畜禽繁殖與改良4-6-

《畜禽繁殖與改良》教案第一章畜禽遺傳基礎第一節(jié)遺傳的物質(zhì)基礎（一）授課課時：2課時（2011-04-06）教學目的：了解遺傳的物質(zhì)基礎；掌握變異的基本規(guī)律；明確遺傳的三大定律。教學重點：知道細胞的基本結構和細胞的分裂規(guī)律；運用遺傳的三大定律進行單基因行裝的遺傳分析；具備應用遺傳變異知識指導畜禽遺傳改良的實踐能力。教學難點：知道細胞的基本結構和細胞的分裂規(guī)律；運用遺傳的三大定律進行單基因行裝的遺傳分析；具備應用遺傳變異知識指導畜禽遺傳改良的實踐能力。教學方法：以ppt教學和問答法為主，啟發(fā)法，發(fā)現(xiàn)法和學習探討法相結合。課程導入：總結上節(jié)課所學內(nèi)容，開始新課學習，然后導入新課。教學內(nèi)容：遺傳學（genetics）是一門新興的、發(fā)展非常迅速的學科，它已成為生物科學領域中一門十分重要的基礎學科。概念、研究對象、研究內(nèi)容概念早在中國古代，人們就發(fā)現(xiàn)了子代和親代相似的遺傳現(xiàn)象。俗話說的“種瓜得瓜，種豆得豆?！本褪菍z傳現(xiàn)象的簡單說明。任何生物都能通過各種生殖方式產(chǎn)生與自己相似的個體，保持世代間的連續(xù)，以綿延其種族。這種子代和親代、子代和子代個體之間的相似性叫做“遺傳”（heredity）。無論哪種生物，動物還是植物，高等還是低等，復雜還是簡單，都表現(xiàn)出子代與親代之間的相似性或類同。同時，子代與親代之間，及子代個體之間總能覺察出不同程度的差異。后代只能和親代相似，決不會完全和親代相同，“一母生九子，子子各不同”這是普通的常識。這種子代和親代、子代和子代個體之間的差異叫做變異（variation）。遺傳與變異現(xiàn)象在生物界普遍存在，是生命活動的基本特征之一。狹義定義遺傳：子代和親代、子代和子代個體之間的相似性。變異：子代和親代、子代和子代個體之間的差異。廣義定義遺傳：同種個體之間的相似性。變異：同種個體之間的差異。遺傳比較保守，變異要求變革、發(fā)展，矛盾的兩方面是相互制約相互發(fā)展的。沒有變異，生物界就失去進化的素材，遺傳只能是簡單的重復；沒有遺傳，變異不能累積，變異就失去意義，生物也不能進化。變異是在遺傳的范圍內(nèi)進行變異，遺傳也受變異的制約；只能使后代和上代之間相似而不相同。遺傳是相對的，變異是絕對的，在遺傳的過程中始終存在著變異，遺傳和變異是伴隨著生物的生殖而發(fā)生的(遺傳學上的生殖多指有性生殖)。遺傳變異對立統(tǒng)一的矛盾運動，共同推動生物向前發(fā)展進行。遺傳和變異的關系：(1)遺傳是相對的，變異是絕對的。(2)遺傳是保守的，變異是變革的，發(fā)展的。(3)遺傳和變異是相互制約又相互依存的。(4)遺傳變異伴隨著生物的生殖而發(fā)生。研究對象一切生物都是遺傳學研究的對象。研究內(nèi)容：生物的遺傳變異(1)生物為什么會產(chǎn)生遺傳和變異。(2)有沒有控制遺傳變異的物質(zhì)，是否存在遺傳物質(zhì)，如果有是什么，在生物的什么部位，如何控制遺傳變異。(3)遺傳和變異有哪些規(guī)律。(4)如何利用遺傳規(guī)律為人類服務。遺傳學的產(chǎn)生和發(fā)展遺傳學的產(chǎn)生很早以前，我國人民在從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和飼養(yǎng)家畜中便注意到了遺傳和變異的現(xiàn)象。春秋時代有“桂實生桂，桐實生桐”，戰(zhàn)國末期又有“種麥得麥，種稷得稷”的記載。東漢王充曾寫道“萬物生于土，各似本種”，并進一步指出“嘉禾異種……常無本根”，認識到了變異的現(xiàn)象。此后古書中還有“桔逾淮而北為枳”、“牡丹歲取其變者以為新”等，這說明古代人民對遺傳和變異有了粗淺的認識，但由于種種原因沒能形成一套遺傳學理論。但直到19世紀才有人嘗試把積累的材料加以歸納、整理和分類，并用理論加以解釋，對遺傳和變異進行系統(tǒng)研究。代表人：達爾文(Darwin,1809?1882)：進化論學者，英國的博物學家，為了解釋生物的遺傳現(xiàn)象，他提出了“泛生論”的假說(hypothesisofpangenesis)。他假設：生物的各種性狀，都以微?！胺阂蜃印睜顟B(tài)通過血液循環(huán)或?qū)Ч苓\送到生殖系統(tǒng)，從而完成性狀的遺傳。限于當時的科學水平，對復雜的遺傳變異現(xiàn)象，他還不能做出科學的回答。雖然如此，達爾文學說的產(chǎn)生促使人們重視對遺傳學和育種學的深入研究，為遺傳學的誕生起了積極的推動作用。魏斯曼(Weismann,1834?1914)：種質(zhì)學說(germplasmtheory)。認為多細胞生物體內(nèi)由種質(zhì)和體質(zhì)兩部分組成，體質(zhì)是由種質(zhì)產(chǎn)生的，種質(zhì)在世代中是連綿不斷的。環(huán)境只能影響體質(zhì),而不能影響種質(zhì),后天獲得性不能遺傳。魏斯曼的種質(zhì)論使人們對遺傳和不遺傳的變異有了深刻的認識,但是他對種質(zhì)和體質(zhì)的劃分過于絕對化。孟德爾(Mendel,1822?1884)：奧地利。根據(jù)前人工作和8年豌豆試驗，提出了遺傳因子分離和重組的假設。認為生物的性狀由體內(nèi)的遺傳“因子”(factor)決定，而遺傳因子可從上代傳給下代。他應用統(tǒng)計方法分析和驗證這個假設,對遺傳現(xiàn)象的研究從單純的描述推進到正確的分析,為近代顆粒性遺傳理論奠定了科學的基礎。文章發(fā)表于1866年,但當時未能引起重視。1900年三位科學家(德國的Correns、荷蘭的De.Vries和奧地利的Tschermak)分別用不同材料不同地點試驗得出跟孟德爾相同的遺傳規(guī)律,并重新發(fā)現(xiàn)了孟德爾被人忽視的重要論文，1906年who首先提出了遺傳學。他將三位科學家重新發(fā)現(xiàn)孟德爾遺傳規(guī)律的1900年定為遺傳學的誕生年。遺傳學的發(fā)展1866年——孟德爾遺傳因子學說,揭示了分離和自由組合定律,后被人總結為孟德爾定律；1903年一一薩頓(Sutton)和博韋里(Boveri)首先發(fā)現(xiàn)了染色體的行為與遺傳因子的行為很相似,提出了染色體是遺傳物質(zhì)的載體的假設,即染色體學說；1909年——約翰遜(Johannsen)稱遺傳因子為基因(gene),此外他還創(chuàng)立了基因型（genotype）和表現(xiàn)型（phenotype）的概念，把遺傳基礎和表現(xiàn)性狀科學地區(qū)別開來；1910年一一摩爾根（Morgan）和他的學生用果蠅為材料，研究性狀的遺傳方式，進一步證實了孟德爾定律，并把孟德爾所假設的遺傳因子（后稱為基因）具體落實在細胞核內(nèi)的染色體上，從而建立了著名的基因?qū)W說（genetheory）。他們還得出連鎖互換定律，確定基因直線排列在染色體上。摩爾根所確立的連鎖互換定律與孟德爾的分離和自由組合定律共稱為遺傳學三大基本定律。此后的遺傳學就以基因?qū)W說為理論基礎，進一步深入到各個領域進行研究，建立了眾多的分支和完整的體系，并日趨復雜和精密。由于原子能的發(fā)現(xiàn)和利用發(fā)展了輻射遺傳學。1927年，繆勒（Muller）在果蠅中，斯塔德勒（Stadler）在玉米中各自用X射線成功地誘導基因突變，使遺傳學的研究從研究遺傳的規(guī)律轉(zhuǎn)到研究變異的起源，開始了人工誘變的工作，進一步豐富了遺傳學的內(nèi)容，為育種實踐提供了更多的依據(jù)。此外由于統(tǒng)計學的發(fā)展，建立了群體遺傳學。20世紀40年代以后，遺傳學開始了一個新的轉(zhuǎn)折點，這表現(xiàn)在兩方面：一是理化誘變，二是普遍以微生物作為研究對象來代替過去常用的動植物，由細胞遺傳學時期進入微生物遺傳學時期。1940年以后，比德爾（Beadler）與其同事在紅色面包霉上進行了大量工作，系統(tǒng)地研究了生化合成與基因的關系，提出了“一個基因一個酶”的理論，證明基因通過它所控制的酶決定著生物代謝中的生化反應步驟，進而決定著遺傳性狀。1944年一一埃弗里（Avery）等人的細菌轉(zhuǎn)化試驗有力地證明了遺傳物質(zhì)為去氧核糖核酸（DNA）；1957年——法國遺傳學家本茲爾（Benzer）以T4噬菌體為材料，在DNA分子結構的水平上，分析研究了基因內(nèi)部的精細結構，提出了順反子（cistron）學說。順反子的概念打破了過去經(jīng)典遺傳學關于基因是突變、重組、決定遺傳性狀差別的“三位一體”的概念，把基因具體化為DNA分子上的一段核苷酸順序，它負責遺傳信息的傳遞，是決定一條多肽鏈的完整的功能單位。但它又是可分的，它內(nèi)部的核苷酸組成或排列，可以獨自發(fā)生突變或重組，而且基因同基因之間還有相互作用，且排列位置不同，會產(chǎn)生不同的效應。所有這些均是基因概念的重大發(fā)展。1953年一一美國分子生物學家沃森（Watson）和英國分子生物學家克里克（Crick）根據(jù)X射線衍射分析提出了著名的DNA右手雙螺旋結構模型，更清楚地說明了基因組成成分就是DNA分子，它控制著蛋白質(zhì)的合成過程?；虻幕瘜W本質(zhì)的確定，標志著遺傳學又進入了一個新階段——分子遺傳學發(fā)展的新時代；1961年一一法國分子遺傳學家雅各布（Jacob）和莫諾（Monod）在研究大腸桿菌乳糖代謝的調(diào)節(jié)機制中還發(fā)現(xiàn)有結構基因和調(diào)節(jié)基因的差別，發(fā)現(xiàn)原核生物“開”和“關”的機制，提出了操縱子（operon）學說從而更深刻地揭露了基因的活動，生物就是通過一整套相互制約的基因，使生物在不同的環(huán)境下，表現(xiàn)出不同的遺傳特性，適應各種復雜的環(huán)境條件；1961年開始美國生化學家尼倫伯格（Nirenberg）和印度血統(tǒng)的美國生化學家科拉納（Khorana）等人逐步搞清了基因以核苷酸三聯(lián)體為一組編碼氨基酸，并于1967年完成了全部64個遺傳密碼的破譯工作。遺傳密碼的發(fā)現(xiàn)，把生物界統(tǒng)一起來，遺傳信息的概念把基因的核酸密碼和蛋白質(zhì)的合成聯(lián)系起來。從而提出了遺傳信息傳遞的中心法則（centraldogma），揭示了生命活動的基本特征。1968年一一史密斯（）、阿伯（）和內(nèi)森（）等人發(fā)現(xiàn)并提出能切割DNA分子的限制性內(nèi)切酶（restrictionenzyme），為基因拼接工作鋪平了道路。1970年一一美國病毒學家特明在勞斯肉瘤病毒體內(nèi)發(fā)現(xiàn)一種能以RNA為模板合成DNA的酶叫“反轉(zhuǎn)錄酶”（reversetranscriptase），這一發(fā)現(xiàn)不僅對研究人類癌癥具有重要意義，而且進一步發(fā)展和完善了“中心法則”。1973年——美國遺傳學家伯格（Berg）第一次把兩種不同生物的DNA（SV40和人噬菌體的DNA）人工地重組在一起，首次獲得了雜種分子，建立了DNA重組技術。以后，美國的科恩（）又把大腸桿菌的兩種不同質(zhì)粒重組在一起，并把雜種質(zhì)粒引入到大腸桿菌中去，結果發(fā)現(xiàn)在那里能復制出雙親質(zhì)粒的遺傳信息。從此，基因工程的研究便蓬勃發(fā)展起來。在理論方面，由于DNA重組、基因克隆、堿基序列的分析以及分