緒論(遺傳學)

1、： 劉慶昌主編，劉慶昌主編，遺傳學遺傳學，科學，科學出版社出版社 朱軍主編，朱軍主編，遺傳學遺傳學第三版，第三版，中國農(nóng)業(yè)出版社中國農(nóng)業(yè)出版社 緒論緒論第一章第一章 遺傳的細胞學基礎(chǔ)遺傳的細胞學基礎(chǔ) 第二章第二章 遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ) 第三章第三章 孟德爾遺傳孟德爾遺傳 第四章第四章 連鎖遺傳和性連鎖連鎖遺傳和性連鎖 第五章第五章 基因突變基因突變第六章第六章 染色體結(jié)構(gòu)變異染色體結(jié)構(gòu)變異第七章第七章 染色體數(shù)目變異染色體數(shù)目變異第八章第八章 數(shù)量性狀的遺傳數(shù)量性狀的遺傳 第九章第九章 近親繁殖和雜種優(yōu)勢近親繁殖和雜種優(yōu)勢第十章第十章 細菌和病毒的遺傳細菌和病毒的遺傳 第十一章

2、第十一章 細胞質(zhì)遺傳細胞質(zhì)遺傳 第十二章第十二章 基因工程基因工程 第十三章第十三章 基因組學基因組學 第十四章第十四章 基因表達的調(diào)控基因表達的調(diào)控 第第一一節(jié)節(jié) 遺傳學研究的對象和任務(wù)遺傳學研究的對象和任務(wù) 第二節(jié)第二節(jié) 遺傳學的發(fā)展遺傳學的發(fā)展簡史簡史 第三節(jié)第三節(jié) 遺傳學遺傳學的重要作用的重要作用 1. 1. 遺傳學的研究對象遺傳學的研究對象 2.2. 遺傳、變異和選擇遺傳、變異和選擇 3. 3. 遺傳、變異與環(huán)境遺傳、變異與環(huán)境 4. 4. 遺傳學的任務(wù)遺傳學的任務(wù) 遺傳學遺傳學(Genetics)(Genetics)是研究是研究生物遺傳和變異生物遺傳和變異的科學的科學遺傳遺傳(he

3、redity)(heredity)：指親代與子代指親代與子代相似相似的現(xiàn)象；的現(xiàn)象；變異變異(variation)(variation)：指生物在親代與子代之間，指生物在親代與子代之間，以及在子代個體之間存在以及在子代個體之間存在差異差異的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。 遺傳與變異遺傳與變異是一對矛盾是一對矛盾沒有遺傳，就沒有物種的相對穩(wěn)定；沒有遺傳，就沒有物種的相對穩(wěn)定；沒有變異，物種將是一成不變的，也就不存在沒有變異，物種將是一成不變的，也就不存在物種的進化。物種的進化。 以微生物以微生物( (細菌、真菌、病毒細菌、真菌、病毒) )、植物和動物、植物和動物以及人類為對象，研究其遺傳變異規(guī)律。以及人類為對象

4、，研究其遺傳變異規(guī)律。 遺傳、變異和選擇遺傳、變異和選擇是生物進化和新品種選育的三大因素是生物進化和新品種選育的三大因素遺傳遺傳+ + 變異變異+ + 自然選擇自然選擇 形成物種形成物種 遺傳遺傳+ + 變異變異+ + 人工選擇人工選擇 動、植物品種動、植物品種 環(huán)境改變可以引起變異環(huán)境改變可以引起變異-戰(zhàn)戰(zhàn)國時期國時期考工記考工記就指出：就指出：“橘逾淮而北為枳橘逾淮而北為枳”。 生物所表現(xiàn)出的性狀變異分為：生物所表現(xiàn)出的性狀變異分為：可遺傳變異和不可遺傳變異可遺傳變異和不可遺傳變異 考察生物遺傳與變異考察生物遺傳與變異應(yīng)該在給應(yīng)該在給定環(huán)境條件下進行定環(huán)境條件下進行 闡明闡明：遺傳、變異現(xiàn)

5、象：遺傳、變異現(xiàn)象與與表現(xiàn)表現(xiàn)規(guī)律規(guī)律 探索探索： 遺傳、變異的原因及其物質(zhì)基礎(chǔ)，遺傳、變異的原因及其物質(zhì)基礎(chǔ)，揭示遺傳變異的內(nèi)在規(guī)律揭示遺傳變異的內(nèi)在規(guī)律 指導指導：動、植物和微生物遺傳改良動、植物和微生物遺傳改良( (育種育種) )實踐實踐 一、一、 古代遺傳學知識的積累古代遺傳學知識的積累 二、二、 近代遺傳學的奠基近代遺傳學的奠基三、三、 遺傳學的建立和發(fā)展遺傳學的建立和發(fā)展1818世紀中葉以前，遺傳學屬于萌芽時期。世紀中葉以前，遺傳學屬于萌芽時期。具有明顯的樸素唯物主義和經(jīng)驗性質(zhì)具有明顯的樸素唯物主義和經(jīng)驗性質(zhì)在歐洲，宗教神學的統(tǒng)治使遺傳知識帶上了濃厚在歐洲，宗教神學的統(tǒng)治使遺傳知識

6、帶上了濃厚的神學、神秘主義色彩。集中表現(xiàn)為生物物種的神學、神秘主義色彩。集中表現(xiàn)為生物物種神神創(chuàng)論和不變論。創(chuàng)論和不變論。1. 1. 拉馬克：拉馬克：器官用進廢退與獲得性狀遺傳器官用進廢退與獲得性狀遺傳2. 2. 達爾文：達爾文：泛生假說泛生假說3. 3. 魏斯曼：魏斯曼：種質(zhì)連續(xù)論種質(zhì)連續(xù)論4. 4. 高爾頓：高爾頓：融合遺傳假說融合遺傳假說5. 5. 孟德爾：孟德爾：遺傳因子假說遺傳因子假說 拉馬克拉馬克（Lamarck J. B., 17441829）：）：認為：生認為：生物物種是物物種是可變的可變的；遺傳變；遺傳變異遵循異遵循“用進廢退和獲得用進廢退和獲得性狀遺傳性狀遺傳”規(guī)律規(guī)律 器

7、官用進廢退和獲得器官用進廢退和獲得性狀遺傳假說性狀遺傳假說用進廢退：用進廢退：生物變異的生物變異的根本原因是環(huán)境條件的根本原因是環(huán)境條件的改變改變獲得性狀遺傳：所有生獲得性狀遺傳：所有生物變異物變異( (獲得性狀獲得性狀) )都是都是可遺傳的，并在生物世可遺傳的，并在生物世代間積累代間積累 1859年發(fā)表物種起源。達爾文在解釋生物進化時也對生物的遺傳、變達爾文在解釋生物進化時也對生物的遺傳、變異機制進行了假設(shè)，并提出了異機制進行了假設(shè)，并提出了泛生假說泛生假說：遺傳物質(zhì)是存在于生物器官中的遺傳物質(zhì)是存在于生物器官中的“泛子泛子/ /泛生泛生粒粒”；遺傳遺傳就是就是泛子泛子在生物世代間傳遞和表現(xiàn)

8、在生物世代間傳遞和表現(xiàn)達爾文也承認獲得性狀遺傳的一些觀點，認為達爾文也承認獲得性狀遺傳的一些觀點，認為生物性狀變異都能夠傳遞給后代生物性狀變異都能夠傳遞給后代 種質(zhì)連續(xù)論種質(zhì)連續(xù)論：多細胞生物由：多細胞生物由種質(zhì)和種質(zhì)和體質(zhì)體質(zhì)組成，組成，種質(zhì)種質(zhì)指生殖細胞，負責指生殖細胞，負責生殖和遺傳；生殖和遺傳；體質(zhì)體質(zhì)指體細胞，負責指體細胞，負責營養(yǎng)活動營養(yǎng)活動種質(zhì)種質(zhì)是是“潛在的潛在的”，世代相傳，不受，世代相傳，不受體質(zhì)和環(huán)境影響，體質(zhì)和環(huán)境影響，所以獲得性狀不能所以獲得性狀不能遺傳；遺傳；體質(zhì)由種質(zhì)產(chǎn)生，是體質(zhì)由種質(zhì)產(chǎn)生，是“被表達的被表達的”，不能遺傳不能遺傳種質(zhì)在世代間連續(xù)種質(zhì)在世代間連續(xù)

9、融合遺傳：融合遺傳：雙親的遺傳成分在子代雙親的遺傳成分在子代中發(fā)生中發(fā)生融合融合，而后表現(xiàn)，而后表現(xiàn) 其根據(jù)是，子女的許多特性均表現(xiàn)為雙其根據(jù)是，子女的許多特性均表現(xiàn)為雙親的中間類型。親的中間類型。 雖然融合遺傳的基本觀點并不正確，但雖然融合遺傳的基本觀點并不正確，但是在這一基礎(chǔ)上所創(chuàng)建的一系列生物數(shù)是在這一基礎(chǔ)上所創(chuàng)建的一系列生物數(shù)學分析方法，卻為學分析方法，卻為數(shù)量遺傳、群體遺傳數(shù)量遺傳、群體遺傳的產(chǎn)生和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)的產(chǎn)生和發(fā)展奠定了基礎(chǔ) 1856-1864年進行了豌豆雜交試驗年進行了豌豆雜交試驗, 1866年在年在布隆自然科學會志布隆自然科學會志發(fā)表發(fā)表45頁的頁的植物雜交試驗植物雜交

10、試驗一文。一文。 遺傳因子假說認為：遺傳因子假說認為：生 物 性 狀 受 細 胞 內(nèi) 遺 傳 因 子生 物 性 狀 受 細 胞 內(nèi) 遺 傳 因 子(hereditary factor)(hereditary factor)控制控制遺傳因子在生物世代間傳遞遵循遺傳因子在生物世代間傳遞遵循分離分離和獨立分配和獨立分配兩個基本規(guī)律兩個基本規(guī)律 這兩個遺傳基本規(guī)律是近現(xiàn)代遺傳學這兩個遺傳基本規(guī)律是近現(xiàn)代遺傳學最主要的、不可動搖的基礎(chǔ)最主要的、不可動搖的基礎(chǔ)1. 1. 初創(chuàng)時期初創(chuàng)時期(1900-1910)(1900-1910)2. 2. 全面發(fā)展時期全面發(fā)展時期(1910-1952)(1910-195

11、2)3. 3. 分子遺傳學時期分子遺傳學時期(1953-)(1953-) (1). 1900(1). 1900年，柯倫斯年，柯倫斯 （德國）、（德國）、 狄狄弗里斯弗里斯（荷蘭）和（荷蘭）和柴馬克（奧地利）分別重新發(fā)現(xiàn)孟德爾規(guī)律柴馬克（奧地利）分別重新發(fā)現(xiàn)孟德爾規(guī)律，是遺傳學建，是遺傳學建立的標志。立的標志。1906 1906 年，貝特生提出以年，貝特生提出以GeneticsGenetics作為該學科作為該學科的學科名的學科名 (2). 1901-1903(2). 1901-1903年，狄年，狄弗里斯發(fā)表弗里斯發(fā)表“突變學說突變學說”，認為突變認為突變是生物進化因素是生物進化因素。 (3).

12、1903(3). 1903年，年，SuttonSutton提出染色體遺傳理論，認為提出染色體遺傳理論，認為遺傳因子遺傳因子位于細胞核內(nèi)染色體上位于細胞核內(nèi)染色體上，從而將孟德爾遺傳規(guī)律與細胞學，從而將孟德爾遺傳規(guī)律與細胞學研究結(jié)合起來研究結(jié)合起來 （4 4）19061906年，年，Bateson從香豌豆中發(fā)現(xiàn)性狀連鎖；從香豌豆中發(fā)現(xiàn)性狀連鎖； 創(chuàng)造創(chuàng)造“genetics” ( (5 5). 190). 1909 9年，年，Johannsen Johannsen 發(fā)表發(fā)表“純系學說純系學說”，并提出，并提出“genegene”的概念，以代替孟德的概念，以代替孟德爾所謂的爾所謂的“遺傳因子遺傳因子

13、” （6 6）19091909年，年，JanssensJanssens觀觀察到染色體在減數(shù)分裂時呈察到染色體在減數(shù)分裂時呈交叉交叉現(xiàn)象，為解釋基因連鎖現(xiàn)象，為解釋基因連鎖現(xiàn)象提供了基礎(chǔ)。現(xiàn)象提供了基礎(chǔ)。 形成了近代遺傳學的主要內(nèi)容與研究領(lǐng)域形成了近代遺傳學的主要內(nèi)容與研究領(lǐng)域。 (1). (1). 細胞遺傳學細胞遺傳學/ /經(jīng)典遺傳學經(jīng)典遺傳學(1910-1940)(1910-1940)19101910，摩爾根等：性狀連鎖遺傳規(guī)律，摩爾根等：性狀連鎖遺傳規(guī)律，認為基認為基因在染色體上直線排列，創(chuàng)立基因?qū)W說。因在染色體上直線排列，創(chuàng)立基因?qū)W說。（1933年獲得諾貝爾獎）年獲得諾貝爾獎）(2).(

14、2).數(shù)量遺傳學與群體遺傳學數(shù)量遺傳學與群體遺傳學 (19 (1930-193230-1932) )費希爾等：數(shù)理統(tǒng)計方法在遺傳分析中的應(yīng)用費希爾等：數(shù)理統(tǒng)計方法在遺傳分析中的應(yīng)用(3). (3). 微生物遺傳學及生化遺傳學微生物遺傳學及生化遺傳學 (1940-195 (1940-1952 2) )19411941，比德爾等：一個基因一，比德爾等：一個基因一 個酶個酶 （1958年諾貝爾獎獲得者）年諾貝爾獎獲得者） 19441944，阿委瑞：肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化，阿委瑞：肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化19521952，赫爾歇（赫爾歇（1969年諾貝爾獎獲得者年諾貝爾獎獲得者）和蔡斯和蔡斯：噬菌：噬菌體重組體重組，再

15、次確認了再次確認了 DNA是遺傳物質(zhì)。是遺傳物質(zhì)。(4). (4). 其它研究方向其它研究方向19271927，穆勒，穆勒（1946年諾貝爾獎獲得者年諾貝爾獎獲得者） 對果蠅用對果蠅用X 射線誘發(fā)突變射線誘發(fā)突變。斯特德勒用斯特德勒用X 射線誘發(fā)玉米射線誘發(fā)玉米突變。突變。19371937，布萊克斯里等：，布萊克斯里等：秋水仙素秋水仙素誘導植物多倍誘導植物多倍體體 19531953年年WatsonWatson和和 Crick Crick 提出提出DNADNA分子雙螺旋分子雙螺旋(double (double helix)helix)模型，是模型，是分子遺傳學分子遺傳學及以之為核心的及以之為核心

16、的分子生物學分子生物學建立的標志；（建立的標志；（1962年獲得年獲得諾貝爾獎）諾貝爾獎） 2020世紀世紀7070年代以來，分子遺傳學、分子生物學及其實驗年代以來，分子遺傳學、分子生物學及其實驗技術(shù)得到飛速發(fā)展。建立了以技術(shù)得到飛速發(fā)展。建立了以DNADNA重組技術(shù)為核心的重組技術(shù)為核心的遺遺傳工程傳工程，為生物遺傳定向操作奠定了基礎(chǔ)；，為生物遺傳定向操作奠定了基礎(chǔ)； 在分子遺傳學中已成功：在分子遺傳學中已成功： 人工分離基因；人工分離基因； 人工合成基因；人工合成基因； 人工轉(zhuǎn)移基因；人工轉(zhuǎn)移基因； 克隆技術(shù)應(yīng)用克隆技術(shù)應(yīng)用 取得了人類、多種農(nóng)業(yè)和實驗生物基因組的取得了人類、多種農(nóng)業(yè)和實驗

17、生物基因組的DNADNA序序列信息列信息( (結(jié)構(gòu)基因組學結(jié)構(gòu)基因組學) )； 2001年年12月月14日繪制出擬南芥基因組的完整圖譜日繪制出擬南芥基因組的完整圖譜 2003年年4月月14日美、英、日、法、德、中等國的日美、英、日、法、德、中等國的科學家宣布完成人類基因組的測序?？茖W家宣布完成人類基因組的測序。 開創(chuàng)了功能基因組學研究開創(chuàng)了功能基因組學研究( (后基因組學后基因組學) )。 隨著人類基因組計劃的進展，出現(xiàn)一門新的學隨著人類基因組計劃的進展，出現(xiàn)一門新的學科科生物信息學（生物信息學（BioinformaticsBioinformatics） 處理、分析和解釋遺傳信息，數(shù)學、邏輯學

18、、計處理、分析和解釋遺傳信息，數(shù)學、邏輯學、計算機科學和分子遺傳學、生物化學等多學科交叉，算機科學和分子遺傳學、生物化學等多學科交叉，破譯破譯“遺傳語言遺傳語言” ，闡明其生物學意義。，闡明其生物學意義。遺傳學發(fā)展：遺傳學發(fā)展： 整體水平整體水平 細胞水平細胞水平 分子水平；分子水平； 宏觀宏觀 微觀；微觀； 染色體染色體 基因；基因； 逐步深入到研究遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能。逐步深入到研究遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能。 現(xiàn)代遺傳學已發(fā)展出現(xiàn)代遺傳學已發(fā)展出3030多個分支：多個分支： 細胞遺傳學細胞遺傳學數(shù)量遺傳學數(shù)量遺傳學生統(tǒng)遺傳學生統(tǒng)遺傳學 發(fā)育遺傳學進化遺傳學微生物遺傳學發(fā)育遺傳學進化遺傳學微生物遺傳學 輻射遺傳學醫(yī)學遺傳學輻射遺傳學醫(yī)學遺傳學分子遺傳學分子遺傳學 遺傳工程生物信息學遺傳工程生物信息學基因組學基因組學等等 1.1.對生命本質(zhì)的探索對生命本質(zhì)的探索生命現(xiàn)象的遺傳統(tǒng)一性生命現(xiàn)象的遺傳統(tǒng)一性生命科學在分子水平上的統(tǒng)一生命科學在分子水平上的統(tǒng)一