稱是英國遺傳學(xué)家貝特森（Bateson，W）于1909年首先提出的。遺傳學(xué)是生命科學(xué)領(lǐng)域中一門新興的學(xué)科，主要是研究遺傳(Heredity,inheretance)與變異(variation)的規(guī)律和機制的一門科學(xué)。遺傳(Heredity,inheretance):后代與子代與有相似性，保持物種和類型具有相對的穩(wěn)定性

基因的結(jié)構(gòu)DNA的復(fù)制(replication),

基因表達(geneexpression)表達調(diào)控(regulation)

基因縱向轉(zhuǎn)遞

轉(zhuǎn)化(transformation)基因橫向轉(zhuǎn)遞

轉(zhuǎn)導(dǎo)(transduction)

轉(zhuǎn)染(transfection)

無性繁殖

接合(conjugation)保持物種穩(wěn)定轉(zhuǎn)基因(transgene)一、什么遺傳與變異？變異(variation):

子代與親代、子代與子代存在差異。物種和類型的多樣性，生物進化的動力（適應(yīng)性）。基因重組(Recombination)減數(shù)分裂中染色體的自由組合染色體的重排(Rearrangements)轉(zhuǎn)基因－體外重組

基因突變(Mutation)基因突變?nèi)旧w畸變（Aberration）

有性繁殖物種進化

遺傳學(xué)——基因的結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)遞、

表達規(guī)律的一門科學(xué)。遺傳學(xué)的分支按研究的層次分類：宏觀群體遺傳學(xué)(Populationgenetics)

即進化遺傳學(xué)或種群遺傳學(xué)數(shù)量遺傳學(xué)(Quantitativegentics)微觀：細胞遺傳學(xué)(Cytogenetics)核外遺傳學(xué)(ExtranuclearG.)即細胞質(zhì)遺傳學(xué)(CytoplasmicG.)染色體遺傳學(xué)(ChromosomalG.)分子遺傳學(xué)(Moleculargenetics)按研究對象分類：人類遺傳學(xué)(Humangenetics)動物遺傳學(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)生遺傳學(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：生物工程學(xué)(Biotechnology)優(yōu)生學(xué)(Eugenics)育種學(xué)(Breeding)微生物、植物、動物第一節(jié)遺傳學(xué)的發(fā)展史一．在孟德爾以前及同時代的一些遺傳說1.公元前五世紀希波克拉底（Hippocrates）提出了第一個遺傳理論。他認為子代具有親代的特性那是因為在精液或胚胎里集中了來自身體各部分的微小代表元素(elememt)。2.100年后，亞里斯多德（Aristotle）認為:精液不是提供胚胎組成的元素，而是提供后代的藍圖。生物的遺傳不是通過身體各部分樣本的傳遞，而是個體胚胎發(fā)育所需的信息傳遞3.1809年拉馬克（Lamarck,J.B）提出了“用進廢退”的進化論觀點，由此而得出獲得性狀（acquiredcharacteristics）是可以遺傳的。4.1866年達爾文（Darwin）提出了泛生論（hypothesisofpangenesis），認為身體各部分細胞里都存在一種胚芽或泛子（pangens）6.德國的生物學(xué)家魏斯曼（WeismannA）做了連續(xù)22代剪斷小鼠尾巴的實驗，否定了泛生論。5.1883年法國動物學(xué)家魯.威廉（Roux.W）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)，同時他還假定了遺傳單位沿著染色體絲作直線排列。1883和1885年他將Roux,W.理論發(fā)展成為完整的遺傳和發(fā)育的理論——種質(zhì)論（germplasmtheory），認為多細胞生物可分為：

種質(zhì)（germplasm）：獨立,連續(xù),不受環(huán)境影響,能產(chǎn)生后代的種質(zhì)和體質(zhì)。

體質(zhì)（somatoplasm）。體質(zhì)是不連續(xù)的，能夠受到環(huán)境影響,不能產(chǎn)生種質(zhì)。

二．遺傳學(xué)的誕生

1797年英國的奈特（Knight，T）豌豆雜交實驗：P灰色×白色的

F1灰色F2灰色白色但未統(tǒng)計分析，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勵，他認為：（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胞形成時“負責(zé)遺傳性狀的要素互相分開，進入不同的性細胞中，否則就無法解釋雜種二代所得到的結(jié)果”1865年當時屬奧地利的布隆（Brunn）基督教修道院的修士格里高·孟德爾(1822-1884)

（GregorJohannMendel），根據(jù)他8年植物雜交實驗的結(jié)果，2月8日在當?shù)氐目茖W(xué)協(xié)會上宣讀了一篇題為“植物雜交實驗”的論文，1866年正式發(fā)表在該協(xié)會的會刊上。

孟德爾臨終前說：“等著瞧吧，我的時代

總有一天要來臨”孟德爾定律的重新發(fā)現(xiàn)1900年:荷蘭的德弗里斯（Devries）月見草（1900，3，26）83-90德國的植物學(xué)家科倫斯（Correns,C.E）玉米（4，24）158-168奧地利的切爾邁克（Tschermak）豌豆（6，2）232-239分別同時發(fā)現(xiàn)了這一規(guī)律《德國植物學(xué)雜志》18卷貝特森先后創(chuàng)用:

遺傳學(xué)（Genetics）等位基因（allele）純合體（homozygous）雜合體（heterozygous）上位基因（epistaticgenes）

1909年丹麥的科學(xué)家

約翰遜（Johannsen）創(chuàng)用了

基因（gene）

基因型（genotype）

表型（phenotype）第一個時期:細胞遺傳學(xué)時期

(1910－1940)1910年摩爾根（Morgan,T.H）及其

斯特蒂文特（Sturtevant）弟子布里吉斯（Bridges）

繆勒（Muller）創(chuàng)立了連鎖定律基因是一個抽象的遺傳因子，既是功能單位，又是重組單位和突變單位1927突變,多倍體,雜種優(yōu)勢1930統(tǒng)計的方法性狀的遺傳數(shù)量遺傳學(xué)和統(tǒng)計遺傳學(xué)第二時期:微生物遺傳和生化遺傳時期（1941—1960）

1941Beadle和Totum提出一基因一酶學(xué)說1944

Avery確定遺傳物質(zhì)為DNA1951McClintockB.發(fā)現(xiàn)跳躍基因或稱轉(zhuǎn)座1953

Watson和

Crick建立雙螺旋模型1958

Crick提出中心法則1945:薛丁諤（Sehrdinger,E）

《什么是生命》(WHATISLIFE?CambridgeUniv)“基因是活細胞的關(guān)鍵組成部分，要懂得什么是生命就必須知道基因是如何發(fā)揮作用的?！钡谌龝r期:分子遺傳時期

1961:Jacob和Monod建立乳糖操縱子模型1964，1965：Nirenberg，Khorana破譯遺傳密碼1958Kornberg發(fā)現(xiàn)DNA合成酶1975Temin發(fā)現(xiàn)反轉(zhuǎn)錄酶19621968Arber，1978Smith發(fā)現(xiàn)限制性酶1972Berg建立重組技術(shù)1977Sanger，Gilbert建立測序方法1977Sharp和Roberts

發(fā)現(xiàn)內(nèi)含子在此期遺傳的基本單位是順反子（Cis—trons）1980Shapiro發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)座子1981

Cech和Altman發(fā)現(xiàn)核酶1986Swithies建立PCR技術(shù)1997Wilmut克隆羊誕生2000,6.26人類基因組草圖發(fā)表2001中國完成水稻基因組測序人類基因組計劃(humangenomeproject,HGP)是由美國科學(xué)家于1985年率先提出，于1990年正式啟動的。美、英、法、德、日本和我國科學(xué)家共同參與了這一預(yù)算達30億美元的人類基因組計劃。按照這個計劃的設(shè)想…要把人體內(nèi)約10萬個基因的密碼全部解開，同時繪制出人類基因的譜圖。要揭開組成人體4萬個基因的30億個堿基對的秘密。此期基因的概念是一段可以轉(zhuǎn)錄為功能性RNA的DNA，它可以重迭、斷裂的形式存在，并可轉(zhuǎn)座。

第二節(jié)遺傳學(xué)在國民經(jīng)濟中的作用

遺傳學(xué)與農(nóng)牧業(yè)的關(guān)系遺傳學(xué)與工業(yè)的關(guān)系遺傳學(xué)在能源的開發(fā)和環(huán)境保護中的應(yīng)用遺傳學(xué)在醫(yī)療衛(wèi)生工作中的應(yīng)用遺傳學(xué)在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用?

遺傳學(xué)的特點1.是一門推理性的學(xué)科2.多學(xué)科的交叉和融合3.發(fā)展快4.應(yīng)用性強

第一部分

遺傳信息的傳遞規(guī)律和物質(zhì)基礎(chǔ)

第一章 孟德爾定律第一節(jié) 孟德爾實驗孟德爾的功績：采用32個品種觀察了7對性狀,經(jīng)8年研究，發(fā)現(xiàn)了2個定律:獨立分配和自由組合定律，創(chuàng)立了“遺傳學(xué)”表1－1孟德爾的豌豆雜交實驗7對性狀的結(jié)果

2.84:1277矮787高高植株高植株×矮植株3.14:1207頂生651腋生腋生花腋生×花頂生2.82:1152黃428綠綠色綠色×黃色豆莢2.95:1299癟882鼓鼓脹膨大×縊縮豆莢3.15:1224白705紫紫花紫花×白花3.01:12001綠6022黃黃色黃葉×綠色子葉2.96:11850皺5474圓圓形圓形×皺縮子葉F2比例F2F1

豌豆表型二、孟德爾植物雜交實驗

（一）設(shè)計嚴密，層次分明

1.親本（parentgeneration)雜交(1)

選材(2)選擇研究的性狀(3)采用正反交（reciprocalcross）(4)設(shè)立對照實驗

確定了“顯性”（dominate）性狀“隱性”(recessive)性狀3.F2代的觀察進行統(tǒng)計處理；采用大樣本；將矮株進行移植：通過自交來研究其遺傳結(jié)構(gòu)。

2.雜種1代的觀察：

（filialgeneration1，F(xiàn)1)

確定了

顯性（dominate）性狀

隱性

(recessive)性狀4.F3代的研究

經(jīng)觀察統(tǒng)計：AA（1〕表型為顯性（A）Aa（2〕

（二）科學(xué)推論：（1）遺傳因子成對存在，形成生殖細胞時彼此分離；（2）以A代表顯性性狀，a代表隱性性狀，Aa表示雜合類型，那么在F2代中后代的構(gòu)成可用公式：

1A+2Aa+1a

表明了各種類型的基因型以及比例。（三）精確驗證創(chuàng)用測交方法對推論加以驗證

測交（testcross）：是指將雜種后代和隱性親本進行雜交，

回交（backcross）：是指雜種后代和任一親本雜交。第二節(jié)孟德爾定律（Mendel’slaws）對一對性狀的觀察得出了三條規(guī)律（1）F1代的性狀一致，通常和一個親本相同。得以表現(xiàn)的性狀為顯性，未能表現(xiàn)的性狀稱隱性，此稱F1一致性法則。（2）在雜種F2代中，初始親代的二種性狀（顯性和隱性）都能得到表達；（3）這兩性狀的比例總為3：1。表1-2六位學(xué)者重復(fù)孟德爾植物雜交實驗的結(jié)果

3.01:144892134707黃色×綠色子葉總數(shù)3.01:136186109090黃色×綠色子葉Darbishire19092.80:15141438黃色×綠色子葉Lock19053.05:1390311903黃色×綠色子葉Bateson19052.94:14451310黃色×綠色子葉Hurst19043.01:111903580黃色×綠色子葉Tschermak19003.08:14531394黃色×綠色子葉Correns19002.96:120016022黃色×綠色子葉孟德爾1865綠黃F2比例

F2親代實驗者一分離律（Lawofsegregation）

1．分離律的實質(zhì)控制性狀的一對等位基因在產(chǎn)生配子時彼此分離，并獨立地分配到不同的性細胞中。2．分離律的意義（1）具有普遍性遺傳病約有4344種（1988年）侏儒（先天性軟骨發(fā)育不全）顯性裂手裂足舞蹈?。℉untington）