绪论(遗传学)

1、： 刘庆昌主编，刘庆昌主编，遗传学遗传学，科学，科学出版社出版社 朱军主编，朱军主编，遗传学遗传学第三版，第三版，中国农业出版社中国农业出版社 绪论绪论第一章第一章 遗传的细胞学基础遗传的细胞学基础 第二章第二章 遗传物质的分子基础遗传物质的分子基础 第三章第三章 孟德尔遗传孟德尔遗传 第四章第四章 连锁遗传和性连锁连锁遗传和性连锁 第五章第五章 基因突变基因突变第六章第六章 染色体结构变异染色体结构变异第七章第七章 染色体数目变异染色体数目变异第八章第八章 数量性状的遗传数量性状的遗传 第九章第九章 近亲繁殖和杂种优势近亲繁殖和杂种优势第十章第十章 细菌和病毒的遗传细菌和病毒的遗传 第十一章

2、第十一章 细胞质遗传细胞质遗传 第十二章第十二章 基因工程基因工程 第十三章第十三章 基因组学基因组学 第十四章第十四章 基因表达的调控基因表达的调控 第第一一节节 遗传学研究的对象和任务遗传学研究的对象和任务 第二节第二节 遗传学的发展遗传学的发展简史简史 第三节第三节 遗传学遗传学的重要作用的重要作用 1. 1. 遗传学的研究对象遗传学的研究对象 2.2. 遗传、变异和选择遗传、变异和选择 3. 3. 遗传、变异与环境遗传、变异与环境 4. 4. 遗传学的任务遗传学的任务 遗传学遗传学(Genetics)(Genetics)是研究是研究生物遗传和变异生物遗传和变异的科学的科学遗传遗传(he

3、redity)(heredity)：指亲代与子代指亲代与子代相似相似的现象；的现象；变异变异(variation)(variation)：指生物在亲代与子代之间，指生物在亲代与子代之间，以及在子代个体之间存在以及在子代个体之间存在差异差异的现象。的现象。 遗传与变异遗传与变异是一对矛盾是一对矛盾没有遗传，就没有物种的相对稳定；没有遗传，就没有物种的相对稳定；没有变异，物种将是一成不变的，也就不存在没有变异，物种将是一成不变的，也就不存在物种的进化。物种的进化。 以微生物以微生物( (细菌、真菌、病毒细菌、真菌、病毒) )、植物和动物、植物和动物以及人类为对象，研究其遗传变异规律。以及人类为对象

4、，研究其遗传变异规律。 遗传、变异和选择遗传、变异和选择是生物进化和新品种选育的三大因素是生物进化和新品种选育的三大因素遗传遗传+ + 变异变异+ + 自然选择自然选择 形成物种形成物种 遗传遗传+ + 变异变异+ + 人工选择人工选择 动、植物品种动、植物品种 环境改变可以引起变异环境改变可以引起变异-战战国时期国时期考工记考工记就指出：就指出：“橘逾淮而北为枳橘逾淮而北为枳”。 生物所表现出的性状变异分为：生物所表现出的性状变异分为：可遗传变异和不可遗传变异可遗传变异和不可遗传变异 考察生物遗传与变异考察生物遗传与变异应该在给应该在给定环境条件下进行定环境条件下进行 阐明阐明：遗传、变异现

5、象：遗传、变异现象与与表现表现规律规律 探索探索： 遗传、变异的原因及其物质基础，遗传、变异的原因及其物质基础，揭示遗传变异的内在规律揭示遗传变异的内在规律 指导指导：动、植物和微生物遗传改良动、植物和微生物遗传改良( (育种育种) )实践实践 一、一、 古代遗传学知识的积累古代遗传学知识的积累 二、二、 近代遗传学的奠基近代遗传学的奠基三、三、 遗传学的建立和发展遗传学的建立和发展1818世纪中叶以前，遗传学属于萌芽时期。世纪中叶以前，遗传学属于萌芽时期。具有明显的朴素唯物主义和经验性质具有明显的朴素唯物主义和经验性质在欧洲，宗教神学的统治使遗传知识带上了浓厚在欧洲，宗教神学的统治使遗传知识

6、带上了浓厚的神学、神秘主义色彩。集中表现为生物物种的神学、神秘主义色彩。集中表现为生物物种神神创论和不变论。创论和不变论。1. 1. 拉马克：拉马克：器官用进废退与获得性状遗传器官用进废退与获得性状遗传2. 2. 达尔文：达尔文：泛生假说泛生假说3. 3. 魏斯曼：魏斯曼：种质连续论种质连续论4. 4. 高尔顿：高尔顿：融合遗传假说融合遗传假说5. 5. 孟德尔：孟德尔：遗传因子假说遗传因子假说 拉马克拉马克（Lamarck J. B., 17441829）：）：认为：生认为：生物物种是物物种是可变的可变的；遗传变；遗传变异遵循异遵循“用进废退和获得用进废退和获得性状遗传性状遗传”规律规律 器

7、官用进废退和获得器官用进废退和获得性状遗传假说性状遗传假说用进废退：用进废退：生物变异的生物变异的根本原因是环境条件的根本原因是环境条件的改变改变获得性状遗传：所有生获得性状遗传：所有生物变异物变异( (获得性状获得性状) )都是都是可遗传的，并在生物世可遗传的，并在生物世代间积累代间积累 1859年发表物种起源。达尔文在解释生物进化时也对生物的遗传、变达尔文在解释生物进化时也对生物的遗传、变异机制进行了假设，并提出了异机制进行了假设，并提出了泛生假说泛生假说：遗传物质是存在于生物器官中的遗传物质是存在于生物器官中的“泛子泛子/ /泛生泛生粒粒”；遗传遗传就是就是泛子泛子在生物世代间传递和表现

8、在生物世代间传递和表现达尔文也承认获得性状遗传的一些观点，认为达尔文也承认获得性状遗传的一些观点，认为生物性状变异都能够传递给后代生物性状变异都能够传递给后代 种质连续论种质连续论：多细胞生物由：多细胞生物由种质和种质和体质体质组成，组成，种质种质指生殖细胞，负责指生殖细胞，负责生殖和遗传；生殖和遗传；体质体质指体细胞，负责指体细胞，负责营养活动营养活动种质种质是是“潜在的潜在的”，世代相传，不受，世代相传，不受体质和环境影响，体质和环境影响，所以获得性状不能所以获得性状不能遗传；遗传；体质由种质产生，是体质由种质产生，是“被表达的被表达的”，不能遗传不能遗传种质在世代间连续种质在世代间连续

9、融合遗传：融合遗传：双亲的遗传成分在子代双亲的遗传成分在子代中发生中发生融合融合，而后表现，而后表现 其根据是，子女的许多特性均表现为双其根据是，子女的许多特性均表现为双亲的中间类型。亲的中间类型。 虽然融合遗传的基本观点并不正确，但虽然融合遗传的基本观点并不正确，但是在这一基础上所创建的一系列生物数是在这一基础上所创建的一系列生物数学分析方法，却为学分析方法，却为数量遗传、群体遗传数量遗传、群体遗传的产生和发展奠定了基础的产生和发展奠定了基础 1856-1864年进行了豌豆杂交试验年进行了豌豆杂交试验, 1866年在年在布隆自然科学会志布隆自然科学会志发表发表45页的页的植物杂交试验植物杂交

10、试验一文。一文。 遗传因子假说认为：遗传因子假说认为：生 物 性 状 受 细 胞 内 遗 传 因 子生 物 性 状 受 细 胞 内 遗 传 因 子(hereditary factor)(hereditary factor)控制控制遗传因子在生物世代间传递遵循遗传因子在生物世代间传递遵循分离分离和独立分配和独立分配两个基本规律两个基本规律 这两个遗传基本规律是近现代遗传学这两个遗传基本规律是近现代遗传学最主要的、不可动摇的基础最主要的、不可动摇的基础1. 1. 初创时期初创时期(1900-1910)(1900-1910)2. 2. 全面发展时期全面发展时期(1910-1952)(1910-195

11、2)3. 3. 分子遗传学时期分子遗传学时期(1953-)(1953-) (1). 1900(1). 1900年，柯伦斯年，柯伦斯 （德国）、（德国）、 狄狄弗里斯弗里斯（荷兰）和（荷兰）和柴马克（奥地利）分别重新发现孟德尔规律柴马克（奥地利）分别重新发现孟德尔规律，是遗传学建，是遗传学建立的标志。立的标志。1906 1906 年，贝特生提出以年，贝特生提出以GeneticsGenetics作为该学科作为该学科的学科名的学科名 (2). 1901-1903(2). 1901-1903年，狄年，狄弗里斯发表弗里斯发表“突变学说突变学说”，认为突变认为突变是生物进化因素是生物进化因素。 (3).

12、1903(3). 1903年，年，SuttonSutton提出染色体遗传理论，认为提出染色体遗传理论，认为遗传因子遗传因子位于细胞核内染色体上位于细胞核内染色体上，从而将孟德尔遗传规律与细胞学，从而将孟德尔遗传规律与细胞学研究结合起来研究结合起来 （4 4）19061906年，年，Bateson从香豌豆中发现性状连锁；从香豌豆中发现性状连锁； 创造创造“genetics” ( (5 5). 190). 1909 9年，年，Johannsen Johannsen 发表发表“纯系学说纯系学说”，并提出，并提出“genegene”的概念，以代替孟德的概念，以代替孟德尔所谓的尔所谓的“遗传因子遗传因子

13、” （6 6）19091909年，年，JanssensJanssens观观察到染色体在减数分裂时呈察到染色体在减数分裂时呈交叉交叉现象，为解释基因连锁现象，为解释基因连锁现象提供了基础。现象提供了基础。 形成了近代遗传学的主要内容与研究领域形成了近代遗传学的主要内容与研究领域。 (1). (1). 细胞遗传学细胞遗传学/ /经典遗传学经典遗传学(1910-1940)(1910-1940)19101910，摩尔根等：性状连锁遗传规律，摩尔根等：性状连锁遗传规律，认为基认为基因在染色体上直线排列，创立基因学说。因在染色体上直线排列，创立基因学说。（1933年获得诺贝尔奖）年获得诺贝尔奖）(2).(

14、2).数量遗传学与群体遗传学数量遗传学与群体遗传学 (19 (1930-193230-1932) )费希尔等：数理统计方法在遗传分析中的应用费希尔等：数理统计方法在遗传分析中的应用(3). (3). 微生物遗传学及生化遗传学微生物遗传学及生化遗传学 (1940-195 (1940-1952 2) )19411941，比德尔等：一个基因一，比德尔等：一个基因一 个酶个酶 （1958年诺贝尔奖获得者）年诺贝尔奖获得者） 19441944，阿委瑞：肺炎双球菌转化，阿委瑞：肺炎双球菌转化19521952，赫尔歇（赫尔歇（1969年诺贝尔奖获得者年诺贝尔奖获得者）和蔡斯和蔡斯：噬菌：噬菌体重组体重组，再

15、次确认了再次确认了 DNA是遗传物质。是遗传物质。(4). (4). 其它研究方向其它研究方向19271927，穆勒，穆勒（1946年诺贝尔奖获得者年诺贝尔奖获得者） 对果蝇用对果蝇用X 射线诱发突变射线诱发突变。斯特德勒用斯特德勒用X 射线诱发玉米射线诱发玉米突变。突变。19371937，布莱克斯里等：，布莱克斯里等：秋水仙素秋水仙素诱导植物多倍诱导植物多倍体体 19531953年年WatsonWatson和和 Crick Crick 提出提出DNADNA分子双螺旋分子双螺旋(double (double helix)helix)模型，是模型，是分子遗传学分子遗传学及以之为核心的及以之为核心

16、的分子生物学分子生物学建立的标志；（建立的标志；（1962年获得年获得诺贝尔奖）诺贝尔奖） 2020世纪世纪7070年代以来，分子遗传学、分子生物学及其实验年代以来，分子遗传学、分子生物学及其实验技术得到飞速发展。建立了以技术得到飞速发展。建立了以DNADNA重组技术为核心的重组技术为核心的遗遗传工程传工程，为生物遗传定向操作奠定了基础；，为生物遗传定向操作奠定了基础； 在分子遗传学中已成功：在分子遗传学中已成功： 人工分离基因；人工分离基因； 人工合成基因；人工合成基因； 人工转移基因；人工转移基因； 克隆技术应用克隆技术应用 取得了人类、多种农业和实验生物基因组的取得了人类、多种农业和实验

17、生物基因组的DNADNA序序列信息列信息( (结构基因组学结构基因组学) )； 2001年年12月月14日绘制出拟南芥基因组的完整图谱日绘制出拟南芥基因组的完整图谱 2003年年4月月14日美、英、日、法、德、中等国的日美、英、日、法、德、中等国的科学家宣布完成人类基因组的测序。科学家宣布完成人类基因组的测序。 开创了功能基因组学研究开创了功能基因组学研究( (后基因组学后基因组学) )。 随着人类基因组计划的进展，出现一门新的学随着人类基因组计划的进展，出现一门新的学科科生物信息学（生物信息学（BioinformaticsBioinformatics） 处理、分析和解释遗传信息，数学、逻辑学

18、、计处理、分析和解释遗传信息，数学、逻辑学、计算机科学和分子遗传学、生物化学等多学科交叉，算机科学和分子遗传学、生物化学等多学科交叉，破译破译“遗传语言遗传语言” ，阐明其生物学意义。，阐明其生物学意义。遗传学发展：遗传学发展： 整体水平整体水平 细胞水平细胞水平 分子水平；分子水平； 宏观宏观 微观；微观； 染色体染色体 基因；基因； 逐步深入到研究遗传物质结构和功能。逐步深入到研究遗传物质结构和功能。 现代遗传学已发展出现代遗传学已发展出3030多个分支：多个分支： 细胞遗传学细胞遗传学数量遗传学数量遗传学生统遗传学生统遗传学 发育遗传学进化遗传学微生物遗传学发育遗传学进化遗传学微生物遗传学 辐射遗传学医学遗传学辐射遗传学医学遗传学分子遗传学分子遗传学 遗传工程生物信息学遗传工程生物信息学基因组学基因组学等等 1.1.对生命本质的探索对生命本质的探索生命现象的遗传统一性生命现象的遗传统一性生命科学在分子水平上的统一生命科学在分子水平上的统一