遗传学发展史PPT课件02

遗传学的发展历史遗传学的发展历史公元前公元前4000年，伊拉年，伊拉克的古代巴比伦石刻克的古代巴比伦石刻上记载了马头部性状上记载了马头部性状在在5个世代的遗传。个世代的遗传。第一节第一节 遗传学研究的对象和任务遗传学研究的对象和任务 1 1遗传学的研究内容：遗传学的研究内容：(1).(1).是研究生物是研究生物遗传和变异遗传和变异的科学：的科学：遗传学与生命起源和生物进化有关。遗传学与生命起源和生物进化有关。(2).(2).是研究生物体是研究生物体遗传信息和表达规律遗传信息和表达规律的科学：的科学：解决问题：物种解决问题：物种 代代相传；代代相传；性状性状 遗传。遗传。(3).(3).是研究和了解是研究和了解基因本质基因本质的科学：的科学：遗传物质是什么？遗传物质是什么？遗传物质遗传物质 性状？性状？遗传学遗传学是一门是一门涉及涉及生命起源和生物进化的理论科学，生命起源和生物进化的理论科学，同时也是一门同时也是一门密切联系密切联系生产实际的基础科学，生产实际的基础科学，直接指导直接指导医学研究和植物、动物、微生物育种。医学研究和植物、动物、微生物育种。2 2遗传和变异的概念遗传和变异的概念(1)(1)遗传遗传(heredity)：亲子间的相似现象。亲子间的相似现象。“种瓜得瓜、种豆得豆种瓜得瓜、种豆得豆”(2)(2)变异变异(variation)：个体之间的差异。个体之间的差异。“母生九子，九子各别母生九子，九子各别”(3)(3)遗传和变异是一对矛盾。遗传和变异是一对矛盾。(4)(4)遗传遗传、变异变异和和选择选择是生物进化和新品种选育的是生物进化和新品种选育的 三大因素：三大因素：遗传遗传+变异变异+自然选择自然选择 形成形成物种物种 遗传遗传+变异变异+人工选择人工选择 动、植物动、植物品种品种(5)(5)遗传和变异的表现与遗传和变异的表现与环境环境不可分割。不可分割。自然选择自然选择人工选择人工选择3 3遗传学研究的对象遗传学研究的对象以微生物以微生物(细菌、真菌、病毒细菌、真菌、病毒)、植物和动物以及人类为对象，植物和动物以及人类为对象，研究研究其其遗传变异规律遗传变异规律。4 4遗传学研究的任务：遗传学研究的任务：(1)(1)阐明：阐明：生物遗传和变异现象生物遗传和变异现象 表现规律；表现规律；(2)(2)探索：探索：遗传和变异原因遗传和变异原因 物质基础物质基础 内在规律；内在规律；(3)(3)指导：指导：动植物和微生物育种动植物和微生物育种 提高医学水平。提高医学水平。第二节第二节 遗传学的发展遗传学的发展1 1遗传学起源于育种实践：遗传学起源于育种实践：人类人类 生产实践生产实践 遗传和变异遗传和变异选择选择 育成优良品种。育成优良品种。一、现代遗传学发展前一、现代遗传学发展前2.18世纪下半叶和世纪下半叶和19世纪上半叶期间，世纪上半叶期间，拉马克拉马克和和 达尔文达尔文对生物界遗传和变异进行了系统的研究：对生物界遗传和变异进行了系统的研究：(1)拉马克（拉马克（Lamarck J.B.,17441829）：）：环境条件改变是生物变异的根本原因；环境条件改变是生物变异的根本原因；用进废退学说用进废退学说和和获得性状遗传学说获得性状遗传学说如长颈鹿、家鸡翅膀。如长颈鹿、家鸡翅膀。(2).达尔文（达尔文（Darwin C.，18091882）：）：广泛研究遗传变异与生物进化关系。广泛研究遗传变异与生物进化关系。1859年发表年发表物种起源物种起源著作，提出著作，提出自然选择自然选择和和人工选择人工选择的进化学说，认为生物是由简单的进化学说，认为生物是由简单 复杂、低级复杂、低级高级高级逐渐进化逐渐进化而来的。而来的。承认获得性状遗传的一些论点，并承认获得性状遗传的一些论点，并提出提出“泛生论泛生论”假说。假说。达尔文：达尔文：以以博物学家博物学家的身份进行了年的环球考察工作。的身份进行了年的环球考察工作。“贝克尔贝克尔“号巡洋舰号巡洋舰3魏斯曼（魏斯曼（Weismann A.，18341914）：）：种质连续论：种质连续论：种质是世代连续不绝的；种质是世代连续不绝的；支持支持选择理论；选择理论；否定否定后天获得性遗传：老鼠后天获得性遗传：老鼠2222代割尾巴试验。代割尾巴试验。二、现代遗传学的发展阶段二、现代遗传学的发展阶段1.1.孟德尔（孟德尔（Mendel G.J.，18221884）系统地研究了生物的遗传和变异。系统地研究了生物的遗传和变异。豌豆杂交试验（豌豆杂交试验（1856-18641856-1864）：）：%18661866年年发表发表植物杂交试验植物杂交试验,提出了提出了分离规律分离规律和和独立分配规律独立分配规律；%假定细胞中有假定细胞中有“遗传因子遗传因子”，认为遗传是受细胞里的遗传因子所控制的。，认为遗传是受细胞里的遗传因子所控制的。2 21900年，年，三位植物学家三位植物学家：狄狄弗里斯（弗里斯（De Vris H.）科伦斯（科伦斯（Correns C.）冯冯切尔迈克（切尔迈克（VonTschermak E.）在不同国家用多种植物进行了与孟德尔早期研究相类似的杂交育种试验在不同国家用多种植物进行了与孟德尔早期研究相类似的杂交育种试验获得与孟德尔相似的解释获得与孟德尔相似的解释 证实孟德尔遗传规律证实孟德尔遗传规律确认重大意义。确认重大意义。1900年孟德尔遗传规律的重新发现年孟德尔遗传规律的重新发现标志着标志着遗传学的遗传学的建立建立和开始发展和开始发展孟德尔被公认为现代遗传学的创始人。孟德尔被公认为现代遗传学的创始人。1910年起将孟德尔遗传规律年起将孟德尔遗传规律 孟德尔定律。孟德尔定律。纪念孟德尔先生纪念孟德尔先生：在其修道院建立了纪念馆。：在其修道院建立了纪念馆。3.3.狄狄费里斯（费里斯（de Vries H.,18481935）：）：提出提出“突变学说突变学说”(19011903)：认为突变是生物进化因素。认为突变是生物进化因素。贝特生（贝特生（Bateson W.,1906）：）：.从香豌豆中发现性状连锁；从香豌豆中发现性状连锁；.创造创造“genetics”。4.4.约翰生（约翰生（JohannsenW.,18591927）：）：.1909年发表年发表“纯系学说纯系学说”：明确区别明确区别基因型基因型和和表现型表现型；.最先提出最先提出“基因基因”一词：一词：替代遗传因子概念。替代遗传因子概念。5.5.鲍维里（鲍维里（Boveri T.,1902）和）和萨顿（萨顿（Sutton W.,1903）：）：发现发现遗传因子遗传因子的行为与的行为与染色体染色体行为呈行为呈平行平行关系关系,染色体遗传学说的初步论证。染色体遗传学说的初步论证。6.6.摩尔根（摩尔根（Morgan T.H.,18661945）：）：.提出提出“性状连锁遗传规律性状连锁遗传规律”；.提出染色体遗传理论提出染色体遗传理论 细胞遗传学；细胞遗传学；.著著“基因论基因论”：认为基因在染色体上直线排列，创立：认为基因在染色体上直线排列，创立基因学说基因学说。7.7.诱变：诱变：穆勒穆勒（Muller H.T.）：）：1927年对果蝇用年对果蝇用X 射线射线诱发突变。诱发突变。斯特德勒（斯特德勒（Stadler L.T.）：）：1927年在玉米用年在玉米用X 射线射线诱发突变。诱发突变。两人证实了基因和染色体的突变不仅在自然情况下产生，且用两人证实了基因和染色体的突变不仅在自然情况下产生，且用X射线处理也会产生大量突变。射线处理也会产生大量突变。这种用这种用人工产生遗传变异人工产生遗传变异的方法，使遗传学发展到一个新的阶段。的方法，使遗传学发展到一个新的阶段。布莱克斯生布莱克斯生（Blakeslee A.F.）：）：利用利用秋水仙素秋水仙素诱导多倍体。诱导多倍体。8.8.比德尔（比德尔（Beadle G.W.，1941）：）：在红色面包霉的生化遗传研究中，在红色面包霉的生化遗传研究中，分析了许多生化突变体：分析了许多生化突变体：.提出提出“一个基因一种酶一个基因一种酶”假说；假说；.发展了微生物遗传学、生化遗传学。发展了微生物遗传学、生化遗传学。以后研究表明，以后研究表明，基因决定着蛋白质基因决定着蛋白质(包括酶包括酶)合成合成 改为改为“一个基因一个蛋白质或多肽一个基因一个蛋白质或多肽”。9.9.艾弗里（艾弗里（Avery O.T.,1944）等用纯化因子研究等用纯化因子研究肺炎双球菌肺炎双球菌的转化实验，证明了遗传物质是的转化实验，证明了遗传物质是DNA而不是蛋白质。而不是蛋白质。赫尔希（赫尔希（Hershey A.D.,1952）等用同位素示踪法在研究等用同位素示踪法在研究噬菌体噬菌体感染细菌的实验中，再次确认了感染细菌的实验中，再次确认了DNA是遗传物质。至此，已为是遗传物质。至此，已为遗传物质的化学本质以及基因功能定了初步的理论基础。遗传物质的化学本质以及基因功能定了初步的理论基础。10.10.沃森（沃森（Watson J.D.）和克里克（）和克里克（Crick F.H.C.）根据对根据对DNA化学分析和化学分析和X射线晶体学结果射线晶体学结果DNA分子结构模式理论分子结构模式理论（双螺旋结（双螺旋结构，构，1953）。）。意义：意义：为为DNA分子结构、自我复制、相对稳定性和变性提出合理解释；分子结构、自我复制、相对稳定性和变性提出合理解释；DNA是贮存和传递遗传信息的物质；是贮存和传递遗传信息的物质；基因是基因是DNA分子上的一个片段；分子上的一个片段；分子生物学分子生物学诞生诞生将生物学各分支学科及相关的农学、医学研究推进到分子水平将生物学各分支学科及相关的农学、医学研究推进到分子水平是遗是遗传学发展到分子遗传学的重要传学发展到分子遗传学的重要转折点转折点。11.11.雅各布（雅各布（Jacob F.）和莫诺（）和莫诺（MonodJ.）：）：1961年提出了年提出了大肠杆菌大肠杆菌的操纵子的操纵子学说，阐明微生物学说，阐明微生物基因表达的调节问题。基因表达的调节问题。由于上述成就，至由于上述成就，至60年代末已基本搞清楚年代末已基本搞清楚蛋白质生物蛋白质生物合成合成的过程，验证了的过程，验证了1958年克里克提出的年克里克提出的“中心法则中心法则”。而这一法则因而这一法则因1970年年逆转录酶逆转录酶的发现而作了的发现而作了修正修正。遗传密码的破译遗传密码的破译解决解决遗传信息本身的物质基础及含义遗传信息本身的物质基础及含义的问题。的问题。“中心法则中心法则”解决解决遗传信息的传递途径和流向问题。遗传信息的传递途径和流向问题。*分子遗传学取得的许多成就大都来自对分子遗传学取得的许多成就大都来自对原核生物原核生物的研究，的研究，70年代开始在此基础上逐渐开展对年代开始在此基础上逐渐开展对真核生物真核生物的研究。的研究。在分子遗传学中已成功地：在分子遗传学中已成功地：人工分离基因；人工分离基因；人工合成基因；人工合成基因；人工转移基因；人工转移基因；克隆技术应用。克隆技术应用。目前：目前：基因工程基因工程 定向改变遗传性状。定向改变遗传性状。更自由和有效地更自由和有效地改变改变生物性状；生物性状；打破物种界限，打破物种界限，克服克服远缘杂交困难；远缘杂交困难；培育培育优良动、植物新品种；优良动、植物新品种；治疗治疗人类的一些遗传性疾病人类的一些遗传性疾病。遗传学发展：遗传学发展：整体水平整体水平 细胞水平细胞水平 分子水平；分子水平；宏观宏观 微观；微观；染色体染色体 基因；基因；逐步深入到研究遗传物质结构和功能。逐步深入到研究遗传物质结构和功能。现代遗传学已发展出现代遗传学已发展出3030多个分支：多个分支：细胞遗传学细胞遗传学 数量遗传学数量遗传学 生统遗传学生统遗传学发育遗传学发育遗传学 进化遗传学进化遗传学 微生物遗传学微生物遗传学辐射遗传学辐射遗传学 医学遗传学医学遗传学 分子遗传学分子遗传学遗传工程遗传工程 生物信息学生物信息学 基因组学等基因组学等第三节遗传学在科学和生产发展中的作用第三节遗传学在科学和生产发展中的作用1科学发展上的作用：科学发展上的作用：解释解释生物进化生物进化原因，阐明生物进化的遗传机理；原因，阐明生物进化的遗传机理；遗传学表明高等和低等生物所表现遗传学表明高等和低等生物所表现遗传规律相同遗传规律相同；分子遗传学的发展，进而分子遗传学的发展，进而认识生命本质认识生命本质(DNA、蛋白质、蛋白质)。2在生产实践上：在生产实践上：*对农业科学起直接指导作用对农业科学起直接指导作用（丰富和更新动植物育种新技术）；（丰富和更新动植物育种新技术）；*指导医学研究，提高健康水平。指导医学研究，提高健康水平。3遗传学仍在发展：遗传学仍在发展：.理论上和实践上仍有许多需要解决的问题；理论上和实践上仍有许多需要解决的问题；.广泛利用丰富的生物资源，提高育种效果。广泛利用丰富的生物资源，提高育种效果。遗传学遗传学是一门处于发展巅峰时期的学科。是一门处于发展巅峰时期的学科。目前遗传学目前遗传学前沿前沿已从对原核生物的研究已从对原核生物的研究转向转向高等高等真核生物，从对性状传递规律研究真核生物，从对性状传递规律研究深入到深入到基因的表达基因的表达及其调控的研究。及其调控的研究。19901990年美国年美国正式开始实施的正式开始实施的人类基因组作图及测序人类基因组作图及测序计划计划。测定和分析测定和分析人体基因组人体基因组全部核苷酸排列次序全部核苷酸排列次序 揭示揭示携带的全部遗传信息携带的全部遗传信息 阐明遗传信息表达规律及其阐明遗传信息表达规律及其最终生物学效应。最终生物学效应。人类基因组人类基因组“工作框架图工作框架图”在在2000年年6月月26日日宣布完成绘制（历时宣布完成绘制（历时10年），年），2003年年4月月14日日美英日法德中等国的美英日法德中等国的科学家宣布完成人类基因组的测序科学家宣布完成人类基因组的测序工作。工作。我国我国参与研究的第参与研究的第3号染色体，共计号染色体，共计3000万个碱基对，约占人类基因组全部序列万个碱基对，约占人类基因组全部序列1%（中科院遗传所人类基因组中心杨焕明教授负责，（中科院遗传所人类基因组中心杨焕明教授负责，1999年年9月加入这一研究计划）。月加入这一研究计划）。预计预计基因组的结构及其功能基因组的结构及其功能研究，在相当一段时间内都会是分子生物学、细胞生物学和分子遗传学共同注意的问题，并开研究，在相当一段时间内都会是分子生物学、细胞生物学和分子遗传学共同注意的问题，并开始形成一门始形成一门新的遗传学分支新的遗传学分支基因组学基因组学（genomics）。）。基因组学基因组学将取得突破性进展，并带动生命科学其它学科的研究取得重大进展。遗传学仍会占据未来生物学的核心地位。将取得突破性进展，并带动生命科学其它学科的研究取得重大进展。遗传学仍会占据未来生物学的核心地位。