遗传学概论论文.doc

浙江大学20072008学年夏学期现代遗传学概论课程论文姓名：_陆校斌_学号：_3061001143_专业：_电气工程及其自动化_ 题目：论述遗传学在推动生命科学研究，促进植物生产以及提高人类医学水平三个方面的作用，并举例说明。 几千年来，人类对生物及人类本身的生殖、变异、遗传等现象的认识不断深入和发展。人类从古代就注意到遗传和变异的现象，并通过人工选择获得所需要的新品种。从19世纪起就对遗传和变异开始作系统的研究。英国生物学家贝特森（W.Bateson，18611926）于1894年出版了变异研究的材料一书。他在遗传学上引入了许多术语，创造了“遗传学”（genetics)这一概念。1906年，他在第三届国际遗传学会会议上第一次公开建议把这门新科学称为“遗传学”（genetics)。 遗传学作为生命科学的一个分支，涉及生物学三大基本问题（即生物遗传变异问题、生物进化问题、生命起源问题），它正在成为生命科学中最富有综合性的中心学科。第十六届国际遗传学大会提出“遗传学与生物学的统一性”（genetics And the unity of biology ) 为主题，这不是偶然的。 早在1958年，主持第十届国际遗传学大会的S.Wright作了遗传学、基因与生物科学的层级的报告，他曾指出，遗传学的研究必须在生物结构的各个水平上进行，与此相应的各个层次的生物学科如分子生物学、细胞学、发育学、群体生理等都是重要的。他对当时发展还很不够的发育遗传学和生理遗传学寄予很大期望，甚至说，遗传学的功绩在于它将所有这些生物学科联系、统一了起来，也许遗传学本身作为独立的一门学科将不再存在。 遗传学与农作物生产有着密切的联系。我们可以运用遗传学的基本规律来指导育种，可以采用多倍体育种法、人工诱变来创造新品种，可以利用雄性不育来扩大杂种优势等等。 现代历史上，世界各国都运用遗传学通过育种措施来大幅度地提高粮食产量。最典型的成功例子就是墨西哥小麦和菲律宾水稻。墨西哥原是个农业不发达国家，每年都需要进口大量小麦。1945年全国小麦平均亩产只有100斤。通过使用设立在墨西哥的国际小麦与玉米改良中心培育的一批高产、矮秆、抗病的小麦品种，到1976年，全国小麦平均亩产达到672斤。也就是说，在22年里，小麦单产提高了6.7倍。这样，墨西哥终于一跃而成为小麦出口国再说一下菲律宾水稻。菲律宾原来也是个农业不发达国家。自从1960年国际水稻研究所在菲律宾成立以来，相继培育出了“菲律宾水稻”、“奇迹稻”等许多高产品种。由于使用了这些品种，菲律宾的水稻产量在十几年里成倍增长。到1977年，终于摘掉了水稻低产国的落后帽子，成为了水稻出产国。 应当指出，传统的杂交育种法耗时较长，而且往往从父本获得几个优良性状的同时，也带来了父本的若干不良性状。而在育种工作中采用遗传工程新技术，就能克服上述缺点，达到定向改造生物遗传性的目的。 1981年6月，美国农业部长布洛克给人们带来了一项鼓舞人心的喜讯。由威斯康辛大学的肯普与霍尔领导的研究人员，通过遗传工程的方法，从菜豆里取出了一个产生蛋白质的基因，把它拼接到根癌杆菌Ti质粒运载体中，利用正常的遗传机理，把菜豆蛋白质基因转移到了向日葵的细胞里。科学家们利用组织培养的方法，是这个新类型的“向日豆”的细胞能再生出向日葵植株来，并期待它能生产出大量豆类蛋白质。以上这项工作虽未取得完全成功，但是它为植物品种的重大改良即把一种植物的基因转移到另一种植物里开辟了新道路。布洛克认为这项研究开辟了“植物遗传学的一个崭新时代”。他说：“这是这么发展的第一步：到那时，科学家们能够提高植物的营养价值，使植物能抵抗病害和环境的威胁，并使它们能够从空气中固氮。”我们都知道，在豆科植物根上有一种根瘤。根瘤里有许多与之共生的根瘤菌，能将空气中的氮变为氨，供应植物需要。据估计，每亩地的根瘤菌一年约能制造氮肥50多斤。目前人们正在研究能否用遗传工程方法，把固氮基因转移到稻、麦、棉等非豆科植物中去，使非豆科植物也能固氮。这将不仅可以节约大量化肥，而且可以大大减少环境污染和土壤板结。到目前，有人已把一种固氮菌引入了胡萝卜细胞。还有人已把豌豆根瘤菌引入了小麦和油菜的细胞。看来，完成这项伟大变革的日子已经为期不远了。（遗传工程图解） 遗传学不仅在农业生产上发挥重要作用，而且在提高人类医学水平上也举足轻重。 1921年，弗来明（Alexander Fleming）首先发现了青霉菌产生的一种杀菌物质青霉素，可以用来治病。但是这种从自然界分离得到的菌株其青霉素含量很低，每毫升培养液只有10个单位。因此用它来生产的青霉素，售价昂贵，一般人根本用不起。以后，遗传学家们相继采用了X射线、紫外线、氮芥子气等来诱导青霉菌发生染色体畸变与基因突变，然后不断从中挑选出少量青霉菌含量较高的后代。这样通过不断筛选，青霉素的含量不断增加。不久就提高到每毫升几千单位。后来又提高到每毫升三、四万单位。这就是说，经过了遗传学家们的努力，青霉素的含量很快猛增了几千倍。这在人类育种史上可以说是独一无二的奇迹。采用类似方法，人们也使其他抗菌素，如土霉素、链霉素、卡那霉素等的产量提高了几十倍、上百倍。由于大大降低了成本，终于使抗菌素成为了人们常用的廉价药物，大大增强了人类抵御疾病的能力。 遗传学在医学上的另一个贡献帮助人类认知和预防众多遗传病。优生学就是以遗传学为基础，在进化论的影响下产生的。达尔文很关心优生问题。他晚年深感与表姐结婚所带来的不幸，在10个孩子中有3个夭折，7个虽然长大但都患有不同类型的疾病。1870年，达尔文给卢伯克爵士写了一封信，建议在人口普查中插入一些项目，以确定近亲通婚的有害后果。他说：“人们时常重复说，血族通婚会导致聋、哑、瞎等疾病，人们非常希望探究这一断言的真实性。”通过不断地进行遗传学研究，科学家们发现遗传病是由于染色体畸变或基因突变所引起的疾病。由染色体畸变造成的遗传病有葛莱弗德氏综合症、杜纳氏综合症、先天愚型等，由基因突变造成的遗传病有血友病、色盲、黑尿病、白化病、镰刀形细胞贫血症等。 （英国皇室血友病遗传图谱） 预防遗传病的第一条措施就是防止近亲结婚。近亲结婚的后代中常常出现畸形或遗传疾病。这是因为致病基因一般以隐性居多，而且总体基因频率很低，约为0.010.001。但是在近亲中带有相同致病基因的概率却很高。理论上，姑表（姨表）兄妹或堂兄妹携带相同致病基因的概率却为1/8。因而在近亲结婚后代中产生致病基因纯合子的概率比一般群体高的多。另外，预防遗传病还要进行产前预检。 针对人类遗传病不少是由于患者存在缺陷基因的情况，目前有人提出“基因疗法”，即用健康人的基因来取代患者有缺陷的基因，或者对患者的基因分子缺陷进行矫正，以便根治这类遗传病。看来这种设想是有可能实现的。有人从大肠杆菌中分离出了半乳糖苷酶基因，通过病毒感染来转移这一基因，已使半乳糖血症患者的细胞株变成可产生半乳糖苷酶，并且还能把这种能力继续传给它的细胞后代。还有人发现，在乳头瘤病毒中含有精氨酸分解酶基因。通过给高精氨酸血症患者注射乳头瘤病毒，结果使其血液中精氨酸含量下降了1/5。另外通过基因显微外科注射术，采用直径不足1微米的玻璃注射针，可以把一种生物的基因注入另一种生物细胞中去。当然“基因疗法”目前还存在一定问题，例如隐性遗传病好治，只要注入健康基因就行，显性遗传病就不好对待了，因为人们难以除去患者细胞中