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遗传学课件 (1)


遗 传 学
General Genetics

2013.3 – 2013.6





1 遗传学的概念及研究任务

2 遗传学的发展简史 3 遗传学的应用及现实意义

遗传学(Genetics)是研究各种生物的遗传信息传递及遗传信
息如何决定各种生物性状发育的科学。其研究的核心是遗传和变 异的规律。 本质上就是一门研究基因的科学。
遗传(heredity):指生物亲代与子代相似的现象。 即生物在世代传递过程中可以保持物种和生物

个体各种特性不变。(保证物种连续性)
变异(variation):指生物在亲代与子代之间,以及子代与子代之 间表现出一定差异的现象。(保证物种进化)

遗传与变异是生物界最普通、最基本的两个特征。
遗传与变异是一对矛盾对立统一的两个方面。
遗传是相对的、保守的,而变异是绝对的、发展的;

没有遗传就没有物种的相对稳定,也就不存在变异的问题
没有变异特征物种将是一成不变的,也不存在遗传的问题

遗传、变异和选择 是生物进化和新品种选育的三大因素
?

生物进化就是环境条件(选择条件)对生物变异进行自

然选择,在自然选择中得以保存的变异传递给子代(遗
传) ,变异逐代积累导致物种演变、产生新物种。

?

新品种选育以选择强度更大的人工选择代替了自然选 择,其选择的条件是育种者的要求。

遗传与变异现象与基本规律
?

阐明生物遗传、变异现象及其表现规律

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

指导生物遗传改良工作
?

在上述工作基础上指导动、植物和微生物遗传改良(育种)实践

崭新的科学 - 古老的问题
繁殖方式多样性和幼体发育差异性 遗传现象的纷杂 神话传说和权威对科学的臆测

误导学科的发展

“桂实生桂,桐实生桐 ” “橘生淮南则为橘,生于淮北则为枳 ”

公元前4000年的伊拉 克古代巴比伦石刻上记 载了马头部性状在五个 世代的遗传

古代学者对遗传现象的看法

希波克拉底 (Hippocrates,前460—— 前377,古希腊医师 ,“医 学之父” ) 最早提出 具有“遗传物质”

希波克拉底提出的3个观点

提出了遗传学史上的三个重要观点 一、遗传有物质基础,而且是以看不见的颗 粒形式“胚芽”(元素)传递的。 二、泛生论,即认为身体的每个部位都提供 了遗传颗粒。遗传物质来自于整个肉体。 三、后天获得性状特征能够遗传。

亚里士多德
(Aristotle,前384—前322年,

古希腊哲学家 )
最早提出了生长发育的蓝图

亚里士多德的主要遗传观点
反对希波克拉底的(泛生论)观点 认为遗传是通过血液进行传递的,即小孩从父母那里接受了 一部分血液,因而相似于父母。(血缘关系、血统因此而来) 认同后天获得性状特征能够遗传。

遗传学的诞生
拉马克(1744-1829,法国博物学家)认为: 生物物种是可变的;

遗传变异遵循“用进废退和获得性状遗传”规律
?

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

达尔文
(Darwin ,1809-1882,英国生物学家 )
--“自然选择学说”的提出者.

19世纪中叶,Darwin对野生和 家养的动植物进行了详细的调查研究, 修正了Lamarck的“用进废退”和“获 得性状遗传”学说,提出了以自然选 择为中心的进化学说,使生物学有了 突破性的进展。

达尔文的主要遗传观点: 泛生论(hypothesis of pangenesis):身体各部分不断产生 着“微芽”(gemmules),这些微芽被包含在全身血液中,但最终 集 中到生殖细胞;受精时双亲的微芽结合形成胚胎,分别发育为身

体的各个部分。
并非所有“微芽”都需要表达,部分“微芽”可以“隐藏”, 并在以 后的后代出现.亲代的“微芽”发生改变,子代也会改变.

孟德尔
(Gregor Johann Mendel,1822-

1884) 奥地利修道士
同一时期,奥地利神甫 Mendel根据前人的工作和他自 己进行了八年的豌豆杂交试验, 于1866年发表了划时代的论文 《植物杂交试验》,提出了遗 传因子的概念和遗传因子分离 和重组的假设。

1900年,三位植物学家狄·弗里斯(De Vris H.)科伦斯 (Correns C.)冯·切尔迈克(VonTschermak E.) 在不 同的地点,利用不同的植物,经过大量的植物杂交工作, 几乎在同时得出了与Mendel发现的相同的遗传规律,并重 新发现了埋在故纸堆里30多年的Mendel的论文。

1900年孟德尔遗传规律的重新发现?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

Genetics 的由来
1905年 英国的贝特森 W. Bateson 根据希腊语“生殖”(generate)创造了Genetics一 词,给遗传学正式定名.

遗传学的发展
初创时期(1900-1910)
? ?

1901-1903年,狄· 弗里斯发表“突变学说”,认为,突变是生物进化的因素。 1903年,Sutton和Boveri分别提出染色体遗传理论,认为:遗传因子位于细

胞核内染色体上(即萨顿-鲍维里假说),从而将孟德尔遗传规律与
细胞学研究结合起来
?

1906年,贝特森(英国的遗传学家)首创“遗传学(Genetics)”,并引入了 F1 代F2代、等位基因、合子等概念

?

1909年,约翰生(丹麦的遗传学家)发表“纯系学说”,并提出“gene”、 “基

因型(genotype)”、和“表现型(phenotype)”等概念,以代替
孟德

全面发展时期(1910-1952)
形成了近代遗传学的主要内容与研究领域,也是本课程的主要内容。
?

(1). 细胞遗传学/经典遗传学(1910-1940)
1910,摩尔根等:性状连锁遗传规律(对黑腹果蝇的研究) 摩尔根等人认识到同一对染色体上的两对等位基因,大都一起分 离,即“连锁” ;少数则进行交换每两个相互连锁的基因间都有 一定的交换值。根据交换值,摩尔根等人创造了染色体作图法, 并于1913年画出了历史上第一个果蝇基因位置图。

摩尔根是遗传学史上的巨人,一生共写了22本书和大约370 篇文章,是第一个获得诺贝尔奖的遗传学家……

?

(2). 数量遗传学与群体遗传学基础 (1920-) 费希尔等:数理统计方法在遗传分析中的应用 1918年, 费希尔发表了重要文献“根据孟德尔遗传假设的亲属间相 关 的研究” ,成功运用多基因假设分析资料,首次将数量变 异 划分为各个分量,开创了数量性状遗传研究的思想方法。

1925年,首次提出了方差分析(ANOVA)方法, 为数量遗传学的发展
奠定了基础。

?

(3).

微生物遗传学及生化遗传学 (1940-1953)

1941,Beadle和Tatum等认为:一个基因相当于一个蛋白质,从而提出 了“一个基因一个酶”假说(one- gene -one -enzyme hypothesis) 1944,阿委瑞:肺炎双球菌转化,证明遗传物质是DNA而不是蛋白质 1952,赫尔歇和蔡斯:噬菌体重组,用同位素32P和35S标记实验证明 DNA噬菌体的遗传物质也是DNA而不是蛋白质
?

(4).

其它研究方向

1927,穆勒在果蝇、斯塔德勒在玉米中人工诱导基因突变,开始人工诱

变的工作,丰富遗传学内容,为育种提供依据
1937,布莱克斯里等:植物多倍体诱导 (用秋水仙素) 杂种优势的遗传理论

分子遗传学时期(1953-)
1953年,Watson和 Crick提出DNA分子双螺旋(double helix) 模型,是分子遗传学及以之为核心的分子 生物学建立的标志;
20世纪70年代以来,分子遗传学、分子生物学及其实验技术得到 飞速发展……

1、 克里克(Crick F.H.C.,1961) 等用实验证明他于1958 年提出的关于遗传三联密码的推测 2、1957年开始,尼伦伯格(Nirenberg M.W.)等着手解 译遗传密码,经多人努力至1969年全部解译出64种遗传 密码。 60年代先后初步阐明了mRNA、tRNA以及核糖体功能。

3、雅各布(Jacob F.)和莫诺(Monod J.): 1961年提出了大肠杆菌的操纵子学说,阐明微生物基因 表达的调节问题

主要研究领域及分支学科
1、传递遗传学:性状传递,经典遗传学 2、细胞遗传学:研究染色体为主, 3、分子遗传学:研究基因为主, 4、生统遗传学:数量遗传、群体遗传学

遗传课和其他课程的关系
微 生 物 学 植 物 学

微生物水平

动 物 学
个体到群体水平

生物化学 -基础

工具 遗传学
解 释 分子生物学 DNA、GENE水平


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