分子遗传学绪论

盐城师范学院生命科学与技术学院生物技术与生物工程教学研究室,分子遗传学MoleculeGENETICS,赵庆新,PhDPro.zhaoqingxinjs,个人简况,南京师范大学微生物分子生物学博士江南大学生物工程博士后研究方向：1遗传学，2微生物遗传学3基因工程，4蛋白工程,教学目的和要求,本章主要介绍分子遗传学的发展、DNA的一级和二级结构，染色体和基因、DNA序列分析和构象分析。,教学重点：DNA的一级和二级结构教学难点：DNA分子内和分子间的相互作用。,教材及教学参考书：,1.吴乃虎编著：基因工程原理，(上，下)，第二版，科学出版社，1998年2.美J。萨姆布鲁克，E.F.弗理奇,T.曼尼阿蒂斯著,金冬雁,黎孟枫等译,候云德等校:分子克隆实验指南,第二版,科学出社,2003,遗传学的任务,这一学科名称是英国遗传学家贝特森（Bateson，W）于1909年首先提出的。遗传学是生命科学领域中一门新兴的学科，主要是研究遗传与变异的规律和机制的一门科学。A,遗传(Heredity,inheretance):基因的结构DNA的复制(replication),基因表达(geneexpression)表达调控(regulation)基因纵向转递转化(transformation)基因横向转递转导(transduction)转染(transfection)无性繁殖接合(conjugation)保持物种稳定转基因(transgene),变异(variation)基因重组(Recombination)染色体间减数分裂中染色体的自由组合染色体内染色体的重排(Rearrangements)转基因体外重组突变(Mutation)基因突变染色体畸变（Aberration）有性繁殖物种进化,遗传学的分支,按研究的层次分类：群体遗传学(Populationgenetics)宏观即进化遗传学或种群遗传学数量遗传学(Quantitativegentics)个体遗传学(代群遗传学)细胞遗传学(Cytogenetics)核外遗传学(ExtranuclearG.)微观即细胞质遗传学(CytoplasmicG.)染色体遗传学(ChromosomalG.)分子遗传学(Moleculargenetics),按研究对象分类：人类遗传学(Humangenetics)动物遗传学(Animalgenetics)植物遗传学(Plantgenetics)微生物遗传学(Microbialgenetics)按研究范畴分类：发生遗传学(Developmentalgenetics)行为遗传学(Behavioralgenetics)免疫遗传学(Immunogenetics)药物遗传学(Pharmacogenetics),毒理遗传学(Toxicogenetics)辐射遗传学(Radiationgenetics)肿瘤遗传学(Cancergenetics)医学遗传学(Medicalgenetics)血型遗传学(Bloodgroupgenetics)生化遗传学(Biochemicalgenetics)应用学科：生物工程学(Biotechnology)优生学(Eugenics)育种学(工业微生物、农、牧和水产),遗传学的特点,1.是一门推理性的学科2.多学科的交叉和融合3.发展快4.应用性强,遗传学的发展过程,一前孟德尔时期在孟德尔以前及同时代的一些遗传说1.公元前五世纪希波克拉底（Hippocrates）提出了第一个遗传理论。他认为子代具有亲代的特性那是因为在精液或胚胎里集中了来自身体各部分的微小代表元素(elememt)。,2.100年后，亚里斯多德（Aristotle）认为:精液不是提供胚胎组成的元素，而是提供后代的蓝图。生物的遗传不是通过身体各部分样本的传递，而是个体胚胎发育所需的信息传递3.1809年拉马克（Lamarck,J.B）提出了“用进废退”的进化论观点，由此而得出获得性状（acquiredcharacteristics）是可以遗传的。,4.1866年达尔文（Darwin）提出了泛生论（hypothesisofpangenesis），认为身体各部分细胞里都存在一种胚芽或泛子（pangens）5.1883年法国动物学家鲁.威廉（Roux.W）提出有丝分裂和减数分裂过程的存在可能是由于染色体组成了遗传物质，同时他还假定了遗传单位沿着染色体丝作直线排列。,6.德国的生物学家魏斯曼（WeismannA）做了连续22代剪断小鼠尾巴的实验，否定了泛生论。1883和1885年他将Roux,W.理论发展成为完整的遗传和发育的理论种质论（germplasmtheory）,认为多细胞生物可分为：种质（germplasm）：独立,连续,能产生后代的种质和体质。体质（somatoplasm):体质是不连续的，不能产生种质。,7.1869年达尔文的表弟高尔顿（Galton,F.）发表了“天才遗传（Hereditarygenius）”，即“融合遗传论”。,二遗传学的诞生（孟德尔遗传学）,1797年英国的奈特（Knight，T）豌豆杂交实验：P灰色白色F1灰色F2灰色白色但未统计分析，只发现了这一现象。,1863年法国的诺丹（Nauding）发表了植物杂交的论文并获法国政府的奖励。他认为：（1）植物杂交的正交和反交结果是相同的；（2）在杂种植物的生殖细胞形成时“负责遗传性状的要素互相分开，进入不同的性细胞中，否则就无法解释杂种二代所得到的结果”,1865年当时属奥地利的布隆（Brunn）基督教修道院的修士格里高孟德尔（GregorJohannMendel），根据他8年植物杂交实验的结果，2月8日在当地的科学协会上宣读了一篇题为“植物杂交实验”的论文，1866年正式发表在该协会的会刊上。孟德尔临终前说：“等着瞧吧，我的时代总有一天要来临”,孟德尔定律的二次发现,荷兰阿姆斯特丹大学的教授狄夫瑞斯（deVries）德国土宾根大学的教授科伦斯（Correns,C.E）奥地利维也纳农业大学的讲师切尔迈克（Tschermak）1900年分别同时发现了孟德尔的业绩。狄夫瑞斯：进行了见月草杂交试验，发现F2的分离比为3:1。1900,3,26日其论文“杂种分离法则”发表在德国植物学会杂志(18)83-90;和法国科学院的纪事录(130)845-847。狄夫瑞斯曾从L.H拜莱的植物育种中查到孟德尔的工作。他在德文版中提到了孟德尔的工作，但在法文版中却只字未提。,科伦斯于1900,4,21日阅读狄夫瑞斯法文版的论文，发现其结论和自己的实验结果相同，尽管文中未提到孟德尔，但科伦斯已从老师未格里处知道了孟德尔的工作，于是他撰写了“杂种后代表现方式的孟德尔法则”一文，1900,4,24日发表在德国植物学会杂志(18)158-168。这对重新发现孟德尔法则起了重要的作用。,切尔迈克也作了豌豆杂交试验，发现了分离现象，撰写了“关于豌豆的人工杂交”的讲师就职论文，清样出来后他读到了狄夫瑞和斯科伦斯的论文，于是急忙投寄论文摘要，于1900，6,24日也发表在德国植物学会杂志(18)232-239.三个人的工作都发表在德国植物学会杂志，都证实了孟德尔法则，这就是遗传学发展史上著名的孟德尔法则的重新发现。孟德尔法则的发现在学说界皆引起了一场激烈的论战:牛津大学动物学教授韦尔登（Weldon）剑桥大学的遗传学教授贝特森(Bateson),贝特森先后创用:遗传学（Genetics）等位基因（allele）纯合体（homozygous）杂合体（heterozygous）上位基因（epistaticgenes）,1909年丹麦的科学家约翰逊（Johannsen）创用了基因（gene）基因型（genotype）表型（phenotype）,孟德尔后遗传学的发展可分为四个时期：第一个时期:细胞遗传学时期(19001940)1910年摩尔根（Morgan,T.H）及斯特蒂文特（Sturtevant）布里吉斯（Bridges）缪勒（Muller）创立了连锁定律1927年MullerX-射线诱发突变基因是一个抽象的遗传因子，既是功能单位，又是重组单位和突变单位,第二时期:微生物遗传和生化遗传时期（19411960）,1941Beadle和Totum提出一基因一酶学说1944Avery确定遗传物质为DNA1951McClintockB.发现跳跃基因或称转座1953Watson和Crick建立双螺旋模型1958Kornberg发现DNA合成酶在此期遗传的基本单位是顺反子（Cistrons）,1945:薛丁谔（Sehrdinger,E）生命是什么(WHATISLIFE?CambridgeUniv)“基因是活细胞的关键组成部分，要懂得什么是生命就必须知道基因是如何发挥作用的。”,第三时期:分子遗传时期(19611985),1961:Jacob和Monod建立乳糖操纵子模型1962，1968Arber，1978Smith发现限制性酶1964，1965：Nirenberg