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遗传学多媒体课件适用教材：《遗传学》（中国农业大学出版社，2007.7）推荐程序：PowerPoint2003(幻灯)；豪杰解霸（视频）撰稿：（姓氏拼音为序）曹秀云陈全家陈耀锋郭玉华何凤发何予卿胡银岗黄亚群李春莲李惟基曲延英王国英张成合周清元朱登云邹德堂统稿：（姓氏拼音为序）李惟基朱登云说明：本课件为非卖品，由《遗传学》各章作者制作，供本教材主讲教师选择使用。课件图片资料原始作者无法一一查清，谨在此一并表示歉意和感谢。遗传学GENETICS主讲：陈耀锋13060391299遗传学绪论一、什么是遗传学二、遗传学的形成和发展三、遗传学与其它学科的关系及其分科四、遗传学在科学和生产发展中的作用五、遗传学与社会一、什么是遗传学（一）什么是遗传学遗传学是研究生物遗传和变异规律的科学（遗传信息的物质基础、贮存、传递、改变、表达）鹦鹉羽毛的变异柑橘果皮和果肉的变异理论学科它直接涉及到生命的起源、进化及其生物遗传、变异的机理。应用学科由于它揭示了生物体的遗传和变异规律，因此是指导动、植物和微生物遗传育种工作的理论基础。同时，它与人类的关系密切，在人类保健、医学研究和疾病治疗中具有十分重要的作用。2.什么是遗传？什么是变异？遗传学上把生物体亲代与子代之间的相似现象叫遗传（heredity）。遗传学把生物体亲代与子代、子代与子代之间的相异现象叫变异（variation）。3.遗传、变异和选择1)遗传：物种稳定2)变异：物种进化3)选择：新物种形成－自然选择新品种－人工选择4.遗传、变异与环境遗传变异与环境密切相关4.遗传学的任务研究生物遗传与变异的辩证关系，揭示生物遗传与变异的本质，研究生物遗传变异规律，揭示生命现象，以便按照人们的需要能动的、有效的控制生物的遗传和变异，并应用生物的遗传变异规律指导育种和生产实践，为人类造福。二、遗传学形成和发展遗传学是在实践中产生，在劳动过程中发展起来的一门学科。和其它学科一样，它有其产生和发展的过程。1.早期的几种假说1).前定论（套盒学说）：17世纪人们发现了精子和卵子，知道性细胞是上一代有机体产生的，而下一代是由性细胞成长起来的。所以性细胞被看作是两代生命的唯一桥梁。当时科学家还不能看清精、卵子的详细内部结构，他们设想：性细胞是一个无群的套盒系统，其中隐藏着无数具体而微、五官俱全的小生物。性细胞是连续不断的和代代相传的，它控制着种族的稳定性，生物遗传性实现的过程是性细胞无群套盒中早已存在的小生物由小变大的过程，这里只有量变而没有质变，像花蕾开花一样，成年有机体的一切结构、特征、特性都是先天带下来的。2).用进废退论：（1820年左右由Lamarck提出）法国生物学家拉马克（1744-1829）认为：生物体的变异是由于个体各部分的急切需要和争胜以及通过器官的用与不用而产生，他认为，生物的所有变异都是获得性的，所有变异都是可以遗传的（获得性遗传），环境条件是生物变异的根本原因。生物变异的一个很重要的方面是用进废退，例如非洲的长颈鹿，当沙漠到来时，在非洲生长的一种鹿吃树上的叶子，由下而上，脖子慢慢的伸长了，最后遗传下来；当人类从森林走向草原并站着行走之后，尾巴就没有作用了，也就退化了。3).泛生论：（1864年由Darwin提出）英国生物学家达尔文（1809-1822）认为：有机体各部分结构都能产生一种极小的微粒。动物的每个器官里都存在着微小的泛生粒（微粒），它们能够分裂繁殖，并在体内流动，聚集到生殖器官里，形成生殖细胞。当受精卵发育成个体时，这种非结构性的泛生粒又重新发育为有机体的相应结构。这就是说，泛生粒是联系亲、子代之间的遗传物质，它既是上一代个体发育的产物，又是下一代个体发育的基础。4).种质论：（1892年由Weismann题出德国动物学家魏斯曼（1834-1914）认为：多细胞的生物体是由体质和种质两部分组成的，在不断变化的物质体系（体质）之外，还存在着不同于个体发育的、专管种族延续或遗传的物质体系（种质），种质通过产生种质是生物世代连续不断，种质同时能产生体质，体质发育成生物个体并随这生物个体的消亡而消亡。环境只能影响体质而不能影响种质。2．遗传学的建立和发展对生物遗传变异现象进行系统研究，并科学总结的是奥地利僧人孟德尔（Mendel.G.J1822-1884），他通过8年的碗豆杂交试验，于1886年发表了著明的“植物杂交试验”研究论文，提出了分离和独立分配两个遗传学的基本规律，认为性状的遗传是由细胞当中的遗传因子控制的，亲本的性状通过杂种F1自交在后代中还会被分离出来。这一重大发现当时并没有得到人们的重视，直到1900年，才被荷兰植物遗传学弗里斯（H.de.vries）、德国的科伦斯(C.correns)和奥地利的切尔马克(E.vonTschermak)三人在不同的地方同时发现。因此，1900年孟德尔遗传定律的重新发现，被公认是遗传学开始建立和发展的一年。在此以后，遗传学得到了系统的发展，止现在，遗传学的发展经历了四个时期。1）孟德尔定律时期（1900-1910年)重新发现孟德尔定律确立遗传学的基本概念。孟德尔（1822-1884）孟德尔的手迹孟德尔的实验园地代表人物：孟德尔、弗里斯、科伦斯和切尔马克研究材料：碗豆、玉米、小鼠等主要成就：*创建并充分验证了孟德尔的两个遗传定律。*1901-1903年，狄*弗里斯发表了“突变学说”*1903年萨顿（Sutton,W.S.）提出，染色体在减数分裂中的行为是解释孟德尔遗传学规律的基础。*提出了一些遗传学的基本概念。—*1906年，贝特森(Bateson,W)提出了遗传学这一学科名称(Genetics)，创造了杂合体、纯合体、等位基因、非等位基因等术语，并发表了代表性的著作《孟德尔的遗传原理》,并在他进行的香碗豆试验中发现了性状连锁现象。—*1909年约翰森（Johannsen.W.L,1859-1927）提出了纯系学说，并最先提出基因(gene)一词代替孟德尔的遗传因子(factor)。同时明确的区分了基因型和表现型。*遗传学作为一门新型的学科建立起来了。通过对遗传规律和染色体行为的研究，建立了遗传的染色体学说。摩尔根果蝇唾腺巨大染色体具有各种变异的果蝇2）细胞遗传学时期（1910-1940年）代表人物：摩尔根（Morgan,T.H.1866-1945）及其学生研究材料：果蝇主要成就：*通过对果蝇白眼性状的研究，将果蝇的白眼基因定位在X染色体上。确立了遗传的染色体学说。*认为基因在染色体上呈直线排列，通过三点测验等方法，确定了遗传物质在染色体上呈直线排列的顺序。*1913年，斯特蒂文特绘制出了第一张果蝇遗传连锁图，确定了果蝇的基因连锁群。*创建并充分验证了连锁遗传规律，创建了一系列经典遗传学的研究方法。*摩尔根发表了他的名著《基因论》。*1927年,穆勒（Muller,H.J.）和斯特德勒(Stadler,L.J.)几乎同时采用X射线，分别诱发果蝇和玉米突变成功。*1930-1932年，弗希尔(Fisher,R.A.)、赖特(Wright,S)和霍尔丹(Haldane,J.B.S.)等人用数理统计的方法分析性状的遗传变异，推断遗传群体的各项遗传参数，奠定了数量遗传学和群体遗传学的数学分析基础这个时期以微生物为实验材料研究基因的精细结构、化学本质、突变机制，以及细菌的基因重组和基因调控。鉴别微生物的菌株比德尔塔杜姆雅科莫诺3）微生物遗传学时期（1940-1960年）代表人物：比德尔（Beadle,G.W）.和泰特姆（Tatum,E.L.）研究材料：红色面包霉、细菌和噬菌体主要成就：*1941年比德尔等发现了琏孢霉的营养缺陷型，通过研究证明，基因是通过酶而起作用的，提出了“一个基因一个酶”的假说。*1944年，阿委瑞(Avery,O.T)用试验的方法直接证明了DNA是转化肺炎球菌的遗传物质。*1952年，赫尔歇（Hershey,A.D.）和蔡斯(Chase,M.)对大肠杆菌的T2噬菌体进行放射性的标记分析，进一步证明DNA的遗传传递作用。*在基因的原初作用、精细结构、化学本质、突变机制以及细菌的基因重组、基因调控等方面的研究取得了以往在高等动植物中难以取得的成果。丰富了遗传学的基本理论。*阐明DNA的分子结构和复制、转录、翻译过程，基因和基因组的结构和功能。瓦特森克里克威尔金富兰克林4）分子遗传学时期（1953-现在）代表人物：瓦特森（Watson,J.D.）和克里克(Crick,F.H.C.)研究材料：细菌、噬菌体和所有生物主要成就：*1953年，瓦特森和克里克根据DNA分子晶体X衍射资料和贾格夫规则，提出了DNA结构摸型。*1958年，美国科学家M.Meselson和F.W.Stahl用同位素标记大肠杆菌DNA，证明DNA分子是半保留复制的。*60年代初，阐明了遗传密码、mRNA、tRNA和核糖体的功能。*70年代，分子遗传学已近入能成功的进行人工基因分离和人工基因合成，开始建立遗传工程这一新的研究领域。它采用类似于工程设计的方法，把基因在体外进行人工剪接重组，然后引入不同物种的受体细胞中，从而定向的改变生物的遗传特性。*80年代，真核生物的DNA测序技术日趋完善。*90年代初，“人类基因组计划”（humangenomeproject）起动，旨在测定人类基因组全部约32亿个核苷酸对的排列次序，构建为人类编码的8-10万个基因的遗传和物理图谱。*21世纪，遗传学发展进入了后基因组时代。将进一步的阐明人类及其它生物基因组编码的蛋白质的功能，弄清DNA序列所包含遗传信息的生物学功能。三.遗传学与其它学科的关系及其分科遗传学是研究生物遗传和变异规律的科学，是生物科学各学科的重要基础。同时遗传学与其它自然科学如数学、物理学、化学等关系密切。遗传学也在其不断发展的过程中，与有关学科相互渗透，形成了许多新的学科或者边缘学科。*与细胞学结合——细胞遗传学*与发育生物学接合——发生遗传学*与数学接合——数量遗传学、群体遗传学*与微生物学结合——微生物遗传学*与行为生物学接合——行为遗传学*与生态学接合——生态遗传学*与医学接合——医学遗传学*与人类学接合——人类遗传学*与免役学接合——免役遗传学*与药物学接合——药物遗传学*与生物化学接合——分子遗传学等。基因组学蛋白质学生物信息学功能基因组学基因工程细胞工程蛋白质工程组织工程生物反应器技术动植物克隆技术基因芯片技术分子标记技术等四、遗传学在科学和生产发展中的作用1.在科学上的理论作用*遗传学研究揭示了生物体的遗传和变异规律，其进一步的研究，对生命本质、生命起源、生物进化等阐明将有重大的益义。*遗传学的研究的理论和方法也促进了一些新型学科和一些边缘学科的形成和发展，2.在生产实践中的作用*在农业上的应用：绿色革命、杂优利用、转基因等*在工业上的应用：发酵工业、制药业、环境保护等*在生物合成上的应用：胰岛素、干扰素生产等*在医学上的应用：遗传病的珍断、治疗，基因治疗等*在国防科学上的应用：五.遗传学与社会1.遗传学与传通的纶理道德节制生育、禁止生育（遗传病）、安乐死、克隆人2.遗传学与国防基因武器遗传的物质基础（1）主要遗传物质是DNA（2）基因的DNA序列决定蛋白质结构（3）DNA经细胞分裂而传递试管中的DNADNA的双螺旋模型有丝分裂减数分裂遗传信息的传递(1)真核生物核基因的传递等位基因分离自由组合连锁和交换玉米Wxwx的花粉分离果穗上的胚乳色分离胚乳色与甜质自由组合胚乳色与粒形连锁（2）真核生物细胞质基因的传递（4）微效多基因的传递（3）原核生物染色体和质粒的转移（5）家族群体的基因传递细胞中的线粒体、叶绿体细菌接合花朵大小由多基因决定研究家族群的基因传递遗传信息的改变（1）基因突变（2）染色体变异正常红血细胞镰刀形红血细胞突变产生的短腿羊不同倍性的水稻遗传信息的贮存（1）基因的编码序列和调控序列（2）基因外序列利用基因外序列鉴定个体青春期才表现第二性征是调控的结果遗传信息的表达调控(1)基因选择性表达：转录控制翻译控制(2)细胞分化个体发育人胚胎干细胞细胞分化示意图植物愈伤组织正常母鸡母鸡阉割后