第四时期因组和蛋白质组时期至今美

1、 第四时期第四时期: 基因组和蛋白质组时期基因组和蛋白质组时期 (1986 至今至今) 1986 美 dulbecco首次提出了“ 人类基因组 工程” 1990 4月美国宣布人类基因组测序工作的5 年计划。 1991 stepken fodor 把基因芯片的设想第一 次变成了现实. 1992 10月美vollrath d.等分别完成人类y染 色体染色体的物理图谱. 1993 10月 美国公布了19931995年的人类基 因组测序工作计划，并预计2005年完成 整个的测序工作。 1995 smith,h.o等第一个细菌基因组流感嗜 血杆菌(h.influenzae)全基因组序列发表。 1995

2、12月美、法科学家公布了有15000个标记 的人类基因组的物理图谱。 1996 dietrich w.f等绘制了小鼠基因组的完整 遗传图谱。 1996 10月goffeau等完成了酵母基因组的测序 1996 dna芯片进入商业化 1997 wilmutwilmut 完成了体细胞克隆 1998 12月，第一个多细胞真核生物线虫的 基因组在science上发表。 1999 catecate j.h j.h第一次绘制出完整核糖体的 晶体结构，揭示了其中的很多细节。 1999 国际人类基因组计划联合研究小组完成 了人类 第22号染色体测序工作。 2000 3月塞莱拉公司宣布完成了果蝇的基因 组测序。

3、2000 完成了人类第21号染色体的测序 2000 6,26 人类基因组草图发表 2000 12,14 英美等国科学家宣布绘出拟南 芥基因组的完整图谱 2001 1,12 中、美、日、德、法、英等国科 学家 (nature,15日) 和美国塞莱拉公司 (science,16日) 各自公布人类基因组图 谱和初步分析结果。约3万基因。 遗传学发展的新动态 1.基因组(genome)学 2.后基因组学 3.蛋白质组学(proteomics) 4.生物信息学(bioinformatic) 定义为分子生物学和计算生物学的交叉. 包含三个重要的内容: (1) 基因组信息学; (2)蛋白质的结构模拟; (3

4、)药物设计.第二节第二节 遗传学在国民经济中的作用遗传学在国民经济中的作用 遗传学与农牧业的关系遗传学与农牧业的关系 遗传学与工业的关系遗传学与工业的关系 遗传学在能源的开发和环境保护中的遗传学在能源的开发和环境保护中的应应 用用 遗传学在医疗卫生工作中的应用遗传学在医疗卫生工作中的应用 遗传学在其他领域中的应用遗传学在其他领域中的应用 第一部分第一部分遗传信息的传递规律和物质基础遗传信息的传递规律和物质基础 第一章第一章孟德尔定律孟德尔定律第一节孟德尔实验 孟德尔的功绩： 采用3232个品种 观察了7 7对性状, 经8年研究， 发现了2 2个定律:独立分配和自由组合 定律，创立了“ 遗传学

5、”表 11 孟德尔的豌豆杂交实验7对性状的结果 2.84:1277矮787高高植株高植株矮植株3.14:1207顶生651腋生腋生花腋生花顶生2.82:1152黄428绿绿色绿色黄色豆荚2.95:1299瘪882鼓鼓胀膨大缢缩豆荚3.15:1224白705紫紫花 紫花白花3.01:12001绿6022黄黄色黄叶绿色子叶2.96:11850皱5474圆圆形圆形皱缩子叶f2比例 f2f1 豌豆表型 二、孟德尔植物杂交实验二、孟德尔植物杂交实验 （一）设计严密，层次分明（一）设计严密，层次分明 1.1.亲本亲本（parental generation )parental generation )杂交

6、杂交 (1) 选材 (2) 选择研究的性状 (3) 采用正反交（reciprocal cross） (4) 设立对照实验 2. 杂种1代的观察： （filial generation 1，f1 ) 确定了：显性显性（dominate）性状 隐性 (recessive) 性状3. f2 代的观察 进行统计处理； 采用大样本； 将矮株进行移植； 通过自交来研究其遗传结构。 p 圆 皱 rr rr f1 圆 rr（253 株） 自交 f2 圆 皱 (5474 株) (1850 株) 2.96 : 1 随机取 565 株 自交 193 株 372 株 皱 rr 后代皆 后代有圆 为圆形 皱两种,比 例

7、为 3:1 图 1-1 孟德尔的豌豆的杂交实验 p 圆 皱 rr rr 圆 圆 皱 rr rr rr b1 圆 圆 皱 b2 r_ rr rr 57 53（正交） 49 48（反交） 1 : 1 图 1-2 孟德尔豌豆的回交实验 4. f3代的研究 经观察统计： aa （1表型为显性（a） aa （2 （二）科学推论：二）科学推论： （1 1）遗传因子成对存在，形成生殖细胞）遗传因子成对存在，形成生殖细胞 时彼此分离；时彼此分离； （2 2）以）以a a代表显性性状，代表显性性状，a a代表隐性性状代表隐性性状 ，aaaa表示杂合类型，那么在表示杂合类型，那么在f f2 2代中代中 后代的构成

8、可用公式：后代的构成可用公式： 1 1a+2aa+1aa+2aa+1a 表明了各种类型的基因型以及比例。表明了各种类型的基因型以及比例。（三）精确验证（三）精确验证 创用测交测交方法对推论加以验证 测交测交（test cross）： 是指将杂种后代和隐性亲本进行杂交， 回交回交（back cross）： 是指杂种后代和任一亲本杂交。 第二节第二节 孟德尔定律（孟德尔定律（mendels lawsmendels laws） 对一对性状的观察得出了三条规律 （1）f1代的性状一致，通常和一个亲 本相同。得以表现的性状为显性， 未能表现的性状称隐性，此称f1一 致性法则。（2）在杂种f2代中，初始亲

9、代的二种 性状（显性和隐性）都能得到表达；（3）这两性状的比例总为 3 3：1 1。表1-2 六位学者重复孟德尔植物杂交实验的结果 3.01:1 44892134737 黄色绿色子叶总数3.01:1 36186109090 黄色绿色子叶darbishire 19092.80:1 514 1438 黄色绿色子叶lock 19053.05:1 3903 11903 黄色绿色子叶bateson 19052.94:1 445 1310 黄色绿色子叶hurst 19043.01:1 1190 3580 黄色绿色子叶tschermak 19003.08:1 453 1394 黄色绿色子叶correns 1

10、9003.01:1 2001 6022 黄色绿色子叶孟德尔 1865 绿 黄f2比例 f2 亲 代 实 验 者一一 分离律分离律（law of segregationlaw of segregation） 1分离律的实质 控制性状的一对等位基因在产生配子时 彼此分离，并独立地分配到不同的性细 胞中。 2分离律的意义 （1）具有普遍性 遗传病约有4344种（1988年） 侏儒（先天性软骨发育不全） 显性 裂手裂足 舞蹈病（huntington） 白化 半乳糖血症 隐性 苯丙酮尿症 全色盲 早老症 自毁容貌综合征 （2）杂合体是不能留作种子 gal-1-p-ut gal-1-p glu-1-p u

11、dp-glu udp-gal 图 1-3 半乳糖血症的代谢障碍 gal：半乳糖；glu:葡萄糖 人类家谱分析中常用的符号 男 男女患者 女 男女携带者 不知性别 性连锁携带者 婚配 流产儿或死胎 近亲婚配 已故家庭成员 生育子女 先证者 同卵双生 i 人类家谱谱系 ii 异卵双生 1 2 3 二二 自由组合定律自由组合定律（law of independent assortment） 1自由组合律的内容： 即在配子形成时各对等位基因彼此 分离后，独立自由地组合到配子中2.自由组合律的实质： 配子形成时非同源染色体自由组合 2自由组合的解释p1 黄园 绿皱 rryy rryyf1 黄园( rry

12、y ) f2 黄园 黄皱 绿园 绿皱 315 101 108 32 9 : 3 : 3 : 1 图1-6 豌豆两对性状的杂交实验 配子ry 1/4ry 1/4ry 1/4ry 1/4ry1/4rryy1/16黄园rryy1/16黄园rryy1/16黄园rryy1/16黄园ry1/4rryy1/16黄园rryy1/16绿园rryy1/16绿园rryy1/16黄园ry1/4rryy1/16黄园rryy1/16绿园rryy1/16绿皱rryy1/16黄皱 配子ry1/4rryy1/16黄园rryy1/16黄园rryy1/16黄皱rryy1/16黄皱 黄园 9 绿园 3 黄皱 3 绿皱 1 图 1-1

13、0 豌豆两对性状分离比棋盘法图解（庞尼特方格） 3测交验证 p (p) 黄园 (f1) 黄园 (p)绿皱 rryy rryy r ryy 配子：(ry) (ry)( ry)( ry)( ry) (ry)f1 黄园 ( r_y_) 黄园 （r_ y_）31 粒 黄皱 (r_ yy) 27 粒 f2 正交： 98 粒 绿园 (r r y_) 26 粒 反交： 94 粒 绿皱 （r r yy） 2 6 粒 图 1-7 豌豆两对性状的回交实验 4多对基因的杂交表1-3 杂合体自交或互交时所产生的各种基因型表型数以及分离比基 因对数f1配子类型f1配子组合f2基因型f2表型分离比12432(3+1)12

14、41694(3+1)23864278(3+1)34162568116(3+1)4n2n4n3n2n(3+1)n(五) 孟德尔自由组合定律的意义 (1)自由组合定律广泛存在，如蜜蜂 的腐臭 病（foul brood）; (2) 使生物群体中存在着多样性， 使得生物 得以生存和进化 ; (3)可应用于育种。p 卫生品系 不卫生品系 (aabb) (aabb) f1 卫生品系 (aabb) 互交 f2 卫生品系 只会揭盖 不会揭盖 不卫生品系 不除病蜂 会除病蜂 a_ b_ a_bb aab_ aabb 9 : 3 : 3 : 1 图 1-9 蜜蜂卫生品系行为的遗传第三节统计学原理在遗传学中的应用第

15、三节统计学原理在遗传学中的应用 一概率的概念一概率的概念 概率概率（probability） n na a概率的公式为：概率的公式为：p p(a)(a)=lim=lim n n np(a)：a事件发生的概率。 n ：群体中的个体数或测验次数。na：a事件在群体中出现的次数。 二二 概率规则概率规则 1. 1. 相乘定律：相乘定律： 独立事件独立事件: : (independent events) p(ab) = p(a) p(b) 2 2相加定律相加定律 互斥事件互斥事件（matually exclusive events） p(a或或b) = p(a) + p(b) 3 3. 组合事件组合事

16、件（combining probability rule） p=1/21/2+1/21/2=1/2 4. 条件概率条件概率（conditional probability） 若事件与早先出现过的事件有列联关系，则在条件下的概率称为条件概率 记为： （）（） （）（）（）（）表1-4 事件a、a、b 和 b频数表 1p（a）=1/4p（a）=3/4合计p（b）=1/2p（ab）=1/4p（ab）=1/4纯合(b)p（a）=1/2p（ab）= 0p（ab）=1/2杂合(b)合计白化（a）正常（a） 求：表型正常的孩子中杂合体的概率？ p(b|a)=p(ab)/p(a) p(a)=3/4; p(b)

17、=1/2; p(ab)=1/2 p(a|b)=p(ab)/p(a)=（1/2）/（3/4）= 2/3 反之如要求杂合体中表型正常的概率为: p(a|b)=p(ab)/p(b) =（1/2）/（1/2）= 1 三三. 概率的计算和应用概率的计算和应用 棋盘法棋盘法（punnett square） 1. 分枝法分枝法（branching process） aabbcc aabbccaaaa bbbb cccc 1cc= 1aabbcc 1bb 2cc= 2aabbcc 1cc= 1aabbcc aa 1cc= 1aabbcc 1bb 2cc= 2aabbcc 1cc= 1aabbcc 3利用概率来

18、计算 aa bb cc dd eeaa bb cc dd ee p aaaa bbbb cccc dddd eeee 要求的基因型要求的基因型 aa bb cc dd ee 概率概率 p = 1/2 1/4 1 1 1/4 = 1/32 要求的表型要求的表型 a b c d e 概率概率 p = 1 3/4 1 1 1/4 = 3/16 四四 . .二项分布和二项展开法二项分布和二项展开法1. 对称分布： 第一个 第二个 概率 分布分布 孩子 孩子 男 男 1/21/2=1/4 p(pp)=1/4 男 女 1/21/2=1/4 2p(pq) = 1/2 女 男 1/21/2=1/4 女 女 1

19、/21/2=1/4 p(qq)=1/4 (p+q)2 = p2 + 2pq + q2 = 1/4 1/2 +1/4， 分布是对称对称的。1 不对称分布不对称分布第一个第一个 第二个第二个 概率概率 分布分布孩子孩子 孩子孩子 正常正常 正常正常 3/43/4=9/16 p(pp)=9/16 正常正常 患儿患儿 3/41/4=3/16 2p(pq)=6/16 患儿患儿 正常正常 3/41/4=3/16 患儿患儿 患儿患儿 1/41/4=1/16 p(qq)=1/16 3.计算单项概率 二项分布概率密度函数公式: 组合公式 cmn =m!/n!(m-n)! n!/x! (n-x)! pxqn-x

20、正常 白化 n!/x! (n-x)! pxqn-x p 4 0 1(3/4)4(1/4)0 81/256 3 1 4(3/4)3(1/4)1 108/256 2 2 6(3/4)2(1/4)2 54/256 1 3 4(3/4)1(1/4)3 12/256 0 4 1(3/4)0(1/4)4 1/256 正常正常 白化白化 xnxqpxnxn )!( ! p4 0 1(3/4)4(1/4)0 81/2563 1 4(3/4)3(1/4)1 108/2562 2 6(3/4)2(1/4)2 54/2561 3 4(3/4)1(1/4)3 12/2560 4 1(3/4)0(1/4)4 1/256

21、图111 杨辉三角 1 代数 1 1 1 1 2 1 2 1 3 3 1 3 1 4 6 4 1 4 1 5 10 10 5 1 5 1 6 15 20 15 6 1 6 五五.好适度的测验好适度的测验（goodness of fit）（一） 实际数和理论数的符合程度 “点估计点估计 ” 存在一些缺点： （1）单项的概率很小 （2）样本越大，单项概率越小 “ 段估计段估计 ” 计算实得比数的概率和比实得比数偏 差更大的比数概率的总和 紫花紫花(aa) 白花白花(aa) 紫花紫花(aa) 白花白花(aa) 1 : 1 实验结果：实验结果： 14株株 6株株 问实得比数是否符合理论比？问实得比数是

22、否符合理论比？ (20!/14!6!) (1/2)14 (1/2)6 = 0.037后代个体数 2 4 6 8 10 20 40 80符合1:1的概率 0.500 0.375 0.312 0.273 0.246 0.176 0.125 0.089 (1/2)+(1/2)20组合 20:0 19:1 18:2 17:3 16:4 15:5 14:6 13:7 12:8 11:9 10:10 概率 .000001 .0002 .0002 .001 .005 .015 .037 .074 .120 .160 .176组合 9:11 8:12 7:13 6;14 5:15 4:16 3:17 2:18 1:19 0:20 合计概率 .160 .120 .074 .037 .015 .005 .001 .0002 .0002 .000001 1.000点估计：点估计：p = 0.037段估计：段估计：p= 0