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现代遗传学. MODERE GENETICS. 细胞遗传学 分子遗传学 基因工程原理和方法. 教材及教学参考书:. 1. 徐晋麟,徐 沁,陈 淳编著 现代遗传学原理 科学出版社 2001 年 2. 刘祖洞主编 : 遗传学 ( 上,下 ) 高等教育出版社 第二版 1991 3. 方宗熙编著: 普通遗传学 科学出版社 1979 4.[ 英 ]P.F. 史密斯-凯利著 褚启人译: 遗传 的结构和功能 上海科学技术出版社 1980 5. 王亚馥 戴灼华: 遗传学
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现代遗传学 MODERE GENETICS
细胞遗传学 分子遗传学 基因工程原理和方法
教材及教学参考书: • 1.徐晋麟,徐 沁,陈 淳编著 现代遗传学原理 科学出版社 2001年 • 2.刘祖洞主编 :遗传学(上,下) • 高等教育出版社 第二版 1991 • 3.方宗熙编著:普通遗传学 科学出版社 1979 • 4.[英]P.F.史密斯-凯利著 褚启人译: 遗传 的结构和功能 上海科学技术出版社 1980 • 5. 王亚馥 戴灼华:遗传学 高等教育出版社 1999
6.里查德 M. 特怀曼著 陈 淳 徐 沁 等译 徐晋麟 校 高级分子生物学要义 科学出版社 2000 • 7.盛祖嘉 沈仁权 分子遗传学 复旦大学出版社 1988 • 8.孙乃恩 孙东旭 朱德煦 分子遗传学 第二版 南京大学出版社 1997 • 9.朱玉贤 李毅 分子生物学 高等教育出版社 1997 • 10. 扬歧生:分子生物学基础 浙江大学出版社1994
11. 王德宝 祁国荣: 核酸(上,下) 科学出版社 1986 1987 • 12. 张玉静主编:分子遗传学, 科学出版社, 2000年 • 13.[美]D.弗雷费尔德著 蔡武城等译 :分子生物学(上,下)科学出版社 1991 • 14.李汝祺 :发生遗传学(上,下) 科学出版社 1985 • 15. 杜传书 刘祖洞 :医学遗传学 第二版 人民卫生出版社 1989
16. 吴乃虎编著:基因工程原理,(上,下), 第二版,科学出版社,1998年 • 17. 卢圣栋主编:现代分子生物学实验技术, 高等教育出版社,1993 • 18.[美] J。萨姆布鲁克,E.F.弗理奇,T.曼 尼阿蒂斯著,金冬雁,黎孟枫等译,候云德 等校:分子克隆实验指南,第二版, 科学出社,1993
19.[美]F.奥斯伯, R.布伦特,R.E.金顿,D.D. 穆尔,J.G.塞德曼,J.A.史密斯,K.斯特拉 尔著,颜子颍,王海林译,金冬雁校:精编分子生物学实验指南,科学出版社,1998 • 20. J.D.沃森,J。图泽,D.T.库尔茨著;《重组 DNA简明教程》沈孝宇等译,王培楠校 科学出版社,1987年 • 21.A.J.F.Griffiths,W.M.Gelbart,J.H.Mille r,R.C.Lewontin:Modern Genetic Analysis, W.H.Freeman and company /Ney york. (1999) • 22. Russell,P.J.,Genetics,3 rded. Harper Collins Publishers. (1992)
23. Lewin, B., GENESⅦ. University Press, Oxford. (2000) • 24 .J.D.Watson et al Molecular Biology of the Gene 4th The Benjamin /Cummings PublishingCoompany,Inc.1987 • 25. B.Alberts,D.Bray,J.Lewins,M.Raff,K.Roberts, J.D. Watson: Molecular Biology ofTHE CELL 3rd Garland Publishing,Inc. New York & London 1994 • 26. Strachan, R.F. and Read, A.P., Humenmolecular Genetics, BIOS Scientific Publishers, Oxford. (1996)
27. Winter, G.I. 《遗传学》(影印版) 科学出版社,1999年 • 28. Robert F.Weaver :分子生物学(影印版) , 科学出版社,2000, • 29.中泽信午:孟德尔的生涯及业绩, 科学出版社,1985? • 30. [美]I.夏恩,S.朗比尔(李振华等译)遗传学 先驱摩尔根,科学出版社,1987 • 31. 情有独钟,三联出版社,1984? • 32. J.D.Watson (刘望夷等译):双螺旋--发现 DNA结构的故事,科学出版社,1984
33. 保罗.拉比诺(朱玉贤译):PCR传奇 一个生物技术的故事,上海科技出版社, 1998 • 34. G.孟德尔等:遗传学经典论文 选集,科学出版1984,
绪 论 • 这一学科名称是英国遗传学家贝特森(Bateson,W)于1909年首先提出的。 • 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科学。
遗传 ( Heredity,inheretance): 基因的结构 DNA的复制(replication), 基因表达(gene expression) 表达调控(regulation) 基因纵向转递 转化(transformation) 基因横向转递 转导(transduction) 转染(transfection) 无性繁殖 接合(conjugation) 保持物种稳定 转基因(transgene)
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(Aberration) 有性繁殖 物种进化
遗传学的分支 • 按研究的层次分类: 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) 细胞遗传学 (Cytogenetics) 核外遗传学 (Extranuclear G.) 微观 即细胞质遗传学(Cytoplasmic G.) 染色体遗传学(Chromosomal G.) 分子遗传学(Molecular genetics)
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: 发生遗传学 (Developmental genetics) 行为遗传学 ( Behavioral genetics) 免疫遗传学 (Immunogenetics) 药物遗传学 (Pharmacogenetics)
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: 生物工程学 (Biotechnology) 优生学(Eugenics) 育种学(工业微生物、农、牧和水产)
遗传学的特点 • 1.是一门推理性的学科 • 2.多学科的交叉和融合 • 3.发展快 • 4.应用性强
第一节 遗传学的发展史 • 一.在孟德尔以前及同时代的一些遗传说 • 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部分的微小 代表元素(elememt)。
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 过身体各部分样本的传递,而是个体胚 胎发育所需的信息传递 • 3.1809年拉马克(Lamarck, J.B)提出了 “用进废退”的进化论观点,由此而得出 获得性状(acquiredcharacteristics) 是可以遗传的。
4.1866年达尔文(Darwin)提出了泛生论(hypothesis of pangenesis),认为身 体各部分细胞里都存在一种胚芽或 泛子(pangens) • 5.1883年法国动物学家鲁.威廉(Roux.W) 提出有丝分裂和减数分裂过程的存在可 能是由于染色体组成了遗传物质,同时 他还假定了遗传单位沿着染色体丝作直 线排列。
6.德国的生物学家魏斯曼(Weismann A) 做了连续22代剪断小鼠尾巴的实验,否 定了泛生论。 1883和1885年他将Roux, W.理论发展成 为完整的遗传和发育的理论——种质论 (germplasm theory),认为多细胞生物 可分为: 种质(germ plasm):独立,连续, 能产生后代的种质和体质。 体质(somatoplasm):体质是不连 续的,不能产生种质。
7.1869年达尔文的表弟高尔顿(Galton, F.)发表了“ 天才遗传(Hereditary genius)”,即 “融合遗传论”。
二.遗传学的诞生 • 1797年英国的奈特(Knight,T) 豌豆杂交实验: P 灰色×白色 F1灰色 F2灰色 白色 但未统计分析,只发现了这一现象。
1863年法国的诺丹(Nauding) 发表了植物杂交的论文并获法国政府的 奖励。他认为: (1)植物杂交的正交和反交结果是相同的; (2)在杂种植物的生殖细胞形成时“ 负 责遗传性状的要素互相分开,进入不 同的性细胞中,否则就无法解释杂种 二代所得到的结果”
1865年当时属奥地利的布隆(Brunn)基督教修道院的修士格里高·孟德尔(Gregor Johann Mendel),根据他8年植物杂交实验的结果,2月8日在当地的科学协会上宣读了一篇题为“植物杂交实验”的论文,1866年正式发表在该协会的会刊上。 • 孟德尔临终前说:“等着瞧吧,我的时代总有一天要来临”
孟德尔定律的二次发现 • 荷兰阿姆斯特丹大学的教授狄夫瑞斯(de Vries) • 德国土宾根大学的教授科伦斯(Correns,C.E) • 奥地利维也纳农业大学的讲师切尔迈克(Tschermak)1900年分别同时发现了孟德尔的业绩。 狄夫瑞斯:进行了见月草杂交试验,发现F2的分离比为3:1。 1900,3,26日其论文“杂种分离法则” 发表在《德国植物学会杂志》(18)83-90;和法国科学院的《纪事录》(130)845-847。狄夫瑞斯曾从L.H拜莱的《植物育种》中查到孟德尔的工作。他在德文版中提到了孟德尔的工作,但在法文版中却只字未提。
科伦斯于1900,4,21日阅读狄夫瑞斯法文版的论文,发现其结论和自己的实验结果相同,尽管文中未提到孟德尔,但科伦斯已从老师未格里处知道了孟德尔的工作,于是他撰写了“ 杂种后代表现方式的孟德尔法则” 一文,1900,4,24日发表在《德国植物学会杂志》(18)158-168。这对重新发现孟德尔法则起了重要的作用。
切尔迈克也作了豌豆杂交试验,发现了分离现象,撰写了“关于豌豆的人工杂交”的讲师就职论文,清样出来后他读到了狄夫瑞和斯科伦斯的论文,于是急忙投寄论文摘要,于1900,6,24日也发表在《德国植物学会杂志》(18)232-239.三个人的工作都发表在《德国植物学会杂志》,都证实了孟德尔法则,切尔迈克也作了豌豆杂交试验,发现了分离现象,撰写了“关于豌豆的人工杂交”的讲师就职论文,清样出来后他读到了狄夫瑞和斯科伦斯的论文,于是急忙投寄论文摘要,于1900,6,24日也发表在《德国植物学会杂志》(18)232-239.三个人的工作都发表在《德国植物学会杂志》,都证实了孟德尔法则, 这就是遗传学发展史上著名的孟德尔法则的重新发现。 孟德尔法则的发现在学说界皆引起了一场激烈的论战: • 牛津大学动物学教授韦尔登(Weldon) • 剑桥大学的遗传学教授贝特森(Bateson)
贝特森先后创用: 遗传学(Genetics) 等位基因(allele) 纯合体(homozygous) 杂合体(heterozygous) 上位基因(epistatic genes)
1909年丹麦的科学家 约翰逊(Johannsen)创用了 • 基因 (gene) • 基因型(genotype) • 表型 (phenotype) • 遗传学的发展可分为四个时期:
第一个时期:细胞遗传学时期(1900-1940 ) 1910年 摩尔根(Morgan ,T.H)及其 斯特蒂文特(Sturtevant) 弟子 布里吉斯(Bridges) 缪勒(Muller) 创立了连锁定律 1927年 Muller X-射线诱发突变 基因是一个抽象的遗传因子,既是功 能单位,又是重组单位和突变单位
第二时期:微生物遗传和生化遗传时期(1941—1960)第二时期:微生物遗传和生化遗传时期(1941—1960) • 1941 Beadle和Totum 提出一基因一酶学说 • 1944Avery 确定遗传物质为DNA • 1951 McClintock B. 发现跳跃基因或称 转座 • 1953 Watson和Crick建立双螺旋模型 • 1958 Kornberg 发现 DNA合成酶 在此期遗传的基本单位是顺反子(Cis—trons)
1945: 薛丁谔(Sehrdinger,E) 《生命是什么》 (WHAT IS LIFE ? Cambridge Univ ) “ 基因是活细胞的关键组成部分,要懂得什么是生命就必须知道基因是如何发挥作用的。”
第三时期:分子遗传时期(1961~1985) • 1961: Jacob和Monod建立乳糖操纵子模型 • 1962 ,1968 Arber, 1978 Smith 发现限制 性酶 • 1964,1965:Nirenberg,Khorana破译遗传 密码 • 1972 Berg建立重组技术 • 1975 Temin发现反转录酶
1977 Sanger & Gilbert建立测序方法 • 1977 Sharp 和 Roberts 发现内含子 • 1980 Shapiro发现转座子 • 1981Cech和Altman发现核酶 • 1985 Mullis,K.建立了PCR体外扩增技术。 • 此期基因的概念是一段可以转录为功能性RNA的DNA,它可以重迭、断裂的形式存在,并可转座。