遗传学讲义1

1/25遗传学2/25联系方式办公室：新生化大楼B606电话：88663882-8065e-mail:[e-mail]3/25Whatisexpectedofyouattendanceatmostlectures–Participateinclass/lab–Doreadings–Submitassignmentsontime(nolateassignmentswillbegraded)–Doyourownworkfeedbacktomeonwhatyoulikeanddislikeaboutthecourse,especiallyhowitcanbeimproved4/25Evaluation40%Problemassignments60%TermprojectsRemember,plagiarismisnotacceptable!5/25第一章绪论Introduction一、遗传学研究的对象和任务二、遗传学的发展简史三、遗传学的应用四、遗传学的特点与学习方法本章要点6/251.遗传学的研究对象遗传学(Genetics)是研究生物遗传和变异的科学–遗传与变异是生物界最普通、最基本的两个特征遗传(heredity)：指生物亲代与子代相似的现象，即生物在世代传递过程中可以保持物种和生物个体各种特性不变；–变异(variation)：指生物在亲代与子代之间，以及在子代与子代之间表现出一定差异的现象。7/251.遗传学的研究对象8/251.遗传学的研究对象9/25Geneticvariationexhibitedintheskinofcornsnakes.Thewildtype(normal)varietydisplaysorangeandblackmarkings.10/251.遗传学的研究对象11/251.遗传学的研究对象遗传学(Genetics)是研究生物遗传和变异的科学–遗传与变异是一对矛盾对立统一的两个方面遗传是相对的、保守的，而变异是绝对的、发展的；没有遗传就没有物种的相对稳定，也就不存在变异的问题没有变异特征物种将是一成不变的，也不存在遗传的问题12/251.遗传学的研究对象13/252.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–生物进化就是环境条件(选择条件)对生物变异进行自然选择，在自然选择中得以保存的变异传递给子代(遗传)，变异逐代积累导致物种演变、产生新物种–动、植物和微生物新品种选育(育种)实际上是一个人工进化过程，只是以选择强度更大的人工选择代替了自然选择，其选择的条件是育种者的要求14/253.遗传、变异与环境环境改变可以引起变异–战国时期《考工记》就指出：“橘逾淮而北为枳”。表明人们在很早以前就注意到生物生存环境的改变可以引起生物的性状改变生物所表现出的性状变异分为：可遗传(heritable)变异和不可遗传(non-heritable)变异–环境引起的变异中包含可以遗传给后代的特性，也包含只在生物当代表现出来，而不能传递给后代的变异–西汉的著名唯物主义者——王充(王阳明)在《论衡》中指出：某些偶然变异是不可遗传的考察生物遗传与变异应该在给定环境条件下进行15/254.遗传学的任务遗传与变异现象与基本规律–阐明生物遗传、变异现象及其表现规律遗传的本质与内在规律–探索遗传、变异的原因及其物质基础(遗传的本质)，揭示遗传变异的内在规律指导生物遗传改良工作–在上述工作基础上指导动、植物和微生物遗传改良(育种)实践16/25二、遗传学的发展简史*(一)、古代遗传学知识的积累(二)、近代遗传学的奠基–1.拉马克：器官用进废退与获得性状遗传–2.达尔文：泛生假说–3.魏斯曼：种质连续论–4.高尔顿：融合遗传假说–5.孟德尔：遗传因子假说(三)、遗传学的建立和发展–1.初创时期(1900-1910)–2.全面发展时期(1910-1952)–3.分子遗传学时期(1953-)17/25*(一)、古代遗传学知识的积累–18世纪中叶以前，遗传学基本上属于萌芽时期。人类在利用和改造生物的过程中，逐渐积累对生物遗传和变异的认识以及对遗传本质的探索和猜测。具有明显的朴素唯物主义和经验性质，在方法上比较直观，并更多地注意生物的形态特征–在欧洲，宗教神学的统治使遗传知识带上了浓厚的神学、神秘主义色彩。集中表现为生物物种神创论和不变论18/251.拉马克：用进废退和获得性状遗传拉马克认为：生物物种是可变的；遗传变异遵循“用进废退和获得性状遗传”规律–拉马克的主要研究领域是生物物种进化，但对生物进化的解释必然涉及对性状遗传与变异现象的解释器官用进废退和获得性状遗传假说–用进废退：生物变异的根本原因是环境条件的改变–获得性状遗传：所有生物变异(获得性状)都是可遗传的，并在生物世代间积累19/252.达尔文：泛生假说(hypothesisofpangensis)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，并提出了泛生假说，认为：遗传物质是存在于生物器官中的“泛子/泛生粒”；遗传就是泛子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，认为生物性状变异都能够传递给后代20/253.魏斯曼：种质连续论新达尔文主义–在生物进化方面支持达尔文的选择理论，但在遗传上否定获得性状遗传，魏斯曼是其首创者种质连续论(theoryofcontinuityofgermplasm)–多细胞生物由种质和体质组成：种质指生殖细胞，负责生殖和遗传；体质指体细胞，负责营养活动–种质是“潜在的”，世代相传，不受体质和环境影响，所以获得性状不能遗传；体质由种质产生，是“被表达的”，不能遗传–种质在世代间连续，遗传是由具有一定化学成分和一定分子性质的物质(种质)在世代间传递实现的21/25*4.高尔顿：融合遗传假说融合遗传认为：双亲的遗传成分在子代中发生融合，而后表现–其根据是，子女的许多特性均表现为双亲的中间类型。因此高尔顿及其学生毕尔生致力于用数学和统计学方法研究亲代与子代间性状表现的关系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学分析方法，却为数量遗传、群体遗传的产生和发展奠定了基础22/255.孟德尔：遗传因子假说遗传因子假说认为：–生物性状受细胞内遗传因子(hereditaryfactor)控制–遗传因子在生物世代间传递遵循分离和独立分配两个基本规律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23/251.初创时期(1900-1910)(1).1900年，狄·弗里斯、柴马克和柯伦斯分别重新发现孟德尔规律，是遗传学学科建立的标志。1906年，贝特生提出以Genetics作为该学科的学科名24/251.初创时期(1900-1910)(2).1901-1903年，狄·弗里斯发表“突变学说”(3).1903年，Sutton和Boveri分别提出染色体遗传理论，认为：遗传因子位于细胞核内染色体上，从而将孟德尔遗传规律与细胞学研究结合起来(4).1909年，约翰生发表“纯系学说”，并提出“gene”的概念，以代替孟德尔所谓的“遗传因子”(5).1908年，哈德和温伯格分别推导出群体遗传平衡定律25/252.全面发展时期(1910-1952)形成了近代遗传学的主要内容与研究领域，也是本课程的主要内容–(1).细胞遗传学/经典遗传学(1910-1940)1910，摩尔根等：性状连锁遗传规律–(2).数量遗传学与群体遗传学基础(1920-)费希尔等：数理统计方法在遗传分析中的应用26/252.全面发展时期(1910-1952)–(3).微生物遗传学及生化遗传学(1940-1953)1941，比德尔等：一个基因一个酶1944，阿委瑞：肺炎双球菌转化1952，赫尔歇和蔡斯：噬菌体重组–(4).其它研究方向1927，穆勒等：人工诱变1937，布莱克斯里等：植物多倍体诱导杂种优势的遗传理论27/253.分子遗传学时期(1953-)1953年Watson和Crick提出DNA分子双螺旋(doublehelix)模型，是分子遗传学及以之为核心的分子生物学建立的标志；20世纪70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。28/253.分子遗传学时期(1953-)建立了以DNA重组技术为核心的遗传工程，为生物遗传定向操作奠定了基础；取得了人类、多种农业和实验生物基因组的DNA序列信息(结构基因组学)；开创了功能基因组学研究(后基因组学)。*新研究领域开创与分支学科形成的要素：–代表性人物；–新的研究技术与方法体系：物理学、化学、数学等学科的新理论与技术；–开创性的研究成果(代表性的试验)。29/25三、遗传学的应用1.对生命本质的探索–生命现象的遗传统一性–生命科学在分子水平上的统一2.生物进化理论的基础–遗传学研究生物在少数几个世代繁育过程中表现出来的遗传、变异现象与规律–生物进化研究生物在长期历史过程中的遗传与变异规律及发展方向30/25三、遗传学的应用3.指导动植物、微生物遗传改良工作–提高育种工作的预见性–创造新的遗传变异–提高选择可靠性与效率–定向创造和重组遗传变异等31/25三、遗传学的应用Triticale,ahybridgrainderivedfromwheatandrye,producedasaresultofappliedgeneticbreedingexperiments.32/25三、遗传学的应用Theeffectsofbreedingandselection,asillustratedbytheproductionofthisVietnamesepot-belliedpig.33/25三、遗传学的应用*4.提高医疗卫生水平–遗传病的遗传规律研究、诊断与治疗(基因制剂与基因疗法)–细胞组织癌变机制、诊断与防治–病原物(细菌、病毒)致病的遗传机理及其防治–生物工程药物生产等34/25*四、遗传学的特点与学习方法–试验研究材料：所有动植物和微生物–生物形态、生理、生态及农艺特征(性状)–通过生物体内的生理、生化过程表现–以生物细胞内遗传物质为基础，在特定环境下–采用一定的物理、化学与数学方法综合性强–生物学(动植物、微生物学)、细胞学、生理学、生物化学的基础–土壤学、农业气象学生态学等相关学科的基础知识–物理、化学和数学(包括生物统计)方法35/25*四、遗传学的特点与学习方法理论性–普通遗传学–细胞遗传学–数量遗传学–群体遗传学–生化遗传学–分子遗传学等实践性与应用性–产生于生产与生活实践–直接指导人类科学研究与生产实践工作36/25*四、遗传学的特点与学习方法学习方法–善于联系相关学科与实践、勤于思考、切忌死记硬背–注重相互交流、讨论–形成遗传的观念，从遗传与变异角度思考问题37/25本章要点1.遗传、变异的含义及其与环境的关系；2.生物进化与新品种选育的三大因素；3.拉马克、达尔文、魏斯曼、高尔顿及孟德尔的遗传观念及其在遗传学发展中的作用。