生命科學史第八章：遺傳學與分子生物學生命科學史遺傳學起源于育種實踐：人類è生產(chǎn)實踐è遺傳和變異è選擇è育成優(yōu)良品種現(xiàn)代遺傳學開展前生命科學史遺傳學：是研究生物遺傳和變異的科學：

遺傳學與生命起源和生物進化有關。是研究生物體遺傳信息和表達規(guī)律的科學：

解決問題：物種代代相傳；性狀遺傳。是研究和了解基因本質的科學：遺傳物質是什么？遺傳物質性狀？生命科學史遺傳學是一門涉及生命起源和生物進化的理論科學，同時也是一門密切聯(lián)系生產(chǎn)實際的根底科學，直接指導醫(yī)學研究和植物、動物、微生物育種。生命科學史遺傳(heredity)：親子間的相似現(xiàn)象?！胺N瓜得瓜、種豆得豆〞變異(variation)：個體之間的差異。“母生九子，九子各別〞遺傳和變異是一對矛盾。遺傳、變異和選擇是生物進化和新品種選育的三大因素：·遺傳+變異+自然選擇è形成物種·遺傳+變異+人工選擇è動、植物品種遺傳和變異的表現(xiàn)與環(huán)境不可分割。生命科學史為了獲得豌豆品種，而從事豌豆研究，開展了豌豆雜交試驗〔1856-1864〕：實驗結果于1866年發(fā)表在?植物雜交試驗?，提出了別離定律和自由組合定律；假定細胞中有“遺傳因子〞，認為遺傳是受細胞里的遺傳因子所控制的。孟德爾〔Mendel，1822-1884〕奧地利生物學家，神父，遺傳學的奠基人，被譽為現(xiàn)代遺傳學之父。生命科學史孟德爾豌豆雜交試驗成功因素：正確選用實驗材料。豌豆是嚴格的自花授粉植物，在花開之前即完成授粉過程，防止了外來花粉的干擾。豌豆具有一些穩(wěn)定的、容易區(qū)分的性狀，所獲實驗結果可靠。應用統(tǒng)計學方法分析實驗結果。從單因子到多因子的研究方法。對生物性狀進行分析時，孟德爾開始只對一對性狀的遺傳情況進行研究，暫時忽略其他性狀，明確一對性狀的遺傳情況后再進行對2對、3對甚至更多對性狀的研究。合理設計實驗程序。如設計測交實驗來驗證對性狀別離的推測。生命科學史孟德爾8年豌豆實驗為什么沒有得到科學界的重視？達爾文的名著?物種起源?剛出版7年，幾乎全部的生物學家轉向生物進化的討論。這一點也許對孟德爾論文的命運起了決定性的作用。當時的科學界缺乏理解孟德爾定律的思想根底，無法理解單個性狀的研究規(guī)律與數(shù)學方法。有的權威出于偏見或不理解，把孟德爾的研究視為一般的雜交實驗，和別人做的沒有多大差異。生命科學史20世紀初：狄·弗里斯〔DeVriseH.1848-1935〕以罌粟、月見草、報春花等為對象

科倫斯〔CorrensC.1864-1936〕以玉米和豌豆為對象

馮·切爾邁克〔VonTschermakE.〕以豌豆為對象在不同國家用多種植物進行了與孟德爾早期研究相類似的雜交育種試驗，并獲得與孟德爾相似的解釋，證實孟德爾遺傳規(guī)律并確認其重大意義。1900年孟德爾遺傳規(guī)律的重新發(fā)現(xiàn)標志著遺傳學的正式建立，孟德爾被公認為現(xiàn)代遺傳學的創(chuàng)始人。狄·弗里斯科倫斯馮·切爾邁克生命科學史狄·弗里斯〔DeVriseH.1848-1935〕在對月見草進行遺傳與突變實驗研究的根底上，提出了突變理論。弗里斯認為：突變是不經(jīng)過中間過渡而突然出現(xiàn)的，而且突變一旦產(chǎn)生，便可能一代代遺傳下去。突變學說的提出對進化論，尤其對進化動因的研究有重大影響，彌補了進化論學說的缺乏。突變學說生命科學史貝特森〔BatesonW.1861～1926〕，英國生物學家，堅決的達爾文主義者。從香豌豆中發(fā)現(xiàn)性狀連鎖；創(chuàng)造“genetics〞，并確立了現(xiàn)代遺傳學的許多根本概念性狀連鎖生命科學史約翰生〔JohannsenW.,1859~1927〕：1909年發(fā)表“純系學說〞：明確區(qū)別基因型和表現(xiàn)型；最先提出“基因〞一詞：采“給予生命〞之義，創(chuàng)造了基因〔gene〕一詞，替代遺傳因子概念。生命科學史生命科學史誘變：穆勒〔MullerH.T.〕：1927年對果蠅用X射線誘發(fā)突變。斯特德勒〔StadlerL.T.〕：1927年在玉米用X射線誘發(fā)突變。兩人證實了基因和染色體的突變不僅在自然情況下產(chǎn)生，且用X射線處理也會產(chǎn)生大量突變。這種用人工產(chǎn)生遺傳變異的方法，使遺傳學開展到一個新的階段。太空育種生命科學史赫爾?！睭ersheyA.D.,1952〕等用同位素示蹤法在研究噬菌體感染細菌的實驗中，再次確認了DNA是遺傳物質。為遺傳物質的化學本質以及基因功能定了初步的理論根底。艾弗里〔AveryO.T.,1944〕等用純化因子研究肺炎雙球菌的轉化實驗，證明了遺傳物質是DNA而不是蛋白質。DNA的作用發(fā)現(xiàn)生命科學史沃森〔WatsonJ.D.〕和克里克〔CrickF.H.C.〕根據(jù)對DNA化學分析和X射線晶體學結果èDNA分子結構模式理論〔雙螺旋結構，1953〕。DNA雙螺旋結構意義：為DNA分子結構、自我復制、相對穩(wěn)定性和變性提出合理解釋；DNA是貯存和傳遞遺傳信息的物質；基因是DNA分子上的一個片段；分子生物學誕生è將生物學各分支學科及相關的農(nóng)學、醫(yī)學研究推進到分子水平è是遺傳學開展到分子遺傳學的重要轉折點。生命科學史“中心法那么〞是指遺傳信息從DNA傳遞給RNA，再從RNA傳遞給蛋白質，即完成遺傳信息的轉錄和翻譯的過程。也可以從DNA傳遞給DNA，即完成DNA的復制過程。這是所有有細胞結構的生物所遵循的法那么。在某些病毒中的RNA自我復制〔如煙草花葉病毒等〕和在某些病毒中能以RNA為模板逆轉錄成DNA的過程〔某些致癌病毒〕是對中心法那么的補充?？死锟耍?957年提出“中心法那么〞生命科學史遺傳學仍在開展：理論上和實踐上仍有許多需要解決的問題；廣泛利用豐富的生物資源，提高育種效果。遺傳學是一門處于開展巔峰時期的學科。目前遺傳學前沿已從對原核生物的研究轉向高等真核生物，從對性狀傳遞規(guī)律研究深入到基因的表達及其調(diào)控的研究。生命科學史狹義分子生物學定義：偏重于核酸〔基因〕的分子生物學，主要研究基因或者DNA的復制、轉錄、表達和調(diào)控等過程，也涉及與這些過程相關的蛋白質和酶的結構與功能的研究。生命科學史桑格〔FrederickSanger，1918－2021〕，是一位英國生物化學家，曾經(jīng)在1958年及1980年兩度獲得諾貝爾化學獎，是第四位兩度獲得諾貝爾獎，以及唯一獲得兩次化學獎的人，被譽為“基因組學之父〞。在1955年將胰島素的氨基酸序列完整地定序出來，同時證明蛋白質具有明確構造。生命科學史梅塞爾森和斯塔爾將大腸桿菌置于含有同位素重氮〔15N〕的培養(yǎng)基中生長。15N比14N多一個中子，質量稍重。大腸桿菌繁殖假設干代，其DNA中所含的氮均為15N。DNA半保存復制：DNA在進行復制的時候鏈間氫鍵斷裂，雙鏈解旋分開，每條鏈作為模板在其上合成互補鏈，經(jīng)過一系列酶〔DNA聚合酶、解旋酶、鏈接酶等〕的作用生成兩個新的DNA分子。子代DNA分子其中的一條鏈來自親代DNA，另一條鏈是新合成的，這種方式稱半保存復制。支持了DNA半保存復制的假說,否認了全保存復制、彌散復制假說。生命科學史遺傳密碼的發(fā)現(xiàn)尼倫伯格〔Nirenberg〕等發(fā)現(xiàn)由三個核苷酸構成的微mRNA能促進相應的氨基酸-tRNA和核糖體結合〔1959年〕科蘭納〔Khorana,HarGobind〕用組成的兩個、三個或四個一組的核苷酸順序人工合成mRNA，在細胞外的轉譯系統(tǒng)中參加放射性標記的氨基酸，確定三聯(lián)碼就為該氨基酸的遺傳密碼。尼倫伯格科蘭納生命科學史20世紀60-70年代，一系列酶的發(fā)現(xiàn)1967年，Gellert發(fā)現(xiàn)DNA連接酶1970年，Smith等別離得到第一個類型II限制性內(nèi)切酶1970年，Temin和Baltimore在RNA腫瘤病毒中發(fā)現(xiàn)逆轉錄酶，進一步完善了中心法那么生命科學史1973年，科恩〔S.Cohen〕等人把一段外源DNA片段與質粒DNA連接起來，構成了一個重組質粒，并將該重組質粒轉入大腸桿菌，第一次完整地建立起了基因克隆體系。生命科學史PCR的最大特點，是能將微量的DNA大幅增加。聚合酶鏈反響〔polymerasechainreaction，PCR〕穆利斯〔K.Mullis，1944~〕美國化學家，1993年諾貝爾化學獎獲得者。生命科學史多莉：世界第一個人工動物〔1996-2003〕生命科學史目前：基因工程

定向改變遺傳性狀。更自由和有效地改變生物性狀；打破物種界限，克服遠緣雜交困難；培育優(yōu)良動、植物新品種；治療人類的一些遺傳性疾病。轉藍細菌CO2濃縮機制基因生命科學史1990年美國正式開始實施的?人類基因組作圖及測序方案?目的測定和分析人體基因組全部核苷酸排列次序揭示攜帶的全部遺傳信息說明遺傳信息表達規(guī)律及其最終生物學效應。生命科學史人類基因組“工作框架圖〞在2000年6月26日宣布完成繪制〔歷時10年〕，2003年4月14日美英日法德中等國的科學家宣布完成人類基因組的測序工作。我國參與研究的第3號染色體，共計3000萬個堿基