遗传学绪论ppt课件.ppt

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1、讲课教师：孔庆军联系方式：15199596228EMAIL: ,遗传学,网络课程网址：http:/,课 程 要 求,1、遵守纪律:不迟到、早退，不带早点、不穿拖鞋， 有事请假（假条）等。2、保持课堂肃静，认真、注意听讲，按时交作业。3、平时成绩：考勤、作业（课程论文)、期中、测验、 课堂表现等。4、要求自学部分，课后要阅读。5、每个班选出1位课代表，负责收齐作业,按时上交作业。老师 改完通知按时取作业,参 考 书,1.朱军，遗传学，高等教育出版社， 2001年2.刘祖洞主编，遗传学(第二版上，下)，高等教育出版社， 1991年3.李惟基主编，新编遗传学教程,中国农业大学出版社，2002年4.赵

2、寿元，乔守义主编，现代遗传学，高等教育出版社，2001年5.王亚馥，戴灼华，遗传学，高等教育出版社，1999年6.杨业华主编，普通遗传学，高等教育出版社，2000年 7.李雅轩，胡英考，遗传学学习指导，科学出版社，2006.48.姜益泉，姚国新，高和平主编，遗传学辅导与习题集，中国科学技术大学 出版社，2006年9.张根发，周宜君编，遗传学精要题解测试，化学工业出版社，2006,绪 论,一、什么是遗传学？ 二、遗传学的产生与发展三、遗传学的分支四、遗传学研究的意义,（一）遗传学是研究生物遗传与变异规律的科学。,遗传和变异在生物界中是普遍存在的，是生物的固有属性，是生命活动的基本特征之一。,遗传

3、学(Genetics)这一学科名称是由英国遗传学家贝特森（Bateson，W）于1906年首先提出的。,一、什么是遗传学？,贝特森,一、什么是遗传学？,1.遗传（heredity）：指亲代与子代间相似性的传递 过程。 “种瓜得瓜，种豆得豆”遗传的特点：稳定性、保守性、相对性。2.变异（variation）：子代与亲代间以及子代个体 之间的差异。 “龙生九子，子子不同”变异的特点：普遍性和绝对性。,（二）遗传与变异,（二）遗传与变异,（二）遗传与变异,（二）遗传与变异,3.遗传与变异的关系：遗传和变异同时存在于生物的繁殖过程中，二者之间相互对立、又相互联系，构成生物的一对矛盾。每一代传递既有遗传

4、又有变异， 生物就是在这种矛盾的斗争中不断向前发展。没有变异，生物界就失去了进化的原料（材料），遗传只能是简单的重复；没有遗传，变异就不能传递给后代，即变异不能积累（存留），变异将失去意义，生物就不能进化。 变异和遗传是生物进化的内在因素。,（二）遗传与变异,一、什么是遗传学？,（三）从现代遗传学研究的内容上讲： 遗传学就是研究遗传物质的本质和传递及遗传信息表 达和进化的科学。 有人把遗传学定义为研究基因的科学。 也有人定义为研究能够自我繁殖的核酸的性质、功 能和意义的科学。,一、什么是遗传学？,遗传物质的本质：化学本质、所包含的遗传信息和遗传物质的结构、组织和变化。遗传物质的传递：复制、染色

5、体行为、遗传规律及基因在群体中的数量、变迁等。遗传信息的实现：基因的原初功能、基因的相互作用、基因的调控以及个体发育中的基因作用机制等。 所以，遗传学的任务是研究生物遗传变异规律，阐明遗传物质的结构和功能以及遗传与环境的关系，能动地改造生物更好为人类服务。,研究内容：主要包括三个方面,一、什么是遗传学？,遗传学研究的模式生物,拟南芥,二、遗传学的产生与发展,两个阶段：孟德尔以前（1900年以前） 孟德尔以后（1900年以后）三个水平：个体水平、细胞水平、分子水平四个时期：（一）（三）（四）（五）（一）遗传学诞生前期（二）遗传学的诞生（三）细胞遗传学时期（四）微生物与生化遗传学时期（五）分子遗传

6、学时期（六）我国遗传学的发展,1遗传学起源于育种实践： 人类 生产实践 遗传和变异 选择 育成优良品种。,二、遗传学的产生与发展,（一）遗传学诞生前期,公元前5000年时，古巴比伦人和亚述人:枣椰是雌雄异株公元前4000年时，古埃及石刻:植物杂交授粉等。公元前3世纪吕氏春秋:夫种麦而得麦，种稷而得稷公元前2世纪，淮南子:黑牛生白犊公元6世纪北魏贾思勰齐民要术:马和驴杂交,枣椰树,（一）遗传学诞生前期,(1)古希腊医师希波克拉底（Hippocrates）提出了第一个遗传理论。 他认为雄性精液由身体各个器官形成，然后再通过血管运输到睾丸中，幼体是由各部分精液的凝合构成的。,2.关于生殖和遗传的看法

7、,(2)古希腊哲学家柏拉图神创论：金、银、 青铜和铁。,(3)古希腊哲学家和自然科学家亚里士多德 的血液说。 精液是从血液中形成，精液为胚胎提供了“蓝 图”，母体为胚胎提供了物质。,希波克拉底,(4)预成论与渐成论之争：(5)达尔文的泛生说（泛生论）： 各器官泛子血液生殖细胞决定特性 (6)拉马克的用进废退与获得性遗传：1809年法国博物学家拉马克在动物的哲学中提出。,达尔文,拉马克,家鸡翅膀,长颈鹿脖子,(7)魏斯曼（1834-1914） 种质论：多细胞生物由种质和体质组成。 支持选择理论；,种质：亲代传给子代的遗传物质，可产生下一代的种质和体质。种质是世代连续不绝的。体质：体细胞，负责营养

8、活动。不能产生种质。,否定后天获得性遗传： 环境只能影响体质，不能影响种质，只有种质的 变异才能遗传。 老鼠22代割尾巴试验 后天获得的性状不能遗传,豌豆杂交试验（1856-1864）：提出 “遗传因子” 假说，认为遗传是受细胞里的遗传因子所控制的； 1866年发表植物杂交试验，提出分离规律和独立分配规律。,1、孟德尔系统地研究了生物的遗传和变异。,（二）遗传学的诞生（1865-1910）,1900年，三位植物学家 德国的植物学家科伦斯 荷兰阿姆斯特丹大学教授德弗里斯 奥地利维也纳农业大学的讲师冯.切尔马克,（二）遗传学的诞生（1865-1910）,在不同国家用多种植物进行杂交试验 获得与孟德

9、尔相似的解释 证实孟德尔遗传规律 重新发现并认识了孟德尔定律。 1900年作为遗传学诞生并正式成为独立学科！ 标志着遗传学的建立和开始发展 孟德尔被公认为现代遗传学的创始人。1910年起将孟德尔遗传规律 孟德尔定律。,a、孟德尔 b、科伦斯 c、德弗里斯 d、切尔马克,纪念孟德尔：在其修道院 建立了纪念馆。,当时细胞学和胚胎学已有很大发展，对于细胞结构、有丝分裂、减数分裂、受精及细胞分裂过程中染色体动态都已比较了解。细胞学研究和孟德尔遗传规律结合。主要研究特征：个体水平 细胞水平 建立遗传的染色体学说。,（三）细胞遗传学时期（1910-1940）,（三）细胞遗传学时期（1910-1940）,1

10、.1900年，美国细胞学家威尔逊发现了核酸，证明它是染色体的重要组成成分，并指出它可能是遗传物质。遗传的染色体学说作为一种推测性的思想确实存在过。2.1903年，哥伦比亚大学的研究生萨顿和德国实验胚胎学家博韦里各自在动植物生殖细胞的减数分裂过程中发现了染色体行为与遗传因子行为之间的平行关系，认为染色体是遗传因子的载体，这就是所谓的萨顿博韦里假说或称遗传的染色体学说。,（三）细胞遗传学时期（1910-1940）,3.1906（1905）年，英国学者贝特森用“Genetics”一词命名遗传学。4.1909年，丹麦的约翰森提出“Gene”一词，代替遗传因子概念，首先提出了基因型和表现型概念。5.19

11、10年，美国的摩尔根：发现了果蝇的基因连锁遗传和连锁交换规律；提出了染色体遗传理论，建立了细胞遗传学；创立了基因学说，认为基因在染色体上直线排列。 1933年获诺贝尔奖。在此期间，还发展了辐射遗传学和群体遗传学。,摩尔根,微生物遗传学和生化遗传学研究的广泛开展，使工作进入微观层次 其主要特征是以微生物为研究对象，采用生化方法探索遗传物质的本质及其功能。,（四）微生物与生化遗传学时期（1940-1952）,（四）微生物与生化遗传学时期（1940-1960）,1.1928年，格里菲斯发现了肺炎双球菌的转化现象。,R型菌（无荚膜，无毒，不会引起小鼠死亡）,S型菌（有荚膜，有毒，注射后引起小鼠死亡）S

12、型加热杀死后注射不会引起小鼠死亡,将无毒性的R型活细菌与加热杀死后的S型细菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡。,结论：已经被加热杀死的的S型细菌中，必然含有某种促成细菌由R型转化为S型转化的活性物质“转化因子”。,（四）微生物与生化遗传学时期（1940-1960）,2.1941年，美国遗传学家比德尔和生化学家泰特姆，在红色面包霉的生化遗传研究中，分析了许多生化突变体，提出了“一个基因一种酶”的学说。 以后研究表明，基因决定着蛋白质（包括酶）合成 改为“一个基因一个蛋白质或多肽”。3.1944年，美国的艾弗里等人，用肺炎双球菌的体外转化实验，确定了遗传物质是DNA而不是蛋白质。4.195

13、5年（1957），美国遗传学家本泽，以噬菌体为材料，打破了经典的基因的“三位一体”概念，提出“顺反子学说”。5.1961年，法国的分子遗传学家莫诺和雅各布，通过大肠杆菌乳糖代谢研究，提出了“操纵子学说”。 结构基因、调节基因和操纵基因,1、1953年，沃森和克里克提出了DNA双螺旋结构模型物理学和化学的概念生物学问题。根据对DNA化学分析和X射线晶体学结果 DNA双螺旋结构模型,意义：为DNA分子结构、自我复制、相对稳定性和变性提出合理解释；DNA是贮存和传递遗传信息的物质；基因是DNA分子上的一个片段；分子生物学诞生 将生物学各分支学科及相关的农学、医学研究推进到分子水平 是遗传学发展到分子

14、遗传学的重要转折点。,（五）分子遗传学时期（1953- ）,2、1958年，克里克提出了两个假说：序列假说和中心法则。中心法 则因1970年逆转录酶的发现而作了修正。3、1961年，尼伦伯格和柯拉纳开始解译 遗传密码，经多人努力，至1967年全 部解译出64种遗传密码。,（五）分子遗传学时期（1953- ）,遗传密码的发现，把生物界统一起来，解决遗传信息本身的物质基础及含义的问题。 中心法则解决遗传信息的传递途径和流向问题。,4、1968年，史密斯首次发现了DNA限制性核酸内切酶。1978年获诺贝尔奖。5、1972年，伯格完成了人工DNA重组。1980年获诺贝尔奖。6、1973年，科恩将大肠杆

15、菌的不同质粒重组在一起，在大肠杆菌中实现了重组质粒的表达，创立了遗传工程。7、1983年巴巴拉-麦克林托克因首次提出“转座子”理论而获诺贝尔奖。8、1984年，基因工程引入实验动物获得重要进展。9、1985年，穆尔斯等人发明了具有划时代意义的聚合酶链式反应（PCR）。1993年获诺贝尔化学奖。,（五）分子遗传学时期（1953- ）,10、1986年提出人类基因组计划，1990年美国率先启动。人类 基因组计划要完成4张图（遗传图、物理图、序列图、基因 图），目前已完成前3张图。11、模式生物和重要生物基因组计划： 1996年，Goffeau等完成酵母基因组的测序； 1996年，Dietrich

16、W.F等绘制了小鼠基因组的完整遗传图谱； 1998年，第一个多细胞真核生物线虫的基因组在Science上发表； 2000年，塞莱拉公司完成了果蝇的基因组测序； 2000年，英美等国科学家绘出拟南芥基因组的完整图谱； 1998年，提出国际水稻（粳稻）基因组计划，2005年，水稻全基因组测序完成；,（五）分子遗传学时期（1953- ）,（六）我国遗传学的发展, 解放前比较薄弱，没有明确的发展方向。仅在水稻、棉花、粟类、金鱼中做过少数性状的遗传分析。 李汝祺：是著名遗传学家、教授，第一个把早期细胞遗传学介绍给中国的学者。他是发育遗传学的开拓者之一，为我国细胞遗传学的发展奠定了基础。 谈家桢：我国著名

17、遗传学家、教授曾长期从事亚洲瓢虫遗传基因的多型性与地理分布的关系。1945年他提出的色斑镶嵌显性理论，迄今仍被誉为遗传学上一个经典性的工作。他在果蝇种内和种间染色体内部结构演变方面的研究也具有独创性的贡献，其研究成果在国际上至今仍享有盛誉。,（六）我国遗传学的发展,解放后，遗传学有了很大发展。应用理论研究的某些问题上和育种新方法、新技术方面，取得了不少成就。杂种优势利用：袁隆平杂交水稻育成与大面积推广，鲍文奎育成八倍体小黑麦；花粉单倍体育种、辐射育种以及远源杂交育种都已达到国际先进水平。分子遗传学方面研究：基因的结构与功能、DNA重组与克隆技术、人工合成DNA与RNA的工作，并取得了突破性的进

18、展。如1981年我国科学工作者完成了酵母丙氨酸tRNA的全合成工作，这是世界上首次人工合成的具有生物活性的RNA分子。,（六）我国遗传学的发展,基因工程：虽然起步较晚，但也取得了很大进展。我国在乙型肝炎病毒、胰岛素和干扰素的基因工程上均达到或接近国外同类工作的先进水平。我国还开展了微生物遗传转化、植物的体细胞杂交、雄性不育的分子机理以及单克隆抗体等基础理论的研究工作。医学遗传学：开始了许多遗传疾病的广泛调查研究，并进行了一些有效的诊断、预防和医治。同时，正在积极开展癌细胞遗传机理的研究工作。但是，我们更应该看到，我国遗传学的研究与国际先进水平相比，还有一定差距。,三、遗传学的分支,1、群体层次

19、上的分支学科群体遗传学：用数学和统计学的方法，研究群体中基因的动态、基因频率和基因平衡的遗传基础。生态遗传学：研究生物与生物以及生物与环境相适应或影响的多态现象和拟态现象的遗传基础。数量遗传学：用数理统计和数学分析的方法，研究数量性状的遗传规律。进化遗传学：研究遗传物质、遗传密码和遗传机构的起源和演变以及物种形成的遗传基础。,（一）从研究层次上分：群体细胞分子,2.细胞层次上的分支学科细胞遗传学：研究遗传现象与染色体行为之间的关系，以及研究染色体畸变的遗传效应等。体细胞遗传学：以高等生物的体细胞为实验材料，采用细胞离体培养、细胞融合和遗传物质在细胞间转移等方法，研究真核细胞的基因结构、功能及其

20、表达规律的遗传学分支学科。3.分子层次上的分支学科分子遗传学：研究基因结构、基因功能、基因突变和基因重组等。,（一）从研究层次上分：群体细胞分子,（二）从研究内容上划分,发育遗传学：研究基因与性状发育之间的关系。行为遗传学：研究生物行为（向光、向地、摄食、求偶、育儿、学习、记忆等）的基因和基因的作用途径。辐射遗传学：研究电离辐射和非电离辐射的遗传效应。免疫遗传学：研究免疫机制的遗传基础。医学遗传学：研究遗传性疾病的遗传本质和传递规律。临床遗传学：研究遗传病的诊断和预防等。,（三）从研究对象上分,人类遗传学：研究人类形态、结构、生理、生化、免疫、行为等各种性状的遗传上的相似和差异，人类群体的遗传

21、规律以及人类遗传性疾病的发生机理、传递规律及如何预防等方面的遗传学。微生物遗传学：以病毒、细菌、小型真菌以及单细胞动植物等为研究对象的遗传学分支学科。,四、遗传学研究的意义,（一）理论意义1.在揭示生命本质的研究中具重要意义：从生物学科各个分支的研究内容中可看到生物的多样性，但是，从遗传学研究的内容中，更多地看到的是生命的共性。2.遗传学的发展为探索生物进化提供了重要的理论基础：遗传物质的结构和功能及其与蛋白质合成的关系的研究，有利于精确地探索生物遗传变异的本质，了解各种生物在进化史上的亲缘关系以及形成过程，真正认识生物进化的遗传机理。,（一）理论意义,3.遗传学的发展，大大推动了生物学其他分

22、支学科的发展：遗传学的发展，使生物学的分支学科，从内容、概念到研究方法上都发生了一定的变化。4.遗传学的发展为社会科学提供了丰富的自然科学内容：为社会学中的人口理论、环境保护以及风俗民情的评价等提供了客观的科学依据。为法学中的婚姻法、刑法、民事诉讼法、医疗卫生保健法、环境保护法等法律的建立、实施以及宣传教育等提供了可靠的科学资料。,（二）实践意义,1.植物育种、农业发展： 20世纪20年代，开始应用杂种优势原理、玉米获得大量增产。80年代最高933千克/亩。 60年代矮杆基因的应用，小麦、水稻等作物的育种取得了突破，掀起世界范围的“绿色革命”。多倍体的西瓜和甜菜、小黑麦异源多倍体应用。 70年

23、代，远源杂交水稻取得可喜突破。 基因工程育种，改造生物，获得各类转基因植物：烟草、番茄、玉米、棉花等。,2. 动物改良：在增加奶、蛋、肉、毛的数量和改良品质方面有大量的事例：野牛中选育肉用牛和奶用牛，斗鸡中培育卵用鸡，70年代，人工胚胎移植、冷冻精液已普遍应用于繁殖优良种畜。克隆动物、转基因动物已经育成.3.工业建设：抗菌素工业，氨基酸、核酸工业。4.医学：产前诊断、遗传性疾病诊断，转基因药物的生产、疑难杂症的医治等。 总之，研究遗传和变异的规律，是为了能动地改造生物，更好地为人类服务。,（二）实践意义,（二）实践意义,（二）实践意义,作 业,1、名词解释 遗传学 遗传 变异 2、遗传学诞生在哪一年?3、遗传学发展过程如何概括的？,马：2n=64驴：2n=62公驴母马=马骡公马母驴=驴骡,