第一章绪论_遗传学(马莲菊)

沈阳师范大学教案课程名称：遗传学授课章节第一章绪论（2学时）教学目的了解遗传学研究的对象和任务，掌握遗传学发展各阶段的主要成就，熟练掌握遗传和变异的关系。重点难点遗传学的概念，遗传与变异的关系，遗传学的历史及发展，遗传与变异的关系。教学方法传统教学＋现代多媒体教学内容：新课导入：所有生物区别于非生物的基本特性之一是能够繁衍与自身相似的后代，这就是遗传，遗传是生物的一种属性，是生命世界的一种自然现象。遗传学既是生命科学的基础学科，又是生命科学的前沿带头学科。一、遗传与变异㈠概念1、遗传(Heredity)：同种生物子代与亲代相似的现象。确切地说，生物按着亲代所经历的同一发育途径和方式，摄取环境里物质，建造自身，产生与亲代相似的复本，这样一种自身繁殖过程叫遗传。例如：高(矮)个子父母→子女白种人夫妇→子女孙子像爷爷，外甥像舅舅，侄女像姑姑种瓜得瓜，种豆得豆2、变异：同种生物子代与亲代之间，子代与子代个体之间的差异，叫变异(Variation)。例如：子女→父母姐妹一娘生九子，连娘十个样两个人不完全相同。（二）遗传和变异的关系：(1)遗传是相对的，变异是绝对的。(2)遗传是保守的，变异是变革的，发展的。(3)遗传和变异是相互制约又相互依存的。(4)遗传变异伴随着生物的生殖而发生。二、遗传学（Genetics)1、什么是遗传学？遗传学(Genetics)：从个体、细胞、分子和群体四个水平研究生物的遗传变异规律及其机制的科学。2、遗传学研究的范围（1）遗传物质的本质—基因的结构与功能（2）遗传物质的传递—-基因传递规律（3）遗传信息的实现—基因的表达规律（4）应用遗传规律能动地改造生物，为人类服务！3、遗传学分支生化遗传学，分子遗传学，遗传工程细胞遗传学，体细胞遗传学生态遗传学，生理遗传学，发育遗传学医学遗传学，数量遗传学，辐射遗传学，心理遗传学行为遗传学，药物遗传学………人类遗传学，动物遗传学，植物遗传学，微生物遗传学林木遗传学，棉花遗传学，家畜遗传学……三、遗传学发展简史（一）在孟德尔以前及同时代的一些遗传学说1、1809年拉马克（Lamarck,J.B）提出了“用进废退”的进化论观点，由此而得出获得性状（acquiredcharacteristics）是可以遗传的。2、1866年达尔文（Darwin）提出了泛生论（hypothesisofpangenesis），认为身体各部分细胞里都存在一种胚芽或泛子（pangens）。3、1883年法国动物学家鲁.威廉（Roux.W）提出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，同时他还假定了遗传单位沿着染色体丝作直线排列。4、德国的生物学家魏斯曼（WeismannA）做了连续22代剪断小鼠尾巴的实验，否定了泛生论。1883和1885年他将Roux,W.理论发展成为完整的遗传和发育的理论——种质论germplasmtheory）,认为多细胞生物可分为：种质（germplasm）：独立,连续,能产生后代的种质和体质。体质（somatoplasm):体质是不连续的，不能产生种质。5、1869年达尔文的表弟高尔顿（Galton,F.）发表了“天才遗传（Hereditarygenius）”，即“融合遗传论”。（二）遗传学的诞生1797年英国的奈特（Knight，T）豌豆杂交实验：P灰色×白色F1灰色F2灰色白色缺点：未统计分析，只发现了这一现象。1863年法国的诺丹（Nauding）发表了植物杂交的论文并获法国政府的奖励。他认为：（1）植物杂交的正交和反交结果相同；（2）在杂种植物的生殖细胞形成时“负责遗传性状的要素互相分开，进入不同的性细胞中，否则就无法解释杂种二代所得到的结果”。1865年当时属奥地利的布隆（Brunn）基督教修道院的修士孟德尔（Mendel），根据他8年植物杂交实验的结果，2月8日在当地的科学协会上宣读了一篇题为“植物杂交实验”的论文，1866年正式发表在该协会的会刊上。孟德尔临终前说：“等着瞧吧，我的时代总有一天要来临”1、孟德尔时期(1865-1909)1）1865年Mendel(孟德尔）提出遗传因子的分离和自由组合的规律2）1900年分别同时发现了孟德尔的业绩。deVries：进行了月见草杂交试验，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。deVries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。Correns于1900,4,21日阅读deVries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Correns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。Tschermak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deVries和Correns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，这就是遗传学发展史上著名的孟德尔法则的重新发现。3)1903年Sutton和Boveri提出遗传的染色体学说1903年Sutton和Boveri首先发现染色体的行为与遗传因子的行为相似，提出染色体是遗传物质的载体的假设。4)1909年Johannsen将遗传因子改称为基因（gene)2、孟徳尔以后遗传学的发展（1）细胞遗传学时期（1910-1940）Morgan于1926年提出基因论：即染色体遗传理论，其内容包括遗传学的基本原理，遗传机制，突变起源，染色体畸变，基因和染色体在性别决定方面的作用等。Morgan1933年获生理学或医学诺贝尔奖。Morgan和学生Sturtevant、Muller、Bridges创立了连锁定律1927年Muller用X-射线诱发突变基因是一个抽象的遗传因子，既是功能单位，又是重组单位和突变单位。（2）微生物遗传学时期（1941-1960）1941年Beadel提出“一个基因一个酶”的假设1944年Avery证明DNA是遗传物质1953年Watson和Crick提出DNA的双螺旋结构模型1955年Benzer提出顺反子学说1958年Kornberg发现DNA合成酶（3）分子遗传学时期（1961－1985）1961年Jacob和Monod提出乳糖操纵子学说1964，1965：Nirenberg，Khorana破译遗传密码1972Berg建立重组技术1975Temin发现反转录酶1977Sanger&Gilbert建立测序方法1977Sharp和Roberts发现内含子1981Cech和Altman发现核酶1985Mullis,K.建立了PCR体外扩增技术（4）基因组和蛋白质组时期(1986－)1986[美]Dulbecco首次提出了“人类基因组工程”19904月美国宣布人类基因组测序工作的5年计划。1991StepkenFodor把基因芯片的设想第一次变成了现实.199310月美国公布了1993－1995年的人类基因组测序工作计划，并预计2005年完成整个的测序工作。199512月美、法科学家公布了有15000个标记的人类基因组的物理图谱。1996DietrichW.F等绘制了小鼠基因组的完整遗传图谱。199812月，第一个多细胞真核生物线虫的基因组在Science上发表。1999CateJ.H第一次绘制出完整核糖体的晶体结构，揭示了其中的很多细节。1999国际人类基因组计划联合研究小组完成了人类第22号染色体测序工作。20003月塞莱拉公司宣布完成了果蝇的基因组测序。20011,12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步分析结果，约3万基因。四、遗传学的应用㈠农业上：育种，定向改造生物，例如：合成具有高赖氨酸含量的玉米，创造能够固氮的粮食作物等。㈡医学上：已发现遗传性疾病6500多种单基因改变，了解这些疾病，为优生而进行产前诊断，达到治疗的目的。肿瘤，“细菌工厂”生产胰岛素。思考题：1、遗传学发展中有哪几个重要的里程碑？2、为什么遗传学既是生命科学的基础学科，又是生命科学的前沿带头学科？本章小节：首先讲解遗传与变异的概念及其关系，接着讲述遗传学概念，遗传学研究对象内容，遗传学发展史及遗传学的应用。