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第一章绪论教学基本要求: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。学时数:2学时第一节遗传学的定义、研究内容和任务一、什么是遗传学1、遗传学(Genetics)是研究生物遗传与变异规律的一门科学。2、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。3、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。4、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。5、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。二、遗传学研究的任务:就是研究生物的遗传变异现象,深入探讨它们的本质,并利用所得成果,能动地改造生物,更好地为人类服务。三、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。1、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)2、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。3、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。第二节遗传学发展的里程碑一、遗传学的产生人们在长期的生产活动中对遗传和变异现象早就有所认识,也曾提出不少假说来解释生物的遗传变异机理。1、亚里士多德(Aristotle,公元前三世纪,希腊哲学家)认为遗传是孩子从父母那里接受了一部分血液。2、“先成论”(theoryofperformation)Jan.Swammerdam(1637~1680)认为每个精子中带一个小人。瑞士学者C.Bonnet(1720~1793)是这种先成论的代表。3、“渐成论”(theoryofepigenesis)瑞士解剖学家V.Kolliker为首,认为婴儿各种器官是在个体发育中逐渐形成的。以上两种学说都把精卵作为上下代的遗传传递者。4、拉马克(J.B.Lamark,1744---1829,法国博物学家)提出了(1)变异的观点,认为生物环境条件的改变是生物变异的根本原因。(2)器官“用进废退”和“获得性状遗传”等理论。错误地认为动物的意识和欲望在进化中发挥重大作用,适应是进化的主要过程。5、达尔文(C.K.Darwin,1809---1882,英国博物学家,进化论的奠基人),根据他历时5年(1831~1836)的环球旅行考察和对生物遗传变异与进化的关系研究,于是1859年出版《物种起源》,提出了以自然选择为基础的进化学说。另外,达尔文支持拉马克的获得性遗传,1868年提出“泛生论假说”,认为动物每个器官里都普遍存在微小的“泛生粒”(Pangene),能分裂繁殖,并在体内流动聚集到生殖器官里形成生殖细胞。当受精卵发育成为成体时,这些泛生粒就进入各器官发生作用,因而表现出与亲代相同的性状;如亲代泛生粒发生改变,则子代表现变异。6、魏斯曼(A.Weismann,1834~1914,德国生物学家)a、反对拉马克的获得性遗传,实验:连续22代切去雌雄老鼠的尾巴。b、1892年提出“种质学说”(germplasmtheory)把生物体分成种质(germplasm)和体质(somatoplasm),认为生殖细胞的染色体便是种质,身体其他部分则是体质。种质是独立的,连续的,它能产生后代的种质和体质,而体质不能产生种质,因此,环境或者用与不用引起的体质变异(获得性状)是不遗传的,能够遗传的仅仅是种质的变异。7、孟德尔(G.J.Mendel1822~1884,奥地利遗传学家,牧师,奠基人)经8年的研究,1865年发表《植物杂交试验》experimentsonplanthybridzation.提出了遗传因子的分离规律,独立分配规律。1866年在当地科学协会上宣读并发表,但并没有引起当时学术界的重视。8、1900荷兰的德弗里斯(HugoDeVriesHugoDeVries)研究月见草和玉米,德国的科伦斯(KarlCorrens)研究玉米和豌豆,奥地利的切尔马克(Erich.S.Tsehermark)研究豌豆,分别在不同的国家,几乎是同时发现并证实了孟德尔规律。把孟德尔规律重新发现的1900年作为遗传学诞生并正式成为独立学科的一年,确认孟德尔是先驱者。二、遗传学的发展1、萨顿(W.S.Sutton,1876~1916)于1903年发现染色体行为与遗传因子行为一致,提出了染色体是遗传因子的载体。2、贝特逊(W.Bateson,英国遗传学家)1905把这个迅速发展的学科命名为Genetics,并提出了等位杂合体、纯合体等术语。Genetics由希腊词togenerate而来。3、约翰逊(W.L.Johannson,1857~1927)于1909年提出用基因(gene)这个术语代替孟德尔的遗传因子.(由达尔文提出的泛生子Pangene最后一个音节而来),还明确区分了基因型和表现型。4、摩尔根(T.H.Morgan,1866~1945,美国实验胚胎学家)于1910年左右,和他的学生及同事一起用果蝇进行遗传学研究,(1)不仅证实了孟德尔遗传规律,(2)而且确定了基因是染色体上的分散单位,并以直线方式排列在染色体上,(3)提出了连锁交换规律,以及结合细胞学的成果,创立了以染色体遗传为核心的细胞遗传学(Cytogenetics)1933年获诺贝尔奖。5、比德尔(G.W.Beadle美)和他的老师泰特姆(E.L.Tatum)研究了红色链孢霉的生化实变型后,于1941证明基因是通过酶的合成来决定性状的表现,提出了一个基因一个酶的理论,获诺贝尔奖。6、埃弗里(O.T.Arery美)等。1944年从肺炎双球菌转化试验中直接证明了DNA是遗传物质。7、沃森(J.D.Watson)和克里克(F.H.C.Crick)于1953年提出了DNA的双螺结构模型,阐明了DNA的结构,复制和遗传物质如何保持世代连续的问题,标志了分子遗传学的诞生(Moleculargenetics)。获诺贝尔奖。8、莫诺(J.Monod)和雅格布(F.Jacob)于1961年提出大肠杆菌“乳糖操纵子”学说,证明基因是在特定的遗传调控下进行表达的。获诺贝尔奖。1969,夏皮罗(J.Shapiro)从大肠杆菌中分离到乳糖操纵子,并可在离体条件下表达。9、三联体密码破译,中心法则的提出,重叠基因、断裂基因,转座基因,人工分离和合成新的基因,基因工程,人类基因组计划,基因组后时代。……第三节遗传、发育、进化在基因水平上的统一略讲,其思想体现在整个教学过程中。从以下几点说明:1、进化、发育和遗传的共同基础是基因;2、个体发育过程=生物体发生、生长、衰老和死亡=基因按照特定的时间-空间顺序精确表达;3、个体发育=基因实现表型的过程=基因组内的基因选择性表达的结果;4、生命起源、进化=系统发生(基因突变、选择和漂变);5、遗传学+进化论=综合进化论;6、进化论、细胞学说和基因论分别从群体、个体、细胞和分子水平上阐明宏观和微观的生命现象,遗传信息的进化和形态发生的进化之间有了共同的语言。第四节遗传学的应用一、遗传学与农牧业的关系1、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。2、动物性别控制:牛、蚕。3、定向控制遗传性状:固氮基因,丝蛋白基因,抗病基因.二、遗传学与工业的关系1、发酵工业:氨基酸、核苷酸的生产,如味精。2、医药工业:a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。3、设想:提取贵重属,处理“三废”三、遗传学与医学1、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。2、免疫遗传学四、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。第二章孟德尔式遗传分析教学基本要求:1.掌握分离规律和自由组合规律的基本概念、内容、实质及验证方法。2.理解掌握遗传学数据的统计处理方法及数据所仅反映的遗传现象。3.通过有丝分裂、减数分裂的过程和动物、植物、真菌类生物的生活史的学习,理解其特点和遗传学意义并会应用遗传的染色体学说解释孟德尔定律。4.掌握基因型、环境与表现型的关系,等位基因间相互作用的类型和特征,非等位基因间互作的类型和原理,以及相应的有关概念。学时数:4学时孟德尔(G.Mendel,1822~1884)是奥国布隆(Brunn)地方,Augustinian修道院的神甫(现是捷克的布尔诺)。从1856年开始,经过8年,利用豌豆,菜豆等为材料进行杂交试验,于1865年2月8日和3月8日在布隆恩博物学会上以《植物的杂交试验》为题分两次报告了他的豌豆杂交试验的结果。翌年,在《布隆恩自然研究协会会刊》上发表。第一节孟德尔第一定律及其遗传分析一、一对遗传因子的杂交试验表2-17对相对性状杂交试验结果1、解释下列概念:(1)性状(character)是生物体形态特征和生理生化特征的总称。(2)单位性状(unitcharacter)能被区分的每一个具体的性状称为单位性状。每个单位性状在不同个体间又有不同的表现。(3)相对性状(contrastioncharacter,relativecharacter)同一单位性状在不同个体间所表现出来的相对差异。即同一单位性状的相对表现。2、表2—1显示出三个有规律的共同现象(1)F1只表现出一个亲本性状。孟德尔把F1表现出来的亲本性状叫做显性性状(dominantcharacter),而F1中没有表现出来的亲本性状叫做隐性性状(recessivecharacter)(2)F1自交。在子二代群体中,亲本的相对性状又分别表现出来,这种现象叫做性状分离(charactersegregation)(3)在子二代的群体中,具有显性性状的个体和具有隐性性状的个体,呈现一定的分离比例3∶1。由此得出“颗粒式遗传”(particulateinheritance)的概念:代表一对相对性状的遗传因子在同一个体内分别存在,而不相感染不相混合。这和混合式遗传(blendinginheritance)尖锐对立。二、孟德尔假设1、性状是由遗传因子(hereditarydeterminant或factor)控制的,相对性状是由细胞中相对遗传因子控制的。(颗粒式的)2、遗传因子在体细胞中是成对的,一个来自母本,一个来自父本,在形成配子时,成对的遗传因子彼此分离,并各自分配到不同的配子中,每一个配子中,只含有成对因子中的一个。(分离规律的实质)3、杂种F1体细胞内的遗传因子,各自独立,互不混杂,但存在显隐性关系。4、不同类型的雌、雄配子的结合是随机的。以红花(CC)×白花(cc)逐条说明之。三、孟德尔的验证孟德尔的假设,不仅要说明所得到的实验结果,而且还应该能够预期另一些实验的结果。分离规律的实质是杂合体形成配子时,每对基因相互分开,两种配子的数目相同。1、测交验证:某基因型未知的显性个体与隐性纯合体交配,以检定显性个体基因型(或形成配子基因型)的方法,叫做测交(testcross),P
本文标题:遗传学(王亚馥版)教案1
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