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遗传学第一章绪论课件


遗传学

Instructors:
? Instructors: Prof. Shan Lin-na (单林娜 ) 单林娜 ? Office: 2#lab.-C-302 ? Office Hours: Tuesday 4:00 pm - 5:30 pm and Thursday 4:40 pm - 6:00 pm. and by appointment. Hours may vary without notice. ? E-mail: lnshan@hncj.edu.cn ? QQ:517115829 : ? Bp:13721869669 :
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欢迎大家提问、建议、讨论

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About the Course

必修课 Obligatory course for biology students 考试课Examination course 考试课

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Objectives:
1)全面了解并掌握遗传学的基本原理和遗传学 )全面了解并掌握遗传学的基本原理和遗传学 分析的基本方法 ,并能应用其基本原理分析遗 传学数据,解释遗传学现象; 传学数据,解释遗传学现象; 2)熟悉遗传学的专业英语词汇; )熟悉遗传学的专业英语词汇; 遗传学的专业英语词汇

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教学方法:
?多媒体教学 ?课件上网:xiexinmin@hncj.edu.cn 课件上网:xiexinmin@hncj.edu. ?课堂提问和讨论 ?综述或课件制作 ?随堂小考(quiz) 随堂小考(

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Textbooks:
教材:普通遗传学 第 版 ,杨亚华编著,高教出版社, 教材:普通遗传学(第2版),杨亚华编著,高教出版社, 2006。 。 参考书: 参考书: 现代遗传学(第二版) 赵寿元、乔守怡编著, 1、现代遗传学(第二版),赵寿元、乔守怡编著,高教 出版社,2006。 出版社,2006。 新编遗传学教程,李惟基主编,中国农大出版社, 2、新编遗传学教程,李惟基主编,中国农大出版社, 2002。 2002。 遗传学(第三版),朱军主编,中国农业出版社, ),朱军主编 3、遗传学(第三版),朱军主编,中国农业出版社, 2002。 。
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Textbooks:
4、现代遗传学原理 , 徐晋麟 、 徐沁等编著 , 科 、 现代遗传学原理,徐晋麟、徐沁等编著, 学出版社, 学出版社,2001。 。 5、遗传学 , 王亚馥 、 戴灼华主编 , 高教出版社 , 、 遗传学,王亚馥、戴灼华主编, 高教出版社, 2000。 。 6、遗传学 ( 第二版 ) , 刘祖洞主编 , 高教出版 、 遗传学( 第二版) 刘祖洞主编, 社,1999。 。

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教学内容(Course Contents)
经典遗传学(Classical genetics)--Transmission )
genetics Passage of traits within families Meiosis, Mendel’s laws, sex linkage, cytogenetics

群体/ 群体/进化遗传学(Population/Evolutionary
Genetics) ) Study of allele frequency within the population Quantitative genetics, Hardy-Weinberg equilibrium, evolution and speciation
To p 12
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课时分配表Distribution of Class Hours
序 号 1 2 3 4 5 6 课程内容 绪论 遗传的染色体基础 孟德尔遗传规律及其扩展 连锁遗传 真核生物特殊的染色体作图 细菌及其病毒的遗传作图
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学时 讲授 实验 2 4 4 2 2 4
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4 6

Distribution of Class Hours
7 8 9 10 11 12 染色体变异 性别决定及性相关遗传 核外遗传 数量性状的遗传分析 基因突变 群体的遗传平衡 合计
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4 2 4 4 3 3 38 6 2 18
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To p 14

课时分配表Distribution of Class Hours
序 号 1 2 3 4 5 6 7 课程内容 绪论 遗传的染色体基础 孟德尔遗传规律及其扩展 连锁遗传 真核生物特殊的染色体作图 细菌及其病毒的遗传作图 染色体变异
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学时 讲授 实验 2 4 4 2 2 4 4
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Distribution of Class Hours
7 8 9 10 11 12 13 性别决定及性相关遗传 核外遗传 数量性状的遗传分析 近亲交配和杂种优势 基因突变 群体的遗传平衡 遗传学研究进展 合计
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2 4 4 2 3 3 10 50 12
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Course Evaluation:
? 平时成绩(30%) :课堂表现及平时测验10%, 平时成绩(30% 课堂表现及平时测验10% 10
实验课成绩20% 如特别出色, 可获奖励分( 实验课成绩 20% 。 如特别出色 , 可获奖励分 ( 5-8 20 分)。

? 试卷成绩(70%)考试(final exam) 70%。 试卷成绩(70% 考试(final 70% 综合考核成绩: 30% 70% ? 综合考核成绩: 30%平时 + 70%期末考试 ? Enjoy your exams

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How to Study This Course?
? 预习 预习:带着问题来上课 ? 听讲 是否有效使用了上课时间,听懂了多少,掌 听讲:是否有效使用了上课时间 听懂了多少, 是否有效使用了上课时间,
握了多少,融会贯通了多少 握了多少,

? 习题和讨论:是否解决了疑惑,掌握学习内容是否 习题和讨论:
扎实?

? 实验:是否独立完成,存在什么问题 实验: ? 阅读文献
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How to Study Genetics?
遗传物质的变化 基因突变 遗传物质的 核内遗传 分子基础 核外遗传 个体传递 中心法则 绘制 基因谱图 数量遗传 遗传物质的传递 遗传调控 染色体突变

遗传工程 群体传递

遗传课和其他课的关系
微生物水平 微 生 物 学 植 物 学 工具 生物化学 -基础 动 物 学

遗传学
解 释

个体到群体水平

分子生物学
DNA、GENE水平 DNA、GENE水平

遗传课的要求
掌握基本概念 熟悉经典实验 了解广泛背景 领悟科研方法

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第1章 绪 论
第1节 遗传学的定义及研究内容 第2节 遗传学的发展 第3节 遗传学的应用

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第1节 遗传学的定义及研究内容

1.1.1 遗传学的定义 1.1.2 遗传学的研究内容 1.1.3 遗传学的分支

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第一节 遗传学的定义及研究内容
一、遗传学的定义
1906年的定义 年的定义: 1. W. Bateson 1906年的定义:遗传学是研究生物 的遗传和变异的科学。 的遗传和变异的科学。 二十世纪四十年代H Muller的定义 的定义: 2.二十世纪四十年代H. Muller的定义:遗传学是 研究基因的科学。 研究基因的科学。 3 . 我国学者赵寿元1999 定义: 遗传学是研究基因 我国学者赵寿元 1999定义 : 1999 定义 的结构、 传递和表达规律的一门科学, 的结构 、 传递和表达规律的一门科学 , 遗传学也 可称为基因学。 可称为基因学。
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Key Terms

: 遗传 (heredity, inheritance):
生物在以有性或无性生殖方式进行种族繁衍的过 程中,子代与亲代相似的现象。 的现象。 程中, 种瓜得瓜、 种瓜得瓜、种豆得豆 ——人 人——人 优良品种—— ——优良品种 优良品种——优良品种 遗传并不意味着亲代与子代完全相同。 遗传并不意味着亲代与子代完全相同 。甚至一卵 双生的兄弟也不可能完全一模一样。 双生的兄弟也不可能完全一模一样。
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变异( variation) 亲代与子代之间、 变异 ( variation ) : 亲代与子代之间 、 子代 个体之间,总是存在着不同程度的差异的现象。 个体之间,总是存在着不同程度的差异的现象。

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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, 遗传是相对的、保守的,没有遗传就没有物种 的相对稳定, 的相对稳定,也就不存在变异的问题 而变异是绝对的、发展的; 而变异是绝对的、发展的;没有变异生物就不 会产生新的性状,也就不能发展、 会产生新的性状,也就不能发展、进化

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二、遗传学的研究内容
三大组成: 遗传信息的结构和功能 遗传信息的传递 遗传信息的表达

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遗 传 信 息 的 结 构 和 功 能 遗传信息的表达

四个层次:
个体 细胞 群体 分子

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遗传学研究的内容 遗传 ( Heredity, inheretance):
基因的结构 DNA的 DNA的复制 (replication), 基因表达 基因表达 (gene expression) 表达调控 表达调控 (regulation) 基因纵向转递 基因纵向转递 转化 (transformation) 基因横向转递 基因横向转递 转导 (transduction)
转染 (transfection)

无性繁殖 保持物种稳定 保持物种稳定

接合 (conjugation) 转基因(transgene) 转基因(transgene) (transgene
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变异(variation) 变异(variation)
基因重组( 基因重组(Recombination) 重组
染色体间- 减数分裂中染色体的自由组合 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 重排( 染色体内- 染色体的重排(Rearrangements) 转基因- 转基因-体外重组

突变(Mutation) 突变(Mutation)
基因突变 基因突变 染色体畸变(Aberration) 染色体畸变(Aberration) 畸变

有性繁殖 物种进化 物种进化
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三、遗传学的分支
按研究的层次分类: 按研究的层次分类: 群体遗传学(Population genetics) 群体遗传学 宏观 即进化遗传学或种群遗传学 数量遗传学(Quantitative gentics) 数量遗传学 细胞遗传学 (Cytogenetics) 核外遗传学 (Extranuclear G.) 即细胞质遗传学(Cytoplasmic G.) 微观 即细胞质遗传学 染色体遗传学(Chromosomal G.) 染色体遗传学 分子遗传学(Molecular genetics) 分子遗传学
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按研究对象分类: 按研究对象分类:
人类遗传学 (Human genetics) 动物遗传学 (Animal genetics) 植物遗传学 (Plant genetics) 微生物遗传学 (Microbial genetics)

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按研究范畴分类: 按研究范畴分类:
发生遗传学 (Developmental genetics) 行为遗传学 ( Behavioral genetics) 免疫遗传学 (Immunogenetics) 药物遗传学 (Pharmacogenetics) 毒理遗传学 (Toxicogenetics) 辐射遗传学 (Radiation genetics) 肿瘤遗传学 (Cancer genetics) 医学遗传学 (Medical genetics) 血型遗传学 (Blood group genetics) 生化遗传学 (Biochemical genetics)
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应用学科: 应用学科: 生物工程学 (Biotechnology) 优生学(Eugenics) 优生学 育种学(工业微生物、 育种学 工业微生物、农、牧和水产) 工业微生物 牧和水产

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第2节 遗传学的发展历史 遗传学的发展历史
遗传学史前期:1865/1892年以前 遗传学史前期:1865/1892年以前 遗传学建立期(1865—1910) 经典遗 遗传学建立期(1865—1910) 传学 细胞遗传学时期(1910—1940) 细胞遗传学时期(1910—1940) 微生物遗传和生化遗传时期(1941—1960) 微生物遗传和生化遗传时期(1941—1960) 现代遗 分子遗传学和基因工程时期(1953—) 分子遗传学和基因工程时期 传学
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1.2.1 遗传学史前期(1865年以前)
公元前4000 年伊拉 克的古代巴比伦石 刻上记载了马头部 性状在五个世代的 遗传。

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古埃及石刻--公元前 古埃及石刻 公元前4000年左右 公元前 年左右
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1.2.1 遗传学的史前期

在中国,早在公元前六世纪,《越绝书》就说过 “桂实生桂,桐实生桐”;东汉思想家王充则 在《论衡》中做了一个普遍性归纳:“万物生 于土,各似本种。”甚至还谈到了变异:“瑞 物皆起和气而生,生于常类之中,而有诡异之 性。”就是说,那些奇形怪状的所谓“瑞物”, 不过是常类的变异而已。
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1.2.1 遗传学的史前期

1. 公 元 前 五 世 纪 希 波 克 拉 底 (Hippocrates)提出了第一个遗传 理论。他提出了遗传学史上的三 个重要观念:(1)遗传有物质 基础,而且是以看不见的颗粒形 式( “种子”)传递的;(2) 泛生论,即认为身体的每 个部位 泛生论 都提供了遗传颗粒。遗传物质来 自于整个肉体;(3)后天获得 性能够遗传。
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希波克拉底
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1.2.1 遗传学的史前期

2. 100 年 后 , 亚 里 斯 多 德 (Aristotle,公元前384-322)对 希波克拉底提出的遗传问题做 了进一步的探讨。他确认了遗 传有物质基础,遗传物质就在 精液之中,而且做了个非常重 要的区分:父母遗传给子女的, 并不是性状本身,而是能够发 育出这些性状的因素。精液不 是提供胚胎组成的元素,而是 “为什么我们不直接了当地承认 为什么我们不直接了当地承认
精液是用于形成血肉的, 而它 精液是用于形成血肉的 , 提供后代的蓝图。 本身并非就是血肉? 本身并非就是血肉?”

亚里斯多德

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1.2.1 遗传学的史前期

先成论” 3 、 “ 先成论 ” ( theory of performation ) Jan. Swammerdam ( 1637 1637— 1680) 1680 ) 认为每个精子中 带一个小人。瑞士学者C. 带一个小人。瑞士学者C 1720—1793 Bonnet ( 1720 1793 ) 是这种先成论的代表。 是这种先成论的代表。

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1.2.1 遗传学的史前期

4、“渐成论”(theory of epigenesis)瑞士解 、 渐成论” ) 剖学家V. Kolliker为首,认为婴儿各种器官是 为首, 剖学家 为首 在个体发育中逐渐形成的。 在个体发育中逐渐形成的。 以上两种学说都把精卵作为上下代的遗传传递 者。

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1.2.1 遗传学的史前期

5. 1809 年 拉 马 克 ( J.B. Lamark, 1744--- 1829, , , 法国博物学家) 法国博物学家 )在 “泛生 论” 设想的基础上 ,提出 设想的基础上, 变异的观点, 了(1)变异的观点,认为生 变异的观点 物环境条件的改变是生物 变异的根本原因。 变异的根本原因。
拉马克
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1.2.1 遗传学的史前期

器官“ (2) 器官 “ 用进废退 ” 获得性状遗传” 和 “ 获得性状遗传 ” 等理论。 等理论 。 错误地认为 动物的意识和欲望在 进化中发挥重大作用, 进化中发挥重大作用, 适应是进化的主要过 程。

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用进废退

获得性遗传
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1.2.1 遗传学的史前期

6. 1866年 达尔文 ( Darwin) 年 达尔文( ) 提出了泛生论 提出了泛生论(hypothesis 泛生论 of pangenesis) , 认 为 身 体各部分细胞里都存在 各 自 的 胚 芽 或 泛 子 (pangens) , 各 种 泛 子 随 着血液循环汇集到生殖 细胞中。 细胞中。 泛子→→生殖细胞 受精卵 各细胞 生殖细胞→受精卵 泛子 生殖细胞 受精卵→各细胞
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1.2.1 遗传学的史前期

年法国动物学家鲁 威廉(Roux. 7.1883年法国动物学家鲁.威廉(Roux.W)提出 1883年法国动物学家 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 染色体组成了遗传物质 , 传单位沿着染色体丝作直线排列, 传单位沿着染色体丝作直线排列 , 当时他并 不知道孟德尔已证实了这种遗传单位的存在。 不知道孟德尔已证实了这种遗传单位的存在 。

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1.2.1 遗传学的史前期

8. 魏 斯 曼 (A.Weismann, 1834-1914,德国生物学家 ,德国生物学家) a、否定了泛生论和拉马克 的获得性遗传, 实验: 的获得性遗传 , 实验 : 连 22代切去雌雄老鼠的尾 续 22 代切去雌雄老鼠的尾 巴。

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1.2.1 遗传学的史前期

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b 、 1892 年 提 出 “ 种 质 学 说 ” ( germ plasm theory),认为多细胞生物可分为 ) ——种质(germ plasm):生殖细胞的染色体便 种质( 种质 ) 是种质,能独立、连续、 是种质,能独立、连续、 能产生后代的种质和 体质。 体质。 ——体质 ( somatoplasm): 身体其他部分则是 体质( 体质 : 体质。体质是不连续的,不能产生种质。 体质。体质是不连续的,不能产生种质。

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1.2.1 遗传学的史前期

9. 1869年达尔文的表弟高尔顿(Galton, F.)优生 年达尔文的表弟高尔顿( 年达尔文的表弟高尔顿 ) 融合遗传及统计遗传学的创始人。 论 、 融合遗传及统计遗传学的创始人 。 发表了 《天才遗传》 (Hereditary genius)一书,认为 天才遗传》 )一书, 变异是连续的,亲代的遗传性在子女中各占一半, 变异是连续的,亲代的遗传性在子女中各占一半, 并彻底混合, 融合遗传论” 并彻底混合,即 “融合遗传论”。作者在调查英国
的首相、将军、文学家和科学家977人的家谱中发现, 977人的家谱中发现 的首相、将军、文学家和科学家977人的家谱中发现,大 多数名人出身于望族,因而提出天才是遗传的这一观点。 多数名人出身于望族 , 因而提出天才是遗传的这一观点 。

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遗传学的建立期(1865 (1865—1910) 1.2.2 遗传学的建立期(1865 1910)
11.Gregor Mendel (1822-1884)

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1854年夏天,当时属奥地利的布隆(Brunn)基督 教修道院的修士孟德尔先是收集了34个各自具有易 于识别的形态特性的豌豆品系。为了保证这些品系 的独有特性是稳定不变的(即是说每个品系自交繁 殖的后代具有一致的特性),他把这些品系先种植 了两年,最终挑选出22个有明显差异的纯种豌豆植 株品系。1856年,他开始了著名的一系列试验。
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豌豆杂交试验
柱头

1.2.1 遗传学的史前期

花药

子房内的胚珠

种子萌芽

1.2.1 遗传学的史前期

1865年 孟德尔 ( Gregor Johann Mendel) , 年 孟德尔( ) 根据8年植物杂交实验的结果,2月8日在当地 根据8年植物杂交实验的结果,2月8日在当地 年植物杂交实验的结果 的科学协会上宣读了一篇题为“ 的科学协会上宣读了一篇题为 “ 植物杂交实 的论文, 验 ” 的论文 , 1866年正式发表在该协会的会 年正式发表在该协会的会 刊上。 刊上。

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1.2.1 遗传学的史前期

Mendel在这篇划时代的论文中提出遗传因子假说。 在这篇划时代的论文中提出遗传因子假说 在这篇划时代的论文中提出遗传因子假说。 认为: 认为: ----生物性状受细胞内遗传因子 生物性状受细胞内遗传因子(hereditary factor) 生物性状受细胞内遗传因子 控制。遗传因子在生物性状世代间传递遵循分离 控制。遗传因子在生物性状世代间传递遵循分离 两个基本规律。 和独立分配两个基本规律 和独立分配两个基本规律。 这两个遗传基本规律是近现代遗传学最主要的、 这两个遗传基本规律是近现代遗传学最主要的、 不可动摇的基础。 不可动摇的基础。
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1.2.1 遗传学的史前期

孟德尔临终前 说:“ 等着瞧 吧,我的时代 总有一天要来 临”

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1.2.1 遗传学的史前期

12.孟德尔定律的重新发现 孟德尔伟大的论文在被忽视了35多年后,于1900 年被三位植物学家各自独立地发现。于是,这位 生前默默无闻的先驱获得了重新评价,他的论文 也被公认为开辟了现代遗传学。 荷兰阿姆斯特丹大学的教授狄夫瑞斯(de Vries) 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)
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1.2.2 遗传学的建立期

1900年,遗传学的诞生

Hugo de Vries

Carl Correns

Erich von Tschermak

1900 – three biologists working independent –Hugo De Vries, Carl Correns and Ericj von Tschermak – rediscovered Mendel landmark paper
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1.2.1 遗传学的史前期

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。
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1.2.1 遗传学的史前期

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。
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1.2.1 遗传学的史前期

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。
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1.2.1 遗传学的史前期

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术界引起了一场激烈的 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)

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1903年萨顿( Sutton,1876~1916) 1903年萨顿(W.S.Sutton,1876~1916)等发 现染色体行为与遗传因子行为一致,提出了染 现染色体行为与遗传因子行为一致, 色体是遗传因子的载体。 色体是遗传因子的载体 。 即遗传的染色体学 说。

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1.2.1 遗传学的史前期

1902—1909年贝特森先后创用 年贝特森先后创用: 先后创用 遗传学( 遗传学(Genetics) ) 等位基因( 等位基因(allele) ) 纯合体( 纯合体(homozygous) ) 杂合体( 杂合体(heterozygous) ) 上位基因( 上位基因(epistatic genes) ) 1905年贝特森把这个迅速发展的学科命名为 年贝特森把这个迅速发展的学科命名为 Genetics
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1.2.1 遗传学的史前期

1909年丹麦的科学家约翰逊(Johannsen)建立 了“纯系学说”,创用了: 基因 (gene):代替孟德尔因子 基因型(genotype) 表型 (phenotype) 此时遗传学的雏形已形成,两大定律已建立, 孟德尔定律的广泛适用性已得到承认,遗传学 作为一门新的学科终于诞生了。 1910年起将孟德尔遗传规律改称为孟德尔定律, 公认孟德尔是遗传学的奠基人。
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1.2.3 细胞遗传学时期
约从1910—1940年。此期主要是确立了遗传的染 色体学说。代表人物是 Morgan和Muller。较为 突出的工作是: 1910年 摩尔根(Morgan ,T.H)及其 斯特蒂文特(Sturtevant) 弟子 布里吉斯(Bridges) 缪勒(Muller) (1)创立了连锁定律,(2)确定了基因是染色体上 的分散单位,并以直线方式排列在染色体上
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Thomas Hunt Morgan(18661945)

A. H. Sturtevant C.

B. Bridges H.
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J. Muller
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1927 年 , 美 国 遗 传 学 家 射线诱发突变, H.Muller X-射线诱发突变,提 出基因是一个抽象的遗传因子, 出基因是一个抽象的遗传因子 , 既是功能单位, 既是功能单位 , 又是重组单位 Muller(1890 1890和 突 变 单 位 。 Muller(18901967),,突变研究的先驱者 突变研究的先驱者, 1967),,突变研究的先驱者, 由于辐射遗传学的贡献,获 1946年诺贝尔奖 年诺贝尔奖。 1946年诺贝尔奖。 摩尔根等人的工作创立了以染色体遗传为核心的细 胞遗传学( 胞遗传学 ( Cytogenetics) , 1933年获诺贝尔 ) 年获诺贝尔 奖。
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1931年 克里弗顿(Creighton)和 1931年,克里弗顿(Creighton)和麦克林托克 (Creighton) McClintock,1902-1992) (Barbara McClintock,1902-1992) 证明果蝇 和玉米染色体的遗传重组现象。 和玉米染色体的遗传重组现象。
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1.2.3 微生物遗传和生化遗传时期 (1941—1953)
代表人物是Beadle和Tatum。 代表人物是Beadle和Tatum。 Beadle 1941 Beadle和 Tatum 提出一基因一酶学说 Beadle和 提出一基因一酶 一基因一酶学说 1944 Avery 确定遗传物质为DNA 确定遗传物质为DNA 遗传物质为

发现跳跃基因 跳跃基因或称 1951 McClintock B. 发现跳跃基因或称 转座

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1941 "one-gene-one enzyme"

George Wells Beadle 比德尔

Edward Lawrie Tatum 泰特姆
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J. Lederberg,美国细菌遗传学家 , 1946年和 , 美国细菌遗传学家, 年和 Tatum一起发现细菌的接合作用。由于Beadle, 一起发现细菌的接合作用。由于 一起发现细菌的接合作用 Tatum和Lederberg 对遗传学的贡献,共同获 和 对遗传学的贡献, 年的诺贝尔奖。 得1958年的诺贝尔奖。 年的诺贝尔奖

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F. Griffith,荷兰医生兼细 , 菌学家 , 于 1928 年进行了 肺炎双球菌的转化实验, 肺炎双球菌的转化实验 , 并提出转化因子( ) 并提出转化因子 ( TP) 的 概念。 概念 。 美国著名微生物学 家 O. Avery 于 1944年证实 , 年证实 TP的化学本质是 的化学本质是DNA。 的化学本质是 。

O. Avery
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M.Delbrück,量子论的先驱者 , N.Bron的学生 , , 量子论的先驱者, 的学生, 的学生 早年曾在Morgan实验室工作,以后和 实验室工作, 早年曾在 实验室工作 以后和S.Luria共同 共同 研究证实细菌的自发突变, 研究证实细菌的自发突变 , 开创了细菌遗传学的 研究领域。 研究领域。 A.Hershey , 美 国 学 者 , 1952 年 和 他 的 学 生 M.Chase 进行了噬菌体感染实验,证实 进行了噬菌体感染实验,证实DNA是遗 是遗 传物质。 传物质。
Delbrück 、 Luria 和 Hershey由于对病毒遗传学 由于对病毒遗传学 献而 年 的诺贝 的 贡 献而 获 1968 年的 诺贝 尔奖。 尔奖。
Hershey Chase

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麦克林托克( 麦克林托克(Barbara McClintock,1902-1992) ,19021950年发现可移动遗传 1950年发现可移动遗传 因子,直到1983 1983年才获 因子,直到1983年才获 得诺贝尔奖。 得诺贝尔奖。

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1.2.4 分子遗传学和基因工程时期 (1953——)

J.Watson和 F.Crick,1953年提出 和 年提出DNA双螺 年提出 双螺 旋结构模型, 一起获得1962年 旋结构模型,同M. wilkins一起获得 一起获得 年 诺贝尔奖。 诺贝尔奖。

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J. Watson和 F.Crick, 1953年建立双螺旋模型。 1953年建立双螺旋模型 双螺旋模型。 和 The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1962.
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Watson and Crick's 1953 Nature paper proposing a double helix structure for DNA: A structure for Deoxyribose Nucleic Acid 2 April 1953 MOLECULAR STRUCTURE OF NUCLEIC ACIDS

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中心法则( Dogma) 中心法则(Central Dogma)的建立

1954,Francis Crick put forward the idea of , information flow in the biosphere which was called the "central dogma" of molecular biology.
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1961: 雅科 雅科Jacob 和莫诺 和莫诺Monod建立乳糖操纵子 建立乳糖操纵子 建立 模型。 模型。 1962 ,1968 Arber,1978 Smith 发现限制性酶。 发现限制性酶 限制性酶。 , 1964,1965:Nirenberg,柯拉那 , : ,柯拉那Khorana破译遗 破译遗 传密码。 传密码。 1972 Berg建立重组技术。 建立重组技术 建立重组技术。 1975 Temin发现反转录酶。 发现反转录酶 发现反转录酶。

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1977 Sanger & Gilbert 建立测序方法 建立测序 测序方法 1977 Sharp 和 Roberts 发现内含子 发现内含子 1981 西克 西克Cech和Altman 发现核酶 发现核酶 和 1985 Mullis, K. 建立了 建立了PCR体外扩增技术。 体外扩增技术。 体外扩增技术 此期基因的概念是一段可以转录为功能性 此期基因的概念是 一段可以转录为功能性RNA 一段可以转录为功能性 的 DNA, 它可以重迭、 断裂的形式存在, 并可 , 它可以重迭 、 断裂的形式存在 , 转座。 转座。
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1996 10月Goffeau等完成了酵母基因组的测序 月 等完成了酵母基因组的测序 1997 Wilmut 完成了体细胞克隆

1998年12月,第一个多细胞真核生物线虫的基 1998年12月 因组在Science上发表。 因组在Science上发表。 Science上发表 2000年 2000年3月塞莱拉公司宣布完成了果蝇的基因 塞莱拉公司宣布完成了果蝇的基因 组测序。 组测序。

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2000,12,14 英美等国科学家宣布绘出拟南芥 , 英美等国科学家宣布绘出拟南芥 基因组的完整图谱 2001 1,12 中、美、日、德、法、英等国科学 家 (Nature,15 日 ) 和 美 国 塞 莱 拉 公 司 (Science,16日 ) 各自公布人类基因组图谱和初 日 步分析结果。约3万基因。 步分析结果。 万基因。

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2004年,由西南农业大学和中国科学院北京基因组研究 所合作完成家蚕基因组框架图,为21世纪新丝绸之路在 中国的发展开设了良好的起点。 2009年8月28日,由深圳华大基因研究院与西南大学合作 的研究成果“40个基因组的重测序揭示了蚕的驯化事件 及驯化相关基因”在国际权威学术刊物《科学》上发表, 这是科学家继2003年在家蚕基因组研究领域取得进展后 的又一重要成果。 http://www.sciencenet.cn/htmlpaper/2009831131595371 63.shtm
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Completely Sequenced Genomes
916种 种

Genome Sequencing Projects on GOLD
4370种 种 3574种 种

遗传学发展的新动态
1.基因组(genome)学 基因组(genome)学 (genome) 2.后基因组学 蛋白质组学(Proteomics) 3.蛋白质组学(Proteomics) 4.生物信息学(Bioinformatic) 定义为分 生物信息学(Bioinformatic) 定义为分 子生物学和计算生物学的交叉. 子生物学和计算生物学的交叉.包含三个方 面的重要内容: 面的重要内容:
(1)基因组信息学; 基因组信息学; 蛋白质的结构模拟; (2)蛋白质的结构模拟; 药物设计. (3)药物设计.
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迄今,现代遗传学已发展有三十多个分支, 迄今,现代遗传学已发展有三十多个分支,如 细胞遗传学、数量遗传学、发育遗传学、 细胞遗传学、数量遗传学、发育遗传学、进化 遗传学、群体遗传学、辐射遗传学、医学遗传 遗传学、群体遗传学、辐射遗传学、 学、分子遗传学、基因组学和遗传工程等。其 分子遗传学、基因组学和遗传工程等。 中分子遗传学和基因组学已经成为生物科学中 分子遗传学和基因组学已经成为生物科学中 最活跃和最有生命力的学科之一。 最活跃和最有生命力的学科之一。

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第3节 遗传学的应用
1.对 1.对生命本质的探索
生命现象的遗传统一性 生命科学在分子水平上的统一

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2.生物进化理论的基础
遗传学研究生物在少数几个世代繁育过程中表 现出来的遗传、变异现象与规律。 现出来的遗传、变异现象与规律。 生物进化研究生物在长期历史过程中的遗传与 变异规律及发展方向。 变异规律及发展方向。

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3.指导动物、植物、微生物遗传改良工作
? 提高育种工作的预见性 ? 创造新的遗传变异 ? 提高选择可靠性与效率 ? 定向创造和重组遗传变异 ? 绿色革命、杂交水稻、矮孟牛 绿色革命、杂交水稻、

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中国首例富含“鱼油” 中国首例富含“鱼油”转基因克隆猪诞生 http://www.sciencenet.cn/htmlnews/2008/8/210226.h 发布时间:2008tml 新华网 发布时间:2008-8-19

中国农业科学院北京畜牧兽医研究所、 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所、军事医 学科学院生物工程研究所和河北省玉田种猪场 玉田县牧富种猪繁育有限公司成功合作培养出 一头转“ 脂肪酸去饱和酶基因的克隆猪, 一头转 “ ω-3”脂肪酸去饱和酶基因的克隆猪 , 脂肪酸去饱和酶基因的克隆猪 这使中国成为继美国之后第二个能培育富含 多不饱和脂肪酸克隆猪的国家。 “ω-3”多不饱和脂肪酸克隆猪的国家。 多不饱和脂肪酸克隆猪的国家

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4.提高医疗卫生水平
遗传病的遗传规律研究、诊断与治疗( 遗传病的遗传规律研究、诊断与治疗(基因制 剂与基因疗法) 剂与基因疗法) 细胞组织癌变机制、诊断与防治 细胞组织癌变机制、 病原物(细菌、病毒) 病原物(细菌、病毒) 致病的遗传机理及其防 治 生物工程药物生产等

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癌变

LCMD 获取细胞

蛋白分析

DNA分析 DNA分析

RNA分析 RNA分析

新方法有望让器官“永葆青春” 新方法有望让器官“永葆青春”
设想一下,如果我们可以停止老化过程前进的脚步, 设想一下, 如果我们可以停止老化过程前进的脚步,那么 身体的器官就可以在今后的日子里永远年轻。 身体的器官就可以在今后的日子里永远年轻。这正是美国 一组科学家最新在小鼠肝脏实现的事情, 一组科学家最新在小鼠肝脏实现的事情, 而他们的最终目 标是将该方法应用于人类。相关论文2008年8月10日在线 标是将该方法应用于人类。相关论文 年 月 日在线 发表于《自然 医学 医学》 发表于《自然—医学》(Nature Medicine)。 美国艾伯特?爱因斯坦医学院 美国艾伯特 爱因斯坦医学院Ana Maria Cuervo领导的研 爱因斯坦医学院 领导的研 究小组发现,细胞清洁机制的运转不良导致了蛋白累积。 究小组发现 , 细胞清洁机制的运转不良导致了蛋白累积 。 通过基因工程令衰老小鼠的清洁系统持续运转。 通过基因工程令衰老小鼠的清洁系统持续运转。
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我国首例人治疗性抗体转基因奶牛诞生
http://www.sciencenet.cn/htmlnews/2008/8/210005.html

由中国农业大学李宁院士领导的研发团队,与北京济普霖 生物技术有限公司和北京科润维德生物技术有限责任公司 通力合作,日前在北京转基因动物试验基地,顺利出生了 一头健康的转人“CD20抗体基因”的转基因奶牛,这头转 基因奶牛出生体重38公斤,健康状况良好。 人CD20单克隆抗体是目前治疗B淋巴细胞瘤等恶性肿瘤的 特效药物。李宁院士研发团队的项目正是通过转基因技术, 获得转基因奶牛乳腺生物反应器,即转基因奶牛的牛奶含 有人CD20单克隆抗体,通过纯化该单克隆抗体制备成癌症 特效药,可将生产成本减低到原来的十分之一,有望开辟 一条单克隆抗体生产新途径,从而为全球B淋巴细胞瘤等 癌症患者带来福音。

狗体内突变基因有望治疗人眼失明 —2008年8月美国科学日报报道
这项研究是由挪威兽医学院 弗罗德·林加斯博士 林加斯博士、 弗罗德 林加斯博士 、 麻省理 工和哈佛大学布罗德协会克 斯廷·林布拉德 林布拉德·托赫共同完成 斯廷 林布拉德 托赫共同完成 的 , 他们联合绘制了达克斯 猎狗家族的全基因组, 猎狗家族的全基因组 , 鉴定 了标准硬毛达克斯猎狗早期 发作锥杆营养失调的奇特基 因变异。 因变异。
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本章要点
1.遗传学的定义及研究内容; 1.遗传学的定义及研究内容; 遗传学的定义及研究内容 2.遗传学发展过程中的一些代表人物及其主要贡献 遗传学发展过程中的一些代表人物及其主要贡献。 2.遗传学发展过程中的一些代表人物及其主要贡献。 3.遗传学的应用 3.遗传学的应用 作业: 作业: 以你现有知识,举两个运用遗传学知识的具体例 以你现有知识, 子并加以说明。 子并加以说明。
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参考书
遗传学的发展史,杨学仁,武汉大学出版社, 遗传学的发展史,杨学仁,武汉大学出版社, 1995 遗传学应用,罗鹏主编,高等教育出版社, 遗传学应用,罗鹏主编,高等教育出版社, 1996

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谢 谢!

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