1、遗传学遗传学 GENETICS 主讲：李德华主讲：李德华 Tel:2345977,Tel:2345977,13971970108 13971970108 E E-mail:ldhxgu,mail:ldhxgu,hbdhlisohu hbdhlisohu 第一章第一章 绪论绪论 第一节第一节 遗传学研究的对象和任务遗传学研究的对象和任务 第二节第二节 遗传学的开展史遗传学的开展史 第三节第三节 遗传学的应用遗传学的应用 绪言绪言 自然界千姿百态 生物有许多特征区别于非生物，但是最生物有许多特征区别于非生物，但是最重要的是以下两点：重要的是以下两点：生物通过各种方式繁衍种族。无论是什么方式，都是生
2、物通过各种方式繁衍种族。无论是什么方式，都是保证生命在世代间的延续，并使子代和亲代相似。即，保证生命在世代间的延续，并使子代和亲代相似。即，繁殖与自身相似的同类。繁殖与自身相似的同类。大肠杆菌的后代仍然是大肠杆菌，牛的后代仍然是牛。大肠杆菌的后代仍然是大肠杆菌，牛的后代仍然是牛。这种世代间相似的现象就是遗传这种世代间相似的现象就是遗传heredityheredity。第一第一:生存生存 第二第二:繁衍种族繁衍种族 绪言绪言 第一节第一节 遗传学研究的对象和任务遗传学研究的对象和任务 遗传学遗传学(Genetics)研究生物遗传和变异的科学。研究生物遗传和变异的科学。这一学科名称是英国遗传学家贝
3、特森这一学科名称是英国遗传学家贝特森Bateson，W于于1909年首先提出的。年首先提出的。“generate /“生殖生殖 遗传学是生命科学领域中一门新兴的学科，遗传学是生命科学领域中一门新兴的学科，主要是研究遗传与变异的规律和机制的一门主要是研究遗传与变异的规律和机制的一门科学。科学。绪言绪言 第一节 遗传学研究的对象和任务 遗传与变异是生物界最普遍、最根本的两个特征。遗传与变异是生物界最普遍、最根本的两个特征。狭义定义狭义定义 遗传遗传(heredity)：指生物亲代与子代之间，以及子：指生物亲代与子代之间，以及子代和子代个体之间的相似性代和子代个体之间的相似性 变异变异(variat
4、ion)：指生物在亲代与子代之间，以及：指生物在亲代与子代之间，以及在子代和子代个体之间的差异在子代和子代个体之间的差异 广义定义广义定义 遗传：同种个体之间的相似性遗传：同种个体之间的相似性 变异：同种个体之间的差异变异：同种个体之间的差异 绪言绪言 遗传学的研究内容：遗传学的研究内容：(1)(1)研究生物研究生物遗传和变异遗传和变异的科学：的科学：遗传学与生命起源和生物进化有关。遗传学与生命起源和生物进化有关。(2)(2)研究生物体研究生物体遗传信息和表达规律遗传信息和表达规律的科学：的科学：解决问题：解决问题：物种物种代代相传；代代相传；性状性状遗传。遗传。(3)(3)研究和了解研究和了
5、解基因本质基因本质的科学：的科学：遗传物质是什么？遗传物质是什么？遗传物质遗传物质性状？性状？绪言绪言 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根底科学，直接指导医学研究和植物、动物、微生物育种。绪言绪言 一、遗传、变异与进化一、遗传、变异与进化 1.1.遗传遗传heredity):heredity):亲子间的相似现象。亲子间的相似现象。种瓜得瓜，种豆得豆。种瓜得瓜，种豆得豆。龙生龙，凤生凤，老鼠生儿打地龙生龙，凤生凤，老鼠生儿打地洞。洞。Like father,like son.Like father,like son.绪言绪言 2.变异变异variati
6、on)一母生九子，九子各别。一母生九子，九子各别。世界上没有完全相同的两个人世界上没有完全相同的两个人同卵双同卵双生、克隆牛也不同生、克隆牛也不同 亲代与子代，子代个体之间总是存在差亲代与子代，子代个体之间总是存在差异，这个差异叫变异异，这个差异叫变异 绪言绪言 变异的讨论 自然界千姿百态的根源 遗传的变异hereditable variation):不遗传的变异non-hereditable variation):变异的多态性polymorphism)绪言绪言 3.进化进化evolution):生物体在生命过程中，一代一代繁殖，通过遗传把特征特性传递下去。遗传变异选择淘汰坏的，保存好的，后代
7、优于亲代，即进化。进化的两种方式：1.渐变式：积累变异成为新类型；2.爆发式：染色体加倍成为新物种。绪言绪言 遗传与变异的关系 遗传是相对的，保守的；变异是绝对的，进步的；变异受遗传控制,不能任意变更：反响标准reaction norm)：生物种的变异在遗传的规定之下。绪言绪言 遗传与变异的关系 遗传、变异和选择是生物进化和新品种选育的三大因素：遗传遗传+变异变异+自然选择自然选择 形成形成物种物种 遗传遗传+变异变异+人工选择人工选择 动、植物动、植物品种品种 遗传和变异的表现与环境不可分割。绪言绪言 绪言绪言 二、遗传学研究的任务：绪言绪言 有没有控制遗传变异的物质，如果有是什么，在生物的
8、什么部位，有没有控制遗传变异的物质，如果有是什么，在生物的什么部位，如何控制遗传和变异如何控制遗传和变异 遗传和变异有哪些规律遗传和变异有哪些规律 如何应用遗传和变异规律如何应用遗传和变异规律 (1)探索：遗传和变异原因探索：遗传和变异原因 物质根底物质根底 内在规律；内在规律；(2)说明：生物遗传和变异现象说明：生物遗传和变异现象 表现规律；表现规律；(3)指导：动植物和微生物育种指导：动植物和微生物育种 提高医学水平。提高医学水平。遗传(Heredity,inheretance):基因的结构 DNA的复制(replication),基因表达(gene expression)表达调控(reg
9、ulation)基因转递 转化(transformation)转导(transduction)无性繁殖 转染(transfection)接合(conjugation)转基因(transgene)保持物种稳定 绪言绪言 变异变异(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 有性繁殖 物种进化 绪言绪言 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。三遗传学研究的对象：四、遗传学的分支四、遗传学的分支
10、按研究的层次分类：按研究的层次分类：绪言绪言 分子遗传学(Molecular genetics)微观 细胞质遗传学(Cytoplasmic G.)染色体遗传学(Chromosomal G.)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)按研究对象分类按研究对象分类：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：按研究范畴分类：发生遗传学(Developme
11、ntal genetics)行为遗传学(Behavioral genetics)免疫遗传学(Immunogenetics)药物遗传学(Pharmacogenetics)绪言绪言 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)应用学科应用学科：生物工程学(Biotechnology)优生学(Eugenics)育种学(工业微生物、农、牧和水产)绪言绪言 五
12、遗传学学科特点 1.是一门推理性的学科 2.多学科的交叉和融合 3.开展快 4.应用性强 绪言绪言 第二节第二节 遗传学的开展史遗传学的开展史 遗传学的开展遗传学的开展，揭开遗传与变异的秘密揭开遗传与变异的秘密，发现发现遗传与变异的规律遗传与变异的规律，是一个漫长的历史过程是一个漫长的历史过程。与所有其他学科一样与所有其他学科一样，遗传学也是在人类的生遗传学也是在人类的生产实践活动中产生和开展起来的产实践活动中产生和开展起来的。绪言绪言 公元前公元前40004000年，年，伊伊拉克拉克的古代巴比伦的古代巴比伦石刻上记载了马头石刻上记载了马头部性状在个世代部性状在个世代的遗传。的遗传。劳动人民在
13、早期的农业生产和家畜饲养过程中劳动人民在早期的农业生产和家畜饲养过程中就已经认识到遗传和变异现象的存在就已经认识到遗传和变异现象的存在，并通过并通过选择选择，育成了优良品种育成了优良品种。古巴比伦人和亚述人早就掌握了人工授精方法古巴比伦人和亚述人早就掌握了人工授精方法。这说明劳动人民对遗传和变异已有了一定的认这说明劳动人民对遗传和变异已有了一定的认识识，但没有形成系统的遗传学理论但没有形成系统的遗传学理论。第二节第二节 遗传学的开展史遗传学的开展史 我国农业历史悠久我国农业历史悠久，是许多作物和家畜的起源中是许多作物和家畜的起源中心之一心之一。中国人很早就开始作物育种工作中国人很早就开始作物育
14、种工作，并积并积累了珍贵的经验累了珍贵的经验。春秋时代春秋时代 “桂实生桂桂实生桂，桐实生桐桐实生桐 战国末期战国末期 “种麦得麦种麦得麦，种稷得稷种稷得稷 东汉王充东汉王充 “万物生于土万物生于土，各似本种各似本种 战国时期战国时期?考工记考工记?“桔逾淮而北为枳桔逾淮而北为枳、“牡丹牡丹岁取其变者以为新岁取其变者以为新 汉朝的汉朝的?汜胜之书汜胜之书?和后魏贾思勰的和后魏贾思勰的?齐民要术齐民要术?对对选种留种就曾作过系统详细的记载选种留种就曾作过系统详细的记载。第二节第二节 遗传学的开展史遗传学的开展史 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
15、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局部的微小 代表元素(elememt)。绪言绪言 一、现代遗传学开展前一、现代遗传学开展前 绪言绪言 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 过身体各局部样本的传递，而是个体胚 胎发育所需的信息传递 人人 女方的血液体形 男方的精液灵魂 中国有“男精女血之说法。绪言绪言 十七世纪欧洲有个医生叫Harlsocker哈尔生克，在1694年提出人的精子中有人的形态之说提出大里有小，小里更小，子子孙孙，层出不穷。无限论。现在来看，这些说法都是幼稚可笑的，但我们的古人起码
16、已经领略到，精子与卵子是连系亲代也子代的桥梁。绪言绪言 18世纪中叶以前，遗传学根本上属于萌芽时期。人类世纪中叶以前，遗传学根本上属于萌芽时期。人类在利用和改造生物的过程中，逐渐积累对生物遗传和在利用和改造生物的过程中，逐渐积累对生物遗传和变异的认识以及对遗传本质的探索和猜测。具有明显变异的认识以及对遗传本质的探索和猜测。具有明显的朴素唯物主义和经验性质，在方法上比较直观，并的朴素唯物主义和经验性质，在方法上比较直观，并更多地注意生物的形态特征更多地注意生物的形态特征 绪言绪言 在欧洲，宗教神学的统治使遗传知识带上了浓厚的在欧洲，宗教神学的统治使遗传知识带上了浓厚的神学、神秘主义色彩。集中表现为神学、神秘主义色彩。集中表现为生物物种神创论生物物种神创论和不变论 十九世纪，欧洲文艺复兴以后，自然科学开展很快，有两个人，叫拉马克和达尔文提出了一个遗传与进化的观点。绪言绪言 达尔文的?家养条件下动物和植物的变异?1868，德弗里的?细胞内泛生论?1889，以及魏斯曼的?种质论?1892促进了人们对遗传问题的关注。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