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遗传学数理与生物工程学院第一章遗传学导论理论学时64学时含实验学时10学时第一章：遗传学导论（2学时）第二章：遗传学三大定律（8学时）第三章：性别决定与伴性遗传（4学时）第四章：数量性状与多基因遗传（4学时）第五章：核外遗传分析（6学时）第六章：染色体畸变（8学时）第七章：遗传图的制作和基因定位（10学时）第八章：基因表达调控及表观遗传学（6学时）第九章：遗传重组（6学时）目录云南省昆明市宜良县的一个小山村发生一件怪事，一只母猪居然生下8个男婴儿。在场所有人都不敢相信自己的眼睛！各国专家都赶到现场后都无法解释这一，奇特迹象！这将成为世界历史上的未解之迷！母猪生下八个男婴，你信吗？遗传学（genetics）：是研究生物遗传和变异规律的科学。是研究遗传信息的组织与结构，功能与变异，传递和表达规律的一门自然科学。一遗传学的定义龙生龙，凤生凤，老鼠生崽会打洞。。。遗传（heredity）：亲代与子代以及子代不同个体之间性状相似的现象。变异（variation）：亲代与子代之间出现性状差异的现象。一母生九子，九子各不同。。。遗传和变异的关系：遗传和变异是生物界最普遍和最基础的现象。遗传和变异是生物进化和物种形成的内在因素。遗传、变异和选择是生物进化和新物种选育的三大要素。选择自然选择（优胜劣汰，适者生存）人工选择（蓝玫瑰）二遗传学发展“电影有主角，遗传学每个发展时期也同样有领军性人物。”经典遗传学分子遗传学表观遗传学个体水平细胞水平基因水平表观水平（一）经典遗传学（19世纪上半叶）—生物多样性是如何产生的。特点：这个阶段对遗传学的认识长期停留在猜测水平上。代表性人物：拉马克、达尔文、魏斯曼拉马克观点：认为环境条件的改变是生物变异的根本原因。理论：器官的“用进废退”和“获得性遗传”达尔文对遗传和变异的解释，支持“获得性遗传”，同时提出了“泛生说”。亲代传给子代并非性状本身，而是某种泛生粒，是性状发育的某种代表。魏斯曼否定“用进废退”、“获得性遗传”。提出种质学说种质：指性细胞和产生性细胞的那些细胞。独立的，连续传递的，能产生后代的种质和体质。体质：该细胞可以通过生长和发育而形成新个体的各个组织和器官，不能产生种质细胞。割鼠实验1.个体遗传学向细胞遗传学过渡阶段代表性人物：孟德尔（MendelG.J.，1822~1884）根据前人工作和8年豌豆杂交试验提出了：分离规律自由组合规律（独立分配规律）1866年发表《植物杂交试验》，但由于各种原因未被重视。1900年，孟德尔的理论被三位植物学家重新发现。荷兰：德弗里斯；德国：柯伦斯；奥地利：丘歇马克1900年孟德尔遗传定律的重新发现，标志着遗传学的建立和开始发展。孟德尔被称为“遗传学的创始人”。2.细胞遗传学时期代表性人物：约翰逊萨顿贝特逊詹森斯摩尔根1908年，第一次创造了“gene”一词来表述孟德尔提出的“遗传因子”。明确区别了基因型和表现型约翰逊萨顿发现遗传因子（基因）的行为与染色体行为呈平行关系。染色体遗传学说的初步论证。贝特逊（BatesonW,1906)从香豌豆中发现性状连锁。1906年，在第三届国际杂交与育种大会，创造了遗传学（genetics）一词。詹森斯（JanssensF.A,1909)观察到了染色体在减数分裂时呈交叉现象，这一发现为遗传学的第三定律：基因的连锁交换规律的解释提供了基础。摩尔根把某个基因定位于一个特定的染色体上。合理解释：控制眼睛颜色这对性状的基因存在于性染色体上。白眼果蝇杂交实验白眼雄性雄性都是白眼提出了“连锁交换定律”-遗传学第三定律通过“三点测验”证明了基因在染色体上直线排列。3.从细胞水平向分子水平过渡阶段（生化和微生物遗传学时期）代表人物：比德尔(Beadle,G.W.)泰特姆（Tatum,E.L.1958Nobelprize）“一个基因一个酶”获1958年度诺贝尔奖代表人物：格里菲斯F.Griffith、艾弗里AveryS型R型加热灭菌热死S菌＋活R菌代表人物：薛定谔提出基因是活细胞的关键组成成分，要懂得什么是生命就必须知道基因是如何发挥作用的。倡导用物理学的思想和方法探讨生命的秘密。（二）.分子遗传学时期（1953-present）1953年建立了DNA的双螺旋模型结构。代表人物：富兰克琳Franklin(物理化学专业）威尔金斯Wilkins（物理专业）沃森（生物专业）,克里克（物理专业）WatsonandCrick获1962年度诺贝尔奖三个臭皮匠赛过一个诸葛亮！！！DNA双螺旋对生命科学的贡献标志着分子遗传学诞生时代的到来探索生命奥秘的新成果大量涌现DNA的复制机理遗传密码的破译中心法则基因表达和调控机理内切酶的发现PCR技术A和T含量相等，C和G含量相等。DNA的复制机理代表人物：尼伦伯格（Nirenberg，1964）1961年：搞清了基因以核苷酸三联体为一组编码氨基酸，并于1967年完成了全部64个遗传密码的破译工作。获1968年诺奖遗传密码的破译1958年提出了中心法则乳糖操纵子模型的建立代表人物：雅各布（Jacob）莫诺（Monod）获1965年诺奖基因表达和调控机理Smith等分离并纯化了限制性核酸内切酶HindII，1972年，Boyer等相继发现了ＥcoRI一类重要的限制性内切酶。内切酶的发现由新发现、新技术引发的新兴产业基因工程技术人类基因组计划DNA多样性检测人类基因组计划HumanGenomeProject1986年由Berg提出，测出人类全套基因组的DNA碱基序列。2000年5中国完成了人类基因组3p区域（3pter-D3S3610）“工作框架图”的任务，即“1%项目”。由中国承担人类3号染色体短臂上的一个约30Mb的区域的测序任务。由于该区域约占人类整个基因组的1%，因此简称“1%项目”。2000年，完成HGP1%项目DNA多样性检测技术-基因检测凯伦母亲因乳癌过世，姊姊在36岁诊断出乳癌时，已向脊椎和肺部转移。失去母亲、姊姊罹病的哀痛，以及不知自己是否带有突变基因的焦虑，盘据她整个心绪，「搞不清楚状况比知道真相更糟糕。」在一番斟酌之后，凯伦接受了BRCA基因检测。BRCA基因检测：女性若测出BRCA1或BRCA2基因有缺陷，则在70岁之前有8成概率会患乳癌，8成概率得卵巢癌。结果是阳性。一个星期后，凯伦决定动手术。因为姊姊说过：当初如果有人告诉她去做乳房切除，不让乳癌上身，也不至于后悔一辈子。这样凯伦可以继续健康的活下去了，而她的姊姊不可能了。不要跟哥比健康因为基因不一样!(三)、表观遗传学发展阶段受困于经典的分子生物学理论，现代遗传学发展曾经受到极大的阻碍。经典遗传学-基因：可遗传遗传的基本功能单位基因由DNA编码一个基因编码一条蛋白质基因序列的改变可能导致功能及表型的改变。Huntington舞蹈病：是一种神经症状疾病，发病年龄15-60岁（高峰在30-45岁）。表现为舞蹈样不自主运动，逐渐丧失说话、行动、思考和吞咽的能力，直至死亡。Huntington病是第一个被发现的显性遗传病。最终找到缺陷基因HTT位于4号染色体。此基因包含一段CAG重复序列：(CAG)n正常人此基因n＝10～34病人此基因n＝40～100人类基因组计划的结果表明：人类基因组约4万个基因vs10万个蛋白质？可变剪接！是指从一个mRNA前体通过不同的剪接方式产生不同的mRNA剪接异构体的过程。DrosophilaDSCAMgenecanbesplicedin38,000alternativeways表观遗传学的出现修补了经典理论，开创了遗传学研究的新局面。体重悬殊最大的双胞胎俄罗斯电视台播放了一对奇怪的双胞胎姐妹访谈节目。姐妹二人除长相十分相似外，体重反差十分巨大。姐姐体重190公斤，罕见巨胖，而妹妹只有55公斤，相差135公斤。55公斤是一个正常的体重，而380斤的重量，给姐姐的生活带来了诸多的烦恼。同卵双生的双胞胎虽然具有相同的DNA序列，却存在表型的差异和疾病易感性的差异。表观遗传学（epigenetics）:是指不涉及DNA序列改变的基因或者蛋白表达的变化，并可以在发育和细胞增殖过程中稳定传递的遗传学分支学科.不依赖于DNA序列的遗传现象。第一种观察到的表观遗传学现象：1941年，果蝇的花斑型位置效应花斑型野生型1942年，C.H.Waddington首次提出“Epigenetics”一词，认为基因型通过一些“偶然的不确定的机制“决定了不同的表型。表观遗传学主要集中在三大方面：DNA甲基化：基因选择性转录表达的调控。非编码RNA的调控作用：基因转录后的调控组蛋白修饰：蛋白质的翻译后修饰。最初的拉链的左右两条链上做了记号，在拉链缠绕的小塑料泡沫的赖氨酸（lysine）的H3K4地方上插上小旗子——加一个或两个或三个的甲基（CH3）。这样，因为有了层层阻碍，链子在缠绕的时候就不再能够死死的绕在一起，而是留下了空隙让转录因子进来，使得读取链子上的信息变得容易多了。三遗传学的研究内容三大组成：遗传信息的结构和功能遗传信息的传递遗传信息的表达四个层次：个体细胞群体分子四遗传学的分支按研究的层次分类：按研究对象分类：按研究范畴分类：五遗传学在国民经济中的作用一、遗传学与农牧业的关系二、遗传学与工业的关系三、遗传学在医学中的关系四、其他有关遗传学上获得的诺贝尔奖1933年，托马斯·摩尔根（美国），发现染色体在遗传中的作用。1958年，乔治·韦尔斯·比德尔（美国），EdwardLawrieTatum（美国），发现基因受到特定化学过程的调控；JoshuaLederberg（美国），发现细菌遗传物质及基因重组现象。1959年，SeveroOchoa（美国），阿瑟·科恩伯格（美国），发现RNA和DNA的生物合成机制。1962年，弗朗西斯·哈里·康普顿·克里克（FrancisHarryComptonCrick）（英国），詹姆斯·D.沃森（JamesDeweyWatson，美国），M.H.F.威尔金斯（MauriceHughFrederickWilkins）（英国）发现核酸结构及其对信息传递的重要性。1965年，FrançoisJacob（法国），AndréLwoff（法国），雅克·莫诺（法国），发现酶和病毒合成的基因调节,提出操纵子学说，成为理解基因表达调控的先驱。1968年，RobertW.Holley（美国），HarGobindKhorana（美国），MarshallW.Nirenberg（美国），阐明遗传密码及其在蛋白质合成中的作用。1969年，MaxDelbrück（美国），AlfredD.Hershey（美国），SalvadorE.Luria（美国），发现病毒的复制机制和遗传结构。1975年，DavidBaltimore（美国），RenatoDulbecco（美国），霍华德·马丁·特明（美国），发现肿瘤病毒与细胞遗传物质之间的相互作用。1978年，WernerArber（瑞士），DanielNathans（美国），HamiltonO.Smith（美国），发现限制酶及其在分子遗传学方面的应用。1980年，BarujBenacerraf（美国），让·多塞（法国），GeorgeD.Snell（美国），发现细胞表面调节免疫反应的遗传基础。1983年，BarbaraMcClintock（美国），发现可移动的基因。1987年，利根川进（日本），发现抗体多样性的遗传学原理。1993年，罗伯茨（RichardJ.Roberts）（英国），夏普（PhillipA.Sharp）（美国），发现断裂基因（splitgenes）。1995年，EdwardB.Lewis（美国），ChristianeNüsslein-Volhard（德国），EricF.Wieschaus（美国），发现早期胚胎发育中的遗传调控机理。2002年，悉尼·布伦纳（SydneyBrenner）（英国），罗伯特·霍维茨（H.RobertHorvitz）（美国），约翰·苏尔斯顿（JohnE.Sulston）（英国），发现器官发育和细胞程序性细