遺傳學(xué)01第一章-緒論課件

遺傳學(xué)

Genetics廊坊師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院遺傳學(xué)課程組第一章緒論第一節(jié)遺傳學(xué)的涵義第二節(jié)遺傳學(xué)的發(fā)展第三節(jié)遺傳學(xué)的應(yīng)用第一節(jié)遺傳學(xué)的涵義一．遺傳學(xué)的定義※

遺傳學(xué)（genetics）：研究生物遺傳與變異規(guī)律的科學(xué)?！?/p>

現(xiàn)代遺傳學(xué)：研究基因的結(jié)構(gòu)、功能及其變異、傳遞和表達(dá)規(guī)律的學(xué)科?！z傳與變異的關(guān)系※現(xiàn)代遺傳學(xué)=基因?qū)W二．遺傳學(xué)的研究?jī)?nèi)容※

各類(lèi)生物基因組的結(jié)構(gòu)與功能※

基因的結(jié)構(gòu)與功能※

基因的傳遞方式與規(guī)律※

基因變異的類(lèi)型、規(guī)律及其分子機(jī)制※

基因表達(dá)的規(guī)律及其調(diào)控的分子機(jī)制第二節(jié)遺傳學(xué)的發(fā)展一．誕生（1865-1910）1、起源于早期人類(lèi)的育種實(shí)踐2、在18世紀(jì)下半葉和19世紀(jì)上半葉拉馬克和達(dá)爾文對(duì)生物遺傳和變異進(jìn)行了系統(tǒng)的研究（1）拉馬克（LamarckJ.B.，1744--1829）①環(huán)境條件改變是生物變異的根本原因②用進(jìn)廢退學(xué)說(shuō)和獲得性遺傳學(xué)說(shuō)如長(zhǎng)頸鹿的頸家雞的翅膀（2）達(dá)爾文（DarwinC.，1809—1882）研究遺傳變異和生物進(jìn)化的關(guān)系①1859年發(fā)表《物種起源》一書(shū)，提出自然選擇和人工選擇的進(jìn)化學(xué)說(shuō)，認(rèn)為生物是由簡(jiǎn)單→復(fù)雜、低級(jí)→高級(jí)逐漸進(jìn)化的。②承認(rèn)獲得性遺傳的一些論點(diǎn)，并提出“泛生論”假說(shuō)。①種質(zhì)連續(xù)論：種質(zhì)在世代間連續(xù)相傳②支持選擇理論③否認(rèn)用進(jìn)廢退和一切獲得性遺傳3、新達(dá)爾文主義的代表——魏斯曼（WeismannA.，1834—1914）

支持選擇學(xué)說(shuō)，否認(rèn)用進(jìn)廢退和獲得性遺傳著名的切老鼠尾巴實(shí)驗(yàn)：連續(xù)22代切割老鼠尾巴（1）孟德?tīng)柕念w粒式遺傳因子理論（1865年）4、孟德?tīng)栠z傳定律的重新發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著遺傳學(xué)的誕生※性狀遺傳是受細(xì)胞里的遺傳因子控制的；※遺傳因子在體細(xì)胞中成對(duì)存在，在性細(xì)胞中成單存在；※成對(duì)的遺傳因子在形成配子過(guò)程彼此分離，而不成對(duì)的遺傳因子可自由組合。也就是分離定律和自由組合定律。MendelG.J.，1822—1884（2）孟德?tīng)柖傻闹匦掳l(fā)現(xiàn)①荷蘭德弗里斯（deVrisH.）月見(jiàn)草②德國(guó)柯倫斯（CorrensC.)玉米③奧地利丘歇馬克（vonTschermakE.)豌豆1900年

3個(gè)人的論文均刊登在《德國(guó)植物學(xué)會(huì)雜志》上，這就是遺傳學(xué)史上的孟德?tīng)柖傻闹匦掳l(fā)現(xiàn)，宣告遺傳學(xué)的誕生。（3）1905年，英國(guó)學(xué)者貝特森（BatesonW.）用Genetics命名遺傳學(xué)其先后提出等位基因（allele）純合體（homozygous）雜合體（heterozygous）上位基因（epistaticgenes）等概念，并首先發(fā)現(xiàn)了連鎖遺傳的現(xiàn)象。BatesonW.5、德弗里斯（deVrisH.，1848—1935）與突變論1901-1903年連續(xù)出版《突變論》，認(rèn)為新物種的形成并非想達(dá)爾文主義者所設(shè)想的那樣是在自然選擇作用下慢慢累積微小變異的結(jié)果，而是通過(guò)一次變異突然形成的；自然選擇不是對(duì)個(gè)體變異發(fā)揮作用，而是在更高的層次上發(fā)揮作用，是在突變產(chǎn)生新種后，決定它們是否能夠生存下去還是被淘汰。二．細(xì)胞遺傳學(xué)時(shí)期（1910-1940）當(dāng)時(shí)對(duì)細(xì)胞學(xué)和胚胎學(xué)已經(jīng)有了很大發(fā)展，對(duì)于細(xì)胞結(jié)構(gòu)、有絲分裂、減數(shù)分裂、受精及細(xì)胞分裂過(guò)程中染色體的行為有了較深入的認(rèn)識(shí)。此時(shí)期研究工作的主要特征：將孟德?tīng)栠z傳規(guī)律與細(xì)胞學(xué)研究相結(jié)合，研究個(gè)體水平轉(zhuǎn)移到細(xì)胞水平，建立了染色體遺傳學(xué)說(shuō)。主要代表性工作有：※

1903年，Boveri

T.

(1862-1915)和

SuttonW.S.

(1877-1916)

根據(jù)各自的研究，認(rèn)為孟德?tīng)枴斑z傳因子”與配子形成和受精過(guò)程中的染色體行為具有平行性，同時(shí)提出了遺傳的染色體學(xué)說(shuō)，認(rèn)為孟德?tīng)柕倪z傳因子位于染色體上，這個(gè)從細(xì)胞學(xué)研究得出的結(jié)論，圓滿地解釋了孟德?tīng)栠z傳現(xiàn)象?！?/p>

1896年美國(guó)的WilsonE.B.

發(fā)表了《發(fā)育和遺傳中的細(xì)胞》一書(shū)，已清楚地勾畫(huà)出了細(xì)胞遺傳和遺傳的染色體理論的初步輪廓?！?909年，丹麥的JohannsenW.L.(1859-1927)用Gene代替遺傳因子，首先提出了基因型和表現(xiàn)型概念。※1909年，JanssenF.A.觀察到染色體在減數(shù)分裂時(shí)呈交叉現(xiàn)象，為重組行為提供了可見(jiàn)的表現(xiàn)形式，為解釋基因連鎖現(xiàn)象提供了基礎(chǔ)。

※

1910年，美國(guó)遺傳學(xué)家MorganT.H.

(1866～1945)

和他的學(xué)生以果蠅為實(shí)驗(yàn)材料，發(fā)現(xiàn)了基因的連鎖和互換規(guī)律、性別決定和伴性遺傳的機(jī)理等。1926年，出版了《基因論》，系統(tǒng)地闡述了遺傳學(xué)在細(xì)胞和染色體水平上的基因理論，極大地豐富和發(fā)展了孟德?tīng)枌W(xué)說(shuō)，使遺傳學(xué)獲得了前所未有的大發(fā)展※基因?qū)W說(shuō)主要內(nèi)容：種質(zhì)(基因)是連續(xù)的遺傳物質(zhì)；基因在染色體上呈直線排列，是染色體上的遺傳單位，穩(wěn)定性很高，能自我復(fù)制和發(fā)生變異；在個(gè)體發(fā)育中，一定的基因在一定條件下，控制著一定的代謝過(guò)程，體現(xiàn)出相應(yīng)的遺傳特性和特征表現(xiàn)；生物進(jìn)化的材料主要是基因及其突變。是對(duì)孟德?tīng)栠z傳學(xué)說(shuō)的重大發(fā)展，也是這一歷史時(shí)期的巨大成就?！?/p>

1927年MullerH.T.和StadlerL.T.采用X-射線，分別誘發(fā)果蠅和玉米突變成功，證實(shí)了基因和染色體的突變不僅在自然情況下產(chǎn)生，且用X射線處理也會(huì)產(chǎn)生大量突變，從而開(kāi)辟了輻射遺傳學(xué)方向?！?/p>

1937年美國(guó)學(xué)者Blakeslee

A.F.利用秋水仙素誘導(dǎo)多倍體，開(kāi)始了人工誘發(fā)多倍體育種研究?！蚴且粋€(gè)抽象的遺傳因子，既是功能單位，又是重組單位和突變單位※數(shù)量遺傳學(xué)與群體遺傳學(xué)1909年丹麥JohannsenW.L.發(fā)表了“純系學(xué)說(shuō)，同年瑞典遺傳學(xué)家Nilsson-EhleH.提出“多基因假說(shuō)”；這兩個(gè)理論的建立，標(biāo)志著數(shù)量遺傳學(xué)的誕生。經(jīng)典群體遺傳學(xué)最早起源于1908年英國(guó)數(shù)學(xué)家HardyG.H.和德國(guó)醫(yī)學(xué)家WeinbergW.各自獨(dú)立提出的遺傳平衡定律，即Hardy-Weinberg遺傳平衡定律，以后英國(guó)數(shù)學(xué)家FisherR.A、遺傳學(xué)家HaldaneJ.B.S.和美國(guó)遺傳學(xué)家WrightS.等建立了群體遺傳學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)及相關(guān)計(jì)算方法，從而初步形成了群體遺傳學(xué)理論體系。三．生化與微生物遺傳學(xué)時(shí)期（1941—1953）這一時(shí)期，由于微生物遺傳學(xué)和生化遺傳學(xué)研究的廣泛開(kāi)展，使工作進(jìn)入微觀層次，其主要特征是以微生物為研究對(duì)象，采用生化方法探索遺傳物質(zhì)的本質(zhì)及其功能，為遺傳物質(zhì)化學(xué)本質(zhì)及基因功能奠定了初步的理論基礎(chǔ)。代表性成主要有：※“一個(gè)基因一種酶”理論的提出與修訂

1941年美國(guó)遺傳學(xué)家BeadleG.W.和生化學(xué)家TatumE.L.

粗糙脈孢菌生化突變型后修正為“一個(gè)基因一種多肽”※遺傳物質(zhì)化學(xué)本質(zhì)的揭示1944年美國(guó)的Avery等人，肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1952年Hershey等人，同位素示蹤法噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)1956年Frankel-Conrat等人，煙草花葉病毒拆合實(shí)驗(yàn)四．分子遺傳學(xué)時(shí)期（1953年以后）※WatsonJ.D.

和CrickF.H.C.

于1953年提出了DNA的雙螺結(jié)構(gòu)模型，闡明了DNA的結(jié)構(gòu)，復(fù)制和遺傳物質(zhì)如何保持世代連續(xù)的問(wèn)題，標(biāo)志了分子遺傳學(xué)的誕生（Moleculargenetics）。※MonodJ.

和Jacob

F.

于1961年提出大腸桿菌“乳糖操縱子”學(xué)說(shuō)，證明基因是在特定的遺傳調(diào)控下進(jìn)行表達(dá)的。獲諾貝爾獎(jiǎng)。1969年，ShapiroJ.

從大腸桿菌中分離到乳糖操縱子，并可在離體條件下表達(dá)。※此后三聯(lián)體密碼破譯，中心法則的提出，重疊基因、斷裂基因、轉(zhuǎn)座基因發(fā)現(xiàn)、人工分離和合成新的基因技術(shù)日益成熟，基因工程技術(shù)的應(yīng)用，人類(lèi)基因組計(jì)劃的完成，后基因組時(shí)代……※遺傳學(xué)發(fā)展：

整體水平→細(xì)胞水平→分子水平；

宏觀→微觀；

染色體→基因；

逐步深入到研究遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能?！z傳學(xué)發(fā)展的新動(dòng)態(tài)基因組學(xué)(genomics)

后基因組學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)(Proteomics)生物信息學(xué)(Bioinformatic)

定義為分子生物學(xué)和計(jì)算生物學(xué)的交叉.

包含三個(gè)重要的內(nèi)容:(1)基因組信息學(xué);(2)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)模擬;(3)藥物設(shè)計(jì).五.遺傳學(xué)的分支學(xué)科★（一）從研究層次上分：群體→細(xì)胞→分子

1.群體層次上的分支學(xué)科

群體遺傳學(xué)、生態(tài)遺傳學(xué)、數(shù)量遺傳學(xué)、進(jìn)化遺傳學(xué)

2.細(xì)胞層次上的分支學(xué)科

細(xì)胞遺傳學(xué)；體細(xì)胞遺傳學(xué)：

3.分子層次上的分支學(xué)科

分子遺傳學(xué)

★（二）從研究?jī)?nèi)容上劃分發(fā)育遺傳學(xué)、行為遺傳學(xué)、輻射遺傳學(xué)、免疫遺傳學(xué)、醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)、臨床遺傳學(xué)★（三）從研究對(duì)象上劃分人類(lèi)遺傳學(xué)、微生物遺傳學(xué)、植物遺傳學(xué)、動(dòng)物遺傳學(xué)第三節(jié)遺傳學(xué)的應(yīng)用※理論研究中的應(yīng)用1.在揭示生命本質(zhì)的研究中具重要意義2.遺傳學(xué)的發(fā)展為探索生物進(jìn)化提供了重要的理論基礎(chǔ)3.遺傳學(xué)的發(fā)展，大大推動(dòng)了生物學(xué)其他分支學(xué)科的發(fā)展4.遺傳學(xué)的發(fā)展為社會(huì)科學(xué)提供了豐富的自然科學(xué)內(nèi)容遺傳學(xué)與農(nóng)牧業(yè)1、提高農(nóng)畜產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)2、動(dòng)物性別控制3、定向控制遺傳性狀

※生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用遺傳學(xué)與人類(lèi)健康和醫(yī)藥業(yè)1、發(fā)酵工業(yè)：2、醫(yī)藥工業(yè)：

3、遺傳性疾病：4、免疫遺