遗传学001绪论.ppt
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1、生物学教研室 韩桂琪, 18280492827,第1章 绪论, 遗传学的涵义 遗传学的发展 遗传学的应用,第1章 绪论 第一节 遗传学的涵义,一.遗传学的定义,生物和非生物的本质区别之一是生物能够自我复制,从而构成生命的连续系统。 遗传和变异是生物界最普遍和最基本的两个特征。,6,遗传学(Genetics): 基本涵义:研究生物遗传和变异规律的科学。,遗传和变异由遗传信息决定,遗传学也可以认为研究生物体遗传信息的组成、传递、和表达规律的科学。 遗传信息是基因结构和功能之间因果制约关系的体现。现代遗传学定义为研究基因的结构、功能及其变异、传递和表达规律的科学,,7,遗传(heredity):,现
2、象: 种瓜得瓜,种豆得豆,鸭蛋孵不出鸡雏。,定义: 亲代和子代之间同一性状相似的现象。,8,变异(variation),现象:白孔雀、白狮,定义: 亲代和子代或者子代与子代之间出现性 状差异的现象。,遗传和变异的关系,在整个生物界,遗传是保守的,而变异是发展的,遗传和变异是矛盾的两方面相互制约又相互依存。 没有变异,生物界就是去了进化的素材,遗传只能简单的重复,失去遗传,变异也不能积累,生物也就不能进化。 遗传和变异是生物进化发展和新物种形成的内在因素。,10,选择:自然选择和人工选择,变异,自然选择,遗传,创造变异,人工选择,遗传,进化,新品种,二.遗传学的研究内容,(一).遗传学研究的对象
3、: 以微生物(细菌、真菌、病毒)、植物和动物以及人类为对象,研究其遗传变异规律。, 遗传学的研究内容: .基因组的结构和功能,基因组的核苷酸序列与生物学功能之间的关系。 .基因的结构与功能,基因在染色体的定位与作图。 .基因在世代之间的传递方式与规律。 .基因变异的类型、规律及其分子机制。 .基因转化为性状所需各种内外环境条件,即基因表达的规律及其调控的分子机制。,第1章 绪论 第二节 遗传学的发展,一.遗传学的诞生 (一).现代遗传学发展前,16,古人对遗传学知识的运用和积累 夫种麦而得麦,种稷而得稷,人不怪也吕氏春秋 桔逾淮北而为枳,牡丹岁取变者以为新南北朝 男女同姓,其生不蕃左传僖公元年
4、 公元前4000年 古巴比伦马头像石刻和古埃及人工授粉育种石刻。 公元前5-4世纪希波克拉底学派,亚里斯多德说。,1.遗传学起源于育种实践:人类 生产实践 遗传和变异 选择 优良品种(驯养动物;栽培谷物); 2.18世纪下半叶和19世纪上半叶期间,拉马克和达尔文对生物界遗传和变异进行了系统的研究:,拉马克(J. B. de Lamarck, 1744-1829)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; 器官的用进废退(use and disuse of organ)学说:如长颈鹿的颈、家鸡的翅膀。 获得性状遗传(inheritance of acquir
5、ed characters)学说。, 达尔文(C. R.Darwin,1809-1882)在解释生物进化时也对生物的遗传、变异机制进行了假设,1868年提出了泛生假说(theory of pangenesis),认为:遗传物质是存在于生物器官中的“泛子/泛生粒”;可以分裂繁殖,流动到生殖器官,形成生殖细胞。受精卵发育成成体时,泛生粒就进入各器官发挥作用而表现亲代的性状。如果亲代泛生粒发生变异,则子代表现变异。 “泛生论”至今未获得科学的证实。, 达尔文以博物学家的身份进行了五年的环球旅行,完成了他的考察工作。, 1859年,达尔文发表名著物种起源(Origin of Species),提出自然
6、选择和人工选择(natural selec-tion & artificial selection)的进化学说,认为生物是由简单 复杂、低级 高级逐渐进化的。,1892年,魏斯曼(A. Weismann,1834-1914)提出种质连续论(theory of continuity of germplasm),否定获得性状遗传。 多细胞生物由种质和体质组成:种质指生殖细胞,负责生殖和遗传;体质指体细胞,负责营养活动。 种质是“潜在的”,世代相传,不受体质和环境影响,所以获得性状不能遗传;体质由种质产生,不能遗传。 种质在世代间连续,遗传是由具有一定化学成分和一定分子性质的物质(种质)在世代间传递
7、实现的。,一.遗传学的诞生 (二).现代遗传学发展阶段(1910之前), 狄弗里斯教授(Hugo de Vires, 1848-1935):提出“突变学说”(1901-1903):认为突变是生物进化因素。请看下列各图:苗期白化突变。,二.细胞遗传学时期 (1910-1939年),细胞遗传学通过细胞学手段对遗传物质结构、功能和行为进行研究的遗传学分支学科。 1902-1903年,鲍维里(T. Boveri)和萨顿(W. S. Sutton)发现遗传因子的行为与染色体行为呈平行关系,提出“遗传的染色体学说”(chromosome theory of inheri-tance),认为:遗传因子位于细
8、胞核内的染色体上,从而将孟德尔遗传规律与细胞学的研究结合起来;, 1905年,贝特森(W. Bateson, 1861-1926): .创造genetics一词,定义遗传学; .从香豌豆中发现性状连锁; 1909年,约翰逊(W. L. Johannsen, 1859-1927): .发表“纯系学说”明确区别基因型和表现型; .最先提出“基因”(gene)一词替代遗传因子概念;Gene 由达尔文的“泛子”(pangen)的最后一个音节衍生而来。, 1909年,詹森斯(F. A. Janssens):观察到染色体在减数分裂时呈交叉现象,为解释基因连锁现象提供了基础; 1910年,摩尔根(T. H.
9、 Morgan, 18661945): 提出“性状连锁遗传规律”; 提出染色体遗传理论 细胞遗传学; 著基因论(theory of gene):认为基因在染色体上呈直线排列,创立“基因学说”。,Thomas Hunt Morgan (September 25, 1866December 4,1945), 基因学说主要内容: 种质(基因)是连续的遗传物质; 基因是染色体上的遗传单位,稳定性很高,能自我复制和发生变异; 在个体发育中,一定的基因在一定条件下,控制着一定的代谢过程,体现出相应的遗传特性和特征表现; 生物进化的材料主要是基因及其突变等论点。是对孟德尔遗传学说的重大发展,也是这一历史时期
10、的巨大成就。,The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1933 to him: “for his discoveries concerning the role played by the chromosome in heredity”, 人工诱变: 穆勒(H. T. Muller):1927年对果蝇用X射线诱发突变; 斯特德勒(L.T.Stadler):1927年在玉米用X射线诱发突变; 两人证实了基因和染色体的突变不仅在自然情况下产生,且用X射线处理也会产生大量突变。 这种用人工产生遗传变异的方法,使遗传学发展到一个新的阶段。 布莱克斯里(A.F
11、.Blakeslee):利用秋水仙素诱导多倍体。,H. T. Muller, 费希尔(R. A. Fisher): 1918年,发表了一篇划时代的文献“根据孟德尔遗传假设的亲属间相关的研究”成功地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,首次提出方差分析(ANOVA)方法, 为数量遗传学的发展奠定了基础。,三.生化和微生物遗传学时期(1940-1952年),微生物遗传学是研究基因的化学结构和调控因子的结构与合成的机制等的遗传学分支学科。 1923年,加罗德(A.E.Garrod,1858-1936)发现“先天性代谢缺陷”尿黑症(alk
12、aptonuria),提出一个突变基因决定一种代谢紊乱,从此开创了生化遗传。 1941年,比德尔(G.W.Beadle,1903-1989)和坦特姆(E. L. Tatum,1909-1975):在红色面包霉的生化遗传研究中,分析了许多生化突变体。 .“一个基因一种酶”(one gene-one enzyme)假说; .发展了微生物遗传学、生化遗传学。 以后的研究表明,基因决定着蛋白质(包括酶)的合成,故改为“一个基因一个蛋白质或多肽” (one gene-one protein or polypeptide)。, 卡斯佩森(T. O. Caspersson):40年代初用定量细胞化学方法 证
13、明DNA存在于细胞核中; 以后又有人证明: :DNA是构成染色体的主要物质; :同种生物不同细胞中DNA的质与量恒定; :在性细胞中DNA的含量为体细胞的一半。, 1944年,艾弗里(O. T. Avery)等,在用纯化因子研究肺炎双球菌转化实验中,证明遗传物质是DNA而不是蛋白质。他最应该获得诺贝尔奖而没有获得,为此,诺贝尔评选委员会曾一度受到批评。 1952年,赫尔希(A. D. Hershey)等,在研究噬菌体感染细菌的实验中,采用同位素示踪法再次确认了DNA是遗传物质。 1952年,蔡斯(M. Chase)等用同位素示踪法在研究T2噬菌体感染细菌的实验中,再次确认了DNA是遗传物质。
14、至此,为遗传物质的化学本质及基因的功能奠定了初步的理论基础。,Oswald Avery(1877-1955),四.分子遗传学时期 (1953年-现在), 发动生物学革命的物理学家:薛定谔 薛定谔(Erwin Schrodinger, 1887-1961):奥地利物理学家、量子力学理论的创建人之一,1933年诺贝尔物理学奖获得者。 著生命是什么活细胞的物理学观。该小册子在生物学领域产生了非常深远的革命性影响。,Erwin Schrdinger 18871961 Austria Berlin University Berlin, Germany,Paul Adrien Maurice Dirac
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