1、大 家 好 !,I am very happy to be the course instructor Lets work together to make this course a great experience in your life,第一章 緒 論,第一節(jié) 遺傳學(xué)研究的對(duì)象和任務(wù)第二節(jié) 遺傳學(xué)的發(fā)展第三節(jié) 遺傳學(xué)在科學(xué)和生產(chǎn)中的作用,第一節(jié) 遺傳學(xué)研究的對(duì)象和任務(wù),一、遺傳(heredity)：親代與子代間的相似現(xiàn)象。 “種瓜得瓜、種豆得豆” 二、遺傳學(xué)（ Genetics ）： 是研究生物體遺傳與變異規(guī)律和機(jī)制的一門科學(xué)。 是認(rèn)識(shí)和闡明生物體遺傳信息的組成、傳遞、和表達(dá)規(guī)律的科學(xué)

2、。,三、變異(variation)： 子代個(gè)體之間的差異。 “母生九子，九子各別” 遺傳、變異和選擇是生物進(jìn)化和新品種選育的 三大因素： * 遺傳+ 變異+ 自然選擇 形成物種 * 遺傳+ 變異+ 人工選擇 動(dòng)、植物品種,遺傳和變異是一對(duì)矛盾，其表現(xiàn)與環(huán)境不可分割。,遺傳學(xué)的分支,按研究的層次分類： 群體遺傳學(xué)(Population genetics) 宏觀 數(shù)量遺傳學(xué)(Quantitative gentics) 細(xì)胞遺傳學(xué) (Cytogenetics) 核外遺傳學(xué) (Extranuclear G.) 微觀 即細(xì)胞質(zhì)遺傳學(xué) (Cytoplasmic G.) 染色體遺傳學(xué)(Chromosomal

3、 G.) 分子遺傳學(xué)(Molecular genetics),按研究對(duì)象分類： 人類遺傳學(xué) (Human genetics) 動(dòng)物遺傳學(xué) (Animal genetics) 植物遺傳學(xué) (Plant genetics) 微生物遺傳學(xué) (Microbial genetics),按研究范疇分類： 發(fā)生遺傳學(xué) (Developmental genetics) 行為遺傳學(xué) ( Behavioral genetics) 免疫遺傳學(xué) (Immunogenetics) 腫瘤遺傳學(xué) (Cancer genetics) 醫(yī)學(xué)遺傳學(xué) (Medical genetics) 血型遺傳學(xué) (Blood group ge

4、netics) 生化遺傳學(xué) (Biochemical genetics),三、研究對(duì)象： 以微生物(細(xì)菌、真菌、病毒)、植物和動(dòng)物以及 人 類為對(duì)象，研究它們的遺傳變異規(guī)律。,為利用和改造生物奠定理論基礎(chǔ)和提供新的手段。,四、研究任務(wù)： (1)闡明：生物遺傳和變異現(xiàn)象 表現(xiàn)規(guī)律； (2)探索：遺傳和變異原因 物質(zhì)基礎(chǔ)內(nèi)在規(guī)律； (3)指導(dǎo)：動(dòng)物、植物和微生物育種 提高醫(yī)學(xué)水平。,第二節(jié) 遺傳學(xué)的發(fā)展,1900年前 孕育期 1900-1910 經(jīng)典遺傳學(xué)時(shí)期 孟德爾 1910-1940 細(xì)胞遺傳學(xué)時(shí)期 摩爾根 1940-1953 細(xì)胞遺傳學(xué)向分子遺傳學(xué)過渡 1953- 分子遺傳學(xué)時(shí)期 沃特森和克

5、里克（Watson And Crick）,一遺傳說的萌芽,1.公元前5世紀(jì)古希臘醫(yī)師希波克拉底（Hippocrates）提出了第 一個(gè)遺傳理論。認(rèn)為子代具親代特性是因在精液或胚胎里集中了來自身體各部分的微小代表元素(elememt)。 2、1809年 法國(guó)學(xué)者拉馬克（Lamarck,J.B）提出 “用進(jìn)廢退”的進(jìn)化論觀點(diǎn)，由此而得出 獲得性狀是可以遺傳的。,Lamark. J.B,3、達(dá)爾文(Darwin C.，1809-1882)： 1859年發(fā)表“物種起源”著作，提出自然選擇和 人工選擇的進(jìn)化學(xué)說，認(rèn)為生物是由簡(jiǎn)單復(fù)雜、 低級(jí)高級(jí)逐漸進(jìn)化的。 承認(rèn)獲得性狀遺傳的一些論點(diǎn)，并提出“泛生論”假

6、說。 認(rèn)為身體各部分細(xì)胞里都存在一種胚芽 或 泛子（pangens）。,4、德國(guó)的魏斯曼（Weismann A）做了連續(xù)22代剪斷 小鼠尾巴的實(shí)驗(yàn)，否定了泛生論。 于1885年，他提出種質(zhì)論（germplasm theory）, 認(rèn)為多細(xì)胞生物可分為： 種質(zhì)（germ plasm）： 獨(dú)立,連續(xù),能產(chǎn)生后代的種質(zhì)和體質(zhì)。 體質(zhì)（somatoplasm): 體質(zhì)是不連續(xù)的，不能產(chǎn)生種質(zhì),格里高孟德爾（Gregor Johann Mendel）,奧地利布隆（Brunn）基督教修道院的修道士,二遺傳學(xué)的誕生,他根據(jù)8年(1856-1864)豌豆雜交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，在1865年2月8 日在當(dāng)?shù)氐目茖W(xué)協(xié)會(huì)上

7、宣讀了一篇題為“植物雜交實(shí)驗(yàn)”的論文，1866年正式發(fā)表在該協(xié)會(huì)的會(huì)刊上。 提出了 分離規(guī)律 和 獨(dú)立分配規(guī)律； 假定細(xì)胞中有遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)即“遺傳因子”，認(rèn)為 性狀遺傳是受細(xì)胞里的遺傳因子所控制的。 孟德爾臨終前說： “等著瞧吧，我的時(shí)代總有一天要來臨”,1900年，三位植物學(xué)家： 德弗里斯(De Vris H.)： 荷蘭阿姆斯特丹大學(xué)教授，月見草，3:1 科倫斯(Correns C.)： 德國(guó)土賓根大學(xué)的教授，玉米，3:1 切爾邁克(VonTschermak E.)： 奧地利維也納農(nóng)大講師，發(fā)現(xiàn)分離現(xiàn)象,孟德爾是遺傳學(xué)的奠基人。,三人的工作都發(fā)表在德國(guó)植物學(xué)會(huì)雜志，都證實(shí)了孟德爾法則，這就

8、是遺傳學(xué)發(fā)展史上著名的 孟德爾法則的重新發(fā)現(xiàn)。 這標(biāo)志著 作為一門學(xué)科的正式誕生。,遺傳學(xué),三、遺傳學(xué)的發(fā)展,經(jīng)典遺傳學(xué)時(shí)期(19001910) 細(xì)胞遺傳學(xué)時(shí)期(19101940) 細(xì)胞遺傳學(xué)向分子遺傳學(xué)過渡（19401953) 分子遺傳學(xué)時(shí)期(1953今),1、經(jīng)典遺傳學(xué)時(shí)期(19001910),劍橋大學(xué)遺傳學(xué)教授貝特森 (Bateson) 先后創(chuàng)用: 遺傳學(xué)（Genetics）1906 等位基因（allele） 純合體（homozygous） 雜合體（heterozygous） 上位基因（epistatic genes）,1909年丹麥的科學(xué)家約翰遜（Johannsen）創(chuàng)用了: 基因 （

9、gene） 基因型（genotype） 表型 （phenotype）,2、細(xì)胞遺傳學(xué)時(shí)期(19101940),1910年 摩爾根（Morgan ,T.H）等創(chuàng)立了 連鎖定律 1927年 Morgan and Muller 基因論， 基因位于染色體上，呈直線排列； 既是功能單位，又是重組單位和突變單位,穆勒(Muller H.T.)： 1927年在果蠅用X 射線誘發(fā)突變。 斯特德勒(Stadler L.T.)： 1927年在玉米用X 射線誘發(fā)突變。 兩人證實(shí)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(huì)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(xué)發(fā)展到一 個(gè)新的階段。

10、布萊克斯生(Blakeslee A.F.)： 利用秋水仙素誘導(dǎo)多倍體。,3. 從細(xì)胞水平向分子水平過渡時(shí)期(1940 1952年),(1).比德爾(Beadle G.W.，1941)： 提出“一個(gè)基因一種酶”假說； 發(fā)展了微生物遺傳學(xué)、生化遺傳學(xué)。,Beadle & Tatum,One gene-one enzyme,(2) 艾弗里 (Avery O. T., 1944) 等，用純化因子研究肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，證明遺傳物質(zhì)是 DNA 而不是蛋白質(zhì)。 (3)赫爾希 (Hershey A. D., 1952)等，用同位素示蹤法在研究噬菌體感染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)中，再次確認(rèn) DNA 是遺傳物質(zhì)。,4分子遺

11、傳學(xué)時(shí)期(1953 現(xiàn)在),1953年，Watson & Crick發(fā)現(xiàn)DNA分子的雙螺旋模型；,是遺傳學(xué)發(fā)展史上一個(gè)重大轉(zhuǎn)折點(diǎn)。 這一理論為： DNA的分子結(jié)構(gòu)、自我復(fù)制、相對(duì)穩(wěn)定性和變異性，以及DNA作為遺傳信息的儲(chǔ)存和傳遞等提供了合理的解釋； 明確了基因是DNA分子上的一個(gè)片段，從而促進(jìn)了分子遺傳學(xué)的迅速發(fā)展，為進(jìn)一步從分子水平上研究基因的結(jié)構(gòu)和功能、揭示生物遺傳和變異的奧秘奠定了基礎(chǔ)。,James Watson (34y) Francis Crick (46y) Maurice Wilkins (46y),1962,1954年，Gamow 三聯(lián)體密碼； 1955年，Sanger 牛胰島

12、素氨基酸順序測(cè)定；,Frederick Sanger,1958年，Meselon et al DNA半保留復(fù)制； Crick, 中心法則；,Cambridge University,The Nobel Prize in Chemistry 1958,1961年, 雅各布(Jacob F.)和莫諾(Monod J.),提出 了大腸桿菌的操縱子學(xué)說,Lac. Operon Theory,1965,諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng),1967年，遺傳密碼字典,70年代，遺傳工程（Genetic engineering）時(shí)代， 1973年，美國(guó)人S. Cohen和H. Boyer將外源基因 拼接在質(zhì)粒中，在大腸桿菌中表

13、達(dá)，成功地實(shí)現(xiàn) DNA的體外重組 人類開始進(jìn)入按照需要 設(shè)計(jì)并能動(dòng)改造物種和創(chuàng)造新物種的 新時(shí)代。,揭開 基 因 工 程 的序幕! ! !,1975年，英國(guó)人F.Sanger設(shè)計(jì)出DNA測(cè)序的雙脫氧法，1980年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。,1975年，德國(guó)人G.J.F.Kohler、阿根廷人C.Milstein和 丹麥科學(xué)家N.K.Jerne發(fā)展了單克隆抗體技術(shù)，榮獲 1984年度諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。,Frederick Sanger,1981年，美國(guó)首次發(fā)現(xiàn)艾滋病， 1982年，美國(guó)人S.B.Prusiner 在患羊瘙癢病的羊體 內(nèi)發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)感染因子（prion）。更新了 醫(yī)學(xué)感染的概念，獲1997年諾

14、貝爾生理醫(yī) 學(xué)獎(jiǎng)。 1983年，法國(guó)巴斯德研究所的Luc Montagbier 發(fā)現(xiàn) AIDS病毒。,1983年，美國(guó)人K.B.Mullis 發(fā)明PCR儀，于1993年 獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。,Kary B. Mullis,1944 -,90年代，包括人類在內(nèi)的 生物全基因組測(cè)序 和 后基因組時(shí)代 1990 年， 美國(guó)國(guó)會(huì)正式批準(zhǔn)的“人類基因組計(jì)劃” （Human Genome Project）,計(jì)劃在15年內(nèi)投入30億美元以上的資金進(jìn)行人類基因組分析。 1991年12月，復(fù)旦大學(xué)遺傳所薛京倫主持對(duì)一例血 友病患者進(jìn)行了基因治療試驗(yàn)，并獲得成功。 1996年7月5日，世界上第一只克隆羊“多利”在英國(guó)

15、蘇 格蘭盧斯林研究所的試驗(yàn)基地誕生。成為世紀(jì)末的重大新聞。,2001年，美國(guó)人Leland Hartwell、英國(guó)人PaulNurse、Timothy Hunt 因?qū)?xì)胞周期調(diào)控機(jī)理的研究而獲諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。,Leland H. Hartwell R. Timothy (Tim) Hunt Sir Paul M. Nurse,2002年，英國(guó)人悉尼布雷諾爾、美國(guó)人羅伯特霍維茨和英 國(guó)人約翰蘇爾斯頓，因在器官發(fā)育的遺傳調(diào)控和細(xì)胞程序性 死亡方面的研究獲諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。,Sydney Brenner H. Robert Horvitz John E. Sulston,2003年，美國(guó)科學(xué)家

16、彼得阿格雷和羅德里克麥金農(nóng)，分別因?qū)?xì)胞膜水通道，離子通道結(jié)構(gòu)和機(jī)理研究而獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。,Peter Agre Roderick MacKinnon,第三節(jié) 遺傳學(xué)在科學(xué)和生產(chǎn)發(fā)展中的作用,1科學(xué)發(fā)展上的作用： * 解釋生物進(jìn)化原因，闡明生物進(jìn)化的遺傳機(jī)理； * 遺傳學(xué)表明高等和低等生物所表現(xiàn)遺傳規(guī)律相同； * 它的發(fā)展，進(jìn)而認(rèn)識(shí)生命本質(zhì)(DNA、蛋白質(zhì))。 2在生產(chǎn)實(shí)踐上： * 直接指導(dǎo)農(nóng)業(yè)科學(xué)(豐富和更新育種新技術(shù))； * 指導(dǎo)醫(yī)學(xué)研究，提高健康水平。,分子遺傳學(xué)已成功地應(yīng)用在于：, 人工分離基因； 人工合成基因； 人工轉(zhuǎn)移基因 克隆技術(shù)應(yīng)用。,目前： 基因工程 定向改變遺傳性狀 可以更

17、自由和有效地改變生物性狀； 打破物種界限，克服遠(yuǎn)緣雜交困難； 培育優(yōu)良動(dòng)、植物新品種； 有效地治療人類的一些遺傳性疾病。,第五節(jié) 遺傳學(xué)的前景與展望,一、遺傳學(xué)技術(shù)的最新進(jìn)展,成年體細(xì)胞克隆哺乳綿羊 Dolly （19972003）,體細(xì)胞克?。╯omatic cell clone）,克隆大熊貓,大熊貓卵子,注進(jìn)兔卵母細(xì)胞,植入貓子宮,分娩出大熊貓,Human Clone, 測(cè)定人類基因組全部約32億個(gè)核苷酸對(duì)的排列次序， 構(gòu)建控制人類生長(zhǎng)發(fā)育的約3.5萬個(gè)基因的遺傳和物理圖譜， 確定人類基因組DNA編碼的遺傳信息。 基因組研究技術(shù)的建立； 信息系統(tǒng)的建立(WWW.NCBI.NML.NLH.GOV),人類基因組計(jì)劃 （Human Genome Project，HGP）,中、日、美、英、法、德 中國(guó)：位于人類三號(hào)染色體短臂上, 該區(qū)域大小約占人類整個(gè)基因組的百分之一，簡(jiǎn)稱“1%項(xiàng)目”。,2000年6月26日，測(cè)序初稿完成,2003年4月14日，測(cè)序全部完成,作物基因組計(jì)劃 家畜基因組計(jì)劃 微生物基因組計(jì)劃,Severe Acute Respiratory Syndrome，SARS 嚴(yán)重急性呼吸綜合征 傳染性非典型肺炎,在21世紀(jì)， 遺傳學(xué)的發(fā)展將進(jìn)入“后基因組時(shí)代”，將進(jìn)一步闡明人類及其它動(dòng)植物的基因組編碼的蛋白質(zhì)的功能，弄清DNA序列所包含遺傳信