MODERE GENETICS

现代遗传学

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 19913. 方宗熙编著：普通遗传学 科学出版社 19794.[ 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 19805. 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 20007．盛祖嘉 沈仁权 分子遗传学 复旦大学出版社 19888．孙乃恩 孙东旭 朱德煦 分子遗传学 第二版 南京大学出版社 19979．朱玉贤 李毅 分子生物学 高等教育出版社 199710. 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 198712. 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 198515. 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，199318.[ 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., GENES Ⅶ. University Press, Oxford. (2000) 24 .J.D.Watson et al Molecular Biology of the Gene 4th The Benjamin /Cummings PublishingCoompany,Inc.198725. B.Alberts,D.Bray,J.Lewins,M.Raff,K.Roberts, J.D. Watson: Molecular Biology of THE CELL 3rd

Garland Publishing,Inc. New York & London 199426. Strachan, R.F. and Read, A.P., Humen molecular 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， 198731. 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， 199834. 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（ Hippocrate

s ） 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 Vrie

s ）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（ Tscher

mak ） 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，

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 ）

1941 Beadle 和 Totum 提出一基因一酶学说 1944 Avery 确定遗传物质为 DNA1951 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—tron

s ）

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1981 Cech 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。