遗传学第一章 绪论课件

10-遗传学第一章遗传学10-遗传学第一章参考文献1.现代遗传学原理:徐晋麟等科学出版社,20002.遗传学（第三版）：朱军主编农业出版社2002.13.普通遗传学（第二版）：杨业华主编高教出版社

2006.54.遗传学(第二版)：刘祖洞主编高教出版1990.55.遗传学：刘庆昌主编科学出版社

2007.16.现代遗传学：赵寿元、乔守怡主编高教出版社7.遗传学习题分析：刘曙东等西北农林科技大学出版社

200610-遗传学第一章

第一章

绪论10-遗传学第一章教学要求：►重点掌握遗传学、遗传及变异的基本概念，以及研究的内容;►了解遗传学的发展史和发展前景。

重点和难点：

1）遗传学研究的内容

2）遗传和变异的辩证关系10-遗传学第一章教学内容：一、遗传学的涵义、研究内容和任务二、遗传学的发展三、遗传学研究的领域及分支四、遗传学的应用教学学时：2

学时

10-遗传学第一章本课程的性质

21世纪是生命科学蓬勃发展的世纪。随着“人类基因组计划”的进行和深入，遗传学已成为

21世纪生命科学领域发展最为迅速的学科之一，是当代生命科学的核心和前沿之一，它的分支几乎扩展到生物学的各个研究领域。遗传学课是生命科学以及相关学院本科生的基础课。10-遗传学第一章第一节遗传学的涵义、研究内容和

任务一、遗传学的涵义

1.遗传学(Genetics)：是研究生物的遗传和变异现象及其规律的一门科学。具体说，是研究生物体遗传物质的组成、遗传信息的传递及其表达的一门学科。10-遗传学第一章

一、遗传学的涵义遗传和变异2.遗传（heredity）指生物在繁殖过程中产生与自己相似后代的现象。即：亲子间的相似现象。3.变异（variation）：指生物子代与亲代之间、子代个体之间存在的差异现象。即：个体之间的差异现象。10-遗传学第一章

一、遗传学的涵义4.遗传与变异的辩证关系：★遗传与变异是矛盾对立统一的两个方面；★遗传是相对的、保守的；变异是绝对的、发展的；★

没有变异,生物界就失去了进化的源泉，遗传就成了简单的重复；★没有遗传，变异就无法积累，变异就失去了意义，生物也就无法进化和发展。10-遗传学第一章

一、遗传学的涵义遗传、变异、选择遗传、变异和选择是生物进化和新品种选育的三大因素。

遗传+变异+自然选择→形成新物种遗传+变异+人工选择→形成动、植物新品种

遗传、变异与环境是不可分割的。（可遗传和不遗传）10-遗传学第一章

一、遗传学的涵义遗传10-遗传学第一章

一、遗传学的涵义

变异10-遗传学第一章二、遗传学研究的对象和任务（一）研究的对象

微生物（细菌、真菌、病毒）、植物、动物、以及人类为对象，研究其遗传和

变异的规律。10-遗传学第一章二、遗传学研究的对象和任务（二）遗传学研究的内容和任务内容：1.遗传的本质与内在规律

探索遗传、变异的原因及其物质基础(遗传的本质)，揭示遗传变异的内在规律；2.遗传物质的传递规律遗传物质的复制、在世代间的传递、染色体的行为、基因在群体中的数量变迁；3.遗传物质的表达规律基因的相互作用、基因与环境的互作、基因表达的调控。10-遗传学第一章二、遗传学研究的对象和任务任务：

1)阐明：生物遗传和变异现象→表现规律；

2）探索：遗传和变异原因→物质基础→内在规律；

3）指导：动植物和微生物育种→提高医学水平。10-遗传学第一章第二节遗传学发展一、遗传学的诞生(孟德尔以前的遗传学)1.预成论（preformationtheory）认为：生物从预先存在于性细胞（精子或卵）中雏形发展而来，所谓发育只不过是这一雏形生物的机械性扩大，并没有新的东西产生出来。

精源论者（荷兰leeuwenhoek列文虎克）认为：雏形（微小的“原形人”）存在于精子中；而卵源论者（Janswammerdam1679）主张雏形存在于卵中。10-遗传学第一章一、遗传学的诞生2.渐成论（epigenesis）

德国胚胎学家C.F,Wolff认为：生物体的各种组织和器官，都是在个体发育过程中逐步形成的，性细胞（精子或卵）中并不存在任何雏形。3．泛生论（pangenesis）

C.Darwin1868年

生物体每个细胞里都有一种代表性的“微芽”—“泛子”(pangen)。

泛子随着血液循环→生殖细胞→受精卵分裂和发育→各种泛子又不断地分配到不同的细胞中去，从而导致它们所代表的组织器官的分化和性状的发育，形成一个同亲代相似的新个体。

达尔文认为:生物的遗传就是通过这种方式实现的。10-遗传学第一章一、遗传学的诞生4．获得性状遗传（Inheritanceofacquiredcharacters）

法国学者拉马克（Lamarck,1744-1829)认为:

个体由于在长时间受到环境条件的影响，使生物发生变异，获得了新的性状，经过世代的积累加深了这个新的性状，如果雌雄两性都获得这种共同的变异，那么这种变异便可以传给后代。①环境条件改变是生物变异的根本原因；②用进废退学说和获得性状遗传学说10-遗传学第一章一、遗传学的诞生拉马克认为：

遗传变异遵循“用进废退和

获得性状遗传”规律，环境是引起生物变异的根本原因。

器官用进废退：生物变异的根本原因是环境条件的改变；获得性状遗传：所有生物变异(获得性状)都是可遗传的,并在生物世代间积累。10-遗传学第一章一、遗传学的诞生5．融合遗传学说（blendingtheory）

英国学者F.Galton和他的学生K.Pearson于1886-1894

用统计方法研究数量性状（例如人的身高）在亲代与子代之间的相关性。认为“父母的遗传性在子女中各占一半，并且彻底混合，祖父母的遗传性在孙代中各占1/4等等。依次类推，融合遗传学说只能解释一部分数量性状的遗传现象，不能解释其全部，对绝大多数非数量性状则完全不适合。10-遗传学第一章一、遗传学的诞生6．种质论（Germplasmtheory）Weismann

（1834-1914）“种质连续的遗传学说”认为：生物体分成种质和体质两部分。种质指生殖细胞，专营生殖和遗传，通过细胞分裂在一生中几世代间保持连续，生物的遗传就在于种质的连续。体质是种质以外的所有其他部分（体细胞），负责各种营养活动。

种质决定了体质，种质的变异必将引起体质的变异，但体质的改变不会引起种质的改变。10-遗传学第一章一、遗传学的诞生

割老鼠尾巴试验----连续22代割掉老鼠尾巴，共用老鼠1592只。因而得出获得性状不能遗传。

这一论点在后来生物科学中，特别是在遗传学方面发生了重大而广泛的影响。10-遗传学第一章

二、孟德尔以后的遗传学发展遗传学的孕育期－1900

1856－1863孟德尔著名的豌豆实验涉及基因分离

1866孟德尔《植物杂交实验》（Experimentsonplanthybrids）提出了遗传学的两个基本定律：

分离定律和自由组合定律(孟德尔)

1859达尔文《物种起源》现代进化理论

1871米歇尔从细胞核中分离出nuclein(核素)1875赫特维希指出受精是雌雄两原核融合10-遗传学第一章二、孟德尔以后的遗传学发展1882－1885StrasburgarandFlemming

证明细胞核含有染色体。1900孟德尔定律重新发现荷兰deVries(费里斯)《论杂交分离的定律》月见草德国Correns（柯伦斯）《杂交分离的孟德尔定律》玉米奥地利Tschermak（丘歇马克）《豌豆的人工杂交》豌豆他们的论文都刊登在1900年出版的《德国植物学会杂志》上，各自独立地证明遗传的孟德尔原理，这就是遗传学史上的孟德尔定律的重新发现。1900年遗传学作为一门独立的学科正式诞生了10-遗传学第一章Mendel工作的发现者

HugodeViresCarlCorrensEricVonTschermak10-遗传学第一章二、孟德尔以后的遗传学发展1.细胞遗传学时期

1901年W.sutton研究⇒蝗虫;T.Bovert研究⇒海胆观察:染色体的减数分裂行为，发现孟德尔因子分离和自由组合与染色体的分离和自由组合一致,他们大胆地认为孟德尔因子就在染色体上。提出

Chromosometheoryofheredity(遗传的染色体假说)10-遗传学第一章二、孟德尔以后的遗传学发展1902willian&E,Castle

首先认识等位基因和基因型频率之间的关系1905willan&Bateson

将遗传的科学称为遗传学

theScienceofheredity：“genetics”1909W.Johannsen

基因、基因型、表现型概念用基因取代“因子”﹑“性状”和“特性”等含糊概念。10-遗传学第一章二、孟德尔以后的遗传学发展1910-1939细胞遗传学时期（摩尔根）1910T.H.Morgan果蝇sex-linkedinheritance

通过果蝇实验提出基因连锁定律，用实验证明基因位于染色体上。白眼→伴性遗传→一个特定基因位于一个特定的染色体上。1913A.H.Sturtevant遗传连锁图1927H.J.Mullerχ-射线诱导染色体突变人工改变基因的实验10-遗传学第一章二、孟德尔以后的遗传学发展

摩尔根①首次将果蝇的白眼基因定位于X染色体上。并提出遗传的第三定律

—连锁遗传规律；②提出染色体遗传理论⇒

细胞遗传学；③著“基因论”：认为

基因在染色体上直线排列，创立基因学说。ThomasHuntMorgan(1866-1945)10-遗传学第一章二、孟德尔以后的遗传学发展基因学说主要内容：

①种质(基因)是连续的遗传物质；②基因是染色体上的遗传单位；有很高稳定性⇒能自我复制和发生变异；③在个体发育中，基因在一定条件下，控制着一定的代谢过程⇒

表现相应的遗传特性和特征；④生物进化⇒主要是基因及其突变等。这是对孟德尔遗传学说的重大发展，也是这一历史时期的巨大成就。10-遗传学第一章二、孟德尔以后的遗传学发展2.

生化和微生物遗传学时期1923A.Garrod(枷罗德)英国医生（生化遗传），进行家谱研究,撰写《先天性代谢病》。

鉴别了第一个人类遗传病，黑尿病（缺尿黑酸氧化酶）。他认为这种疾病是由于单个基因发生突变后，产生一种不具功能的产物，从而导致代谢紊乱。提出“一个突变基因决定一种代谢紊乱”的观点，但在当时未受到广泛的关注。10-遗传学第一章二、孟德尔以后的遗传学发展1927F.Griffith（格里菲思）肺炎链球菌的转化实验为了证明遗传物质是DNA但没有进行单因子转化实验。1944T.Avery

进行单因子转化实验并证明DNA是遗传物质而不是蛋白质。10-遗传学第一章二、孟德尔以后的遗传学发展肺炎链球菌的转化实验(a)将S型肺炎链球菌注入小鼠体内，小鼠被杀死；(b)将R型肺炎链球菌注入小鼠体内，小鼠仍活着；(c)将加热灭活的S型菌株注入小鼠体内，小鼠仍活着；(d)将R型菌株与加热灭活的

S型菌株混合后注入小鼠体内，小鼠被杀死，并体内有活的S型。10-遗传学第一章二、孟德尔以后的遗传学发展1940-1953细胞遗传学向分子遗传学过渡

1941G.W.Beadle&E.L.Tatum分离出红色面包菌的突变型

提出“一个基因一个酶”的假说（onegene-oneenzyme）酶1酶2酶3

前体→鸟氨酸→瓜氨酸→精氨酸后来被修改为：“一个基因一种多肽”（onegene-onepolypeptide）10-遗传学第一章二、孟德尔以后的遗传学发展40年代中期细胞遗传学、微生物遗传学和生化遗传学取得了巨大成就，使一些物理学家对研究生物学问题产生浓厚的兴趣。在量子力学家薛定谔《生命是什么?》（1944）一书影响下，一些物理学家和化学家→研究遗传的分子基础和基因的自我复制这两个当时生物学的中心问题。在生物学研究中带进了物理学理论、概念和方法。10-遗传学第一章二、孟德尔以后的遗传学发展1953JamesWatson,FrancisCrick

DNA双螺旋模型

该模型被认为是二十世纪生物学方面最伟大的发现，是分子遗传学诞生的标志。JamesWatson(1928-)FrancisCrick(1916-2004)10-遗传学第一章二、孟德尔以后的遗传学发展这一理论具有重大的意义

①

为DNA分子结构、自我复制、相对稳定性和变性提出合理解释；

②

DNA是贮存和传递遗传信息的物质；

③

基因是DNA分子上的一个片段；

④

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

遗传学的重要转折点。获1962年诺贝尔奖10-遗传学第一章二、孟德尔以后的遗传学发展1953～进入分子遗传学时期：1957H.Fraenkel-Conrat&B.Singer

烟草花叶病毒的重建，证明TMV的遗传物质是RNA。1958M.Meselson（梅塞尔森）&Stahl（史塔尔）密度梯度超速离心实验证明DNA复制是半保留的。1958～1972重组DNA技术体系的建立10-遗传学第一章二、孟德尔以后的遗传学发展1958ArthurKornberg

从E.coli中分离出DNA聚合酶Ⅰ

为分子遗传学的开展、遗传工程的进行、人工合成基因奠定了基础。1959SereroOchoa(奥乔亚)

从微生物棕色固氮菌（Azotobactervinelandi）分离出RNApolymeraseI

为遗传密码的破译提供了实验方法和手段10-遗传学第一章二、孟德尔以后的遗传学发展1961FramcoisJacob&JacquesMonod

提出乳糖操纵子模型

现代分子遗传学基因调控研究的一个重要的里程碑。FrancoisJacob(1920-)

JacqucesMonod(1910-67)获1965年诺贝尔奖10-遗传学第一章二、孟德尔以后的遗传学发展1965RobertHolley测得第一个tRNA分子的序列1966Nirenberg&Khorana

破译遗传密码经多人努力至1969年

破译出全部64种遗传密码。HarGobindKhorana(left)andMarshallNirenberg获1968年诺贝尔奖10-遗传学第一章二、孟德尔以后的遗传学发展1967发现DNA连接酶1970H.O.Smith等发现并分离出流感嗜血杆菌中的

内切酶

H.M.Temin(梯明)&D.Baltimore

在RNA肿瘤病毒中分离出反转录酶1972PaulBerg(伯格)等首次完成

DNA分子重组（体外重组DNA）10-遗传学第一章二、孟德尔以后的遗传学发展1990JamesWatsonandmanyotherscientist

HumanGenomeproject

测疗，图谱

30亿美元30亿个碱基，8-10万个基因。

标志着生物科学研究全面进入

基因组研究时期10-遗传学第一章二、孟德尔以后的遗传学发展1990年“人类基因组计划”开始实施；

资金投资：30亿美元；

内容：测定人类基因组全部30亿个核苷酸对的碱基序列目的：揭开人类和生物体生长、发育、疾病、衰老和死亡的奥秘。参与国家：美国德国日本英国法国中国意义：与原子弹研究曼哈顿计划（美国1942）和载人登月阿波罗计划(美国1969)相比有过之而无不及。----二十世纪自然科学史上的三大计划。10-遗传学第一章二、孟德尔以后的遗传学发展1992欧洲共同体各国35个实验室首先发表第一个真核生物染色体（酵母染色体III）DNA全序列（共315000bp）1995完成了酵母基因组DNA（125×105bp）全序列的测定工作1997线虫基因图谱绘测成功1998完成人22号染色体DNA核苷酸全序列测定2000人的基因组全序列测定(工作草图)2002老鼠基因组物理图测定10-遗传学第一章二、孟德尔以后的遗传学发展2002年水稻基因组框架图完成10-遗传学第一章二、孟德尔以后的遗传学发展2004年家蚕基因组框架图完成基因组大小：450Mb

基因数目：18510

10-遗传学第一章二、孟德尔以后的遗传学发展2004年鸡基因组框架图完成

红原鸡基因组

家鸡(肉鸡、蛋鸡、乌鸡)基

因组多态性基因组大小：1050Mb

基因数目：20000-23000

（其中有60%与人类相同）

平均每千个碱基5个变异位点是人的变异率的6到7倍是大猩猩变异率的3倍2004年12月9日10-遗传学第一章二、孟德尔以后的遗传学发展2005年黑猩猩基因组框架图完成

8月31日美国、德国、以色列、意大利、西班牙组成的国际科研小组宣布，初步完成了黑猩猩基因组序列草图，发表于9月1日出版的Nature上。

基因组大小：约3000Mb

与人类基因组DNA序列相似性：99%考虑插入、缺失：96%共同基因：29%10-遗传学第一章黄种人基因组序列测定的完成我国科学家2007年10月11日对外宣布，已经成功绘制完成第一个完整中国人基因组图谱（又称“炎黄一号”），这也是第一个亚洲人全基因序列图谱。该项目是我国科学家继承担国际人类基因组计划1%任务、国际人类单体型图谱10%任务后，用新一代测序技术独立完成的100%中国人基因组图谱。专家表示，这项在基因组科学领域里程碑式的科学成果，对于中国乃至亚洲人的DNA、隐形疾病基因、流行病预测等领域的研究具有重要作用。10-遗传学第一章

第三节、遗传学研究的领域及分支遗传学研究的对象十分广泛：

从低等生物到高等生物：病毒遗传学微生物遗传学藻类遗传学植物遗传学动物遗传学人类遗传学10-遗传学第一章

第三节遗传学研究的领域及分支

生态遗传学群体遗传学细胞遗传学根据不同层次：染色体遗传学

分子遗传学量子遗传学以遗传学为核心和纽带，使生物由宏观到微观联系到了一起。10-遗传学第一章

第三节遗传学研究的领域及分支遗传学成为生命科学中最富有综合性的中心学科

遗传学涉及生物学三大基本问题：（1）生物遗传变异问题（2）生物进化问题（3）生命起源问题

遗传现象的普遍性，决定了遗传学是最具有综合性的学科。

在科学上的作用是：解释生物遗传变异与进化的原因，阐明生物进化的遗传机理；揭示高等和低等生物的遗传规律；认识生命本质(DNA、蛋白质)等等。在生物学各研究领域强调了遗传学的中心作用。10-遗传学第一章

第三节遗传学研究的领域及分支

进