遗传学之父——孟德尔.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,基本资料,姓名：孟德尔生卒：1822年,7月22日,星座：,巨蟹座,出生地：奥地利描述：孟德尔是现代遗传学之父，是这一门重要,生物学科,的,奠基人,。1865年发现,遗传定率,。,人物简介,童年经历,孟德尔,孟德尔的父亲酷爱园艺，是果树栽培,嫁接,方面的,行家,，左邻右舍的农民经常来向他请教。约翰从小就在父亲影响下学会了干各种农活，并且对果树嫁接产生了浓厚的兴趣。,一次他问父亲：“爸爸，一枝小小的良种接穗，尽管全部养料都由劣种砧木供给，为什么仍能长成粗人的枝干和香甜的果实？”,“孩子，我也不知道为什么！但事实的确如此。比养料力量更大是树木的本性，就是人们称为遗传的那种性质吧！”父亲根据自己掌握的知识回答了约翰的问题。,小孟德尔默默地听着听着，陷入了沉思：“树木的本性”、“遗传”，那是怎么一回事呢？他不断地喃喃自语。,童年的嫁接经验和小学校里组织的生物活动，这些生物学的遗传现象在孟德尔幼小的心灵里扎下了深深的根基，这对他成为,举世闻名,、发现遗传规律的伟大的,生物学家,影响极大。,孟德尔学说,1866年，孟德尔在,布尔诺自然史学会杂志,、,JournaloftheBrnoNaturalHistorySociety,上发表了他的实验结果，揭露了生物遗传地粒子性，并阐明其遗传规律，但其工作很快就被人们置之脑后，知道1900年才被重新认识。孟德尔学说的主要内容为：1、,分离定律,：基因作为独特的独立单位而代代相传。细胞中有成对的基本遗传单位，在杂种的生殖细胞中，成对的遗传单位一个来自雄性亲本，一个来自雌性亲本，形成配子时这些遗传单位彼此分离。按照现代的术语，即是说：基因对中的两个基因(,等位基因,)分别位于成对的两条同源染色体上，在亲本生物体产生性细胞过程中，上述等位基因分离，性细胞的一半具有某种形式的基因，另一半具有另一种形式的基因。由这些性细胞形成的后代可反映出这种比率。2、,独立分配定律,：在一对,染色体,上的,基因,对中的等位基因能够独立遗传，与其他染色体对基因对中的等位基因无关；并且含不同对基因组合的性细胞能够同另一个亲本的性细胞进行随机的融合。孟德尔已经认识任何一个相当于人体中的精细胞或卵细胞的生殖细胞都仅仅包含一个偶然代代相传的基因。孟德尔的这两条遗传基本定律就是新遗传学的起点，孟德尔也因此被后人称为现代遗传学的奠基人。,孟德尔被人称“怪人”,孟德尔,1857年，,捷克,第二大城市布尔诺南郊的农民们发现，,布尔诺修道院,里来了个奇怪的修道士。,这个“没事找事”的怪人在修道院后面开垦出一块豌豆田，终日用木棍、树枝和绳子把四处蔓延的豌豆苗支撑起来，让它们保持“直立的姿势”，他甚至还小心翼翼地驱赶传播,花粉,的,蝴蝶,和,甲虫,。,这个怪人就是孟德尔。,在其他修道士眼中，孟德尔的样子是使人,过目不忘,的：“头大，稍胖，戴着大礼帽，短裤外套着长靴，走起路晃晃荡荡，却有着透过金边眼镜凝视世界的眼神。”,孟德尔出身于贫寒农家，很喜欢,自然科学,，对,宗教,和,神学,并无兴趣。为了摆脱饥寒交迫的生活，他不得不违心进入修道院，成为一名修道士。,当时的欧洲，人们热衷于通过植物杂交实验了解生物遗传和变异的奥秘，而研究遗传和变异首先要选择合适的实验材料，孟德尔选择了豌豆。1857年夏天，孟德尔开始用34粒豌豆种子进行他的工作，开始了被人称为“毫无意义的举动”的一系列实验，并持续了8年时间。,孟德尔研究成果被埋没,孟德尔,1865年2月8日的傍晚，天气晴朗，孟德尔带着历时8年累积的实验报告，登上了奥地利当时的小镇,布鲁恩,（现为捷克的,布尔诺,）高等实业学校的讲台，40多个听众来听他的讲演，绝大多数是布鲁恩自然科学研究协会的会员知名的,化学家,、,地质学家,、,生物学,专业的,植物学家,和,藻类学家,。,这次讲演，几乎没有人明白孟德尔到底在说些什么，当时的日志上这样记载：“对于孟德尔的讲演，没有任何人提问题，也没有进行任何讨论。”他们不能明白生物和数学怎么可以扯到一块，他们也完全不能理解这位修道士浪费了八年时间究竟都在做些什么。,孟德尔将自己的讲演稿取名为植物杂交的试验。第二年，孟德尔的论文按惯例登在了学会的,布鲁恩自然科学研究学会学报,上，并随着学报被送往欧洲一百多个大学和图书馆。但是有谁会去注意一个地方组织的学报呢？孟德尔自己是知道这个发现的重要性的，他在收到论文的单行本（共四十份）后，就分寄给世界各地著名的植物学家，试图引起,科学界,的注意。但是有哪一个植物学家会去理睬一位,业余,研究者的成果呢？,在绝望中孟德尔给当时最著名的植物学家拿,戈里,(KarlvonNageli)写了许多封信，希望能够引起这位大植物学家的重视。过了很久，他终于收到了拿戈里的回信。拿戈里告诉孟德尔，他的实验还仅仅是个开端，不能轻易得出结论。他建议孟德尔改用,山柳菊,（拿戈里喜用的研究材料）重复这些实验。在敷衍了事地回了这封信后，拿戈里就把孟德尔置之脑后。差不多二十年后，他出了一本有关植物遗传的大部头学术著作，总结了他所知道的有关植物遗传的所有实验，唯独没有一个字提到孟德尔。,孟德尔还将其中的一份寄给了,达尔文,，人们后来在达尔文的,藏书,中发现，这本小册子连页边都没有割开。,孟德尔现代遗传学的奠基者（1）,1822年，即,拿破仑,死后第二年，孟德尔生于当时奥地利西里西亚德语区一个贫穷的农民家庭。他幼年名叫,约翰孟德尔,，是家中五个孩子中惟一的男孩。他的故乡素有“多瑙河之花”的美称，村里人都爱好园艺。一个叫施赖伯的人曾在他的故乡开办果树训练班，指导当地居民,培植,和,嫁接,不同的植物品种。孟德尔的超群,智力,给他留下深刻印象。他说服孟德尔的,父母,送这个男孩进入更好的学校继续其,学业,。1833年，孟德尔进入一所,中学,。1840年，考入一所,哲学,学院。在大学中，他几乎身无分文，不得不经常为求学的资金而奔波。1843年，大学毕业后，21岁的他进入了修道院，不是由于受到,上帝,的感召，而是由于他感到“被迫走上生活的第一站，而这样便能解除他为生存而做的艰苦斗争”。因此，对于孟德尔来说，“环境决定了他职业的选择”。,1849年他获得一个担任中学教师的机会。但在1850年的教师资格考试中，他的成绩很惨。为了“起码能胜任一个初级学校教师的工作”，他所在的修道院根据一项教育令把他派到维也纳大学，希望他能得到一张正式的教师,文凭,。,就这样，孟德尔被准许在维也纳大学学习，度过了从1851到1853年的四个学期。在此期间，他学习了,物理学,、,化学,、,动物学,、,昆虫学,、,植物学,、,古生物学,和,数学,。同时，他还受到杰出科学家们的影响，如,多普勒,，孟德尔为他当物理学演示助手；又如,依汀豪生,，他是一位,数学家,和,物理学家,；还有,恩格尔,，他是,细胞理论,发展中的一位重要人物，但是由于否定植物物种的稳定性而受到,教士,们的攻击。孟德尔也许从他那里学到了把细胞看做为动植物有机体结构的观点。恩格尔是孟德尔有史以来遇到的最好的生物学家。他对遗传的看法具体而实际：遗传规律不是用精神本质决定的，也不是由生命力决定的，而是通过真实的事实来决定的。孟德尔在这方面也受到了恩格尔的很大影响。,1953年，已经31岁的孟德尔重新回到,布尔诺,的,修道院,。同时有机会在布尔诺一所刚创建的技术学校教课。大约从这时起，孟德尔决定把他的一生贡献给生物学方面的具体实验。,1854年夏天，孟德尔开始用三十四个豌豆株系进行他的工作。1855年，继续试验它们在传递特性性状时的不变性。1856年，他开始了著名的一系列试验，八年试验的结果是产生了那篇在1865年“布隆自然历史学会”上宣读的论文。这篇论文1866年发表于该会的,会议录,上。就是这篇当时被完全忽视而日后被发掘出来的论文奠定了孟德尔,遗传学史,上的地位。,1868年，孟德尔被选为修道院,院长,，他的管理工作剥夺了他从事科学研究的,时间,和,精力,。在孟德尔的,同代人,眼中，这个有,教养,的老,修士,似乎是在用一些愚蠢的、但却也无害的方法来消磨时间。1884年6月6日，孟德尔死于,慢性肾脏疾病,。他的,后继者,烧毁了他的,私人,文件。因此我们几乎没有关于孟德尔的,原始资料,或,灵感,的直接知识。,下面，我们就转到这位被看做有些,古怪,的人所从事的古怪研究上来吧。,孟德尔先是收集了34个各自具有易于识别的形态特性的豌豆品系。为了保证这些品系的独有特性是稳定不变的（即是说每个品系自交,繁殖,的后代具有一致的特性），他把这些品系先种植了两年，最终挑选出22个有明显差异的纯种豌豆植株品系。,孟德尔现代遗传学的奠基者（2）,孟德尔的豌豆田,不同的豌豆,在挑选出纯种豌豆后，孟德尔用它们进行,杂交,，例如把长得高的同长得矮的杂交，把豆粒圆的同皱的杂交，把结白豌豆的植株同结灰褐色豌豆的植株杂交，把沿豌豆藤从下到上开花的植株同只是顶端开花的植株杂交。他的实验目的就是通过这种杂交，“观察每一对性状的变化情况，推导出控制这些性状在杂交后代中逐代出现的,规律,”。,八年时间中，孟德尔一共研究了28000株植物，其中有12835株是经过“仔细修饰”的。通过这些实验，孟德尔获得了大量的,实验,数据。,他发现如果把仅有一对性状的品系进行杂交，第一代杂种（F1）只出现亲本一方的性状。比如光滑的圆豆粒与皱的粗糙豆粒杂交，结果得到的完全是光滑的圆豆粒。如果让F1代自交，那么在得到的杂交第二代（F2）中就出现了两种情况：既有光滑的圆豆粒，也有粗糙的皱豆粒。他的一次实验结果是：5474个光滑种子，1850个粗糙种子。两者的比例约为2.96:1。这只是孟德尔所研究的豌豆一种性状的实验结果。孟德尔一共研究了七种,性状,。孟德尔关于F2代的试验结果如下表：,可以发现，所有的实验都有相似的结果。在F1代只出现一种性状，而在F2代中亲本双方的性状都将出现，而且在F1代中出现过的性状与F1代中未出现过的性状之比例接近3：1。,孟德尔的实验并没有只停留在F2代上，某些实验继续了五代或六代。但在所有实验中，杂交种都产生3：1的比例。正是通过这些试验，孟德尔创立了著名的3：1比例。但如何解释这样的实验结果呢？,孟德尔引入了孟德尔因子。他假定豌豆的每个性状都有一对因子所控制。如对于纯种的光滑圆豌豆，可以假定它由一对RR因子决定；对于纯种的粗糙皱豌豆，假定它由一对rr因子决定。对于杂交一代来说，是从亲本中各获取一个因子，于是得到Rr。由于性状只是出现圆豆粒，因此就把这种F1中出现的性状称为显性性状，而F1中未出现的性状称为隐性性状。相应的，决定显性性状的因子称为显性因子，而决定隐性性状的因子称为,隐性因子,。而对于具有Rr因子的F1代而言，进行自交的结果就会出现四种结果：RR、Rr、Rr、rr。或者简单记作：RR2Rrrr。结合上显性、隐性，显然恰好会出现显性性状与隐性性状之比为3：1的结果。并且“杂种的后代，代代都发生分离，比例为2（杂）：1（稳定类型）：1（稳足类型）”,于是，在,孟德尔因子,的假定下，实验结果得到了完美的解释。,以上只是单变化因子的实验。如果是多变化因子又如何呢？孟德尔对此也做了一些实验与研究。他做过两个双变化因子杂交和一个三变化因子杂交试验。结果与他根据上述理论的预测非常吻合。各种实验证明了他的理论假定是正确的。他已经解开了遗传之谜，得到了遗传的重要规律。对孟德尔的发现，后人归纳为两条定律：（1）分离律：基因不融合，而是各自分开；如果双亲都是杂种，后代以3显性：1隐性的比例分离；（2）自由组合律：每对基因自由组合或分离，而不受其他基因的影响。,孟德尔的上述杰出研究成果都体现在他1865年的论文与1866年布隆会议录上。这一会议录曾寄给约120个,图书馆,，此外40本此论文的,单行本,也曾发给其他的,植物学家,们。然而，孟德尔的非凡工作除了被德国植物学家,福克,等个别人提到外，可以说在当时几乎没有产生任何反响，孟德尔的研究成果被完全忽视了。作为一个插曲，达尔文让提到孟德尔工作的福克的文章在眼皮下滑过：达尔文曾看过福克文章的目录，但没有去注意正文。如果达尔文能认真看一下正文，那结果会如何呢？我们无意做更多的历史遐想了。,这篇伟大的论文在被忽视了30多年后，于二十世纪初被三位植物学家各自独立地发现。于是，这位生前默默无闻的,先驱,获得了重新评价，他的论文也被公认为开辟了,现代遗传学,。1965年，英国一位进化论专家在庆祝孟德尔上述论文发表100周年的讲话中，说“一门科学完全诞生于一个人的头脑之中，这是惟一的一个例子”。在同年的另一次演讲中，他更明确地指出：“准确地说出一门科学分支诞生的时间和地点的事是稀奇的，遗传学是个,例外,，它的诞生归功于一个人：孟德尔。是他于1865年的2月8日和3月8日在布尔诺阐述了遗传学的基本规律。”,孟德尔逝世,在1868年，孟德尔被选为修道院院长，从此他把精力逐渐转移到修道院工作上，最终完全放弃了科学研究。这一年他才四十六岁，当修道院院长显得还太年轻了。在当时，修道院院长死后，政府就会派人来,查账,并课以,重税,。正是由于这个原因，修道院倾向于选举较年轻的修道士当院长。1874年，奥地利政府颁布了一项严苛的税法。孟德尔认为新税法不公平，拒绝交税，花了大笔的钱与政府打一场旷日持久的官司。其它修道院的院长纷纷被政府收买，屈服了，只有孟德尔坚拒政府的威胁利诱，决心抵抗到底。结果可想而知。法庭判决孟德尔败诉，修道院的资金被没收了。修道院的,修道士,们也背弃了孟德尔，向,政府,妥协。孟德尔的身心完全垮了，得了严重的,心脏病,。,1884年1月6日这天，他精神看起来“似乎不错”，,护士,问候了他一句：“你的气色真好。”五分钟后，前去看望孟德尔的,修女,发现，他靠在沙发上已经停止了呼吸。,孟德尔成果被认可,17年后的1900年，荷兰生物学家,德弗里斯,通过与孟德尔类似的实验，发现了遗传学的规律。他去图书馆查阅文献资料，发现早在35年前，孟德尔的植物杂交的试验已经论证了植物遗传规律。,与此同时，德国生物学家科伦斯和奥地利生物学家,切尔马克,也不约而同地发现了这一点。三位欧洲知名的生物学家在各自发表的论文中都提到了孟德尔的学说，并声明自己只是证实了孟德尔的观点。,孟德尔的名字立刻传遍了欧洲，人们争相在自己的试验田里种下豌豆，检验孟德尔的遗传学法则。,1965年，英国一位进化论学者在庆祝孟德尔论文发表100周年的讲话中说：“遗传学的诞生归功于一个人孟德尔，是他于1865年的2月8日在布尔诺阐述了遗传学的基本规律。一门科学完全诞生于一个人的头脑之中，这是惟一的一个例子。”,晚年的孟德尔曾经对友人G尼尔森说过：“等着瞧吧，我的,时代,总有一天会来临。”,随着20世纪雄鸡的第一声啼鸣，来自三个国家的三位学者同时独立地“重新发现”,孟德尔遗传定律,。1900年，成为遗传学史乃至,生物科学史,上划时代的一年。从此，遗传学进人了,孟德尔时代,。,孟德尔个人影响,随着科学家破译了,遗传密码,，人们对,遗传机制,有了更深刻的认识。现在，人们已经开始向控制遗传机制、防治遗传疾病、合成生命等更大的造福于人类的工作方向前进。然而，所有这一切都与,圣托马斯修道院,那个献身于科学的修道士的名字相连。今天，通过,摩尔根,、,艾弗里,、,赫尔希,和,沃森,等数代科学家的研究，已经使生物遗传机制这个使孟德尔魂牵梦绕的问题建立在遗传物质DNA的基础之上。,