第一章-动物遗传学绪论.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,*,*,第一章 绪 论,教学要求,：,1,、掌握遗传、变异的基本概念及其两者之间的关系。,2,、了解遗传学的范围及分支、学习遗传学的意义、遗传学发展的重要里程碑。,1,第一章 绪 论,一、基本概念,1.1,遗传和变异,俗话说“种瓜得瓜，种豆得豆。”“龙生龙，凤生凤，老鼠的儿子会打洞”就是对遗传现象的简单说明。,这种子代和亲代、子代和子代个体之间的相似性,叫做“,遗传,”,。,遗传的,特点,：稳定性、保守性。,“一母生九女，连娘十个样”这是普通的变异常识。,这种子代和亲代、子代和子代个体之间的差异,叫做,变异,。,变异的,特点,：普遍性和绝对性。,遗传与变异现象在生物界普遍存在，是生命活动的基本特征之一。,2,遗传与变异,3,遗传和变异的关系,遗传和变异同时存在于生物的繁殖过程中，二者之间相互对立、又相互联系，构成生物的一对矛盾。每一代传递既有遗传又有变异，生物就是在这种矛盾的斗争中不断向前发展。,没有变异，生物界就失去了进化的原料（材料），遗传只能是简单的重复；没有遗传，变异就不能传递给后代，即变异不能积累（存留），变异将失去意义，生物就不能进化。,变异和遗传是生物进化的内在因素。,6,1.2,遗传学(,Genetics),：,1.,遗传学：,研究生物遗传变异及其规律的科学。由英国学者,贝特森,1906,年,提出的。,从,现代遗传学,研究的内容上讲：,遗传学,就是研究遗传物质的本质和传递及遗传信息表达和进化的科学。,有人把遗传学定义为,研究基因,的科学。也有人定义为研究,能够自我繁殖的核酸,的性质、功能和意义的科学。,7,1.2,遗传学(,Genetics),：,遗传学,是生物科学中一门十分重要的理论科学，又是一门紧密联系生产实际的基础科学。,遗传学,是一门兴起较迟的学科，但同时又是一门发展迅速的学科，它的分支几乎扩展到生物学的所有领域，成为生物科学的中心。它在高等农业院校的教学计划中是一门重要的专业基础课，是为家畜育种学和有关学科打基础的课程。,8,1.2,遗传学(,Genetics),：,2.,研究内容：,主要包括三个方面,遗传物质的,本质,：化学本质、所包含的遗传信息和遗传物质的结构、组织和变化。,遗传物质的,传递,：复制、染色体行为、遗传规律及基因在群体中的数量、变迁等。,遗传信息的,实现,：基因的原初功能、基因的相互作用、基因的调控以及个体发育中的基因作用机制等。,3.,遗传学的任务：,研究生物遗传变异规律，阐明遗传物质的结构和功能以及遗传与环境的关系，能动地改造生物更好为人类服务。,9,二,.,遗传学的历史回顾,两个阶段,：孟德尔以前（,1900,年以前）；,孟德尔以后（,1900,年以后）,三个水平,：个体水平、细胞水平、分子水平,四个时期：（,一）,（三）（四）（五）,（一）,遗传学诞生前期,（二）,遗传学的诞生,（三）,细胞遗传学时期,（四）,微生物与生化遗传学时期,（五）,分子遗传学时期,（六）,我国遗传学的发展,10,（一）,遗传学诞生前期,11,达尔文,(,Darwin,C.),虽然同意拉马克的观点，但把选择的作用提到首要地位。1859年，达文尔发表了,物种起源,，提出,自然选择和人工选择的进化学说,12,达尔文的,“,泛生论,”,他假设：生物的各种性状，都以微粒,“,泛因子”状态通过血液循环或导管运送到生殖系统，从而完成性状的遗传。限于当时的科学水平，对复杂的遗传变异现象，他还不能做出科学的回答。虽然如此，达尔文学说的产生促使人们重视对遗传学和育种学的深入研究，为遗传学的诞生起了积极的推动作用。,13,14,15,魏斯曼：种质学说,魏斯曼（,Weismann,，,1834,1914,）：种质学说（,germplasm theory,）。认为多细胞生物体内由种质和体质两部分组成，体质是由种质产生的，种质在世代中是连绵不断的。环境只能影响体质，而不能影响种质，后天获得性不能遗传。魏斯曼的种质论使人们对遗传和不遗传的变异有了深刻的认识，但是他对种质和体质的划分过于绝对化。,16,（二）遗传学的诞生,（,1865-1910,）,1866年，孟德尔发表了“植物杂交试验”论文，首次提出,分离和自由组合,两个遗传规律，并且认为性状遗传是受细胞里的遗传因子控制的。,1900年，德国的柯林斯(,Corers,C.),荷兰的德福里(,de Vris,H.),和奥国的萨尔马克,Tschermak,E),得出与孟德尔相同的结论，并且又发现了早在30多年前孟德尔就发表了的著作,1900年，被公认为是遗传学建立和开始发展的元年。,17,Gregor Johann Mendel,18,19,A,孟德尔,B,科伦斯,C,德弗里斯,D,切尔马克,20,纪念孟德尔先生：在其修道院建立了纪念馆。,21,（三）细胞遗传学时期（,1910-1940,）,1.1900,年,，美国细胞学家,威尔逊,明确表示细胞核是遗传物质的载体。遗传的染色体学说作为一种推测性的思想确实存在过。,2.1903,年,，哥伦比亚大学的研究生,萨顿,发表了,遗传中的染色体,论文，提出成对染色体的分配和分离与成对基因的分配和分离具有平行性的一种理论。,22,（三）细胞遗传学时期（,1910-1940,）,3.1906,（,1905,）年,，英国学者,贝特森,用,Genetics,命名遗传学。,4.1909,年,，丹麦的,约翰森,用,Gene,代替遗传因子，,首先提出,了基因型和表现型概念。,5.1910,年,，美国的,摩尔根,发现了果蝇的,性连锁,遗传和连锁交换规律，,创立了基因学说,，建立了细胞遗传学。,1933,年获诺贝尔奖。在此期间，发展了辐射遗传学和群体遗传学。,23,（四）微生物与生化遗传学时期,（,1940-1960,）,1.1928,年，格里菲斯,发现了肺炎双球菌的转化现象。,2.1941,年，,美国遗传学家,比德尔,和生化学家,泰特姆,，提出了“一个基因一个酶”的学说。获,1958,年诺贝尔医学和生理学奖。,3.1944,年,，美国的,艾弗里,等人，用肺炎双球菌的,体外转化实验,，确定了,DNA,是遗传物质,。,4.1955,年,（,1957,），美国遗传学家,本泽，,以噬菌体为材料，打破了经典的基因的“三位一体”概念，提出“,顺反子,学说”。,5.1961,年,，法国的分子遗传学家,莫诺,和,雅各布,，通过大肠杆菌乳糖代谢研究，提出了“,操纵子,学说”。,24,（五）分子遗传学时期,：,1960,年以后,1.,1950,年，英国的,阿斯特伯里,创立和定义了“分子生物学”一词。,2.,1952,年，,贾格夫,发现了,A=T,、,GC,碱基配对,原则。,3,.1953,年，,沃森,和,克里克,提出了,DNA,双螺旋,结构模型。进入分子遗传学发展新时代的标志。,1962,年获诺贝尔奖。,4.,1958,年，,克里克,阐述了“,中心 法则”,。,5.,1961,年，,尼仑伯,格和,柯拉纳,等进行,遗传密码的,破译工作，,1966,年全部完成。,6.,1968,年，史密斯，首次发现了,DNA,限制性核酸内切酶,。,1978,年获诺贝尔奖。,25,（五）分子遗传学时期：,1960,年以后,7.,1972,年，,伯格,完成了人工,DNA,重组,。,1980,年获诺贝尔奖。,8.,1973,年，,科恩,，将大肠杆菌的不同质粒重组在一起，在大肠杆菌中实现了,重组质粒的表达,，,创立了遗传工程,。,9,、,1983,年巴巴拉麦克林托克因,1938,年首次提出,“转座”基因,概念而获诺贝尔奖。,10.,1984,年，基因工程引入实验动物获得重要进展。,26,（五）分子遗传学时期：,1960,年以后,11.,1985,年，,穆尔斯,等人发明了具有划时代意义的聚合酶链式反应（,PCR,），,1993,年获诺贝尔化学奖。,12.,1986,年提出,人类基因组计划,，,1990,年美国率先启动。,13.,目前,，人类基因组计划已经完成,3,张图,，基因工程在植物、动物、微生物及人类的医疗保健等各个方面，都在起着举足轻重的作用。,27,（六）,我国遗传学的发展,解放前比较薄弱，没有明确的发展方向。仅在水稻、棉花、粟类、金鱼中做过少数性状的遗传分析。,李汝祺,：,是著名遗传学家、教授，第一个把早期,细胞遗传学,介绍给中国的学者。他是发育遗传学的开拓者之一，为我国细胞遗传学的发展奠定了基础。,谈家桢,：,我国著名遗传学家、教授曾长期从事亚洲瓢虫遗传基因的多型性与地理分布的关系。,1945,年他提出的,色斑镶嵌显性理论,，迄今仍被誉为遗传学上一个经典性的工作。他在果蝇种内和种间染色体内部结构演变方面的研究也具有独创性的贡献，其研究成果在国际上至今仍享有盛誉。,28,我国遗传学的发展,解放后，,遗传学有了很大发展。应用理论研究的某些问题上和育种新方法、新技术方面，取得了不少成就。,杂种优势利用,：,袁隆平,杂交水稻育成与大面积推广，,鲍文奎,育成八倍体小黑麦；花粉单倍体育种、辐射育种以及远源杂交育种都已达到国际先进水平。,分子遗传学方面研究,：基因的结构与功能、,DNA,重组与克隆技术、人工合成,DNA,与,RNA,的工作，并取得了突破性的进展。如,1981,年我国科学工作者完成了,酵母丙氨酸,tRNA,的全合成工作，这是,世界上首次人工合成,的具有生物活性的,RNA,分子。,29,30,我国遗传学的发展,基因工程,：虽然起步较晚，但也取得了很大进展。我国在,乙型肝炎病毒、胰岛素和干扰素的基因工程,上均达到或接近国外,同类工作的先进水平,。我国还开展了微生物遗传转化、植物的体细胞杂交、雄性不育的分子机理以及单克隆抗体等基础理论的研究工作。,医学遗传学：,开始了许多遗传疾病的广泛调查研究，并进行了一些有效的诊断、预防和医治。同时，正在积极开展癌细胞遗传机理的研究工作。,但是,，我们更应该看到，我国遗传学的研究,与国际先进水平相比,，,还有一定差距,。,这就需要在座各位有志从事遗传学方向研究的同学多加努力。,31,（七）,当代遗传学特点,理论扎实、技术领先；实用性强、学科交叉。遗传学是一门处于发展颠峰时期的科学。,目前，遗传学的前沿已从对原核生物的研究转向高等真核生物；从对形状传递规律的研究深入到基因的表达极其调控的研究。,32,当代遗传学特点,（,1,）,1990,年美国正式开始实施的人类基因组作图和测序计划。测定和分析人体基因组全部核苷酸排列次序,揭示携带的全部遗传信息,-,阐明遗传信息表达规律及其最终生物学效应。它使生物学和医学产生革命性变革，是生物学中的最重大事件和遗传领域中一个跨世纪宏伟计划。在,2000,年,6,月,26,日已完成绘制人类基因组的“工作草图”（历时,10,年），,2003,年,4,月,14,日美、英、日、法、德、中等国科学家宣布完成人类基因组的测序工作。我国负责研究的第,3,号染色体，共计,3000,万个碱基对，约占人类基因组全部序列,1%,。,33,当代遗传学特点,（,2,）其他动植物基因组计划。,美国、英国国际植物基因研究中心等的研究对象，已从模式植物拟南芥菜的基因入手（,2001.12.14,宣布绘制出拟南芥菜基因组的完整图谱）,-,逐渐扩大到玉米、小麦等主要农作物。,欧洲,8,国科学家正在英国爱丁堡动物生理和遗传学研究所进行中国梅山猪基因图谱的工作。,美国农业部肉类动物研究中心在进行牲畜基因图谱工作。,34,（,3,）预计基因组的结构及其功能的研究，在相当一段时间内都会是分子生物学、细胞学和分子遗传学共同注意的问题，并开始形成一门新的遗传学分支,-,基因组学（,genomics,）。基因组学将取得突破性进展，并带动生命科学其他学科的研究。遗传学仍会占据未来生物学的核心地位。,（,4,）遗传学发展得益于生命科学的众多成就，以及物理、化学和技术科学的研究渗透。,（,5,）遗传学是一门基础学科。基础性决定了它没有国界，某些重大科学问题的解决需要众多国甚至全球的广泛合作。,35,三、遗传学的,分支,（一）从研究层次上分：群体细胞分子,1.,群体层次上的分支学科,群体遗传学,：用数学和统计学的方法，研究群体中基因的动态、基因频率和基因平衡的遗传基础。,生态遗传学,：研究生物与生物以及生物与环境相适应或影响的多态现象和拟态现象的遗传基础。,数量遗传学,：用数理统计和数学分析的方法，研究数量性状的遗传规律。,进化遗传学：,研究遗传物质、遗传密码和遗传机构的起源和演变以及物种形成的遗传基础。,36,（一）从研究层次上分：,群体细胞分子,2.,细胞层次上的分支学科,细胞遗传学,：研究遗传现象与染色体行为之间的关系，以及研究染色体畸变的遗传效应等。,体细胞遗传学,：以高等生物的体细胞为实验材料，采用细胞离体培养、细胞融合和遗传物质在细胞间转移等方法，研究真核细胞的基因结构、功能及其表达规律的遗传学分支学科。,3.,分子层次上的分支学科,分子遗传学,：研究基因结构、基因功能、基因突变和基因重组等。,37,（,二）从研究内容上划分,发育遗传学,：,研究基因与性状发育之间的关系。,行为遗传学,：,研究生物行为（向光、向地、摄食、求偶、育儿、学习、记忆等）的基因和基因的作用途径。,辐射遗传学,：,研究电离辐射和非电离辐射的遗传效应。,免疫遗传学,：,研究免疫机制的遗传基础。,医学遗传学,：,研究遗传性疾病的遗传本质和传递规律。,临床遗传学,：,研究遗传病的诊断和预防等。,38,（三）从研究对象上分,人类遗传学,：,研究人类形态、结构、生理、生化、免疫、行为等各种性状的遗传上的相似和差异，人类群体的遗传规律以及人类遗传性疾病的发生机理、传递规律及如何预防等方面的遗传学。,微生物遗传学,：,以病毒、细菌、小型真菌以及单细胞动植物等为研究对象的遗传学分支学科。,动物遗传学,植物遗传学,39,四、遗传学研究的意义,（一）理论意义,1.,在揭示,生命本质,的研究中具重要意义,：,从生物学科各个分支的研究内容中可看到生物的,多样性,，但是，从遗传学研究的内容中，更多地看到的是生命的,共性,。,2.,遗传学的发展为,探索生物进化,提供了重要的理论基础：,遗传物质的结构和功能及其与蛋白质合成的,关系,的研究，有利于精确地,探索,生物遗传变异的本质，,了解,各种生物在进化史上的亲缘关系以及形成过程，真正,认识,生物进化的遗传机理。,40,（一）理论意义,3.,遗传学的发展，大大推动了生物学其他,分支学科,的发展,：,遗传学的发展，使生物学的分支学科，从内容、概念到研究方法上都发生了一定的变化。,4.,遗传学的发展为,社会科学,提供了丰富的自然科学内容,：,为社会学中的人口理论、环境保护以及风俗民情的评价等提供了客观的科学依据。为法学中的婚姻法、刑法、民事诉讼法、医疗卫生保健法、环境保护法等法律的建立、实施以及宣传教育等提供了可靠的科学资料。,41,（二）实践意义,1.,遗传学与农牧业的关系：,杂种优势育种，有益性状的分子标记，定向控制农作物和家畜品种的遗传性状（提高蛋白质产量、抗病基因、矮化基因）及生物反应器（丝蛋白基因转到大肠杆菌内、牛乳中含干扰素）等,。,42,在植物中的应用：,杂交水稻,无籽西瓜,转基因植物,航空育种,43,在动物中的应用：,动物育种,肉质改良,应激基因诊断,多仔基因诊断,44,45,遗传学在国民经济中的意义,2.,遗传学与工业的关系：,医药工业不断培育高产菌种生产抗生素，冶炼回收贵重金属培育有特殊亲和力的菌类，环境保护微生物处理“三废”。,46,3.,遗传学与医学,血型鉴定,疾病（遗传病）诊断及治疗,器官（肾、骨髓）移植,DNA,鉴定与法医学,基因治疗,个性化用药,试管婴儿,AIDS,及癌症的研究,胚胎早期性别鉴定,亲子鉴定,性状：高矮、肥胖苗条、漂亮丑陋、秃头、长寿,47,4.,遗传学与社会学、伦理学,人类基因组计划,人类克隆,B,超技术,新物（品）种,48,遗传学的滥用,生物多样性降低,物种灭绝或濒危,地球环境恶化,49,参考书目,刘祖洞著，,遗传学,（第二版）上、下册，高等教育出版社，,1990,William S.Klug,Michael R.Cummings,Essentials of Genetics,（遗传学基础）影印版，高等教育出版社，,2002,杨关福，张细权等，动物遗传学，华南农业大学自编教材,赵寿元，乔守怡主编，现代遗传学，高等教育出版社，,2001,李惟基主编，新编遗传学教程，中国农业大学生出版社，,2001,石春海主编，遗传学，浙江大学出版社，,2003,50,参考书目,学术杂志：,1,、遗传学报,2,、遗传,3,、国外医学,-,遗传学分册,4,、生物化学与生物物理学报,5,、生物工程进展,51,作,业,1,、名词解释,遗传学 遗传 变异,2,、拉马克的,2,个重要法则,?,3,、遗传学诞生在哪一年,?,4,、遗传学发展过程如何概括的？,52,