普通遗传学 第一、二、三单元的关键词、参考资料及教案
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第一章分离定律:一对等位基因在杂合状态各自保持其独立性,在配子形成时,彼此分离进入不同的配子中去。
系谱:分析家系中各成员的表型来推断某一性状或某一疾病在该家系中的遗传方式。
自由组合定律:位于不同染色体上的两对或两对以上的非等位基因,当配子形成时,同一对基因各自独立的分离,分别进入不同的配子,不同对的基因可自由组合。
亲组合:和亲本性状组合相同的后代。
重组合:和亲代不同性状组合的后代。
统计学原理在遗传学中的应用:表现度:是指具有相同基因型的个体间基因表达的变化程度。
外显度:是指在特定环境中,某一基因型显示预期表型的个体的比率。
拟表型:是指生物体的基因型未发生改变,而由于外界环境因子的作用,使生物体表型产生了与某些突变体相似变化的现象。
共显性:是指一对杂合子的等位基因同时都得到表达,所以杂合基因型显示出两种纯合基因型的表型特征。
、上位基因:两对非等位基因中其显性作用的基因。
下位基因:两对非等位基因中其隐性作用的基因。
上位效应:影响同一性状的两对基因,其中一对基因抑制(或掩盖)另一对基因的作用。
异位显性:一个基因抑制或增强位于不同位点的另一个基因的表达。
基因互作:非等位的两个基因相互作用,出现新的性状。
(虎皮鹦鹉的毛色)第二章性染色体:性染色体指与性别决定直接有关的染色体。
常染色体:与性别决定无直接关系的染色体叫常染色体。
着丝粒:是真核生物细胞分裂时纺锤丝的附着区,也是姐妹染色单体的连接点,是染色体正确分离和传递所必需的染色体区域。
细胞周期:指细胞从一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的过程。
有丝分裂:有丝分裂(mitosis)是指一种真核细胞分裂产生体细胞的过程。
分为前期,中期,后期,末期。
间期:完成DNA复制和有关蛋白质合成,细胞适度生长。
前期:染色质变成染色体,高等植物细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体,染色体散乱排布在纺锤体中央,核仁、核膜逐渐解体。
【注:动物细胞和低等植物细胞是由中心体发出星射线形成纺锤体】中期:染色体形态稳定、数目清晰,着丝点排列在赤道板上。
遗传学备课教案一、教学目标1.了解遗传学的基本概念和发展历程;2.掌握遗传学的主要研究对象和方法;3.理解基因的结构和功能,以及遗传物质的传递方式;4.了解遗传变异的原因和影响;5.培养学生科学思维和科学研究能力。
二、教学内容及教学过程1.引入通过引用李约瑟的“遗传学是生物科学的基础”这句话以及遗传学的研究对象和目标,引起学生的兴趣。
介绍遗传学的定义和研究内容。
2.基本概念概述遗传学的基本概念,如基因、基因型、表型等。
引导学生了解基因的作用和遗传信息的传递方式。
3.遗传学的发展历程介绍遗传学的发展历程,主要包括孟德尔的遗传实验、摩尔根的果蝇实验和沃森-克里克的DNA双螺旋结构发现等重要事件。
让学生了解遗传学的发展和重要科学家的贡献。
4.遗传学的研究对象和方法介绍遗传学的主要研究对象,包括人类遗传学、微生物遗传学、植物遗传学和动物遗传学等。
同时介绍遗传学的主要研究方法,如克隆技术、回交和杂交等。
5.基因的结构和功能详细介绍基因的结构,包括外显子和内含子的概念。
探讨基因的功能,如遗传信息的传递和控制蛋白质的合成等。
6.遗传物质的传递方式介绍遗传物质的传递方式,包括垂直遗传和水平遗传。
详细讨论DNA的复制、转录和翻译过程,让学生理解遗传物质的传递和变异机制。
7.遗传变异的原因和影响分析遗传变异的原因,包括突变、基因重组和基因漂变等。
讨论遗传变异对个体和种群的影响,如遗传性疾病的发生和物种的进化等。
8.案例分析和实践操作选择经典遗传学案例进行分析,如豌豆花色和果蝇翅型的遗传等。
让学生通过实践操作,深入理解遗传学的原理和方法。
三、教学评价1.课堂小测验设计选择题和填空题,考查学生对遗传学基本概念的理解和记忆。
2.小组讨论将学生分成小组,让他们讨论遗传学的发展历程和方法应用。
鼓励学生提出问题和分享观点,培养合作与交流能力。
3.实验报告要求学生完成一项简单的遗传实验,并撰写实验报告。
通过评价实验设计、数据分析和结论总结,评估学生的实验操作和科学思维能力。
第一章绪论授课时数:2学时教学目标掌握医学遗传学概念及其研究对象掌握遗传病概念及分类教学重难点遗传病概念及分类授课内容一、医学遗传学概述医学遗传学是运用遗传学的原理和方法研究人类遗传性疾病的病因、病理、诊断、预防和治疗的一门学科,是遗传学的一个重要分支。
医学遗传学的研究对象是遗传病,与其它临床学科类似,医学遗传学是研究遗传病的诊断、发病机理、防治及预后,但由于遗传病的特殊性,其研究重点主要在发病机理和预防措施。
本课程主要介绍医学遗传学的三个主干分支(医学分子遗传学、医学细胞遗传学和医学群体遗传学)的原理和应用。
二、遗传病概念及分类(一)遗传病概念及其特征1. 遗传病概念:遗传病(genetic diseases)是由于遗传物质改变而导致的疾病。
遗传物质是存在于细胞内的、决定特定性状的基因。
2.遗传病的特征:在有血缘关系的个体间,由于遗传继承,有一定的发病比例;在无血缘关系的个体间,尽管属于同一家庭,但无发病者;有特定的发病年龄和病程;同卵双生发病一致率远高于异卵双生。
(二)遗传病与下列疾病的关系:1. 先天性疾病:出生前即已形成的畸形或疾病。
先天性疾病可以是遗传病,例如先天愚型是由于染色体异常引起的,出生时即可检测到临床症状,是先天性疾病;但先天性疾病又不都是遗传病,有些先天性疾病是由于孕妇在孕期受到外界致畸因素的作用而导致胚胎发育异常,但并没有引起遗传物质的改变,因而不是遗传病。
2.后天性疾病(acquired diseases):出生后逐渐形成的疾病。
后天性疾病也可以是遗传病,有些遗传病患者尽管在受精卵形成时就得到了异常的遗传物质,但要到一定年龄才表现出临床症状,如假性肥大型肌营养不良症患者通常要到4-5岁才出现临床症状。
因此,先天性疾病不一定都是遗传病,后天性疾病不一定不是遗传病。
3.家族性疾病(familial diseases):表现出家族聚集现象的疾病,即在一个家庭中出现一个以上患者。
高中生物教案:遗传的基本知识一、遗传的基本概念及相关术语(一级段落标题)遗传是生物学的重要分支之一,研究个体间遗传性状的继承方式和规律。
在遗传学中,有一些基本概念和术语是我们必须了解的。
1. 基因:基因是生物体中传递遗传信息的基本单位。
它们位于染色体上,通过DNA分子编码了生物体特定性状所需的蛋白质合成指令。
2. 等位基因:等位基因指同一个位点上不同基因形式的变种。
个体从父母那里继承到两个等位基因组成一个配对,决定了其某一特定性状。
3. 显性和隐性:显性指在杂合条件下表现出来且掩盖隐性等位基因效应的表型;隐性则相反,只有当纯合时才能表现出来。
4. 基因型和表型:基因型表示一个个体所拥有的基因,并用字母或字母组合表示;而表型则是由特定染色体上特定位置上的等位基因决定的相应身体或功能特征。
二、孟德尔遗传规律与自由组合定律(一级段落标题)遗传学的重要里程碑之一是奥地利僧侣孟德尔所发现的基因遗传规律。
孟德尔通过对豌豆杂交和后代观察,总结出了两条重要的遗传规律。
1. 孟德尔第一定律:也称为分离定律或纯合子分离定律。
该定律指出,在自然条件下,纯合子个体中单个等位基因只能传递给其后代一个等位基因。
2. 孟德尔第二定律:也称为配对和随机分离定律。
该定律指出,不同等位基因独立地、随机地同时在生殖细胞中进行排列和分离,并在受精时重新组合生成新的个体。
三、遗传模型与可能性预测(一级段落标题)在遗传实验中,研究者通过构建特定的遗传模型可以预测各种遗传结果及其概率。
其中最常用的是孟德尔四倍体、联显性和多基因遗传模型。
1. 孟德尔四倍体:这种模型是指两个亲本均为杂合纯合子,即均含有两个不同的纯合子。
它可用于研究显性和隐性等位基因的遗传方式。
2. 联显性:此模型是指两个等位基因特定组合所表现出来的特征在F1代中超过父母自身表现的情况。
联显性常见于一些人类遗传病,例如血型ABO系统。
3. 多基因遗传模型:多基因遗传是指一个性状受多个基因共同决定,并且符合正态分布规律。
遗传学基础知识教案教案教案名称:遗传学基础知识教案教案编写人:XX教师教学内容:遗传学基础知识教学目标:1.了解遗传学的基本概念和原理;2.掌握遗传学中的重要术语及其含义;3.理解不同类型遗传方式及其遗传规律;4.能够应用遗传学知识分析遗传问题。
教学时间:3课时教学资源:1.教师教学课件;2.学生参考书籍。
教学步骤:第一课时:遗传学基本概念和原理1.导入(5分钟)介绍遗传学的定义和研究对象,引发学生对遗传学的兴趣。
2.概念解释(15分钟)讲解遗传学中的基本概念,例如基因、染色体、遗传物质等,并给出相应的定义和解释。
3.遗传学原理(20分钟)通过示意图和实例,引导学生了解遗传学的核心原理,包括遗传信息传递、遗传变异和遗传演化等。
4.小结与讨论(10分钟)对本节课所学的内容进行小结,并引导学生参与讨论,回答他们可能出现的疑惑。
第二课时:遗传学术语及其含义1.复习(5分钟)对上节课所学内容进行简单复习,巩固学生对基本概念和原理的理解。
2.遗传学术语解释(20分钟)解释遗传学中常用的术语,如基因型、表现型、显性、隐性等,并给出相应的定义和解释。
通过实例帮助学生理解这些术语。
3.遗传率的计算(20分钟)通过计算实例,讲解如何根据已知信息计算遗传率,并引导学生进行相关练习。
4.小结与讨论(10分钟)对本节课所学的内容进行小结,并引导学生参与讨论,共同总结和梳理所学的知识点。
第三课时:遗传方式及遗传规律1.复习(5分钟)对上节课所学内容进行简单复习,巩固学生对遗传学术语和遗传率计算的理解。
2.遗传方式(20分钟)讲解常见的遗传方式,如常染色体显性遗传、常染色体隐性遗传、X连锁遗传等,并给出相应的定义和实例。
3.遗传规律(20分钟)介绍遗传学中的重要规律,如孟德尔遗传规律、连锁不平衡和基因互作等,并通过实例和图表进行说明。
4.案例分析(10分钟)提供一个遗传问题的案例,引导学生运用所学的遗传学知识进行分析和解答。
绪论关键词研究领域分子遗传学传递遗传学细胞遗传学生统遗传学定义遗传学重要性孟德尔、达尔文、拉马克医疗保健等人的贡献与理论动物育种遗传工程社会、法律和世界观发展历程教案[基本要求]1. 掌握遗传、变异的概念和遗传学的概念;2. 熟悉遗传学研究内容和任务;3. 了解遗传学发展的主要阶段,以及有哪些重要的科学家做出了重大贡献;4. 了解遗传学在国民经济中的地位,从工、农、医、环境保护等方面介绍遗传学的应用。
[重点和难点]遗传、变异的概念。
1、遗传与变异的关系。
遗传与变异的辨证关系:遗传和变异是生物界的共同特征,它们之间是辩证统一的。
生物如果没有变异,那么生物就不能进化,而遗传只是简单的重复;生物如果没有遗传,就是产生了变异也不能遗传下去,变异不能积累,变异就失去了意义。
所以说,遗传与变异是生物进化的内因,但遗传是相对的,保守的,而变异是绝对的,发展的。
2、基本概念:遗传学;遗传;变异。
遗传学(Genetics)是研究生物遗传与变异规律的一门科学。
遗传(heredity)是指生物的繁殖过程中,亲代和子代各个方面的相似现象。
变异(variation)是指子代个体发生了改变,在某些方面不同于原来的亲代。
现代的观点:遗传学是研究生物体遗传信息的组成、传递和表达规律的一门科学,其主题是研究基因的结构和功能以及两者之间的关系,所以遗传学可称为基因学。
3、遗传学研究的内容:随着遗传学的不断发展,遗传学研究的范围越来越广泛,它主要包括遗传物质的本质、遗传物质的传递和遗传物质的表达三个方面。
a、遗传物质的结构:化学本质,它所包含的遗传信息、结构、功能、组织和变化;总体结构—基因组—的结构分析;遗传物质的改变(突变和畸变)b、遗传物质的传递:遗传物质的复制、在世代间的传递、染色体的行为、遗传规律、基因在群体中的数量变迁。
c、遗传物质的表达:基因的原初功能、基因的相互作用、基因和环境的作用、基因表达的调控以及个体发育中的基因的作用机制。
第一章绪论1.什么是遗传,变异?遗传、变异与环境的关系?(1).遗传(heredity):生物亲子代间相似的现象。
(2).变异(variation):生物亲子代之间以及子代不同个体之间存在差异的现象。
遗传和变异的表现与环境不可分割,研究生物的遗传和变异,必须密切联系其所处的环境。
生物与环境的统一,这是生物科学中公认的基本原则。
因为任何生物都必须具有必要的环境,并从环境中摄取营养,通过新陈代谢进行生长、发育和繁殖,从而表现出性状的遗传和变异。
2.遗传学诞生的时间,标志?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)第二章遗传的细胞学基础1.同源染色体和非同源染色体的概念?答:同源染色体:形态和结构相同的一对染色体;异源染色体:这一对染色体与另一对形态结构不同的染色体,互称为非同源染色体。
2.染色体和姐妹染色单体的概念,关系?染色体:在细胞分裂过程中,染色质便卷缩而呈现为一定数目和形态的染色体姐妹染色单体:有丝分裂中,由于染色质的复制而形成的物质3.染色质和染色体的关系?染色体和染色质实际上是同一物质在细胞分裂周期过程中所表现的不同形态。
4.不同类型细胞的染色体/染色单体数目?(根尖、叶、性细胞,分裂不同时期(前期、中期)的染色体数目的动态变化?)答:有丝分裂:间期前期中期后期末期染色体数目:2n 2n 2n 4n 2nDNA分子数:2n-4n 4n 4n 4n 2n染色单体数目:0-4n 4n 4n 0 0减数分裂:*母细胞初级*母细胞次级*母细胞*细胞染色体数目:2n 2n n(2n) nDNA分子数:2n-4n 4n 2n n染色单体数目:0-4n 4n 2(0) 05.有丝分裂和减数分裂的特点?遗传学意义?在减数分裂过程中发生的重要遗传学事件(交换、交叉,同源染色体分离,姐妹染色单体分裂?基因分离?)特点:细胞进行有丝分裂具有周期性。
即连续分裂的细胞,从一次分裂完成时开始,到下一次分裂完成时为止,为一个细胞周期。
《普通遗传学》课程教学大纲一、课程基本概况课程名称:普通遗传学英文名称:General Genetics课程类型:必修课(科类基础课程)课程学时:54学时(其中,理论42学时,实验12学时)课程学分:3学分开设学期:第三学期适用专业:植物生产类(包括农学、植物科学与技术、植物保护)生源类型:对口先修课程:高等数学、植物学、植物生理学、生物化学等。
后续课程:作物育种学、种子生产学等。
二、课程目的和任务本课程的主要目的是让学生掌握遗传学理论,并运用遗传学理论解决实际问题,培养学生的科研能力;通过一些研究项目案例分析、讨论,开阔学生知识面和视野,使他们能更全面、牢固地掌握遗传学知识。
本课程的主要任务是通过本课程对遗传学三大基本定律,遗传的细胞学和分子基础,遗传物质变异,核外遗传、群体与数量性状遗传及基因工程和基因组学的学习,使学生从生物个体、细胞、分子到群体等不同层次上,掌握遗传学基本现象、基本规律和基本分析方法,学会应用遗传学基本现象分析一般遗传问题,具备进一步学习有关分支遗传学的基础知识,并培养学生分析、推理等解决实际问题的能力,为后续课程的学习和将来从事育种工作实践奠定理论基础。
三、教学基本要求和能力培养要求1.通过本课程的各个教学环节,达到以下基本要求:(1)通过系统学习对遗传学基本概念有透彻的理解;(2)掌握遗传学基本现象、基本规律和基本分析方法;(3)能够利用所学知识独立分析解决具体问题。
2.通过学习本课程,应具备以下能力:(1)运用遗传学理论解决实际问题,具有一定的遗传学科研能力;(2)根据具体要求和目的查阅相关文献,并设计简单的实验。
四、课程基本内容五、学时分配六、教学设计教学中采用多媒体教学课件授课,理论讲解与图表、实物、模型以及实验等教学方法相结合的方法完成遗传学课程的教学任务。
在讲授中,需着重讲透重点、难点、辩清疑点,做到概念清楚、重点突出、逻辑推理严谨,语言要求生动、精炼,有启发性,讲解清楚、条理分明,力求高质量完成课堂教学。
绪论关键词研究领域分子遗传学传递遗传学细胞遗传学生统遗传学定义遗传学重要性孟德尔、达尔文、拉马克医疗保健等人的贡献与理论动物育种遗传工程社会、法律和世界观发展历程教案[基本要求]1. 掌握遗传、变异的概念和遗传学的概念;2. 熟悉遗传学研究内容和任务;3. 了解遗传学发展的主要阶段,以及有哪些重要的科学家做出了重大贡献;4. 了解遗传学在国民经济中的地位,从工、农、医、环境保护等方面介绍遗传学的应用。
[重点和难点]遗传、变异的概念。
1、遗传与变异的关系。
遗传与变异的辨证关系:遗传和变异是生物界的共同特征,它们之间是辩证统一的。
生物如果没有变异,那么生物就不能进化,而遗传只是简单的重复;生物如果没有遗传,就是产生了变异也不能遗传下去,变异不能积累,变异就失去了意义。
所以说,遗传与变异是生物进化的内因,但遗传是相对的,保守的,而变异是绝对的,发展的。
2、基本概念:遗传学;遗传;变异。
遗传学(Genetics)是研究生物遗传与变异规律的一门科学。
遗传(heredity)是指生物的繁殖过程中,亲代和子代各个方面的相似现象。
变异(variation)是指子代个体发生了改变,在某些方面不同于原来的亲代。
现代的观点:遗传学是研究生物体遗传信息的组成、传递和表达规律的一门科学,其主题是研究基因的结构和功能以及两者之间的关系,所以遗传学可称为基因学。
3、遗传学研究的内容:随着遗传学的不断发展,遗传学研究的范围越来越广泛,它主要包括遗传物质的本质、遗传物质的传递和遗传物质的表达三个方面。
a、遗传物质的结构:化学本质,它所包含的遗传信息、结构、功能、组织和变化;总体结构—基因组—的结构分析;遗传物质的改变(突变和畸变)b、遗传物质的传递:遗传物质的复制、在世代间的传递、染色体的行为、遗传规律、基因在群体中的数量变迁。
c、遗传物质的表达:基因的原初功能、基因的相互作用、基因和环境的作用、基因表达的调控以及个体发育中的基因的作用机制。
[教学内容]《遗传学》与科学和生产的联系。
遗传学与农牧业的关系a、提高农畜产品的产量:(1)改进品质:墨西哥小麦品种1970获得诺贝尔奖,印度推广后,5年内从1200万吨增至2100万吨(2)杂种优势的利用:玉米杂交种、水稻、家蚕。
乳牛每年平均产奶4000公斤,而印度某些品种只有177公斤。
b、动物性别控制:牛、蚕。
c、定向控制遗传性状:固氮基因,丝蛋白基因,抗病基因.遗传学与工业的关系a、发酵工业:氨基酸、核苷酸的生产,如味精。
b、医药工业:抗生素的生产,青霉素,放线菌链霉菌。
品种改良,产量成千成万倍地提高,青霉素的效价提高百倍。
b基因工程.合成人脑激素、胰岛素、干扰素。
c、设想:提取贵重属,处理“三废”遗传学与医学a、遗传性疾病:近四千种,血友病、糖尿病、先天愚型21对加1、产前检查、预防、基因工程。
b、免疫遗传学遗传学与环境保护螺旋锥蝇、寄生昆虫,寄生在牲畜的伤口中,X射线,雄性不育的雄蝇(具有正常的交配能力,但不能产生正常的精子)拉圾处理,海洋污染。
5、《遗传学》的产生和发展。
A、遗传学的产生很早以前,我国人民在从事农业生产和饲养家畜中便注意到了遗传和变异的现象。
春秋时代有“桂实生桂,桐实生桐”,战国末期又有“种麦得麦,种稷得稷”的记载。
东汉王充曾写道“万物生于土,各似本种”,并进一步指出“嘉禾异种……常无本根”,认识到了变异的现象。
此后古书中还有“桔逾淮而北为枳”、“牡丹岁取其变者以为新”等,这说明古代人民对遗传和变异有了粗浅的认识,但由于种种原因没能形成一套遗传学理论。
但直到19世纪才有人尝试把积累的材料加以归纳、整理和分类,并用理论加以解释,对遗传和变异进行系统研究。
代表人:达尔文(Darwin,1809~1882):进化论学者,英国的博物学家,为了解释生物的遗传现象,他提出了“泛生论”的假说(hypothesisofpangenesis)。
他假设:生物的各种性状,都以微粒——“泛因子”状态通过血液循环或导管运送到生殖系统,从而完成性状的遗传。
限于当时的科学水平,对复杂的遗传变异现象,他还不能做出科学的回答。
虽然如此,达尔文学说的产生促使人们重视对遗传学和育种学的深入研究,为遗传学的诞生起了积极的推动作用。
魏斯曼(Weismann,1834~1914):种质学说(germplasmtheory)。
认为多细胞生物体内由种质和体质两部分组成,体质是由种质产生的,种质在世代中是连绵不断的。
环境只能影响体质,而不能影响种质,后天获得性不能遗传。
魏斯曼的种质论使人们对遗传和不遗传的变异有了深刻的认识,但是他对种质和体质的划分过于绝对化。
孟德尔(Mendel,1822~1884):奥地利。
根据前人工作和8年豌豆试验,提出了遗传因子分离和重组的假设。
认为生物的性状由体内的遗传“因子”(factor)决定,而遗传因子可从上代传给下代。
他应用统计方法分析和验证这个假设,对遗传现象的研究从单纯的描述推进到正确的分析,为近代颗粒性遗传理论奠定了科学的基础。
文章发表于1866年,但当时未能引起重视。
1900年三位科学家(德国的Correns、荷兰的De.Vries和奥地利的Tschermak)分别用不同材料不同地点试验得出跟孟德尔相同的遗传规律,并重新发现了孟德尔被人忽视的重要论文,1906年who首先提出了遗传学。
他将三位科学家重新发现孟德尔遗传规律的1900年定为遗传学的诞生年。
B、遗传学的发展1866年——孟德尔遗传因子学说,揭示了分离和自由组合定律,后被人总结为孟德尔定律;1903年——萨顿(Sutton)和博韦里(Boveri)首先发现了染色体的行为与遗传因子的行为很相似,提出了染色体是遗传物质的载体的假设,即染色体学说;1909年——约翰逊(Johannsen)称遗传因子为基因(gene),此外他还创立了基因型(genotype)和表现型(phenotype)的概念,把遗传基础和表现性状科学地区别开来;1910年——摩尔根(Morgan)和他的学生用果蝇为材料,研究性状的遗传方式,进一步证实了孟德尔定律,并把孟德尔所假设的遗传因子(后称为基因)具体落实在细胞核内的染色体上,从而建立了著名的基因学说(genetheory)。
他们还得出连锁互换定律,确定基因直线排列在染色体上。
摩尔根所确立的连锁互换定律与孟德尔的分离和自由组合定律共称为遗传学三大基本定律。
此后的遗传学就以基因学说为理论基础,进一步深入到各个领域进行研究,建立了众多的分支和完整的体系,并日趋复杂和精密。
由于原子能的发现和利用发展了辐射遗传学。
1927年,缪勒(Muller)在果蝇中,斯塔德勒(Stadler)在玉米中各自用X射线成功地诱导基因突变,使遗传学的研究从研究遗传的规律转到研究变异的起源,开始了人工诱变的工作,进一步丰富了遗传学的内容,为育种实践提供了更多的依据。
此外由于统计学的发展,建立了群体遗传学。
20世纪40年代以后,遗传学开始了一个新的转折点,这表现在两方面:一是理化诱变,二是普遍以微生物作为研究对象来代替过去常用的动植物,由细胞遗传学时期进入微生物遗传学时期。
1940年以后,比德尔(Beadler)与其同事在红色面包霉上进行了大量工作,系统地研究了生化合成与基因的关系,提出了“一个基因一个酶”的理论,证明基因通过它所控制的酶决定着生物代谢中的生化反应步骤,进而决定着遗传性状。
1944年——埃弗里(Avery)等人的细菌转化试验有力地证明了遗传物质为去氧核糖核酸(DNA);1957年——法国遗传学家本兹尔(Benzer)以T4噬菌体为材料,在DNA分子结构的水平上,分析研究了基因内部的精细结构,提出了顺反子(cistron)学说。
顺反子的概念打破了过去经典遗传学关于基因是突变、重组、决定遗传性状差别的“三位一体”的概念,把基因具体化为DNA分子上的一段核苷酸顺序,它负责遗传信息的传递,是决定一条多肽链的完整的功能单位。
但它又是可分的,它内部的核苷酸组成或排列,可以独自发生突变或重组,而且基因同基因之间还有相互作用,且排列位置不同,会产生不同的效应。
所有这些均是基因概念的重大发展。
1953年——美国分子生物学家沃森(Watson)和英国分子生物学家克里克(Crick)根据X射线衍射分析提出了著名的DNA右手双螺旋结构模型,更清楚地说明了基因组成成分就是DNA分子,它控制着蛋白质的合成过程。
基因的化学本质的确定,标志着遗传学又进入了一个新阶段——分子遗传学发展的新时代;1961年——法国分子遗传学家雅各布(Jacob)和莫诺(Monod)在研究大肠杆菌乳糖代谢的调节机制中还发现有结构基因和调节基因的差别,发现原核生物“开”和“关”的机制,提出了操纵子(operon)学说从而更深刻地揭露了基因的活动,生物就是通过一整套相互制约的基因,使生物在不同的环境下,表现出不同的遗传特性,适应各种复杂的环境条件;1961年开始美国生化学家尼伦伯格(Nirenberg)和印度血统的美国生化学家科拉纳(Khorana)等人逐步搞清了基因以核苷酸三联体为一组编码氨基酸,并于1967年完成了全部64个遗传密码的破译工作。
遗传密码的发现,把生物界统一起来,遗传信息的概念把基因的核酸密码和蛋白质的合成联系起来。
从而提出了遗传信息传递的中心法则(centraldogma),揭示了生命活动的基本特征。
1968年——史密斯、阿伯和内森等人发现并提出能切割DNA分子的限制性内切酶(restrictionenzyme),为基因拼接工作铺平了道路。
1970年——美国病毒学家特明在劳斯肉瘤病毒体内发现一种能以RNA为模板合成DNA的酶叫“反转录酶”(reversetranscriptase),这一发现不仅对研究人类癌症具有重要意义,而且进一步发展和完善了“中心法则”。
1973年——美国遗传学家伯格(Berg)第一次把两种不同生物的DNA(SV40和λ噬菌体的DNA)人工地重组在一起,首次获得了杂种分子,建立了DNA重组技术。
以后,美国的科恩又把大肠杆菌的两种不同质粒重组在一起,并把杂种质粒引入到大肠杆菌中去,结果发现在那里能复制出双亲质粒的遗传信息。
从此,基因工程的研究便蓬勃发展起来。
在理论方面,由于DNA重组、基因克隆、碱基序列的分析以及分子杂交等技术的建立和应用,为研究基因的结构和功能、表达和调控等方面提供了有力的手段,导致了70年代以来分子遗传学获得的一系列重大发现。
总之,三联体密码的确定、中心法则的建立以及蛋白质和核酸的人工合成,基因内部精细结构的揭示,基因活动的调节和控制原理的发现,突变分子基础的阐明等,使遗传学的发展走在了生物科学的前列。
同时,它的影响也渗透到生物学的每一学科中,成为生物科学和分子生物学的中心学科。