1、Ch1.1,第1章 绪 论,1.1 遗传学的定义1.2 遗传学的发展 1.3 遗传学在国民经济中的作用,Ch1.2,1.1 遗传学的定义,遗传学是生命科学领域中一门新兴的学科，这一学科名称是由英国遗传学家贝特森（Bateson，W）于1909年首先提出的。,Ch1.3,1.1 遗传学的定义,遗传学（Genetics）研究生物遗传与变异规律的科学。研究基因的结构、功能及其变异、传递和表达规律的学科。（全国科学技术名词审定委员会审定遗传学名词北京：科学出版社，2006年3月）The branch of biology that deals with heredity, especially the
2、 mechanisms of hereditary transmission and the variation of inherited characteristics among similar or related organisms.(from American Heritage Dictionary),Ch1.4,1.1 遗传学的定义,遗传学(Genetics)是研究生物遗传和变异的科学遗传与变异是生物界最普通、最基本的两个特征遗传(heredity)：指生物亲代与子代相似的现象，即生物在世代传递过程中可以保持物种和生物个体各种特性不变；变异(variation)：指生物在亲代与子代
3、之间，以及在子代与子代之间表现出一定差异的现象。,Ch1.5,变异(variation)：亲代与子代之间的差异,Ch1.6,变异(variation)：子代与子代之间的差异,Ch1.7,Genetic variation exhibited in the skin of corn snakes. The wild type (normal) variety displays orange and black markings.,Ch1.8,变异,Ch1.9,1.1 遗传学的定义,遗传与变异的关系：遗传与变异是一对矛盾对立统一的两个方面遗传是相对的、保守的，而变异是绝对的、发展的；没有遗传就没有
4、物种的相对稳定，变异不能累积，变异失去意义，生物也不能进化；没有变异生物界就失去进化的素材，物种将是一成不变的，遗传只能是简单的重复。,Ch1.10,1.1 遗传学的定义,遗传学的研究范围包括遗传物质的本质、遗传物质的传递和遗传信息的实现三个方面。遗传物质的本质包括它的化学本质、它所包含的遗传信息、它的结构、组织和变化等；遗传物质的传递包括遗传物质的复制、染色体的行为、遗传规律和基因在群体中的数量变迁等；遗传信息的实现包括基因的原初功能、基因的相互作用，基因作用的调控以及个体发育中的基因的作用机制等。,Ch1.11,1.2 遗传学的发展,*(一)、 古代遗传学知识的积累(二)、 近代遗传学的奠
5、基1. 拉马克：器官用进废退与获得性状遗传2. 达尔文：泛生假说3. 魏斯曼：种质连续论4. 高尔顿：融合遗传假说5. 孟德尔：遗传因子假说(三)、 遗传学的建立和发展1. 初创时期(1900-1910)2. 全面发展时期(1910-1952)3. 分子遗传学时期(1953-),Ch1.12,*(一)、 古代遗传学知识的积累,18世纪中叶以前，遗传学基本上属于萌芽时期。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，并更多地注意生物的形态特征在欧洲，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
6、。集中表现为生物物种神创论和不变论,Ch1.13,(二)、 近代遗传学的奠基,1. 拉马克：用进废退和获得性状遗传2. 达尔文：泛生假说3. 魏斯曼：种质连续论*4. 高尔顿：融合遗传假说5. 孟德尔：遗传因子假说,Ch1.14,1. 拉马克：用进废退和获得性状遗传,拉马克认为：生物物种是可变的；遗传变异遵循“用进废退和获得性状遗传”规律拉马克的主要研究领域是生物物种进化，但对生物进化的解释必然涉及对性状遗传与变异现象的解释,器官用进废退和获得性状遗传假说用进废退：生物变异的根本原因是环境条件的改变获得性状遗传：所有生物变异(获得性状)都是可遗传的，并在生物世代间积累,Ch1.15,2. 达尔
7、文：泛生假说,达尔文在解释生物进化时也对生物的遗传、变异机制进行了假设，并提出了泛生假说(hypothesis of pangensis) ：遗传物质是存在于生物器官中的“泛子/泛生粒”；遗传就是泛子在生物世代间传递和表现达尔文也承认获得性状遗传的一些观点，认为生物性状变异都能够传递给后代,Ch1.16,3. 魏斯曼：种质连续论,新达尔文主义在生物进化方面支持达尔文的选择理论，但在遗传上否定获得性状遗传，魏斯曼是其首创者种质连续论(theory of continuity of germplasm)多细胞生物由种质和体质组成：种质指生殖细胞，负责生殖和遗传；体质指体细胞，负责营养活动种质是“潜
8、在的”，世代相传，不受体质和环境影响，所以获得性状不能遗传；体质由种质产生，是“被表达的”，不能遗传种质在世代间连续，遗传是由具有一定化学成分和一定分子性质的物质(种质)在世代间传递实现的,Ch1.17,*4. 高尔顿：融合遗传假说,融合遗传认为：双亲的遗传成分在子代中发生融合，而后表现其根据是，子女的许多特性均表现为双亲的中间类型。因此高尔顿致力于用数学和统计学方法研究亲代与子代间性状表现的关系虽然融合遗传的基本观点并不正确，但是在这一基础上所创建的一系列生物数学分析方法，却为数量遗传、群体遗传的产生和发展奠定了基础,Ch1.18,5. 孟德尔：遗传因子假说,遗传因子假说认为：生物性状受细胞
9、内遗传因子(hereditary factor)控制遗传因子在生物世代间传递遵循分离和独立分配两个基本规律这两个遗传基本规律是近现代遗传学最主要的、不可动摇的基础,Ch1.19,(三)、 遗传学的建立和发展,1. 初创时期(1900-1910)2. 全面发展时期(1910-1952)3. 分子遗传学时期(1953-),Ch1.20,1. 初创时期(1900-1910),(1). 1900年， 狄弗里斯 、柴马克和柯伦斯分别重新发现孟德尔规律，是遗传学学科建立的标志。1906 年，贝特生提出以Genetics作为该学科的学科名,Ch1.21,1. 初创时期(1900-1910),(2). 190
10、1-1903年，狄弗里斯发表“突变学说”(3). 1903年，Sutton和Boveri分别提出染色体遗传理论，认为：遗传因子位于细胞核内染色体上，从而将孟德尔遗传规律与细胞学研究结合起来(4). 1909年，约翰生发表“纯系学说”，并提出“gene”的概念，以代替孟德尔的“遗传因子”(5). 1908年，哈德和温伯格分别推导出群体遗传平衡定律,Ch1.22,2. 全面发展时期(1910-1952),形成了近代遗传学的主要内容与研究领域，也是本课程的主要内容 (1). 细胞遗传学/经典遗传学(1910-1940)1910，摩尔根(Morgan) 等：性状连锁遗传规律(2). 数量遗传学与群体遗
11、传学基础 (1920-)费雪尔(Fisher)等：数理统计方法在遗传分析中的应用,Ch1.23,2. 全面发展时期(1910-1952),(3). 微生物遗传学及生化遗传学 (1940-1953)1941，比德尔等：一个基因一个酶1944，阿委瑞：肺炎双球菌转化1952，赫尔歇和蔡斯：噬菌体重组(4). 其它研究方向1927，穆勒等：人工诱变1937，布莱克斯里等：植物多倍体诱导 杂种优势的遗传理论,Ch1.24,3. 分子遗传学时期(1953-),1953年Watson和 Crick提出DNA分子双螺旋(double helix)模型，是分子遗传学及以之为核心的分子生物学建立的标志；20世纪
12、70年代以来，分子遗传学、分子生物学及其实验技术得到飞速发展。建立了以DNA重组技术为核心的遗传工程，为生物遗传定向操作奠定了基础；,Ch1.25,*4. 基因组-蛋白质组时期(1990-),徐晋麟等（2005）建议将1990年以后划为第四时期基因组-蛋白质组时期，其标志是1990年人类基因组测序工作的启动。此期的特点是人们改变了多年来的观念，提出不仅要研究单个基因，更重要的是从整个基因组的角度来研究遗传学。2003年4月14日六国科学家完成了人类基因组序列图的绘制，是这一时期最重大的成果之一。取得了人类、多种农业和实验生物基因组的DNA序列信息(结构基因组学)；开创了功能基因组学研究(后基因
13、组学)。,Ch1.26,1.3 遗传学在国民经济中的作用,1. 遗传学与农牧业的关系 2. 遗传学与工业的关系 3. 遗传学在能源的开发和环境保护中的应用 4. 遗传学在医疗卫生工作中的应用,Ch1.27,1. 遗传学与农牧业的关系,指导动植物遗传改良工作提高育种工作的预见性创造新的遗传变异提高选择可靠性与效率定向创造和重组遗传变异等,Ch1.28,1. 遗传学与农牧业的关系,Triticale, a hybrid grain derived from wheat and rye, produced as a result of applied genetic breeding experim
14、ents.,Ch1.29,1. 遗传学与农牧业的关系,The effects of breeding and selection, as illustrated by the production of this Vietnamese pot-bellied pig.,Ch1.30,2. 遗传学与工业的关系,和遗传学关系密切的有生物制药、化学工业和食品工业、发酵工业等。人们可以利用遗传原理来进行工业微生物的育种，用基因工程的途径制备各种工程菌，还可以改变酶的分子结构以提高其活性。重组的生物制品现已发展成为一项支柱产业，干扰素、胰岛素、白细胞介素-2等重组产品已正式投入市场。人们还想把蜘蛛丝蛋白
15、基因克隆出来，用于生产高强度的丝纤维。,Ch1.31,3. 遗传学在能源的开发和环境保护中的应用,利用工程菌可以水解植物的茎杆，产生乙醇，变废为宝。还可以通过厌氧发酵使工业废水产生沼气；利用工程菌来富积废水中的重金属，不仅节约资源，还可清除污染；还可用于三次采油，以及消除海洋中的原油污染等。利用Ames法，染色体畸变，姐妹染色体交换，微核技术以及果蝇CIB等系列技术等，可以检测致癌、致畸变和致突变物质。,Ch1.32,4. 遗传学在医疗卫生工作中的应用,人类疾病中存在四大难题：肿瘤、心血管疾病、遗传病和某些病毒感染（如爱滋病，埃伯拉病毒和疯牛病等）。这些难题和遗传都紧密相关，肿瘤的本质是癌基因
16、的突变或调控的改变影响其产物的质和量，而造成细胞内信息传递紊乱所致；心血管疾病中有的也具有遗传性；遗传病已经发现有四千多种，由基因突变所造成。爱滋病等虽不是人类本身的基因突变所致，但要想获得有效的防治方法，必须首先搞清这些病毒基因组的结构，及其复制和表达的规律，从而针对性地制定防治方法。,Ch1.33,4. 遗传学在医疗卫生工作中的应用,基因治疗以及反义技术的使用等离临床使用尚存一段距离，但却给人类带来很大的希望。当今社会遗传学涉及面已经很广，如法律上亲子鉴定，犯罪嫌疑人的排查，考古中DNA的鉴定，体育中人才的选拔都或多或少和遗传有关，可以说遗传学是一国济民生，人寿年丰的学科。,Ch1.34,
17、*遗传学的特点与学习方法,遗传学和其它生命科学不同，有着鲜明的特点：（1）是一门推理性的学科，而不是描述性的。 研究遗传学的方法很象物理学，是根据自然现象或实验的数据推理出一种假说，然后再通过实验来加以验证；,Ch1.35,*四、遗传学的特点与学习方法,遗传学和其它生命科学不同，有着鲜明的特点：（2）多学科的交叉和融合。 遗传学主要是建筑在生物化学，细胞生物学和统计学三门学科上，但又涉及到生命学科的各个领域，如动物学、植物学、微生物学、医学、农学、免疫学、系统分类学、生理生态、代谢调控等，甚至还涉及一些社会科学，如心理学、社会学、犯罪学等；,Ch1.36,*遗传学的特点与学习方法,遗传学和其它
18、生命科学不同，有着鲜明的特点：（3）发展快。 遗传学的发展非常快，可以说是“月新年异”，新的理论、新技术、新成果层出不穷，几年前出版的书籍常常已经“过时”，“多利”这头克隆羊的诞生一下子就把动物细胞核不具全能性的理论彻底打破，这样爆炸性的例子在遗传学中也并不少见；,Ch1.37,*遗传学的特点与学习方法,遗传学和其它生命科学不同，有着鲜明的特点：（4）应用性强，转化为生产力的周期短。 1953年Watson和Crick提出DNA双螺旋模型时，人们并不知它有什么实际应用价值，但到了70年代就出现了体外重组技术，现在基因工程技术已成为各国的支柱产业之一，没有双螺旋模型就不可能有重组技术。以遗传学为理论基础，又不断派生出许多应用学科，如动植物及微生物育种学、优生学、生物工程等。,Ch1.38,*遗传学的特点与学习方法,学习方法善于联系相关学科与实践、勤于思考、切忌死记硬背注重相互交流、讨论形成遗传的观念，从遗传与变异角度思考问题,Ch1.39,本章要点,1. 遗传、变异的含义及其关系；2. 遗传学的发展时期；3. 拉马克、达尔文、魏斯曼、高尔顿及孟德尔的遗传观念及其在遗传学发展中的作用。,
