第一章 绪论

浙江大学遗传学第一章1公元前4000年，伊拉克古代巴比伦石刻上记载了马头部性状在5个世代的遗传。第一章绪论浙江大学遗传学第一章2第一节遗传学研究的对象和任务浙江大学遗传学第一章3(1).是研究生物遗传和变异的科学：遗传学与生命起源和生物进化有关。1.遗传学的研究内容：(2).是研究生物体遗传信息和表达规律的科学：解决问题：物种代代相传；性状遗传。(3).是研究和了解基因本质的科学：遗传物质是什么？遗传物质性状？浙江大学遗传学第一章4遗传学是一门涉及生命起源和生物进化的理论科学，同时也是一门密切联系生产实际的基础科学，直接指导植物、动物、微生物育种和医学研究。浙江大学遗传学第一章5(1)．遗传（heredity）：亲子间的相似现象。“种瓜得瓜、种豆得豆”2．遗传和变异的概念(2)．变异（variation）：个体之间的差异。“母生九子，各子有别”浙江大学遗传学第一章6(3)．遗传和变异是一对矛盾。最早由日本2001年培育，方形西瓜属不可遗传变异(4)．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形成物种遗传+变异+人工选择动、植物品种(5)．遗传和变异的表现与环境条件有关。浙江大学遗传学第一章7自然选择人工选择浙江大学遗传学第一章8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。3.遗传学研究的对象：浙江大学遗传学第一章9(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；(3)．指导：动植物和微生物育种提高医学水平。4.遗传学研究的任务：浙江大学遗传学第一章10第二节遗传学的发展浙江大学遗传学第一章11一、现代遗传学发展前浙江大学遗传学第一章121.遗传学起源于育种实践：人类生产实践遗传和变异选择育成优良品种。浙江大学遗传学第一章132.18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：(1)．拉马克（LamarckJ.B.,1744~1829）：①．环境条件改变是生物变异的根本原因；②．用进废退学说或获得性状遗传学说长颈鹿。如家鸡翅膀、达尔文以博物学家的身份进行了5年的环球考察工作(2).达尔文（DarwinC.，1809~1882）：广泛研究遗传变异与生物进化关系。①．1859年发表《物种起源》著作，提出了自然选择和人工选择的进化学说，认为生物是由简单复杂、低级高级逐渐进化而来的。②．承认获得性状遗传的一些论点提出“泛生论”假说。“贝克尔“号巡洋舰浙江大学遗传学第一章15①．种质连续论：种质是世代连续不绝的；②．支持选择理论；③．否定后天获得性遗传：老鼠22代割尾巴试验。3.魏斯曼（WeismannA.，1834~1914）：浙江大学遗传学第一章16二、现代遗传学的发展阶段浙江大学遗传学第一章171.个体遗传学向细胞遗传学过渡时期（1910之前）浙江大学遗传学第一章18豌豆杂交试验（1856~1864）：1866年发表《植物杂交试验》，提出分离规律和独立分配规律；假定细胞中有“遗传因子”，认为遗传是受细胞里的遗传因子所控制的。⑴.孟德尔（MendelG.J.，1822~1884）系统地研究了生物的遗传和变异。浙江大学遗传学第一章19⑵.1900年，三位植物学家：荷兰狄·弗里斯（DeVrisH.）：月见草德国科伦斯（CorrensC.）：玉米奥地利冯·切尔迈克（VonTschermakE.）：豌豆在不同国家用多种植物进行杂交试验获得与孟德尔相似的解释证实孟德尔遗传规律确认重大意义。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孟德尔被公认为现代遗传学的创始人。1910年起将孟德尔遗传规律孟德尔定律。浙江大学遗传学第一章20纪念孟德尔先生：在其修道院建立了纪念馆。浙江大学遗传学第一章21(3).狄·费里斯（deVriesH.，1848~1935）：提出“突变学说”（1901~1903）：认为突变是生物进化因素。兰花白化突变水稻白化突变浙江大学遗传学第一章222.细胞遗传学时期（1910~1939）浙江大学遗传学第一章23主要研究特征：个体水平细胞水平建立染色体遗传学说。当时细胞学和胚胎学已有很大发展，对于细胞结构、有丝分裂、减数分裂、受精及细胞分裂过程中染色体动态都已比较了解。细胞学研究和孟德尔遗传规律结合。浙江大学遗传学第一章24(1).约翰生（JohannsenW.，1859~1927）：①.1909年发表“纯系学说”：明确区别基因型（genotype）和表现型（phenotype）；②.最先提出“基因”一词：替代遗传因子概念。大麦纯系约翰生浙江大学遗传学第一章25⑵.鲍维里（BoveriT.，1902）和萨顿（SuttonW.，1903）：发现遗传因子的行为与染色体行为呈平行关系染色体遗传学说的初步论证。浙江大学遗传学第一章26(3)．贝特生（BatesonW.，1906）①.从香豌豆中发现性状连锁；②.创造“Genetics（遗传学）”。贝特生（1861~1926）：英国生物学家,曾经重复过孟德尔的实验浙江大学遗传学第一章27⑷.詹森斯（JanssensF.A.，1909）：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。浙江大学遗传学第一章28摩尔根(5).摩尔根（MorganT.H.，1866~1945）：①.提出“性状连锁遗传规律”；②.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。浙江大学遗传学第一章29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主要是与基因及其突变等有关。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。浙江大学遗传学第一章30(6).诱变：证实基因和染色体的突变不仅在自然情况下产生，用X射线处理也会产生大量突变。人工产生遗传变异的方法，使遗传学发展到一个新的阶段。布莱克斯生（BlakesleeA.F.）：利用秋水仙素诱导多倍体。穆勒（MullerH.T.，1927）：对果蝇用X射线诱发突变。斯特德勒（StadlerL.T.，1927）：在玉米用X射线诱发突变。穆勒浙江大学遗传学第一章313.数量遗传学和群体遗传学的诞生（1930~1932年）浙江大学遗传学第一章32费希尔（FisherR.A.）：1918年，发表“根据孟德尔遗传假设的亲属间相关的研究”成功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，首次提出了方差分析（ANOVA）方法,为数量遗传学的发展奠定了基础。浙江大学遗传学第一章334.从细胞水平向分子水平过渡时期（1940~1952年）浙江大学遗传学第一章34微生物遗传学和生化遗传学研究的广泛开展，使工作进入微观层次其主要特征是以微生物为研究对象，采用生化方法探索遗传物质的本质及其功能。浙江大学遗传学第一章35在红色面包霉的生化遗传研究中，分析了许多生化突变体：①.提出“一个基因一种酶”假说；②.发展了微生物遗传学、生化遗传学。以后研究表明，基因决定着蛋白质（包括酶）合成改为“一个基因一个蛋白质或多肽”。⑴.比德尔（BeadleG.W.，1941）：浙江大学遗传学第一章36⑵.卡斯佩森（CasperssonT.O.）：40年代初用定量细胞化学方法证明DNA存在于细胞核中。⑶.以后研究证明：①.DNA是构成染色体的主要物质；②.同种生物不同细胞中DNA的质与量恒定；③.性细胞中DNA含量为体细胞的一半。浙江大学遗传学第一章37⑷.艾弗里（AveryO.T.，1944）等用纯化因子研究肺炎双球菌的转化实验，证明了遗传物质是DNA而不是蛋白质。至此，已为遗传物质的化学本质和基因功能奠定了初步的理论基础。⑸.赫尔希（HersheyA.D.，1952）等用同位素示踪法在研究噬菌体感染细菌的实验中，再次确认DNA是遗传物质。艾弗里浙江大学遗传学第一章385.分子遗传学时期（1953~现在）浙江大学遗传学第一章3940年代细胞遗传学、微生物遗传学和生化遗传学取得了巨大成就，一些物理学家对研究生物学问题产生浓厚兴趣。在1944年量子力学家薛定谔《生命是什么?》一书的影响下，一些物理学家和化学家研究遗传的分子基础和基因的自我复制两个生物学的中心问题。在生物研究中带进了物理学理论、概念和方法。浙江大学遗传学第一章40(1).沃森（WatsonJ.D.）和克里克（CrickF.H.C.）物理学和化学的概念生物学问题。根据对DNA化学分析和X-射线晶体学结果DNA分子结构模式（双螺旋结构，1953）。克里克（物理学家）沃森（生物学家）意义：①．为DNA分子结构、自我复制、相对稳定性和变性提出合理解释；②．DNA是贮存和传递遗传信息的物质；③．基因是DNA分子上的一个片段；④．分子生物学诞生将生物学各分支学科及相关的农学、医学研究推进到分子水平是遗传学发展到分子遗传学的重要转折点。浙江大学遗传学第一章41⑶．1957年，尼伦伯格（NirenbergM.W.）等开始解译遗传密码，经多人努力，至1969年全部解译出64种遗传密码。60年代先后明确mRNA、tRNA和核糖体功能。⑵．克里克（CrickF.H.C.，1961）等用实验证明他1958年提出的关于遗传三联密码的推测。浙江大学遗传学第一章42⑷．雅各布（JacobF.）和莫诺（MonodJ.）：1961年提出了大肠杆菌的操纵子学说，阐明微生物基因表达的调节问题。浙江大学遗传学第一章43•遗传密码的破译解决遗传信息本身物质基础及含义的问题。•至60年代末已基本明白蛋白质生物合成的过程，验证了1958年克里克提出的“中心法则”。而这一法则因1970年逆转录酶的发现而作了修正。•“中心法则”解决了遗传信息的传递途径和流向问题。浙江大学遗传学第一章44*分子遗传学的许多成就是来自对原核生物的研究，70年代开始在此基础上开展对真核生物的研究。*细菌质粒、噬菌体、限制性核酸内切酶、人工分离和合成基因取得进展，1973年成功实现DNA的体外重组人类开始进入按照需要设计并能动改造物种和创造新物种的新时代。浙江大学遗传学第一章45当代遗传学中已成功：★人工分离或合成基因；★人工有目的转移基因；★动植物体细胞克隆技术。笑笑甜甜庆庆阳阳19972003199820002005200720062009浙江大学遗传学第一章46目前：基因工程定向改变遗传性状。•更自由和有效地改变生物性状；•打破物种界限，克服远缘杂交困难；•培育优良动、植物新品种；•治疗人类的一些遗传性疾病。转基因发光鱼浙江大学遗传学第一章47遗传学发展：•整体水平细胞水平分子水平；•宏观微观；•染色体基因；•逐步深入到研究遗传物质结构和功能。浙江大学遗传学第一章48现代遗传学已发展出许多分支：细胞遗传学数量遗传学生统遗传学发育遗传学进化遗传学微生物遗传学辐射遗传学医学遗传学分子遗传学遗传工程生物信息学基因组学等浙江大学遗传学第一章49田中（1967）将遗传学的发展划为8个阶段：•1900~1909形态遗传morphogeneticsstage•1910~1919细胞遗传cytogeneticsstage•1920~1929生理遗传physiologicalgeneticsstage•1930~1939诱变遗传inducedmutationstage•1940~1959生化遗传biochemicalgeneticsstage•1950~1959群体遗传populationgeneticsstage•1960~1969微生物遗传microbialgeneticsstage•1970~分子遗传moleculargeneticsstage与遗传学有关的新学科（90s）：分子数量遗