简介:2023/4/19,安徽大学生命科学学院,1,第一章绪论(1学时),本章重点1遗传和变异的概念2遗传学发展史中具有重要意义的成就难点遗传学发展的里程碑,2023/4/19,安徽大学生命科学学院,2,遗传HEREDITY生物通过不同方式产生子代,子代和亲代相似的现象。,2023/4/19,安徽大学生命科学学院,3,变异VARIATION子代和亲代之间或子代的个体之间存在的差异。,经过对变异的人工选择,培育出不同类型的鸽子,2023/4/19,安徽大学生命科学学院,4,遗传和变异的辨证统一,遗传是维持物种稳定性的因素,确保生物和人类的世代延续。变异是物种产生和进化的动力。没有变异,遗传就只是简单的重复,生物和人类无法进化。没有遗传,变异不能积累,就失去物种的稳定,进化也不可能进行。,2023/4/19,安徽大学生命科学学院,5,遗传学(GENETICS),,遗传学就是研究生物的遗传和变异的科学。,遗传和变异的现象广泛存在,其中必然存在一定的规律,是什么决定了遗传又是什么决定了变异的发生,2023/4/19,安徽大学生命科学学院,6,遗传学的分支学科,按研究对象微生物,人类,水稻等按研究水平群体,细胞,分子等按研究内容行为,辐射,发生等,2023/4/19,安徽大学生命科学学院,7,遗传学的内容,基因和生物体全部基因(基因组)的总体结构分析,基因和基因组的核苷酸顺序与生物学功能之间的关系。基因在世代之间传递的方式和规律基因表达的规律,即基因表达为性状所需的各种内外环境条件。根据获得的知识,能动地改造生物,使之符合人类的利益和要求。,,2023/4/19,安徽大学生命科学学院,8,遗传学发展简史及应用,1萌芽时期(史前时期)1865年以前2诞生时期(形成时期)186519093发展时期1910至今★遗传学的应用,2023/4/19,安徽大学生命科学学院,9,遗传学的萌芽时期,人类在新石器时代就知道驯养动物和栽培植物古巴比伦人和亚述人已知道人工授粉的方法533544,齐民要术记述了许多作物的栽培、果树的嫁接和繁殖等技术,2023/4/19,安徽大学生命科学学院,10,,,,2023/4/19,安徽大学生命科学学院,11,1665年,显微镜的发明使人们能观察到肉眼看不到的细胞结构,,2023/4/19,安徽大学生命科学学院,12,先成论和泛生论,显微镜的发明使人们可以看到精子和卵子先成论认为在性细胞中已经含有微小的成体。泛生论认为精液是在全身各个部分形成的,汇集在血管中流动,最终有精液将身体各部分的特征传递给子代。包括达尔文在内的很多科学家都接受泛生论。拉马克(17441829)更发展到“用进废退”的“获得性遗传”,2023/4/19,安徽大学生命科学学院,13,魏斯曼(AUGUSTWEISMANN),德国,法兰克福的一位化学家和医生种质学说,用种质和体质区分性细胞和其他的细胞。体质细胞的变化不会影响种质细胞,也就是说,获得性性状不会遗传给后代。连续19(22)代切掉小鼠的尾巴,新生小鼠的尾巴仍像正常的一般长。虽然他的实验并不科学,种质学说也存在缺点和错误,但所包含的科学合理的内容对遗传学发展有很大影响。,,2023/4/19,安徽大学生命科学学院,14,细胞学说十九世纪三大发现之一,,THEODORSCHWANNMATTIASSCHLEIDEN所有的动植物都由细胞组成。细胞是最小的独立的结构单位。,谁,内容,2023/4/19,安徽大学生命科学学院,15,,达尔文和进化论,1859年,物种起源发表,提出以自然选择为中心的进化论学说。,CHARLESROBERTDARWIN,2023/4/19,安徽大学生命科学学院,16,遗传学的诞生时期,1866,MENDEL发表植物杂交试验1900,MENDEL定律的再发现1903,SUTTONBOVERI提出遗传的染色体学说1909,JOHANNSON把遗传因子称为GENE“基因”1909,BATESON将本学科命名为GENETICS“遗传学”,2023/4/19,安徽大学生命科学学院,17,孟德尔遗传学的奠基人,JOHANNGREGORMENDELBRÜNN修道院(18221884),2023/4/19,安徽大学生命科学学院,18,WHY为什么孟德尔要作杂交实验,当时杂交实验取得不少发现,但还未认识到关键问题。一些国家的科学院公开悬赏征求研究课题,荷兰科学院“一种花用另一种花的花粉进行人工受精而产生新的种和品种,这个经验是说明了什么用这种方法可以产生和繁育什么样的经济作物和观赏植物”巴黎科学院“从杂种的可育性及其性状的持久性和非持久性的观点出发来研究植物杂种”,2023/4/19,安徽大学生命科学学院,19,孟德尔成功的原因方法学的创新,严格选材精心设计定量分析测交验证,2023/4/19,安徽大学生命科学学院,20,孟德尔定律的再发现(1900年)德国植物学杂志第十八卷,荷兰DEVIRES研究月见草发现F2代31的分离比,杂种分离法则P8390。德国CARLCORRENS研究玉米得到相同的结论,杂种后代表现方式的孟德尔法则P158168奥地利TSCHERMAK研究豌豆也观察到分离现象,关于豌豆的人工杂交P232239,,2023/4/19,安徽大学生命科学学院,21,遗传学的发展时期,细胞遗传学时期19101940微生物遗传学时期19411960’S分子遗传学时期1953至今,2023/4/19,安徽大学生命科学学院,22,摩尔根的贡献,1910年,得出连锁与交换定律,确定基因与染色体的关系1926年,发表基因论MORGAN的研究对象是,MORGAN,2023/4/19,安徽大学生命科学学院,23,以微生物作为研究对象,“一基因一酶”学说DNA是遗传物质的证明肺炎球菌转化实验噬菌体感染实验烟草花叶病毒重建实验“乳糖操纵子”学说,2023/4/19,安徽大学生命科学学院,24,分子遗传学时期(1953至今),1953,DNA双螺旋结构模型1960’S,遗传密码、中心法则、蛋白质和核酸的人工合成1973,DNA重组技术发明1983,第一例转基因植物获得成功1990,基因治疗、“人类基因组计划”启动2001,人类基因组测序初步完成,2023/4/19,安徽大学生命科学学院,25,DNA双螺旋模型,WATSON和CRICK,1953,2023/4/19,安徽大学生命科学学院,26,,2023/4/19,安徽大学生命科学学院,27,质粒DNA,提取,酶切,细胞,连接,形成嵌合质粒,在大肠杆菌中扩增,DNA重组技术,1976年,用DNA重组技术生产出“生长激素抑制因子”,1973,BOYER和COHEN发明,2023/4/19,安徽大学生命科学学院,28,,人类基因组计划,,2023/4/19,安徽大学生命科学学院,29,人类基因组计划,FEBRUARY2001,THEHGPCONSORTIUMPUBLISHESITSWORKINGDRAFTINNATURE15FEBRUARY,ANDCELERAPUBLISHESITSDRAFTINSCIENCE16FEBRUARY,,2023/4/19,安徽大学生命科学学院,30,炎黄一号,2007年我国科学家10月11日对外宣布,他们已经成功绘制完成第一个完整中国人基因组图谱又称“炎黄一号”,这也是第一个亚洲人全基因序列图谱。,2023/4/19,安徽大学生命科学学院,31,遗传学的实践应用意义,工业上工业微生物菌种改良医学了解疾病的原因和规律。优生学、器官移植、基因治疗等环境保护,农业上农作物杂交育种、植物基因工程;动物良种繁育,,,2023/4/19,安徽大学生命科学学院,32,将抗病、抗虫、抗盐碱、抗除草剂和优良品质基因导入农作物中,提高粮食的产量和品质。,2023/4/19,安徽大学生命科学学院,33,环境保护利用基因工程技术,利用工程微生物降解清除有毒废弃物。污水净化。利用工程微生物清除海洋泄漏原油。利用植物清除污染物。充分利用含糖废液,生产蛋白饲料。农业废弃物的生物转化。微生物采矿。,2023/4/19,安徽大学生命科学学院,34,THEEND,
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简介:概念时间场所,以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程学科网,有丝分裂间期和减数第一次分裂的间期,细胞核(主要)、线粒体、叶绿体,三、DNA的复制,方式,半保留复制,过程条件,边解旋边复制,一个DNA分子形成两个相同的DNA分子学科网,模板原料能量酶,DNA分子的两条链,游离的脱氧核苷酸,ATP等,解旋酶、聚合酶等,DNA分子通过复制,使遗传信息从亲代传给子代,从而确保了遗传信息的连续性。,轻链带(含14N),重链带(含15N),杂合链带(含14N和15N),1、一个DNA分子经过N次复制以后,可形成个DNA分子,形成条脱氧核苷酸链其中原来的脱氧核苷酸链始终有()条,占总脱氧核苷酸链数的();学科网含原始母链的DNA共有()个,占总DNA的()。,2N,2N1,2,1/2N,2,1/2N1,DNA复制中的有关计算,四、转录和翻译,1、转录,密码子,密码子,起始密码子,终止密码子,蛋白质合成的起始点,密码子从此处开始被识别(开始搬运氨基酸),AUG学科网,蛋白质合成的终止点,到次时识别结束,多肽链不再增长,进入蛋白质后期修饰。UAA、UAG、UGA,MRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基,①密码子数量②氨基酸种类③密码子种类起始密码子终止密码子能决定氨基酸的密码子,密码子相关问题,64个,约20种,1个,3个,61个,2、翻译,概念,TRNA,◆TRNA的一端携带氨基酸,另一端有3个碱基,这3个碱基只能专一性地与MRNA上特定的3个碱基配对。◆细胞中有许多TRNA,每种TRNA只能识别并转运1种氨基酸。学科网,是指严格按照MRNA上密码子的信息指导氨基酸分子合成多肽链的过程。,氨基酸的运载工具,呈三叶草形。,细胞质的核糖体;,以MRNA为模板;,20种氨基酸(由TRNA搬运);,有一定氨基酸顺序的肽链。,场所,模板,原料,合成,半保留复制,边解旋边转录,一个MRNA分子可以与多个核糖体结合,,基因,基因型,等位基因,性状,表现型,隐性基因,显性基因,隐性性状,显性性状,相对性状,,,,决定,控制,组成,构成,控制,控制,性状分离,1、主要概念关联,2、孟德尔成功的原因,①选取试验材料准确(豌豆),②先分析一对相对性状再分析两对或两对以上相对性状,③用统计学的方法进行分析,人工异花传粉示意图,孟德尔在做杂交试验时,先除去未成熟花的全部雄蕊,这叫做去雄。然后,套上纸袋,待花成熟时,再采集另一植株的花粉,撒在去雄花的柱头上。,,豌豆一对相对性状的遗传分析图解,P亲本,,AA,AA,,,A,A,配子,3、基因的分离定律,F1子一代,F2子二代,显性性状,性状分离,①显性性状由显性基因控制(A),隐性性状由隐性基因控制(A),基因成对存在。,②配子形成时,成对的基因分开,分别进入不同的配子,受精时,基因恢复成对。,③A对A有显性作用。,验证试验,,测交试验,杂种子一代,隐性纯合子,红花,白花,,测交,配子,,红花,白花,1∶1,测交后代,,②用来测定F1的基因组合,①证明了F1在形成配子时,成对的基因分离,分别进入不同的配子中,基因分离定律的内容,细胞进行减数分裂时,等位基因会随着同源染色体的分开而分离,分别进入到两个配子中,独立地随配子遗传给后代。,解释下面的问题,表现型和基因型以及它们的关系,性状的表现基因型环境,决定表现型的主要因素基因型相同,表现型是否相同表现型相同,基因型是否相同(举例)在相同的环境中,基因型相同,表现型是否相同,在实践上的应用,⑴杂交育种,①隐性基因控制的优良性状,例小麦、水稻矮杆性状的选育AA,②显性基因控制的优良性状,例小麦抗杆锈病性状的选育AA,⑵医学上的应用,,对遗传病的基因型和发病概率做出推断,①系谱图,②隐性基因控制的遗传病隐性遗传病白化病、先天性聋哑,③显性基因控制的遗传病显性遗传病多指、并指,自交,思考,一表现型正常的夫妇,男方父亲白化,女方父母正常,但其弟白化,求他们生育一个白化病孩子的几率,1/6,某农场牧养的羊群中有黑、白两种毛色的羊。已知毛色受一对等位基因A、A控制。牧民让两只白色羊交配,后代中既有白羊,也有黑羊。请分析回答1上述羊毛的黑色和白色中,显性性状的毛色为。2上述两只白羊的基因型是,它们生下的小羊的基因型可能是。3两只白羊交配产生的后代中出现了白羊和黑羊,这种现象在遗传学上称为,产生这种现象的根本原因是。4上述两只白羊再生一只黑色母羊的几率是。,自由组合定律的遗传图解,P,YYRR,黄色圆粒,YYRR,绿色皱粒,╳,减数分裂,减数分裂,,,配子,YR,YR,YR,YR,YR,YYRR,,,受精,黄色圆粒,减数分裂,,YR,YR,YR,YR,YR,,,,,黄圆9/16,,,,黄皱3/16,绿圆3/16,绿皱1/16,YRYRYRYR,YRYRYRYR,YYRRYYRR,,YYRR,F1,F2,1、在F2表型中亲本类型所占的比例是2、在F2表型中新类型占的比例是3、在F2中纯合体所占的比例是4、在F2中双显性性状个体所占的比例是5、在F2双显性类型中纯合体所占的比例是6、在F2中双隐性性状个体所占的比例是7、在F2中基因型为YYRR的个体所占的比例是8、在F2的表现型中新类型的杂合所占的比例是9、在F2的新类型中纯合体所占的比例是,5/8,3/8,1/4,9/16,1/9,1/16,1/4,2/3,1/3,基因自由组合定律的内容,在减数分裂形成配子时,同源染色体上的等位基因彼此分离;非同源染色体上的非等位基因可以进行自由组合。,自由组合定律的测交试验,杂种子一代,隐性纯合子,YYRR,YYRR,╳,,YR,YR,YR,YR,YR,,,,,,,,YYRR,YYRR,YYRR,YYRR,1111,配子,测交后代,,例如图表示某一生物精原细胞中染色体和染色体上的基因,据图回答,,,,,,,,,,A,B,A,B,1此细胞的基因型是,AABB,(2)属于同源染色体的是,12,34,1和2、3和4,(3)属于非同源染色体的是,1和3、1和4;2和3、2和4,(4)属于等位基因的是,A和A、B和B,(5)该细胞进行减数分裂时,发生分离的基因是,A和A、B和B,A和B(或B)、A和B(或B),6减数分裂,此细胞能形成种精子,精子的基因型是,4,ABABABAB,自由组合的基因是,性别决定,♀XX,♂XY,人染色体,常染色体,性染色体,,22对,,XY型性别决定,精子,卵细胞,XY,XX,X,Y,X,XX,XY,11,,,,,,,,子代,ZW型性别决定,色盲基因是隐性的,它与它的等位基因都只存在于X染色体上,Y染色体上没有。,色觉基因型,XBXB,XBXB,XBXB,XBY,XBY,由染色体上的基因决定的性状在遗传时与性别联系在一起,这类性状的遗传被称为伴性遗传,也叫性连锁遗传。,伴性遗传,伴性遗传,伴X隐性遗传病(色盲、血友病)患者男性多于女性,母病子必病,女病父必病,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,III3的基因型是_____,他的致病基因来自于I中_____个体,该个体的基因型是__________2III2的可能基因型是______________,她是杂合体的的概率是________。(3)IV1是色盲携带者的概率是__。,I,II,III,IV,1,2,3,4,1,2,1,2,3,XBY,1,XBXB,XBXB或XBXB,1/2,例题下图是某家系红绿色盲遗传图解。请据图回答。,,男性正常,,女性正常,,男性色盲,,女性色盲,1/4,,基因重组,生物在进行有性生殖过程中,控制不同性状的基因的重新组合的过程,1概念,2原因,③重组DNA技术,②基因的互换同源染色体上的非姐妹染色体之间发生局部互换,3实例,通过有性生殖实现基因重组为生物变异提供了极其丰富的来源,是生物多样性的重要原因之一,基因重组能否产生新的基因,4意义,①生物进化的源泉。②形成生物多样性的原因之一。,重组DNA技术的一般过程,基因突变,,概念,原因,特点,意义,DNA分子中碱基对的增添、缺失或改变等变化。,物理、化学、生物因素,①普遍性②随机性③稀有性④有害性⑤不定向性,①是生物变异的根本来源,为生物进化提供了最初的原材料。②是动植物遗传改良的基础。,基因突变,分裂间期DNA复制,镰刀型细胞贫血症,时期,实例,染色体结构和数目变异,1、染色体结构的变异,①细胞内的个别染色体数目的改变(21三体综合征),②染色体以染色体组的形式成倍增加或减少,2、染色体数目的变异,染色体组,细胞中的一组非同源染色体,形态和功能各不同,但是携带着控制一种生物生长发育,遗传和变异的全部信息,这样的一组染色体叫做一个染色体组。,单倍体和一倍体、二倍体、多倍体,单倍性变异和一倍性变异、多倍性变异,,该生物的一个染色体组,,生物变异在育种上的应用,单倍体类型,纯合子,单倍体育种,ABABABAB,ABABABAB,AABBAABBAABBAABB,F1AABB,,(优点明显缩短育种年限),无子西瓜的培育过程,问该植株的西瓜的果肉细胞,种子的种皮和胚的染色体组数目各是多少,,化学因素有亚硝酸、硫酸二乙酯等。,(1)人工诱导基因突变常用方法,物理因素包括X射线、紫外线、激光等;,生物因素病毒、细菌等。,人工诱变在育种上的应用,①成功率低,有利个体往往不多②会出现返祖现象,(2)优点,(3)缺点,,,神奇的太空育种,,关注人类遗传病,人类遗传病,,基因遗传病,染色体遗传病,,,单基因遗传病,多基因遗传病,常染色体遗传病,性染色体遗传病,,常隐白化病、先天性聋哑、黑尿症,常显多指、软骨发育不全,伴X染色体隐性红绿色盲、血友病,伴X染色体显性抗维生素D佝偻病,,21三体综合征,猫叫综合征,,性腺发育不全综合征,先天性睾丸发育不全综合征,XYY综合征,遗传病的监测和预防,禁止近亲结婚、产前诊断、遗传咨询,,生物的进化,达尔文“自然选择说”,现代生物进化理论,种群是生物进化的基本单位突变和基因重组产生进化的原材料自然选择决定进化方向在自然界中,隔离是物种形成的重要条件,基因库、基因频率、基因型频率、遗传漂变,生物进化的主要原因,可遗传的变异,自然选择,,,种群的基因频率变化,,生物的进化,“中性学说”(内容及与现代达尔文主义的关系),计算该群体中各基因型频率和各基因频率并填入表中,第二节生物进化和生物多样性,生物进化的基本历程,生物多样性,遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性,生物的五界系统,,
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