遗传学讲义

遗传学讲义

课程介绍：

本教材共20章，其中第11、14、15、18、19章不讲。

理论课总学时： 108 学时

实验课总学时： 18 学时

考试和成绩：平时成绩(30%) + 期末卷面成绩(70%) 平时成绩 =

考勤 + 作业 + 期中考试成绩

周一： 1-2节 3-401

周三： 3-4节 3-401

周五： 1-2节 3-401

参考文献

1.现代遗传学原理: 徐晋麟等科学出版社, 2000

2.遗传学（第三版）：朱军主编农业出版社 2002.1

3.普通遗传学（第二版）：杨业华主编高教出版社 2006.5

4.遗传学(第二版)：刘祖洞主编高教出版 1990.5

5.遗传学：刘庆昌主编科学出版社 2007.1

6.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 2006

第一章绪论

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

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：3学时

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。

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。遗传和变异

生物和非生物的本质区别之一是生物具有繁殖和遗传、变异以及进化的能力。

遗传和变异是生物界最普遍和最基本的两个特征。

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。

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。 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）

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。

（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。

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。

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列克虎文） 认为：雏形（微小的?°原形人?±）存在于精子中；

而卵源论者（Jan swammerdam1679）主张雏形存在于卵中。

2. 渐成论（epigenesis）亦称后成论与预成论相对立

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.Darwin 1868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。

4．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及世代间保持连续，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。

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。5．融合遗传学说（blending theory）

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。

6．获得性状遗传（Inheritance of acquired characters）

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

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。

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》（Experiments on plant

hybrids）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

1882－1885 Strasburgarand Flemming

证明细胞核含有染色体。

1900 孟德尔定律重新发现

荷兰de Vries(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。

1.细胞遗传学时期

1901年W.sutton 研究 虫;

T.Bovery 研究 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

Chromosome theory of heredity

(遗传的染色体假说)

1902 willian & E,Castle

首先认识等位基因和基因型频率之间的关系

1905 willan & Bateson

将遗传的科学称为遗传学

the Science of heredity ： genetics?

1909 W.Johannsen

基因、基因型、表现型概念

用基因取代---因子---性状----特性等含糊概念。

1910-1939 细胞遗传学时期（摩尔根）

1910T.H.Morgan 果蝇 sex-linked inheritance

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→一个特点基因位于一个特定的染色体上。

1913 A.H.Sturtevant 遗传连锁图

1927H.J.Muller

χ-射线诱导染色体突变

人工改变基因的实验

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。

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。

2. 生化和微生物遗传学时期

1923 A.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。1927 F.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。1944 T.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。

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。