1、武際可:科技史選講之十一,1,遺傳與克隆,科技史選講,武際可:科技史選講之十一,2,孟德爾的統(tǒng)計(jì)理論 摩爾根基因?qū)W說 染色體到底是什么？ 克?。╟lone）解 遺傳學(xué)與人倫,武際可:科技史選講之十一,3,1. 孟德爾的統(tǒng)計(jì)理論,武際可:科技史選講之十一,4,孟德爾G.Mendel(1822-1884),武際可:科技史選講之十一,5,他，第一,有時(shí) 間。 第二,有研 究的興趣。,武際可:科技史選講之十一,6,孟德爾的問題,選豌豆為對象?？紤]它的一對特征，如果把紫花的與白花的雜交，將會得到什么花的豌豆？,武際可:科技史選講之十一,7,雜交結(jié)果的預(yù)測會是這樣的么？,=,X,武際可:科技史選講之十一,

2、8,孟德爾的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。（實(shí)驗(yàn)有沒有出錯(cuò)？）,=,X,武際可:科技史選講之十一,9,下一代雜交會是什么樣子？,=,X,3,1,武際可:科技史選講之十一,10,孟德爾的解釋,t t,T T,紫色為顯性等位基因T 白色為隱性等位基因t 純種的紫花和白花豌豆 個(gè)自含有兩個(gè)T或兩個(gè)t.,武際可:科技史選講之十一,11,孟德爾的解釋,T T,t t,+,=,T t,T t,第一代子豌豆從父、母各獲得一個(gè)基因， 所以第二代的基因只能是T t，由于T是顯性 基因，所以子一代表現(xiàn)為紫色花。,武際可:科技史選講之十一,12,第三代呢？,T t,T t,T t,t t,T T,t T,=,+,第三代從父、母各得到一

3、個(gè)基因，共有四種結(jié)果。其中三種含有顯性基因T，所以第三代的紫色花豌豆與白色花豌豆之比為3：1。,武際可:科技史選講之十一,13,孟德爾的下一個(gè)問題,假設(shè)還有一對等位基因紫花高桿，和相對的白花低桿豌豆。即把TTPP和 ttpp雜交，結(jié)果會是什么樣？,武際可:科技史選講之十一,14,子一代的結(jié)果是很清楚的,子一代全是紫花高桿的豌豆。 注意，子代從父、母各獲得一個(gè)等位基因。,TTPP,x,ttpp,TtPp,武際可:科技史選講之十一,15,第三代,tTPp,tTpP,TTPP,tTPP,TtPP,ttpp,ttPP,tTpp,TtPp,TTpp,TTpP,TTPp,ttpP,ttPp,Ttpp,Tt

4、pP,第第三代結(jié)果,比例為 9高桿紫花 3高桿白花 3低桿紫花 1低桿白花,TtPp x TtPp,武際可:科技史選講之十一,16,孟德爾還研究了種子的光滑與皺皮、黃色與綠色若干對等位基因。結(jié)果大致相同。即服從概率論的分布規(guī)律。,武際可:科技史選講之十一,17,孟德爾的結(jié)論,孟德爾從種子商人處搜集到許多豌豆品種，從中選出保持自己性狀的20個(gè)品種作為研究材料，歷經(jīng)9年，通過反復(fù)雜交并且用提及方法處理結(jié)果，得出如下的研究結(jié)論： 1、每一性狀由一對因子決定，從父、母各得到一個(gè)。這對因子可同可異。它們在性細(xì)胞中單個(gè)存在，在體細(xì)胞中成對存在。,武際可:科技史選講之十一,18,2、因子分顯性和隱性兩種。隱

5、性只有成對在個(gè)體中出現(xiàn)時(shí)，性狀才表現(xiàn)。 3、在第二代雌雄配偶子Tt、Tt中的顯性因子T和隱性因子t隨機(jī)結(jié)合，表現(xiàn)為顯性性狀與隱性性狀比例為3：1。 4、若干是兩對性狀雜交，第二代雜交得到的性狀分離比例為9：3：3：1。,武際可:科技史選講之十一,19,孟德爾將他的結(jié)果寫成論文植物雜種實(shí)驗(yàn)于1865年在布隆博物學(xué)會上宣讀，次年發(fā)表在布隆博學(xué)會議錄上。還出版了單行本，分發(fā)到歐洲120個(gè)圖書館。 他的發(fā)現(xiàn)命運(yùn)十分悲慘。在1900年之前只有5個(gè)作者引用。,武際可:科技史選講之十一,20,1900年開始孟德爾學(xué)說被接受,1900年，三篇文章： 1、（荷）戴弗里斯論雜種分離的規(guī)律用月見草、罌粟、曼陀羅等雜

6、交。 2、（德）科倫斯雜交分離的孟德爾規(guī)律用玉米雜交。 3、（奧）西森內(nèi)格契馬克豌豆人工雜交 1906年，遺傳學(xué)（Genetics）正式誕生。,武際可:科技史選講之十一,21,染色體遺傳因子的載體,1902、1902，發(fā)現(xiàn)在雌雄配偶子形成和受精過程中，染色體的行為與孟德爾的遺傳因子的行為是平行的。只要假定遺傳因子是在染色體上，孟德爾的一切結(jié)論都可以得到合理解釋。,武際可:科技史選講之十一,22,不同的物種染色體的條數(shù)不同,武際可:科技史選講之十一,23,人的染色體有46條,22對是通常染色體 1對性染色體 對男人是XY 對女人是XX,武際可:科技史選講之十一,24,武際可:科技史選講之十一,2

7、5,2. 摩爾根基因?qū)W說,武際可:科技史選講之十一,26,摩爾根T.H.Morgan1844-1945,武際可:科技史選講之十一,27,武際可:科技史選講之十一,28,摩爾根以果蠅為研究對象,武際可:科技史選講之十一,29,武際可:科技史選講之十一,30,遺傳基因的連鎖,摩爾根之前已有人發(fā)現(xiàn)，有些性狀的遺傳規(guī)律與孟德爾規(guī)律不符。摩爾根在果蠅實(shí)驗(yàn)上也證實(shí)了這一事實(shí)。即發(fā)現(xiàn)有些性狀總是同時(shí)出現(xiàn)，如黑色身體總是短翅的。 由此發(fā)現(xiàn)，基因的數(shù)目遠(yuǎn)多于染色體的數(shù)目。不同基因位于同一條染色體是才會出現(xiàn)上述現(xiàn)象。即連鎖現(xiàn)象。 座落在每一條染色體上都有一個(gè)基因連鎖群，果蠅一共有四個(gè)基因連鎖群。 座落在決定性別的

8、染色體上的基因組成伴性連鎖群。,武際可:科技史選講之十一,31,通過對突變的研究，孟德爾發(fā)現(xiàn)不同染色體之間可以進(jìn)行片段互換。這種互換雖然破壞了連鎖現(xiàn)象，但是在同一片段上還是連鎖的。 通過大量觀察突變，人們可以把果蠅的基因在四條染色體上的分布圖畫出來。,武際可:科技史選講之十一,32,染色體片段的交換,A,B,A,a,a,b,B,b,b,A,A,a,a,B,b,b,b,B,武際可:科技史選講之十一,33,AaBbCc X aabbcc,AaBbCc,aabbcc,無染色體片段交換,武際可:科技史選講之十一,34,片段簡單互換,AaBbcc,aabbCc,aaBbCc,Aabbcc,AaBbCc

9、X aabbcc,Remember to include both of the set!,武際可:科技史選講之十一,35,武際可:科技史選講之十一,36,摩爾根對遺傳規(guī)律的補(bǔ)充,摩爾根對果蠅研究總結(jié)的規(guī)律是： 1、許多基因是連鎖在同一條染色體上的。 2、基因在染色體上可以按次序排列。 3、由于細(xì)胞分裂染色體片段的錯(cuò)結(jié)或改變，物種會發(fā)生突變。 4、每個(gè)基因?qū)€(gè)體可以顯示多種功能。 5、性染色體決定了果蠅的性別。 這些結(jié)論對大多數(shù)動植物都是對的。,武際可:科技史選講之十一,37,對人類遺傳的認(rèn)識,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的遺傳病有3550種以上的基因病。其病態(tài)表現(xiàn)約在2000種以上。 血友病，是性連鎖疾病。英國

10、女皇維多利亞（18371901）竟 是一位 “血友病”基因攜帶者。 色盲，俗稱道爾頓黨。是英國化學(xué)家、物理學(xué)家 約翰道爾頓（17661844）首先發(fā)現(xiàn)的。也是性連鎖遺傳病。,武際可:科技史選講之十一,38,武際可:科技史選講之十一,39,遺傳學(xué)對進(jìn)化論的影響,孟德爾主義與達(dá)爾文主義從1900到20世紀(jì)20年代形成尖銳的對立孟德爾主義認(rèn)為進(jìn)化是突變的間斷的，而達(dá)爾文主義者則認(rèn)為進(jìn)化是連續(xù)的。 后來達(dá)爾文主義者也吸收了孟德爾主義者的一些觀點(diǎn)逐漸接近。不過遺傳究竟是內(nèi)因還是外因?yàn)橹鞯膯栴}始終還是爭論的核心。,武際可:科技史選講之十一,40,發(fā)生在蘇聯(lián)的遺傳學(xué)案,從本世紀(jì)三十年代起，以李森科為首的 “

11、米丘林學(xué)派”在斯大林的直接支持下，完全否定孟德爾摩爾根的染色體基因理論，把整個(gè)經(jīng)典遺傳學(xué)打成了“資產(chǎn)階級偽科學(xué)”。 蘇聯(lián)遺傳學(xué)泰斗尼瓦維諾夫院士等更是被判死刑。,武際可:科技史選講之十一,41,尼瓦維洛夫（1887.11.251943.1.26）,曾在遺傳學(xué)科學(xué)奠基人貝特森領(lǐng)導(dǎo)下于劍橋大學(xué)和倫敦約翰英尼斯園藝研究所進(jìn)行研究（19131914）。 任薩拉托夫大學(xué)植物學(xué)教授和彼得格勒應(yīng)用植物研究所所長（19171929） 19161933年到伊朗、阿富汗、埃塞俄比亞、中國和中南美洲考察， 采集植物標(biāo)本。帶回5000個(gè)各種野生植物標(biāo)本和31000個(gè)小麥樣品，準(zhǔn)備研究和繁殖。 瓦維洛夫假說：栽培植物起

12、源的中心應(yīng)是其野生親緣種顯示出最大適應(yīng)性的地區(qū)。,武際可:科技史選講之十一,42,尼瓦維洛夫18871943,武際可:科技史選講之十一,43,李森科T.D. Lysenko (1898-1976),武際可:科技史選講之十一,44,3. 染色體到底是什么？,染色體到底是什么組成的？在20世紀(jì)3、40年代，圍繞基因的物質(zhì)基礎(chǔ)和基因的自我復(fù)制兩大中心問題開展了研究。 物理學(xué)家薛定諤（Er.win Schrdinger, 1887-1961）1955年出版生命是什么？以量子力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理的觀點(diǎn)論證基因穩(wěn)定與突變的可能，并且論及生命物質(zhì)的運(yùn)動必然服從已知的物理定律。書中提出了遺傳密碼的概念。,武際可:科

13、技史選講之十一,45,薛定諤 Er.win Schrdinger 1887-1961,武際可:科技史選講之十一,46,1953年4月25日英國的自然雜志刊登了美國人沃森（J.Watson, 1928）和英國人克里克（F.H.C.Crick, 1916）合作的論文核酸的分子結(jié)構(gòu)是分子生物學(xué)誕生的標(biāo)志。為此沃森和克里克獲得了1962年諾貝爾獎(jiǎng)。,武際可:科技史選講之十一,47,沃森 J.Watson 1928 克里克 F.H.C.Crick 1916 1953年 的論文,武際可:科技史選講之十一,48,沃森J.Watson 1928克里克F.H.C.Crick 1916,武際可:科技史選講之十一,

14、49,武際可:科技史選講之十一,50,組成生命基因的基本單位是脫氧核苷酸，組成脫氧核苷的含氮堿基有四種，即：腺嘌呤（A），烏嘌呤（G），胞嘧啶（C）和和胸腺嘧啶（T）。多個(gè)脫氧核苷酸一個(gè)連一個(gè)，構(gòu)成核苷酸鏈，兩條鏈形成堿基對。長鏈中的堿基對排列組合千變?nèi)f化，從而形成不同的基因片斷，造成了千姿百態(tài)的生命個(gè)體，組成了五彩繽紛的、又相互依存的生物圈?；蛟趶?fù)制過程中通過解旋酶來解開雙螺旋的兩條鏈，并以親代DAN分子為模板來合成子代DAN，并且一邊解旋一邊復(fù)制。這種復(fù)雜的辦法既簡單又比較可靠。,武際可:科技史選講之十一,51,武際可:科技史選講之十一,52,基因復(fù)制,武際可:科技史選講之十一,53,武

15、際可:科技史選講之十一,54,反向轉(zhuǎn)錄酶,1975年,諾貝爾獎(jiǎng)金授予梯明(H.temin)、德貝克（R.Dulbecco）、和巴爾的摩（D. Baltimore），他們發(fā)現(xiàn)了同腫瘤病毒和細(xì)胞遺傳物質(zhì)之間的相互作用有關(guān)的反應(yīng)。主要功績是發(fā)現(xiàn)存在一種反向轉(zhuǎn)爐酶，能指導(dǎo)RNA中的信息轉(zhuǎn)錄到DNA上。 1970年，實(shí)驗(yàn)證明，RSV的病毒粒子含有一種把單股病毒RNA轉(zhuǎn)錄到DNA上的酶。,武際可:科技史選講之十一,55,武際可:科技史選講之十一,56,公元1969年，美國哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)部Hamilton Smith Kent Wilcox 首次分離出一個(gè)單獨(dú)的基因。 20世紀(jì)60年代在分子水平上弄清了基因的

16、定義。,武際可:科技史選講之十一,57,人類基因組計(jì)劃,現(xiàn)在輪到人類自身了。1988年美國政府投資30億美元，爭取到2005年測序人體細(xì)胞23條染色體上的全部結(jié)構(gòu)基因，這就是人體基因組計(jì)劃。人體基因組計(jì)劃是一項(xiàng)國際合作的重大科技工程。隨著許多國家和企業(yè)斥巨資和人力加入，今明兩年，就可以測定人體細(xì)胞中的全部10萬個(gè)結(jié)構(gòu)基因，不過這些基因只占人體基因的5，還有95屬于調(diào)節(jié)或其他基因，這些基因的功能基本上還屬于人類未知的領(lǐng)域。,武際可:科技史選講之十一,58,1999年 9月中國獲準(zhǔn)加入人類基因組計(jì)劃，負(fù)責(zé)測定人類基因組全部序列的1%。中國是繼美、英、日、德、法之后第6個(gè)國際人類基因組計(jì)劃參與國，也

17、是參與這一計(jì)劃的唯一發(fā)展中國家。 12月1日國際人類基因組計(jì)劃聯(lián)合研究小組宣布，完整破譯出人體第22對染色體的遺傳密碼，這是人類首次成功地完成人體染色體完整基因序列的測定。,武際可:科技史選講之十一,59,4. 克?。╟lone）解,克隆一詞是由clone音譯而來，在音譯名出現(xiàn)以前曾有一個(gè)意譯名-無性繁殖系，指由單一細(xì)胞或共同祖先經(jīng)有絲分裂得到的細(xì)胞群體或有機(jī)群體?？梢娍寺≡瓉硎莻€(gè)名詞，指一群細(xì)胞或一群個(gè)體。,武際可:科技史選講之十一,60,隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，出現(xiàn)了核移植與基因工程之類的操作。核移植操作可以得到重建細(xì)胞，可以繁殖成一個(gè)無性系；基因工程操作可以將某一被選定的基因拼接到質(zhì)粒的復(fù)制子上，隨著復(fù)制子的復(fù)制也能得到DNA分子的無性系。于是，有人就把這類操作稱作克隆，將clone一詞由名詞轉(zhuǎn)化成動詞，并將核移植稱為 nuclear cloning（核克?。?，通過基因工程得到DNA分子的無性系稱為molecular cloning（分子克?。?。 在這里克隆是一種實(shí)現(xiàn)無性繁殖（asexual reproduction）的操作，是一種顯微操作或分子生物學(xué)操作，而不是一般意義上的無性繁殖（或無性繁殖操作）