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1、,遗 传 学 (Genetics),天津师范大学生命科学院,Instructor: 栾维江 Lab：明理楼 A517 Phone: 23766825(O) E-mail: ,刘祖洞著，遗传学上下册，高等教育出版社王亚馥，戴灼华主编，遗传学，高等教育出版社赵寿元，乔守怡主编，现代遗传学，高教出版社贺竹梅主编，现代遗传学，高教出版社,主要参考书,Cell Nature Science Gene Dev. PNAS Plant Cell EMBO J. PLoS JBC Proteomics MCP Genetics,主要参考杂志,第一章 绪论,遗传学基本概念 遗传学研究方法 遗传学研究对象及任务
2、遗传学发展,遗传学基本概念,遗传学（genetics）：研究生物的遗传和变异 现象及其规律的一门学科。（1）遗传(heredity, inheritance）：子代与亲代相似、物种的延续性“ 种瓜得瓜，种豆得豆。” （2）变异（variation）：生物个体之间差异的现象。“一母生九子，九子各不同。”,Genetics research focuses on three areas,Classical / Transmission Genetics(经典遗传学)Molecular Genetics(分子遗传学)Population/Evolutionary Genetics(群体/进化遗传学)
3、,经典遗传学,Mendelian Rules (孟德尔规律) Mutational Analysis (突变分析) Controlled Breeding (育种调控) Pedigree Analysis (系谱分析) Gene Interaction (基因相互作用) Genetic Mapping (遗传图谱) Chromosomal Theory (染色体理论),分子遗传学,Study genetics at DNA molecular level , for example, DNA Structure （结构） DNA Replication (复制) Genetic Code (遗
4、传密码) Transcription (转录)and Translation(翻译) Recombinant DNA (DNA重组) DNA Sequencing (DNA 测序) Gene Cloning (基因克隆) Transgenic (转基因)Plants and Animals Gene silencing (基因沉默),群体/进化遗传学,Such as, Measuring gene frequencies(基因频率测量) Measuring gene changes (基因变化测量) Measuring the forces that drive genetic change
5、(遗传变化影响力) Mutation (突变), migration(迁移), selection(选择), genetic drift(遗传漂移),The scientific method,Observation,Hypothesis,Prediction,Experiment,New hypothesis,refute,Support,B,E,F,G,Gene cloning of the cured leaf and dwarf mutant,Chl content is declined in cd1 mutant,Gene mapping,100bp,250bp,Sequencin
6、g and analysis of mutation,OsCSLD,OsActin1,WT,M,P1,P2,ACG ATA TTC ACC GGG GGG CTC AAC TGC GCC ACG CGC ggc cac cgG GCC ACG TGC TCA Thr Ile Phe Thr Gly Gly Leu Asn Cys Ala Thr Arg Gly His Arg Ala Thr Cys Ser ACT TCT CCG GCG AGG GCG GCG CCA CCG CCG CCT CCA GGG CGG CGG CGT CGG GGA Thr Ser Pro Ala Arg Al
7、a Ala Pro Pro Pro Pro Pro Gly Arg Arg Arg Arg Gly ACA TGT CGT GCA AGA TGC GCG GGT GCG ACA TGC CCG CGT TCC TCA ACG GCG GCC Thr Cys Arg Ala Arg Cys Ala Gly Ala Thr Cys Pro Arg Ser Ser Thr Ala Ala GCC CGC CGT GCG ACT GCG GGT TCA TGA Ala Arg Arg Ala Thr Ala Gly Ser *,OsCD1 encodes a member of cellulose
8、synthase-like D subfamily,研究对象及科研上所用研究材料,What is an ideal material?Small （研究空间上考虑） many progeny (后代易繁殖) short life cycle (生活世代短) a small genome (基因组小) developmentally complex? （发育复杂适当）,遗传学研究任务,遗传与变异现象与基本规律 阐明生物遗传、变异现象及其表现规律。 遗传的本质与内在规律 探索遗传、变异的原因及其物质基础(遗传的本质)，揭示遗传变异的内在规律(基因的结构和功能）。 指导生物遗传改良工作 在上述工作基
9、础上，指导动、植物和微生物遗传改良(育种)实践。,遗传学发展,拉马克：用进废退和获得性状遗传 达尔文：进化论 魏斯曼：种质连续论 孟德尔：遗传因子假说 摩尔根：遗传的染色体理论 基因水平上全面发展,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。,1809 -1882 Father of evolutionary theory Published Origin of Species in 1859 自然选择和物竞天择,达
10、尔文和进化论,魏斯曼：种质连续论,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。,Gregor Mendel: the father of genetics,Born in july, 1822, in current Czech Republic 1851-53:
11、University of Vienna, without finishing due to health reasons (epilepsy 癫痫病) 8 years of studying hybrid in the backyard garden His publication received little reaction from scientific community,“my scientific studies have afforded me great gratification; and I am convinced that it will not be long b
12、efore the whole world acknowledges the results of my work” Rediscovery of Mendels laws by Hugo de Vries, Carl Correns and Erich von Tschermak in 1900,分离律：决定同一性状的成对遗传因子彼此分离，独立地遗传给后代，也可以表述为颗粒遗传，以区别于以前流行的混合学说，说明因子没有消失； 自由组合律：确定不同遗传性状的遗传因子间可以自由组合。,孟德尔总结出生物遗传的两条基本规律,Thomas Hunt Morgan 1933,遗传的染色体理论Morgan
13、,果蝇 (Drosophila melanogaster),1933, Nobel Prize in Physiology or Medicine,连锁互换规律遗传重组,当所研究的两个基因位于同一染色体上而又距离较近时，Morgan的连锁遗传规律起主导作用。当所研究的两个基因位于不同染色体上时，孟德尔的独立分离规律起主导作用。,DNA 分离发现,Friedrich Miescher,1869年 Friedrich Miescher 从细胞核中分离出了DNA混合物，他当时称之为核素 （nuclein）. 其主要成分为DNA。之后在1900s,通过众多科学家努力，纯化出了DNA和RNA,Frede
14、rick Griffith 细菌转化实验,1928年，英国科学家Griffith等人发现，具有光滑外表的S型肺炎链球菌能使小鼠发病，具有粗糙外表的R型细菌没有致病力。荚膜多糖能保护细菌免受动物白细胞的攻击。,Griffiths transformation experiments,DNA分子是遗传物质的实验证据,1943年，美国著名的微生物学家Avery首先用实验证明基因就是DNA，带有遗传信息。,Oswald Avery,Avery experiments for genetic material,DNA分子是遗传物质的实验证据,1952年，美国冷泉港卡内基遗传学实验室科学家Hershey和
15、他的学生Chase从事噬菌体侵染细菌的实验，进一步证明DNA是遗传物质，获得了1969年Nobel 奖金,(A),(B),DNA双螺旋结构的发现,1962年，Watson和Crick因为在1953年提出DNA的反向平行双螺旋模型而与Wilkins共获Noble生理医学奖，后者通过X射线衍射证实了Watson-Crick模型。,Crick,Watson,Wilkins,Franklins x-ray picture of DNA,Franklin,DNA如何复制,Matthew Meselson Franklin Stahl,1958年, Matthew Meselson and Franklin Stahl 证明了DNA的半保留复制方式（ semiconservative pathway）,Replication of DNA: semiconservative,遗传密码的发现,1967年解开了遗传密码， Robert Holley, Har Khorana, and Marshall Nirenberg分享了1968年Nobel Prize,DNA,RNA,Protein,Self-replication,Transcription,Retrotranscription,Translation,Crick于1954年所提出的遗传信息传递规律（即中心法则）,
