遗传学

遗传学讲授：周颂东四川大学生命科学学院第一章绪论第一节遗传学的定义、研究内容和任务第二节遗传学的发展历史第三节遗传、发育、进化在基因水平的统一第四节遗传学的应用第一节遗传学的定义、研究内容和任务一、定义遗传学（Genetics):经典定义：研究生物体遗传和变异规律的一门科学。现代定义：研究基因的结构、传递和表达规律的一门科学，又称为基因学。遗传（Heredity):同类生物世代间相似的现象。变异(Variation):生物个体间的差异。遗传、变异和进化的关系：遗传是相对的、保守的；变异是绝对的，发展的。没有遗传，就没有物种的相对稳定性；没有变异，不会产生新的性状，也就不可能有物种的进化和新品种的选育遗传和变异的表现都与环境具有不可分割的关系。遗传的物质基础：常用的重要遗传学研究材料：大肠杆菌酿酒酵母豌豆果蝇玉米小鼠线虫拟南芥人遗传学的分支学科：TransmissionCytogeneticsHumanPopulationalMolecularBehavioralDevelopmental二、研究内容1.基因和基因组的结构：基因（Gene）基因组或染色体组(Genome)人类基因组计划(HGP)生物信息学(Bioinformatics)2.基因在世代之间传递的方式和规律：孟德尔遗传规律摩尔根连锁交换定律非孟德尔遗传规律母性影响群体遗传的Hardy-Weinberg定律3.基因表达规律：中心法则4.根据上述三方面研究所获得的知识，能动地改造生物，造福人类。5.遗传学研究与伦理、社会、法律的关系三、遗传学的研究任务(1)阐明：生物遗传和变异现象表现规律；(2)探索：遗传和变异原因物质基础内在规律；(3)指导：动植物和微生物育种提高医学水平。第二节遗传学的发展历史一、遗传学的萌芽（-1900）古代遗传学知识的积累旧石器时代末—新石器时代初通过动植物的驯养和栽培使劳动人民对遗传有了粗浅的认识。公元前4000年伊拉克的古代巴比伦石刻上记载了马头部性状在五个世代的遗传。公元前5世纪到4世纪希波克拉底学派的观点亚里士多德的观点18世纪以前在欧洲，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，从一定程度上限制了遗传学的发展。近代遗传学的奠基拉马克：器官的用进废退与获得性遗传达尔文：泛生假说魏斯曼：种质连续论孟德尔：遗传因子假说拉马克（1744-1829）认为：生物物种是可变的；遗传变异遵循“用进废退和获得性遗传”规律，即认为动物器官的进化与退化取决于用与不用（用进废退理论），以及认为每一世代中由于用或不用而加强或削弱的性状是可以遗传的（获得性遗传）。如长颈鹿。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：认为各种器官都存在微小的泛生粒，它们能分裂、生殖，并能在体内流动，最后汇集到生殖器官里，形成生殖细胞，当受精卵发育成成体时，各种泛生粒又进入到各器官发生作用，从而表现出遗传现象。如果亲代的泛生粒发生改变，子代则表现变异。达尔文也承认获得性遗传的一些观点。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遗传，魏斯曼是其首创者。种质连续论(theoryofcontinuityofgermplasm)生物体由种质和体质组成：种质指性细胞和产生性细胞的那些细胞；种质自身永世长存，世代连续相继，体质由种质产生，是保护和帮助种质繁殖的手段；种质细胞系完全独立于体质细胞系，体质细胞发生的变化（获得的性状）不影响种质细胞，故获得性状是不遗传的。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Mendel’workplace二、遗传学的建立（1900）1900年—德国的C.Correns、荷兰的H.deVries和奥地利的E.vonTschermark三人再发现孟德尔规律，是遗传学学科建立的标志。1906年，W.Bateson①.从香豌豆中发现性状连锁；②.创造“genetics”一字。提出以Genetics作为该学科的学科名。三、细胞遗传学时期（1900-1939）1902年—W.Sutton和T.Boveri提出了染色体理论。1905年—G.H.Hardy和W.Weinberg推导出群体遗传平衡定律。1909年—W.L.Johannsen将遗传因子一词更名为基因(gene)。1910年—T.H.Morgan证明基因位于染色体上，并提出了连锁遗传定律。1919年—Bridges,C.B.发现染色体重复。1923年—Bridges,C.B.发现染色体易位。1926年—Bturtvant,A.H.发现染色体倒位。1933年—Painter,T.S.开始研究果蝇的唾腺染色体上。四、从细胞向分子水平过渡时期（1940-1952）1941年—G.W.Beadle和E..Tatum提出了“一基因一酶”学说，发展了微生物遗传学和生化遗传学。1944年—O.Avery,C.Macleod和M.McCarty等人通过肺炎双球菌转化试验，首次直接证明了DNA是真正的遗传物质。1951年—McClintock,B.首先发现了玉米中的“跳跃基因”。五、分子遗传学的建立和发展（1953-1970）1953年—J.D.Watson和F.Crick通过X射线衍射分析,提出了DNA分子双螺旋结构模型，开创了分子遗传学这一新的学科领域，被喻为遗传学发展史上的一个里程碑。1961年—F.jacob和J.Monod提出调节基因表达的操纵子模型。DNA双螺旋20世纪60年代—蛋白质和核酸的人工合成、遗传“中心法则”的确立，三联体密码的确定、调节基因作用原理的发现，传递细菌对抗生素抗性的质粒的发现等，已使遗传学的发展走在了生物科学的前面。六、基因工程的迅猛发展（1970-）20世纪70年代—随着限制性内切酶和一系列核酸酶的发现和提纯，使DNA重组得以实现，能进行基因的人工分离和合成，开始建立遗传工程这一新的研究领域。20世纪80年代—随着基因工程技术的不断成熟和应用，从而使人类在定向改造生物方面跨进到一个新的阶段。20世纪90年代—由美国倡导，有美国、英国、法国、德国、日本和中国参加的人类基因组计划的实施及动物基因组计划的相继提出和实施，为遗传学的发展开辟了广阔的空间。1996年—绵羊多利的诞生，为动物体细胞克隆提供了有力的证据。2003年—SARS病毒的难题。2004年—禽流感以后——？？？……第三节遗传、发育、进化在基因水平的统一进化、发育和遗传的共同基础是基因个体发育是细胞内的基因按照特定的时间-空间程序精确表达的过程。发育的核心问题是细胞分化。发育和遗传统一生物进化的长链和系统发生的长链的统一遗传学与进化论的综合产生了新达尔文主义或综合进化论遗传学理论、发育理论和进化论将综合为基因学第四节遗传学的应用1.在农牧业生产上的应用遗传育种建立种质资源库，寻找和筛选有用基因发展完善新的育种系统2.在医疗保健上的应用遗传病：由染色体结构或数目异常、或基因的点突变引起单基因病：如多指症、白化病、早老症多基因病：如哮喘、糖尿病癌症与遗传基因与寿命基因与药物基因诊断和基因治疗3.遗传工程的应用4.能源的开发与环境保护生物资源的可持续利用生物多样性的保护5.遗传学与社会、法律、伦理道德和世界观主要参考书刘祖洞主编，《遗传学》，高教出版社。李宝森、胡庆宝主编，《遗传学》，南开大学出版社。林文君主编，《细胞遗传学原理》，四川大学出版社。朱军主编，《遗传学》，农业出版社。赵寿元、乔守怡主编，《现代遗传学》，高教出版社罗鹏主编，《遗传学应用》，高教出版社。孙乃恩等编著,《分子遗传学》,南京大学出版社P.C.Winter、G.I.Hickey、H.L.Fletcher著，《遗传学》(影印版)，科学出版社。J.F.Griffiths等著AnintroductiontoGeneticanalysis。使用的教材王亚馥、戴灼华主编，《遗传学》，高教出版社相关期刊和网站《遗传》《遗传学报》《中国农业科学》《生物技术通报》《生命的化学》GeneticsGeneGenomeJournalofAnimalScienceAnimalScienceNCBIEMBLDDBJ中华基因网中国基因研究中心中国西部农业信息网中国科学院国家基因研究中心中科院遗传与发育所中国遗传学时安排及记分办法学时分配：总学时68学时，其中理论课34学时，实验课34学时。成绩记载：平时成绩占40%，包括平时表现和实验考评期终考试卷面成绩占60%。就到这儿！