ch1.4genetics1.1遺傳學(xué)的定義遺傳學(xué)

1、Ch1.1,第1章 緒 論,1.1 遺傳學(xué)的定義1.2 遺傳學(xué)的發(fā)展 1.3 遺傳學(xué)在國民經(jīng)濟(jì)中的作用,Ch1.2,1.1 遺傳學(xué)的定義,遺傳學(xué)是生命科學(xué)領(lǐng)域中一門新興的學(xué)科，這一學(xué)科名稱是由英國遺傳學(xué)家貝特森（Bateson，W）于1909年首先提出的。,Ch1.3,1.1 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)。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。（全國科學(xué)技術(shù)名詞審定

2、委員會(huì)審定《遺傳學(xué)名詞》北京：科學(xué)出版社，2006年3月）The branch of biology that deals with heredity, especially the mechanisms of hereditary transmission and the variation of inherited characteristics among similar or related organisms. &

3、#160;(from American Heritage Dictionary),Ch1.4,1.1 遺傳學(xué)的定義,遺傳學(xué)(Genetics)是研究生物遺傳和變異的科學(xué)遺傳與變異是生物界最普通、最基本的兩個(gè)特征遺傳(heredity)：指生物親代與子代相似的現(xiàn)象，即生物在世代傳遞過程中可以保持物種和生物個(gè)體各種特性不變；變異(variation)：指生物在親代與子代之間，以及在子代與子代之間表現(xiàn)出一定差異的現(xiàn)象。,Ch1.5,變異

4、(variation)：親代與子代之間的差異,Ch1.6,變異(variation)：子代與子代之間的差異,Ch1.7,Genetic variation exhibited in the skin of corn snakes. The wild type (normal) variety displays orange and black markings.,Ch1.8,變異,Ch1.9,1.1 遺傳學(xué)的定義,遺傳與變異的關(guān)系：遺

5、傳與變異是一對(duì)矛盾對(duì)立統(tǒng)一的兩個(gè)方面遺傳是相對(duì)的、保守的，而變異是絕對(duì)的、發(fā)展的；沒有遺傳就沒有物種的相對(duì)穩(wěn)定，變異不能累積，變異失去意義，生物也不能進(jìn)化；沒有變異生物界就失去進(jìn)化的素材，物種將是一成不變的，遺傳只能是簡單的重復(fù)。,Ch1.10,1.1 遺傳學(xué)的定義,遺傳學(xué)的研究范圍包括遺傳物質(zhì)的本質(zhì)、遺傳物質(zhì)的傳遞和遺傳信息的實(shí)現(xiàn)三個(gè)方面。遺傳物質(zhì)的本質(zhì)包括它的化學(xué)本質(zhì)、它所包含的遺傳信息、它的結(jié)構(gòu)、組織和變化等；遺傳物質(zhì)的傳

6、遞包括遺傳物質(zhì)的復(fù)制、染色體的行為、遺傳規(guī)律和基因在群體中的數(shù)量變遷等；遺傳信息的實(shí)現(xiàn)包括基因的原初功能、基因的相互作用，基因作用的調(diào)控以及個(gè)體發(fā)育中的基因的作用機(jī)制等。,Ch1.11,1.2 遺傳學(xué)的發(fā)展,*(一)、 古代遺傳學(xué)知識(shí)的積累(二)、 近代遺傳學(xué)的奠基1. 拉馬克：器官用進(jìn)廢退與獲得性狀遺傳2. 達(dá)爾文：泛生假說3. 魏斯曼：種質(zhì)連續(xù)論4. 高爾頓：融合遺傳假說5. 孟德爾：遺傳因子假說(三)、

7、遺傳學(xué)的建立和發(fā)展1. 初創(chuàng)時(shí)期(1900-1910)2. 全面發(fā)展時(shí)期(1910-1952)3. 分子遺傳學(xué)時(shí)期(1953-),Ch1.12,*(一)、 古代遺傳學(xué)知識(shí)的積累,18世紀(jì)中葉以前，遺傳學(xué)基本上屬于萌芽時(shí)期。人類在利用和改造生物的過程中，逐漸積累對(duì)生物遺傳和變異的認(rèn)識(shí)以及對(duì)遺傳本質(zhì)的探索和猜測(cè)。具有明顯的樸素唯物主義和經(jīng)驗(yàn)性質(zhì)，在方法上比較直觀，并更多地注意生物的形態(tài)特征在歐洲，宗教神學(xué)的統(tǒng)治使遺傳知識(shí)帶

8、上了濃厚的神學(xué)、神秘主義色彩。集中表現(xiàn)為生物物種神創(chuàng)論和不變論,,Ch1.13,(二)、 近代遺傳學(xué)的奠基,1. 拉馬克：用進(jìn)廢退和獲得性狀遺傳2. 達(dá)爾文：泛生假說3. 魏斯曼：種質(zhì)連續(xù)論*4. 高爾頓：融合遺傳假說5. 孟德爾：遺傳因子假說,Ch1.14,1. 拉馬克：用進(jìn)廢退和獲得性狀遺傳,拉馬克認(rèn)為：生物物種是可變的；遺傳變異遵循“用進(jìn)廢退和獲得性狀遺傳”規(guī)律拉馬克的主要研究領(lǐng)域是生物物種進(jìn)化，但對(duì)生物進(jìn)化的解

9、釋必然涉及對(duì)性狀遺傳與變異現(xiàn)象的解釋,器官用進(jìn)廢退和獲得性狀遺傳假說用進(jìn)廢退：生物變異的根本原因是環(huán)境條件的改變獲得性狀遺傳：所有生物變異(獲得性狀)都是可遺傳的，并在生物世代間積累,,Ch1.15,2. 達(dá)爾文：泛生假說,達(dá)爾文在解釋生物進(jìn)化時(shí)也對(duì)生物的遺傳、變異機(jī)制進(jìn)行了假設(shè)，并提出了泛生假說(hypothesis of pangensis) ：遺傳物質(zhì)是存在于生物器官中的“泛子/泛生?！保贿z傳就是泛子在生物世代間傳遞和表現(xiàn)

10、達(dá)爾文也承認(rèn)獲得性狀遺傳的一些觀點(diǎn)，認(rèn)為生物性狀變異都能夠傳遞給后代,,Ch1.16,3. 魏斯曼：種質(zhì)連續(xù)論,新達(dá)爾文主義在生物進(jìn)化方面支持達(dá)爾文的選擇理論，但在遺傳上否定獲得性狀遺傳，魏斯曼是其首創(chuàng)者種質(zhì)連續(xù)論(theory of continuity of germplasm)多細(xì)胞生物由種質(zhì)和體質(zhì)組成：種質(zhì)指生殖細(xì)胞，負(fù)責(zé)生殖和遺傳；體質(zhì)指體細(xì)胞，負(fù)責(zé)營養(yǎng)活動(dòng)種質(zhì)是“潛在的”，世代相傳，不受體質(zhì)和環(huán)境影響，所以獲得性

11、狀不能遺傳；體質(zhì)由種質(zhì)產(chǎn)生，是“被表達(dá)的”，不能遺傳種質(zhì)在世代間連續(xù)，遺傳是由具有一定化學(xué)成分和一定分子性質(zhì)的物質(zhì)(種質(zhì))在世代間傳遞實(shí)現(xiàn)的,,Ch1.17,*4. 高爾頓：融合遺傳假說,融合遺傳認(rèn)為：雙親的遺傳成分在子代中發(fā)生融合，而后表現(xiàn)其根據(jù)是，子女的許多特性均表現(xiàn)為雙親的中間類型。因此高爾頓致力于用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法研究親代與子代間性狀表現(xiàn)的關(guān)系雖然融合遺傳的基本觀點(diǎn)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)學(xué)分析方

12、法，卻為數(shù)量遺傳、群體遺傳的產(chǎn)生和發(fā)展奠定了基礎(chǔ),,Ch1.18,5. 孟德爾：遺傳因子假說,遺傳因子假說認(rèn)為：生物性狀受細(xì)胞內(nèi)遺傳因子(hereditary factor)控制遺傳因子在生物世代間傳遞遵循分離和獨(dú)立分配兩個(gè)基本規(guī)律這兩個(gè)遺傳基本規(guī)律是近現(xiàn)代遺傳學(xué)最主要的、不可動(dòng)搖的基礎(chǔ),,Ch1.19,(三)、 遺傳學(xué)的建立和發(fā)展,1. 初創(chuàng)時(shí)期(1900-1910)2. 全面發(fā)展時(shí)期(1910-1952)3. 分子

13、遺傳學(xué)時(shí)期(1953-),Ch1.20,1. 初創(chuàng)時(shí)期(1900-1910),(1). 1900年， 狄·弗里斯 、柴馬克和柯倫斯分別重新發(fā)現(xiàn)孟德爾規(guī)律，是遺傳學(xué)學(xué)科建立的標(biāo)志。1906 年，貝特生提出以Genetics作為該學(xué)科的學(xué)科名,,Ch1.21,1. 初創(chuàng)時(shí)期(1900-1910),(2). 1901-1903年，狄·弗里斯發(fā)表“突變學(xué)說”(3). 1903年，Sutton和Boveri分別提出染色體

14、遺傳理論，認(rèn)為：遺傳因子位于細(xì)胞核內(nèi)染色體上，從而將孟德爾遺傳規(guī)律與細(xì)胞學(xué)研究結(jié)合起來(4). 1909年，約翰生發(fā)表“純系學(xué)說”，并提出“gene”的概念，以代替孟德爾的“遺傳因子”(5). 1908年，哈德和溫伯格分別推導(dǎo)出群體遺傳平衡定律,,Ch1.22,2. 全面發(fā)展時(shí)期(1910-1952),形成了近代遺傳學(xué)的主要內(nèi)容與研究領(lǐng)域，也是本課程的主要內(nèi)容 (1). 細(xì)胞遺傳學(xué)/經(jīng)典遺傳學(xué)(1910-1940)1910，

15、摩爾根(Morgan) 等：性狀連鎖遺傳規(guī)律(2). 數(shù)量遺傳學(xué)與群體遺傳學(xué)基礎(chǔ) (1920-)費(fèi)雪爾(Fisher)等：數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法在遺傳分析中的應(yīng)用,Ch1.23,2. 全面發(fā)展時(shí)期(1910-1952),(3). 微生物遺傳學(xué)及生化遺傳學(xué) (1940-1953)1941，比德爾等：一個(gè)基因一個(gè)酶1944，阿委瑞：肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化1952，赫爾歇和蔡斯：噬菌體重組(4). 其它研究方向1927，穆勒等：人工誘變

16、1937，布萊克斯里等：植物多倍體誘導(dǎo) 雜種優(yōu)勢(shì)的遺傳理論,,Ch1.24,3. 分子遺傳學(xué)時(shí)期(1953-),1953年Watson和 Crick提出DNA分子雙螺旋(double helix)模型，是分子遺傳學(xué)及以之為核心的分子生物學(xué)建立的標(biāo)志；20世紀(jì)70年代以來，分子遺傳學(xué)、分子生物學(xué)及其實(shí)驗(yàn)技術(shù)得到飛速發(fā)展。建立了以DNA重組技術(shù)為核心的遺傳工程，為生物遺傳定向操作奠定了基礎(chǔ)；,Ch1.25,*4. 基因組-蛋白質(zhì)組

17、時(shí)期(1990-),徐晉麟等（2005）建議將1990年以后劃為第四時(shí)期——基因組-蛋白質(zhì)組時(shí)期，其標(biāo)志是1990年人類基因組測(cè)序工作的啟動(dòng)。此期的特點(diǎn)是人們改變了多年來的觀念，提出不僅要研究單個(gè)基因，更重要的是從整個(gè)基因組的角度來研究遺傳學(xué)。2003年4月14日六國科學(xué)家完成了人類基因組序列圖的繪制，是這一時(shí)期最重大的成果之一。取得了人類、多種農(nóng)業(yè)和實(shí)驗(yàn)生物基因組的DNA序列信息(結(jié)構(gòu)基因組學(xué))；開創(chuàng)了功能基因組學(xué)研究(后基因組學(xué)

18、)。,,Ch1.26,1.3 遺傳學(xué)在國民經(jīng)濟(jì)中的作用,1. 遺傳學(xué)與農(nóng)牧業(yè)的關(guān)系 2. 遺傳學(xué)與工業(yè)的關(guān)系 3. 遺傳學(xué)在能源的開發(fā)和環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用 4. 遺傳學(xué)在醫(yī)療衛(wèi)生工作中的應(yīng)用,Ch1.27,1. 遺傳學(xué)與農(nóng)牧業(yè)的關(guān)系,指導(dǎo)動(dòng)植物遺傳改良工作提高育種工作的預(yù)見性創(chuàng)造新的遺傳變異提高選擇可靠性與效率定向創(chuàng)造和重組遺傳變異等,Ch1.28,1. 遺傳學(xué)與農(nóng)牧業(yè)的關(guān)系,Triticale, a hybrid grai

19、n derived from wheat and rye, produced as a result of applied genetic breeding experiments.,Ch1.29,1. 遺傳學(xué)與農(nóng)牧業(yè)的關(guān)系,The effects of breeding and selection, as illustrated by the production of this Vietnamese pot-bellied pig.

20、,Ch1.30,2. 遺傳學(xué)與工業(yè)的關(guān)系,和遺傳學(xué)關(guān)系密切的有生物制藥、化學(xué)工業(yè)和食品工業(yè)、發(fā)酵工業(yè)等。人們可以利用遺傳原理來進(jìn)行工業(yè)微生物的育種，用基因工程的途徑制備各種工程菌，還可以改變酶的分子結(jié)構(gòu)以提高其活性。重組的生物制品現(xiàn)已發(fā)展成為一項(xiàng)支柱產(chǎn)業(yè)，干擾素、胰島素、白細(xì)胞介素-2等重組產(chǎn)品已正式投入市場(chǎng)。人們還想把蜘蛛絲蛋白基因克隆出來，用于生產(chǎn)高強(qiáng)度的絲纖維。,,Ch1.31,3. 遺傳學(xué)在能源的開發(fā)和環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用,利用工程

21、菌可以水解植物的莖桿，產(chǎn)生乙醇，變廢為寶。還可以通過厭氧發(fā)酵使工業(yè)廢水產(chǎn)生沼氣；利用工程菌來富積廢水中的重金屬，不僅節(jié)約資源，還可清除污染；還可用于三次采油，以及消除海洋中的原油污染等。利用Ames法，染色體畸變，姐妹染色體交換，微核技術(shù)以及果蠅CIB等系列技術(shù)等，可以檢測(cè)致癌、致畸變和致突變物質(zhì)。,,Ch1.32,4. 遺傳學(xué)在醫(yī)療衛(wèi)生工作中的應(yīng)用,人類疾病中存在四大難題：腫瘤、心血管疾病、遺傳病和某些病毒感染（如愛滋病，埃伯拉病毒和

22、瘋牛病等）。這些難題和遺傳都緊密相關(guān)，腫瘤的本質(zhì)是癌基因的突變或調(diào)控的改變影響其產(chǎn)物的質(zhì)和量，而造成細(xì)胞內(nèi)信息傳遞紊亂所致；心血管疾病中有的也具有遺傳性；遺傳病已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有四千多種，由基因突變所造成。愛滋病等雖不是人類本身的基因突變所致，但要想獲得有效的防治方法，必須首先搞清這些病毒基因組的結(jié)構(gòu)，及其復(fù)制和表達(dá)的規(guī)律，從而針對(duì)性地制定防治方法。,,Ch1.33,4. 遺傳學(xué)在醫(yī)療衛(wèi)生工作中的應(yīng)用,基因治療以及反義技術(shù)的使用等離臨床使用尚存

23、一段距離，但卻給人類帶來很大的希望。當(dāng)今社會(huì)遺傳學(xué)涉及面已經(jīng)很廣，如法律上親子鑒定，犯罪嫌疑人的排查，考古中DNA的鑒定，體育中人才的選拔都或多或少和遺傳有關(guān)，可以說遺傳學(xué)是一國濟(jì)民生，人壽年豐的學(xué)科。,,Ch1.34,*遺傳學(xué)的特點(diǎn)與學(xué)習(xí)方法,遺傳學(xué)和其它生命科學(xué)不同，有著鮮明的特點(diǎn)：（1）是一門推理性的學(xué)科，而不是描述性的。 研究遺傳學(xué)的方法很象物理學(xué)，是根據(jù)自然現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)的數(shù)據(jù)推理出一種假說，然后再通過實(shí)驗(yàn)來加以

24、驗(yàn)證；,Ch1.35,*四、遺傳學(xué)的特點(diǎn)與學(xué)習(xí)方法,遺傳學(xué)和其它生命科學(xué)不同，有著鮮明的特點(diǎn)：（2）多學(xué)科的交叉和融合。 遺傳學(xué)主要是建筑在生物化學(xué)，細(xì)胞生物學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)三門學(xué)科上，但又涉及到生命學(xué)科的各個(gè)領(lǐng)域，如動(dòng)物學(xué)、植物學(xué)、微生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)、免疫學(xué)、系統(tǒng)分類學(xué)、生理生態(tài)、代謝調(diào)控等，甚至還涉及一些社會(huì)科學(xué)，如心理學(xué)、社會(huì)學(xué)、犯罪學(xué)等；,Ch1.36,*遺傳學(xué)的特點(diǎn)與學(xué)習(xí)方法,遺傳學(xué)和其它生命科學(xué)不同，有著鮮明的特

25、點(diǎn)：（3）發(fā)展快。 遺傳學(xué)的發(fā)展非常快，可以說是“月新年異”，新的理論、新技術(shù)、新成果層出不窮，幾年前出版的書籍常常已經(jīng)“過時(shí)”，“多利”這頭克隆羊的誕生一下子就把動(dòng)物細(xì)胞核不具全能性的理論徹底打破，這樣爆炸性的例子在遺傳學(xué)中也并不少見；,Ch1.37,*遺傳學(xué)的特點(diǎn)與學(xué)習(xí)方法,遺傳學(xué)和其它生命科學(xué)不同，有著鮮明的特點(diǎn)：（4）應(yīng)用性強(qiáng)，轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的周期短。 1953年Watson和Crick提出DNA雙

26、螺旋模型時(shí)，人們并不知它有什么實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，但到了70年代就出現(xiàn)了體外重組技術(shù)，現(xiàn)在基因工程技術(shù)已成為各國的支柱產(chǎn)業(yè)之一，沒有雙螺旋模型就不可能有重組技術(shù)。以遺傳學(xué)為理論基礎(chǔ)，又不斷派生出許多應(yīng)用學(xué)科，如動(dòng)植物及微生物育種學(xué)、優(yōu)生學(xué)、生物工程等。,Ch1.38,*遺傳學(xué)的特點(diǎn)與學(xué)習(xí)方法,學(xué)習(xí)方法善于聯(lián)系相關(guān)學(xué)科與實(shí)踐、勤于思考、切忌死記硬背注重相互交流、討論形成遺傳的觀念，從遺傳與變異角度思考問題,Ch1.39,本章要點(diǎn),1. 遺