遺傳學(xué)課件01.ppt

1、1,第一章 緒 論,2,一、遺傳學(xué)基本概念,（一）什么是遺傳學(xué)（genetics）：研究生物的遺傳和變異 現(xiàn)象及其規(guī)律的一門學(xué)科。 （1）遺傳(heredity, inheritance): 生物有性或無性生 殖方式繁殖，子代與親代相似、物種的延續(xù)性 “ 種瓜得瓜，種豆得豆。” （2）變異（variation）:生物個體之間差異的現(xiàn)象。 “一母生九子，九子各不同?！?（3）矛盾運動：遺傳 變異 物質(zhì)、能量、信息 生物 自然選擇進(jìn)化 人工選擇育種,變異,3,（二）遺傳學(xué)的研究任務(wù),遺傳學(xué)：研究遺傳物質(zhì)（基因）結(jié)構(gòu)、功能、 傳遞和表達(dá)規(guī)律。 1) 性狀遺傳學(xué)：描述遺傳變異的現(xiàn)象和規(guī)律 2) 細(xì)胞遺

2、傳學(xué)和分子遺傳學(xué)： 闡述生物遺傳變異的原因、 遺傳物質(zhì)的本質(zhì)、結(jié)構(gòu)、功能、變化、表 達(dá)及其調(diào)控。,4,二、遺傳學(xué)的發(fā)展歷史,（一）、遺傳學(xué)的萌芽(1900) 拉馬克(Lamark)： “用進(jìn)廢退”學(xué)說和“獲得性狀遺傳”： 長頸鹿？ 魏斯曼(Weisman)： “種質(zhì)論”： 小鼠截尾實驗：“種質(zhì)”和“體質(zhì)” 達(dá)爾文(C.R.Darwin)：“泛生論”：泛生粒 側(cè)重于遺傳變異原因的解釋，初步肯定了其物質(zhì)性 缺點：導(dǎo)向不好,5,（二）、 遺傳學(xué)的誕生(1900),(1). 孟德爾 (Gregor Mendel) （1822-1884）： 奧地利的一個修道士，他從1856年開始進(jìn)行了8年的豌豆雜交試驗

3、 ： 1866年發(fā)表植物雜交試驗,提出了分離規(guī)律和獨立分配規(guī)律；并應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)方法分析和驗證了這些假設(shè)。 假定細(xì)胞中有它的物質(zhì)基礎(chǔ)“遺傳因子”，但是他的發(fā)現(xiàn)并未引起重視，而是被埋沒了35年之后才被3位科學(xué)家重新發(fā)現(xiàn)。,6,(2). 孟德爾定律的重新發(fā)現(xiàn) 狄弗里斯 (De Vries,H. 18481935) 荷 月見草 科倫斯 (Correns, C. 18641933) 德玉米 馮柴馬克 (VonTschermak, E.) 奧豌豆 他們?nèi)说恼撐亩伎窃?900年出版的德國植物學(xué)雜志上，都證實了孟德爾定律。開始他們都以為是自己發(fā)現(xiàn)了這一重要定律，可后來發(fā)現(xiàn)早在35年以前，孟德爾就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并證

4、明了分離定律和自由組合定律，這就是遺傳學(xué)歷史上孟德爾定律的重新發(fā)現(xiàn)，標(biāo)志著遺傳學(xué)的誕生。 1910年起將孟德爾遺傳規(guī)律改稱為孟德爾定律，公認(rèn)孟德爾是遺傳學(xué)的奠基人。,7,（三）經(jīng)典遺傳學(xué)時期 （1900-1939年）,1. 核心: 遺傳的染色體理論 （Theory of Chromosome） 1）遺傳物質(zhì)位于染色體上 2）遺傳物質(zhì)的傳遞與有絲分裂、減數(shù) 分裂行為相聯(lián)系,8,2. 突出的科學(xué)家： 孟德爾（1822-1884）：孟德爾遺傳規(guī)律 狄費里斯： 1901-1903 提出“突變學(xué)說”： 突變生物進(jìn)化。 約翰生（Johannsen W.L.,1859 - 1927） 1909年發(fā)表“純系學(xué)

5、說”: 明確區(qū)別基因型vs.表現(xiàn)型； 遺傳因子“基因”,9,鮑維里(Boveri T.) 1902 、薩頓(Sutton W.) 1903 發(fā)現(xiàn)遺傳因子的行為與染色體行為呈平行關(guān)系，是染色體遺傳學(xué)說的初步論證。 貝特生(Bateson，W.） 1906 從香豌豆中發(fā)現(xiàn)性狀連鎖； 創(chuàng)造“genetics”一字。 詹森斯(Janssens, F. A.) 1909 觀察到染色體在減數(shù)分裂時呈交叉現(xiàn)象，為解釋基因連鎖現(xiàn)象提供了基礎(chǔ)。,10,摩爾根(Morgan T.H.,18661945)： 提出“性狀連鎖遺傳規(guī)律”；伴性遺傳 提出染色體遺傳理論 細(xì)胞遺傳學(xué)； 著基因論：認(rèn)為基因在染色體上直線排列，

6、創(chuàng)立基因?qū)W說 這是對孟德爾遺傳學(xué)說的重大發(fā)展，也是這一歷史時期的巨大成就。 1933 諾貝爾獎,11,穆勒(Muller H.T.)： 1927年在果蠅用X 射線誘發(fā)突變。 斯特德勒(Stadler L.T.)： 1927年在玉米用X 射線誘發(fā)突變 人工誘變 布萊克斯生(Blakeslee A.F.)： 利用秋水仙素誘導(dǎo)多倍體。,12,（四）、現(xiàn)代遺傳學(xué)時期（1940）,1. 主要領(lǐng)域： 微生物遺傳學(xué) 分子遺傳學(xué) 基因工程 基因組學(xué),13,2. 主要科學(xué)家及其貢獻(xiàn),比德爾(Beadle, G.W.) 泰特姆（Tatum, E.L. 1958 Nobel prize ） 1941, X射線紅色面

7、包霉突變體遺傳學(xué)研究 提出“一個基因一種酶”假說； “一個基因一個蛋白質(zhì)或多肽”。 發(fā)展了微生物遺傳學(xué)、生化遺傳學(xué)。 卡斯佩森(Caspersson, TO.)： 40年代初用定量細(xì)胞化學(xué)方法 證明DNA存在于細(xì)胞核中。,14,阿委瑞(Avery O. T.） 1944肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗中，證明了遺傳物質(zhì)是DNA而不是蛋白質(zhì)。 赫爾希(Hershey A. D. 1969 Nobel prize ） 蔡斯（Chase, M. ） 1952等用同位素示蹤法在研究T2噬菌體感染細(xì)菌 的實驗中，再次確認(rèn)了DNA是遺傳物質(zhì) 至此，已為遺傳物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)及基因的功能 奠定了初步的理論基礎(chǔ)。,15,二戰(zhàn)

8、后：物理學(xué)家對研究生物學(xué)問題產(chǎn) 生了濃厚的興趣。他們在研究中帶進(jìn)了物理 學(xué)新理論、概念和方法。,16,瓦特森（Watson，JD.） 克里克（Crick F.H.C.） 1953 根據(jù)對DNA的化學(xué)分析和對DNA X射線晶體學(xué)所得資料提出DNA分子結(jié)構(gòu)模式理論 雙螺旋結(jié)構(gòu)。 標(biāo)志分子遺傳學(xué)的誕生。,1962 Nobel prize,17,克里克 (Crick FHC.） 1961 和同事們用實驗證明了他于1958年 提出的關(guān)于遺傳三聯(lián)密碼的推測。 尼倫伯格(Nirenberg， MW.) 柯蘭拉（Khorana，H. G. 1968諾貝爾獎） 19571969 解譯出64種遺傳密碼。,18,雅

9、各布(Jacob F.) 莫諾(Monod J.，1965 諾貝爾獎)： 1961 大腸桿菌的操縱子，闡明微生物基因表達(dá)的調(diào)控機制。 史密斯（Smith，H. 1978諾貝爾獎）： 1970分離到限制性內(nèi)切酶基因工程 波耶（Boyer，H. ）, 柯恩（Cohen，S.）: 1973首次用質(zhì)粒克隆DNA 吉爾伯特（Gilbert, W.）, 桑格（Sanger, F） 1977 DNA測序法。1980諾貝爾獎,19,1986 年5 月 提出 1990 年10 月1 日美國國會正式批準(zhǔn)啟動人類基因組計劃，計劃投入30億美元的資金在15 年內(nèi)完成人類基因組的分析研究 2000 年6 月26 日，國

10、際人類基因組測序聯(lián)盟與Celera 公司聯(lián)合發(fā)布了“人類基因組工作草圖” (work draft ) 2001 年2 月12 日又分別在Nature 和Science 雜志上公布了人類基因組“精確圖”( 準(zhǔn)確度達(dá)到99.99 %) 2003 年4 月14 日Collins F 博士在華盛頓隆重宣布HGP 完成，得到了人類基因組“完成圖”( 包括99 %的人類基因組序列，準(zhǔn)確度為99.99 %) 。人類基因組計劃的所有目標(biāo)全部實現(xiàn)。這標(biāo)志“人類基因組計劃”勝利完成和“后基因組時代” (post genome era，PGE) 正式來臨。,人類基因組計劃（HGP）,20,其它生物的基因組計劃,19

11、95 第一個基因組流感嗜血桿菌(Haemophilus influenzae) 的全部序列發(fā)表,大小為1. 8Mb , 釀酒酵母( Saccharomyces eerevisiae) 大腸桿菌( E. coli) 線蟲(Caenorhabditis elegans) 2000 年 3月Celera 公司完成果蠅( Drosophila melanogaster) 180 Mb 2000 年 12 月份完成第一個植物擬南芥(Arabidopsis thaliana) 基因組測序,大小為125 Mb 2002年4月5日水稻中國（秈稻）、日本（粳稻）,21,22,青山襯托之下，是一片金燦燦的中國水稻

12、梯田。2002年4月5日以中國梯田為封面的 Science雜志以14頁篇幅率先發(fā)表了一個重大成果中國人獨立完成的論文水稻（秈稻）基因組的工作框架序列，顯示對中國科學(xué)家成就充分肯定。,COVER Photograph of the Honghe Hani rice terraces in Yunnan Province, China. In this issue, two separate research groups report draft sequences of two strains of rice-japonica and indica. In addition, the Edit

13、orial, News Focus, Letters, and Perspectives highlight the significance of the rice genome to the worlds population. Image: Liwen Ma and Baoxing Qiu, Beijing Genomics Institute,23,三、遺傳學(xué)在科學(xué)與生產(chǎn)中的意義,（一）科學(xué)革命性的影響 1. 新興學(xué)科、邊緣學(xué)科、交叉學(xué)科的興起 細(xì)胞遺傳學(xué) 數(shù)量遺傳學(xué) 生統(tǒng)遺傳學(xué) 發(fā)育遺傳學(xué) 進(jìn)化遺傳學(xué) 微生物遺傳學(xué) 輻射遺傳學(xué) 醫(yī)學(xué)遺傳學(xué) 分子遺傳學(xué) 遺傳工程等 基因組學(xué) （結(jié)構(gòu)、功

14、能） 生物信息學(xué) 2. 古老科學(xué)煥發(fā)青春新思路、新角度、 新方法 3. 科學(xué)難題的曙光,24,1. 工業(yè)： （1）基因產(chǎn)業(yè)：食品、藥物、診斷試 劑、實驗試劑等。 （2）基因信息咨詢： Celera 公司 $200億。 2. 農(nóng)業(yè)： （1）品種改良 （2）生物反應(yīng)器,（二）對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響：,25,（三）對人類社會的影響：,雙刃劍 疾病預(yù)防與治療 基因隱私 基因決定論 基因歧視 “優(yōu)生學(xué)”eugenics（禁用） 基因武器 長壽基因：1200歲 倫理 道德 法律,26,四、遺傳學(xué)的教與學(xué),教學(xué)內(nèi)容： 第一章 緒論 第七章 遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ) 第二章 遺傳的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ) 第八章 基因的表達(dá)與調(diào)控 第三章 孟德爾遺傳 第九章 基因工程與基因組學(xué) 第四章 連鎖遺傳和性連鎖 第十章 基因突變 第五章 染色體變異 第十一章 細(xì)胞質(zhì)遺傳 第六章 細(xì)菌和病毒的遺傳 第十二章 數(shù)量遺傳 第十三章 群體遺傳與進(jìn)化 教學(xué)手段：傳統(tǒng)多媒體 以教材為綱，但不拘泥于教材。,27,4. 如何學(xué)習(xí)好？,基本概念、基本原理，重在理解，拒 絕死記硬背。 2. 平時多練習(xí)，培育分析和應(yīng)用能力，臨時抱佛腳沒有用。,28,Genetics is like riding