第一章-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,*,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,*,关于本门课程的几点说明（,1,）,李刚，主要研究酶在生物修复和生物能源中的应用。,硕士生招生方向：分子酶学与酶工程，宏基因组与宏转录组。,联系方式：,Tel:,（,o,）,84110296,；,E,mail:1599317924,南校区生命科学学院北院,310,室,讲课内容安排：,现代遗传学教程（第,2,版）：,1-7,章（,1-8,周），,13-14,章（,16-18,周）李刚讲授；,现代遗传学教程（第,2,版）：,10-14,章（,9-15,周），贺竹梅讲授,。,关于本门课程的几点说明（,2,）,教学方式：,部分双语教学。部分内容是全英文幻灯片，基本用中文讲解；部分内容是中文幻灯片，中文讲解。,清华遗传学、山东农业大学、内蒙古大学是双语教学；,北大、浙大、上海交大、复旦、武大遗传学是中文教学；,台湾很多大学遗传学课程都是双语教学或全英语教学。,关于本门课程的几点说明（,3,）,希望达到的特点：,1,、内容讲解尽可能生动、通俗；,2,、幻灯片中尽可能多增加一些图片和故事，便于同学们理,解课程内容和增加兴趣；,3,、传道、授业、解惑；,4,、,加强和同学之间的互动,；（思考题,课后交流，邮件交,流）,5,、音乐教学方式。,每周上课前会用,3-5,分钟左右的时间播放,一首音乐,，主要是使同学们充分放松、调整好自己的听,课状态，提高上课效果。,对同学们的几点要求,1,、希望同学们多提好的建议；,2,、勤学好问；,3,、不要缺席，营造一种良好的课堂气氛。,4,、我不会每次课都点名，但可能会随机点,名。如果累积点名不到,3,次，平时成绩会,受到很大影响；,5,、,No Pains,No Gains!,你怎么对待遗传学课程的，遗传学成绩就会怎么对待你！,上半年的期末考试情况,90分以上：徐蒋班：19人（最高98分）；贺李班：38人（最高100分1人，实在找不出错误）。80分以上：徐蒋班：47人；贺李班：68人70分以上：徐蒋班：49人；贺李班：17人60分以上：徐蒋班：25人；贺李班：13人（其中两人60分）60分以下：徐蒋班：13人；贺李班：0。,王璞同学的学习经验（供参考）,她成功的一个重要经验就是：,每次课后都把老师讲过的内容总结到一张纸上，融会贯通。,其实她的成功经验是很简单的，但又是很难复制的，因为真正有毅力的同学太少了！,学生来信（,1,）,李老师：,您好！我是,11,级生物技术的学生,XX,。,老师的音乐教学模式很新颖，知识点讲解也很清晰（而且在课堂还会不时告诉我们有可能会考的重点），因此我很喜欢上老师教的遗传学，平时也有很认真的记笔记。这次期末考试前我准备了,5,天时间来进行遗传学的复习。我反复看书、课件并将一些认为是重点的内容抄在纸上，也复习了学习指导,学生来信（,2,）,尊敬的李老师：,您好！,我是您周一上午遗传学课程生物技术专业的学生,XX,。,记得您在课堂上尤其强调了留意实验中的意外情况，上周我们在统计果蝇三点测交实验结果的发现了一些意外情况，上周我们在统计果蝇三点测交实验结果的发现了一些意外情况：我们发现,F2,中出现了一种翅形介于残翅和长翅之间的性状，有两组同学记录了这些数据（鉴于有,5,组以上同学观察到这一现象，而每组同学都是单独做的，所以排除受到残翅果蝇污染的情况）。烦请您下载附件（写在邮件里有些繁杂），其中有一些我们的分析和推测。,我自己现在学习过程中遇到的一个比较大的问题就是思考的基础知识不够多，思考的角度也不丰富，这最近些时候让我很苦恼。比如之前您提到的抗菌肽的问题，我当时的想法已经和您交流过了，今天贺老师在上课的时候说到蛋白质内含子的自剪切功能，让我想到可以在一个基因序列这样排列：抗菌肽,+,蛋白质内含子,+,大肠杆菌喜好的蛋白。这样的话，由于蛋白子内含子的自剪切功能，我们将蛋白质内含子挂主后，调节合适的条件就可以将抗菌肽分离下来；而加入大肠杆菌喜好的蛋白是为了提供一种增加表达量的可能。但是我当时是没有蛋白质内含子的概念的，也就没有了这个想法。,关于我们在实验中观察到的异常现象，基于我们了解的内容，我们只想到了小论文中提到的可能性。希望能够听听老师您的看法。,期待您的回信！,此致,敬礼 祝您工作顺利！,学生：,XX,学生来信（,3,）,李老师,:,早上好,!,我今天在重新学习您昨天所讲的遗传学的制作和基因定位是发现了一个我不能理解的疑问,.,情况是这样的,:,您的,ppt,上,page28,描述,:,我在计算的时候不只是,(39+19),各用了一次,而且,(107+98),也是在计算,C-Wx,和,Sh-Wx,重组率时各用了一次,为什么这,(107+98),个个体没有发生双交换呢,?,是因为我们根据计算重组率粗略的了解了这三个基因的排序,Sh-Wx,本身就包含在,C-Wx,之中,所以就不需要计算这一部分吗,?,我不是特别地清楚,.,也有可能是当时老师您有说过,但是自己没有想明白,请老师有空的时候回答一下我的问题,谢谢老师,.,11,级基地班,XX,学生来信（,4,）,李老师：,您好！,我是生物科学的学生。现在我也在做,PCR,，从环境样品直接提的,DNA,中,P,一个酶的基因，遇到了不少问题，其中很多是经验性的。我主要参考的资料是冷泉港的,PCR,技术实验指南,（第一版）。不知您是否有时间提供一些意见和建议？,首先是引物设计。我用的是,PP5,和,Oligo6,设计引物。因为要,P,全长基因，所以最初我是在,ORF,两端（原核生物所以没有内含子）设计的上下游引物。但是完全符合理想条件的引物几乎是不可能的，引物二聚体几乎不可避免。实际上我也发现引物二聚体的影响并不特别大。但我想知道错配和,Tm,值等其他因素有没有一个影响大小的次序，以便在引物设计时优先满足影响最大的条件？另外，这对引物由于酶切位点,GC,含量高，,Tm,较高（,68,度左右），我做了一个,58-68,退火温度的梯度，但是做出来的是非特异带都比目的片断,(1.2kb),小，没有目的片断。我觉得我现在不怕,P,出非特异带，只要有目的带就行。请问该优化那些条件？（我用的是,TAKARA,的,ExTaq,，,50uL,体系与说明基本一致）。,我的另一条思路是先根据保守序列设计简并引物获得部分片段，再用,TAIL PCR,来,P,全长。现在的问题是,P,出来也都是,SMEAR,。我怀疑模板浓度过高，但是模板浓度是,300ng/uL,，,50uL,体系加,1uL,也就,3ng,，应该说在正常范围内。另一方面有人说是退火温度的因素。我的引物生工给出的,Tm,都在,60,到,65,度（不同软件分析有出入），我退火用了,55,度，条件是,95 1min 37 1min 72 2min30s 5,cycles,作为富集，再,95 1min 55 1min30s,72 1min30s 35cycle,。您有什么建议？,另外，还有一个问题针对,P,全长基因的思路。由于是环境总,DNA,，我,P,出来的同一大小的目的片段其实是混合物，需要进一步筛选。我想直接连表达载体（现在可用的主要是,pET,系列），用底物活性再筛选。这种方法是否可行？,再者，老师您有,PCR,技术实验指南,第二版么？,占用您宝贵的时间，深表歉意。,祝您工作顺利！,学生来信（,5,）,小王，你好。虽然对于这个问题没有深入的了解，但根据你的描述，我想雄性果蝇的性梳应该是由常染色体和性染色体的比例决定，正如果蝇的性别决定一样。这个特征应该是属于限性遗传，因为它只在雄性果蝇中存在。个人之见，供你参考。李老师李老师：,我今天上发育生物学时，老师说果蝇是没有性激素的，第二性征由染色体的倍数影响，这让我联想到雄性果蝇的性梳，那是由什么决定或影响的啊？这个性征按书上的定义是属于限性遗传还是从性遗传？可能检索技术不佳，没能找到相关的文献资料，不知老师能不能帮我解疑一下呢。谢谢您百忙之中抽空看我的邮件！给您添麻烦了。,您的学生,学生来信（,6,）,李老师：,您好！,我从您提供的课外翻译文章中选了,什么支配着器官的再生,一文进行翻译，翻译过程中受益匪浅，这是一个很好的锻炼机会。当然，由于能力有限，很多地方翻译得可能不是很恰当，以后会加强这方面的训练的。,谢谢您！,去年本门课程的几个情况,1,、,出席率很高（,98%,以上）,，绝大多数同学能认真,听课。少数同学有迟到和课堂上讲话现象。,2,、考试成绩总体而言还是比较理想的，但仍有两名,同学勉强及格。,3,、再次出现了一名考,100,分的同学，希望今年我们,班也有同学能够取得这样的好成绩。,主要参考书,现代遗传学教程,，贺竹梅编著，第二版，高等教育出版社,2011,。,现代遗传学学习引导，贺竹梅、李刚等编著，高等教育出版社，,2012,。,现代遗传学，赵寿元，乔守怡。第二版，高等教育出版社，,2008,。,Concepts of Genetics,(Fifth Edition),William S,Klug and Michael R.Cummings,5th ed.1997,Prentice-Hall,Inc.,1997.,Fundamentals of Genetics,Peter J.Russell(2,ndEdition),Addison Wesley Longman,Inc.,Essential Genetics-A genomics,perspective,(3,rd,Edition),Daniel L.Hartl and Elizabeth W Jones.Jones and Bartlett Publishers,iGenetics,Russell,Peter J.The Benjamin/Cummings Publishing company,Inc.,2001.,Genetics-From genes to Genomes,Leland H Hartwell,Leroy Hood,Michael L.Goldberg,Ann E.Reynolds,Lee M.Silver,Ruth C.Veres.McGraw-Hill Companies,Inc.,2000,考试形式,闭卷考试。,平时成绩占,20,，考试成绩占,80,。,两个班统一考试题。,平时成绩：取决于点名情况、课堂表现和课后作业。,遗传学课后的翻译资料,前几年的课堂即时翻译资料,第一章 绪 论,Key words,：,遗传学,Genetics,：研究遗传和变异的科学。,遗 传,heredity,：种瓜得瓜，种豆得豆。,变 异,variation,：母生九子，各不相同。,思考：假如没有遗传，世界上的生物会怎样？假如没有变异，世界上的生物会怎样？,Tips:,遗传学这一学科名称是英国遗传学家,贝特森,（,Bateson,，,W,）于,1909,年首先提出的。,学科的研究特点,动植物学、微生物学：,研究生物个体的形态结构和生理功能的学科；,细胞学：,研究细胞结构、功能和信号传导的学科；,生物化学：,研究生物大分子结构、功能和代谢途径的学科；,遗传学：,研究生物的基因结构、传递、表达和调控的学科,。,遗传学的具体研究特点,1.,在生物的个体，细胞，和基因层次上研究,遗传信息的结构，传递和表达。,2.,遗传信息的传递包括,世代,的传递和个体间的传递。,3.,通过个体,杂交,和,人工的方式,研究基因的功能。,“遗传学”定义,广义：,遗传学是研究生物的遗传与变异规律的一门生物学分支科学,狭义：遗传学是研究,基因结构，信息传递，表达和调控的一门生物学分支科学。,遗 传,heredity,生物,性状,或,信息,世代传递的现象。,同一物种只能繁育出同种的生物。,同一家族的生物在性状上有类同现象。,遗传,(Heredity,inheretance):,基因的结构,DNA,的复制,(replication),基因表达,(gene expression),表达调控,(regulation),基因纵向转递 转化,(transformation),基因横向转递 转导,(transduction),无性繁殖 转染,(transfection),接合,(conjugation),转基因,(transgene),变异,variation,生物性状在世代传递过程中出现的变,异现象。,生物的子代与亲代存在差别。,生物的子代之间存在差别。,变异,(variation),基因,重组(,Recombination),染色体间,减数分裂中染色体的自由组合,染色体内,染色体的重排(,Rearrangements),转基因体外重组,突变,(Mutation),基因突变,染色体畸变（,Aberration,）,有性繁殖,物种进化,遗传与变异的关系,遗传与变异是生物生存与进化的基本因素。遗传维持了生命的延续。,没有遗传就没有生命的存在，没有遗传就没有相对稳定的物种；,变异使得生物物种推陈出新，层出不穷。没有变异，就没有物种的形成，,没有变异，就没有物种的进化,，遗传与变异相辅相成，共同作用，使得生物生生不息，造就了形形色色的生物界。,遗传学的分支,按研究的层次分类：,群体遗传学,(Population Genetics),宏观 即,进化遗传学或种群遗传学,数量遗传学,(Quantitative Gentics),细胞遗传学,(Cytogenetics),核外遗传学,(Extranuclear Genetics),微观 即细胞质遗传学,(Cytoplasmic Genetics),染色体遗传学,(Chromosomal Genetics),分子遗传学,(Molecular Genetics),按研究对象分类：,人类遗传学,(Human Genetics),动物遗传学,(Animal Genetics),植物遗传学,(Plant Genetics),微生物遗传学,(Microbial Genetics),按研究范畴分类：,发育遗传学,(Developmental Genetics),行为遗传学,(Behavioral Genetics),免疫遗传学,(Immunogenetics),药物遗传学,(Pharmacogenetics),接下页：,接上页：,毒理遗传学,(Toxicogenetics),辐射遗传学,Radiation Genetics),肿瘤遗传学,(Cancer Genetics),医学遗传学(,Medical Genetics),血型遗传学(,Blood group Genetics),生化遗传学(,Biochemical Genetics),遗传学的,应用学科：,生物工程学(,Biotechnology),优生学(,Eugenics),育种学(工业微生物、农、牧和水产),遗传学的特点,1.,是一门推理性很强的学科（研究如断,案）,2.,多学科的交叉和融合（医学、数学、,计算机科学等）,3.,发展快（四个时代）,4.,应用性强,(DNA,破案、动植物育种、生,物医药,),BC 4000,第一节,遗传学的发展史,一在孟德尔以前及同时代的一些遗传学说,1.,公元前五世纪希波克拉底（,Hippocrates,）提出了第一个遗传理论。,他认为子代具有亲代的特性那是,因为在精,液或胚胎里集中了来自身体各部分的微小,代表元素,(elememt),。,最朴素、最大胆的遗传学说！,2.100,年后，,亚里斯多德,（,Aristotle,）认,为,:,精液不是提供,胚胎组成的,元素,，,而,是提供后代的蓝图,。,生物的遗传不是通,过身体各部分样本的传递，而是个体胚,胎发育所需的,信息传递,。,3.1809,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,（,acquired characteristics,）,是可以遗传的。,4.1866,年达尔文提出,泛生论,认为身体各部分细胞里都存在一种胚芽或,“,泛子,”,(pangens),它决定所在细胞的分化和发育,。各种泛子随着血液循环汇集到生殖细胞中。受精卵发育过程中，,泛子又不断流到不同的细胞中,，控制所在细胞的分化，产生一定的组织器官。,Charles Darwin(1809-1882),5.1869,年达尔文的表弟高尔顿（,Galton,F.,）发表了,“,天才遗传（,Hereditary,genius,）,”,，即,“,融合遗传论,”,。他认为变异是连续的，亲代的遗传性在子女中各占一半，并彻底混合，即,“,融合遗传论,”,。由于他所选择的研究性状是数量性状，所以虽然他的结论是完全正确的，但只适合,数量性状（连续性状），而不能作为遗传的普遍规律（不适合孟德尔的显、隐性性状）。,6.1883,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。,7.,德国的生物学家魏斯曼（,Weismann A,）,魏斯曼十分赞同和支持达尔文的选择理论，但他否认达尔文在遗传和变异的解释上提出的泛生假说；更激烈反对法国生物学家,J.B.de,拉马克提出的后天获得性状遗传观点。,他做了连续,22,代剪断小鼠尾巴的试验，结果剪除尾巴的小鼠后代仍然长出与正常小鼠等长的尾巴。因而他认定体质细胞的变异不能影响种质细胞，后天获得的性状不能遗传；,只有种质细胞才能在世代间保持连续性。,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,（,germplasm theory,）,认为多细胞生物,可分为：,种质（,germ plasm,）：独立,连续,能产生后代的种质（,生殖细胞,）。,体质（,somatoplasm):,体质是不连,续的，不能产生种质（,体细胞,）。,二遗传学的诞生,1797,年英国的,奈特,（,KnightT,）,豌豆杂交实验：,P,灰色,白色,F,1,灰色,F,2,灰色 白色,但未统计分析，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,结果是相同的；,（,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,格里高,孟德尔,（,Gregor Johann 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。然而并未获得当时学术界的重视。,孟德尔临终前说：,“,等着瞧吧，我的时代总有一天要来临,”,。,孟德尔定律的二次发现,荷兰阿姆斯特丹大学的教授,狄夫瑞斯,（,de Vries,）,德国土宾根大学的教授,科伦斯,（,Correns,C.E,）,奥地利维也纳农业大学的讲师,切尔迈克,（,Tschermak,）,1900,年分别同时发现了孟德尔的业绩。,他们都宣称，就在完成他们的研究工作的时候，才注意到早在,35,年前孟德尔便得出了相同的结论（,三人中嫌疑最大的是哪个？,）。,感想：历史很精彩，远比任何编剧的剧本更精彩！,狄夫瑞斯,：,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,。狄夫瑞斯曾从,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。,在寄给德国的那篇文章中他在脚注中写道：,“,在我完成了大部分试验并根据这些试验写成这篇文章后才第一次知道孟德尔的文章。,”,科伦斯,:,于,1900,4,21,日,阅读狄夫瑞斯法文版的论文，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，但科伦斯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。,科伦斯,曾说过孟德尔的分离学说是他（在,1899,年,10,月的一天）醒着躺在床上等天亮时突然,“,像闪电似的,”,进到他的脑海的。他那时正忙于别的研究只是在几个星期之后才读过孟德尔的论文。当他收到狄夫瑞斯的法国（巴黎）科学院文章的复印本时（,1900,年,4,月,21,日）,他才（在一天之内）将他的试验结果写成文章并在德国植物学会,4,月,27,日的会议上宣读,随后大约在,5,月,25,日出版。,科伦斯,从一开始就不认为他在重新发现孟德尔上起了重要作用。在他的一份通报的标题中就用的是,“,孟德尔法则,”,。他认为,“,就我自己来说重新发现这些定律所费的智力劳动比之孟德尔是大大减轻了。,”,切尔迈克,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狄夫瑞斯和科伦斯的论文，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。,孟德尔法则的论战,孟德尔法则的发现在学说界皆引起了一场激烈的论战,:,牛津大学,动物学教授,韦尔登,（,Weldon,）,:,忠诚的达尔文主义者,强调,连续变异（数量遗传性状,),。,剑桥大学,的遗传学教授,贝特森,(Bateson):,热情的孟德尔主义者,赞同孟德尔学说中的,不连续变异（质量遗传性状）。,1900,年，韦尔登同伦敦大学的皮尔逊教授一起创办了,生物统计,杂志，作为维护自然选择学说，攻击孟德尔遗传学的工具。而贝特森,1902,年出版了一本名为,孟德尔的遗传原理：一个回击,的书来作回答。,最终论战,孟德尔主义者和达尔文主义者的争论愈演愈烈，很快演变成在期刊上的一系列的激烈论战。在,1904,年英国科学促进协会的会议上，这场论战达到了高潮，,贝特森与韦尔登就孟德尔主义进行了最后的争论。,最终,贝特森,以精确的数据，合理的论点赢得了这场论战的,胜利,。,他的胜利不仅为孟德尔的学说赢得了被传播和被视为一种合理的遗传观点的权力，而且使得不连续成为任何遗传理论中的一个几乎毋庸置疑的特征。,贝特森先后创用了以下几个重要遗传学词汇,:,遗传学（,Genetics,）,等位基因（,allele,）,纯合体（,homozygous,）,杂合体（,heterozygous,）,上位基因（,epistatic genes,）,1909,年丹麦的科学家,约翰逊,（,Johannsen,创用了,以下几个重要遗传学词汇,:,基因 （,gene,）,基因型（,genotype,）,表型 （,phenotype,）,遗传学发展的四个时期,1.,细胞遗传学时期,;,2.,微生物遗传和生化遗传时期；,3.,分子遗传时期；,4.,基因组和蛋白质组时期；,第一个时期,:,细胞遗传学时期,(1900,1940),1910,年,摩尔根,（,Morgan,T.H,）及其三大弟子：斯特蒂文特（,Sturtevant,）、布里吉斯（,Bridges,）和缪勒（,Muller,）,一起创立了连锁定律。,（谈家桢，,1909-2008,）,1927,年,Muller,X-,射线诱发突变，证明,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。,代表人物：摩尔根,他,确立了遗传的染色体学说,1910,年摩尔根创立了连锁定律并证实了基因在染色体上以直线方式排列。提出了遗传的染色体理论,(chromosome theory of inheritance),。,获,1933,年度诺贝尔奖。,Thomas Hunt Morgan,(1866-1945),其他重大成果：,1927,年，穆勒和斯特德勒用,X,射线分别诱导果蝇和玉米突变成功。,1937,年，布莱克斯里用秋水仙素诱导植物多倍体成功。,第二时期,:,微生物遗传和生化遗传时期 （,1941,1960,）,1941,Beadle,和,Totum,提出,一基因一酶学说,1944,Avery,确定遗传物质为,DNA,1951,McClintock B.,发现跳跃基因或称,转座,1953,Watson,和,Crick,建立双螺旋模型,1958 Kornberg,发现,DNA,合成酶,在此期遗传的基本单位是顺反子（,Cistrons,）,代表人物：,George Beadle(1903-89)and E.L.Tatum(1909-79),1941,年,Beadle and Tatum,提出了,一个基因一个酶的假说,(One gene-one enzyme hypothesis):,获,1958,年度诺贝尔奖,代表人物：,1944,年,Avery,提出,遗传的物质基础是,DNA,。,最应该获得诺贝尔奖而没有获得，为此，诺贝尔委员会曾一度受到批评。,Oswald Avery(1877-1955),代表人物：,1951,年,Barbara McClintock,发现跳跃基因（转座子）,获,1983,年度诺贝尔奖,Barbara McClintock,(1902-1992),代表著作：,1945:,薛丁谔（,Sehrdinger,E,）,生命是什么,(WHAT IS LIFE?Cambridge Univ,）,“,基因是活细胞的关键组成部分，要懂得什么是生命就必须知道基因是如何发挥作用的。,”,第三时期,:,分子遗传时期,19531985),1953,年,J.D.Watson,和,F.Crick,提出,DNA,的双螺旋结构模型,从而解决了,DNA,分子结构与基因的自我复制问题,标志着遗传学进入了分子遗传时期。,1961:Jacob,和,Monod,建立乳糖操纵子模型,1962,，,1968 Arber,，,1978 Smith,发现限制,性酶,1964,，,1965,：,Nirenberg,，,Khorana,破译遗传,密码,1972 Berg,建立重组技术,1975 Temin,发现反转录酶,1977,Sanger,&Gilbert,建立测序方法,1977 Sharp,和,Roberts,发现内含子,1980 Shapiro,发现转座子,1981,Cech,和,Altman,发现核酶,1985,Mullis,K,.,建立了,PCR,体外扩增技术。,此期基因的概念,是一段可以转录为功能性,RNA,的,DNA,，它可以重迭、断裂的形式存在，并可转座。,弗雷德里克,桑格（,Frederick Sanger,，,1918,年,8,月,13,日）是一位英国生物化学家，曾经在,1958,年及,1980,年两度获得诺贝尔化学奖，是第四位两度获得诺贝尔奖，以及唯一获得两次化学奖的人。,双螺旋模型的建立,(Watson and Crick,1953),以及中心法则的提出,(Crick,1958),里程碑式的发现：James Watson(1928-)Francis Crick(1916-),获,1962,年诺奖,DNA,双螺旋结构的发现：,1953,年,4,月,25,曰,自然,杂志：,核酸的分子结构,脱氧核糖核酸的一个结构模型,作者：沃森（,J.D.Watson,）,(,美）,克里克（,F.H.C.Crick,）（英）,其他代表人物,：,乳糖操纵子模型的建立,(Jacob and Monod,1961),Francois Jacob(1920-),Jacquces Monod(1910-67),获,1965,年诺奖,其他代表人物：,遗传密码的破译,(Nirenberg and Khorana,1964,1965),Har Gobind Khorana(left)and Marshall Nirenberg,获,1968,年 诺奖,其他代表人物：,反转录酶,(Temin,1975),，,DNA,合成酶,(Kornberg,1958),，限制性内切酶的发现,(Arber,1962,1968;Smith,1978),Howard Temin(1934-94),Arthur Kornberg(1918-),获,1978,年诺奖,其他代表人物：,DNA,重组技术的建立,(1972,Berg),DNA,测序,(Sanger and Gilbert,1977,),Paul Berg(1926-),Frederick Sanger(1918-),Walter Gilbert(1932-),1,9,8,0,年,诺,奖,其他代表人物：,转座子的移动,(Shapiro,1980),核糖酶,(Cech and Altman,1981),的发现,PCR,技术的建立,(Swithies,1986),内含子的发现,(Sharp and Roberts,1977,),J.A.Shapiro(1943-),Sidney Altman(1939),Philip A.Sharp(1944-),1993,年获诺奖,第四时期,:,基因组和蛋白质组时期,(1986,至今,),1986 ,美,Dulbecco,首次提出了人类基因组,工程”,1990 4,月美国宣布人类基因组测序工作的,5,年计划。,1991 Stepken Fodor,把基因芯片的设想第一,次变成了现实,.,1992 10,月,美,Vollrath D.,等分别完成人类,Y,染,色体染色体的物理图谱,.,1993 10,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,。,1995 Smith,H.O,等第一个细菌基因组,流感嗜,血杆菌,(,H.influenzae,),全基因组序列发表。,1995 12,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。,1996 Dietrich W.F,等绘制了小鼠基因组的完整,遗传图谱。,1996 10,月,Goffeau,等完成了酵母基因组的测序,1996,DNA,芯片进入商业化,2000,完成了人类第,21,号染色体的测序,2000 6,26,人类基因组草图发表,2000 12,14,英美等国科学家宣布绘出拟南,芥基因组的完整图谱,2001 1,12,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。,2003,年,2003,年,4,月,15,日,美、英、德、日、法、中,6,个国家共同宣布人类基因组序列图完成。,2004,年,10,月，人类基因组完成图公布。,2005,年,3,月，人类,X,染色体测序工作基本完成，并公布了该,染色体基因草图。,2006,年,5,月,18,日美国和英国科学家在英国,自然,杂志网络版上发表了人类最后一个染色体,1,号染色体的基因测序。,2007,年,10,月,13,日，全球第一个中国人基因组图谱，即全球第一个黄种人基因图谱（炎黄一号）正是发布，这也是第一个亚洲人全基因序列图谱。,重大突破,：,克隆羊的成功,(Wilmut,1997),以及人类基因组草图,(2000.6.26),的面世,。,多利羊和它的代理母亲,当今遗传学发展的新动态：,1.,基因组,(genome),学,2.,后基因组学,3.,蛋白质组学,(Proteomics),4.,生物信息学,(Bioinformatics),定义为分子生物学和计算生物学的交叉,，包含三个重要的内容,:,(1),基因组信息学,;,(2),蛋白质的结构模拟,;,(3),药物设计,.,第二节 遗传学在国民经济中的作用,遗传学与农牧业的关系,遗传学与工业的关系,遗传学在能源的开发和环境保护中的应,用,遗传学在医疗卫生工作中的应用,遗传学在其他领域中的应用,遗传学与农牧业的关系,动植物的杂交育种；,转基因作物第二次绿色革命（转基因玉米、大豆、水稻等）；,课堂讨论：,转基因作物安全吗？请谈谈你的看法。,答案,1,：安全；赞同者：人；,答案,2,：不安全；赞同者：人；,答案,3,：不确定（不好说）。人。,转基因作物的几个热点,一、转基因食品吃了到底安全吗？,据美国相关监管部门说法，,被批准了商业化的含有转基因成分的食品和通过基因改造的作物是安全的。,在华盛顿，美国农业部两位官员表示，植物生物技术产品,(,转基因,),产品是安全的。美国农业部新科技和生产方法官员,Ed Porter,非常有画面感地说，“我们吃，每天都吃，我们的孩子也吃。”,二、老美是不是要靠转基因食品祸害中国人？,老美吃的转基因食品理论上比中国人吃的多了去了。如果这叫“祸害”，那老美祸害自己的步伐比祸害中国人早多了。,在美国，批准商业化种植的转基因作物有,8,种玉米,(,包括田间玉米和甜玉米,),、大豆,(,、棉花、甜菜、芥花籽、夏威夷木瓜、紫花苜蓿、南瓜。,从美国农业部统计数据来看，全美有,93%,的玉米、,94%,的大豆和,96%,的棉花的种植面积种植的都是转基因品种。而这些作物都被视作美国人的主粮，涉及到美国人饮食的每一餐。而美国出口到中国的转基因作物都是在美国当地已经批准商业化的。也就是说，给中国人吃的都是美国人已经吃的。,三、怎么才能避免吃到转基因食品？,如果要用一句话来回答这个问题那就是：你基本已经无法避免。不仅仅是你直接食用的食物介入多种转基因成分，你以为是纯天然的食物的加工程序中也充满转基因因素，比如炸薯条用的油、做冰淇淋用的糖等。,遗传学与工业的关系,20,世纪,40,年代，人工诱变用于微生物及高产菌种的选育，推动了,抗生素,工业的发展；,70,年代由于基因作用调控原理的阐明，这一原理应用于微生物发酵工业，大大推动了,氨基酸和核苷酸,的生产；,课后思考：如何对付几乎抗所有抗生素的超级细菌？,遗传学在能源的开发和环境保护中的应用,利用遗传工程技术，设法培育一些特殊的菌种，使人们可以从废物、矿渣和海水中回收贵重金属及用于处理,“,三废,”,、,保护环境,；,利用,Ames,法、染色体畸变、姐妹染色单体交换等技术，对环境中致癌物质的检测，这对环境质量的控制有重要作用。,第一代生物燃料,（生物能源指的是利用玉米等粮食作物为原料转化为生物燃料（生物酒精、生物柴油）的应用模式，,第二代生物燃料,是以麦秆、草和木材等农林废弃物为主要原料，采用生物纤维素转化为生物燃料的模式，发展纤维素乙醇；,第三代生物燃料则指木质素的降解利用,，第二代和第三代生物燃料原料多来自植物秸杆等废料，不会产生与人争粮的情况。,遗传学在医疗卫生工作中的应用,遗传病的诊断和治疗；,优生学；,基因工程药物；,癌症和艾滋病致病机理的研究和防治,；,遗传学在其他领域中的应用,法律上的亲子鉴定和罪犯查明；,考古中的,DNA,鉴定（曹操墓墓主人身份的鉴定）；,体育中的人才选拔（,DNA,图谱技术，广州市体育科学研究所）；,生物武器的防治等。,能否用,DNA,技术鉴定曹操头骨真假？,2009,年,12,月，一代枭雄、著名三国人物曹操的高陵在安阳出土，引发关注与热议。,2010,年,5,月，河南省文物局对外宣布：又一名曹氏族人,曹操族子、三国名将曹休的大墓在洛阳邙山陵墓群重见天日。不少人猜测可否用曹休,DNA,鉴定曹操墓头骨真伪的依据？曹操墓中曾发现一个头骨。不少人甚至考古专家都猜测是曹操的头骨，如今曹操族子曹休的骨头出土了，能否通过,DNA,鉴定，甄别“曹操头骨”的真假？,专家观点：,据,DNA,方面的专家介绍说，按照目前的技术，母系三代以内是能进行鉴定的，父系三代以内不能保证鉴定结果的真伪。,况且，这些骨头都已经上千