第五章遺傳和變異基因基因在遺傳中的作用生物的遺傳變異與生物進化遺傳和優生基因工程第五章遺傳和變異教學目的與要求

教學目的與要求：了解遺傳因子的發現過程，掌握基因的本質。掌握基因在生物遺傳中的作用。了解生物的遺傳變異在生物進化中的作用。了解遺傳病的種類、診斷和基因治療的一般知識。了解基因工程的原理、基本內容和應用。教學重點與難點：基因的本質。基因在生物遺傳中的作用。遺傳病第五章遺傳和變異基因工程基因工程概述基因工程的方法步驟基因工程研究進展和應用前景基因工程安全性基因工程操作及其產品安全性第五章遺傳和變異基因工程安全性基因工程操作及其產品安全性1971年，MIT（美國麻省理工學院）有人提出了將猴腎病毒SV40DNA同λ噬菌體DNA重組，然后導入大腸桿菌細胞的設想。反對的理由：帶有病毒DNA的重組分子有可能從實驗室逸出，并隨著大腸桿菌感染人類的腸道，其后果將十分嚴重。于是研究計劃被擱置。開始是從事DNA重組研究的科學工作者擔心，后來波及到群眾團體。1973年，美國的公眾第一次公開表示，擔心應用重組DNA技術可能會培育出具有潛在危險性的新型微生物，而給人類帶來難以預料的后果。第五章遺傳和變異1974年，美國成立重組DNA咨詢委員會，擔心重組DNA在人類及其它的生物體內傳播，因而有可能造成或擴大癌癥及其它疾病的發生范圍，要求暫停兩類的實驗：第一類，涉及組合一種在自然界尚未發現的，有產生病毒能力或帶有抗菌素抗性基因的新型有機體。第二類，涉及將腫瘤病毒或其它動物病毒的DNA引入細菌的實驗。第五章遺傳和變異1975年，展開討論：潛在危險的基因可能偶然逃出實驗室，或成功地寄生在實驗工作者的腸道中，從而導致某種災難性的后果；過分擔憂沒有必要，有危險可以防范，原核生物同真核生物接觸，自然合成重組體類型，沒有在自然選擇中取得優勢。但在如下三個問題上達成一致：新發展的基因工程技術為解決生物、醫學和社會問題展開了樂觀的前景。新組成的重組DNA生物體的以外擴散，可能會出現不同程度的潛在危險。采取防范措施，在嚴格控制條件下進行必要的DNA重組實驗。目前進行的某些實驗，即便在嚴格控制的條件下，其潛在的危險性仍然很大。第五章遺傳和變異1976年，美國制定了“重組DNA研究準則”：禁止若干類型的重組DNA實驗，規定了實驗的物理防護和生物防護。物理防護，P1-P4（分別為普通、裝備負壓柜、全負壓實驗室、專用試驗樓）。生物防護EK1-EK3（分別為大腸桿菌在自然環境中一般都是要死亡的、在自然環境中無法生存）1976年發展出來第一個安全菌株EK12，χ1776菌株，營養缺陷突變體、細胞壁十分脆弱。1977年，首家專門制造和生產醫療藥品的基因工程公司成立。發展證實，危險并不象擔心的。迄今尚未發現重組DNA危險事例。1979年，允許使用病毒DNA進行重組實驗。1984年，美國公布了新條例，有所放寬。1989年，批準了植物基因工程。第五章遺傳和變異基因工程研究進展和應用前景微生物基因工程，微生物生長繁殖快、容易大規模培養人胰島素胰島素是治療胰島素依賴性糖尿病的唯一有效的藥物。胰島素由A、B兩條鏈組成，分別有21和30個氨基酸。500多萬患者。以前獲得500g胰島素需要800-1000kg的牛胰臟。1978年，美國Genentech公司成功用大腸桿菌表達了人的胰島素基因。1982年美國FDA批準基因工程胰島素在美國銷售。第五章遺傳和變異生長激素缺乏導致侏儒癥。191個氨基酸的蛋白質。生長激素有物種特異性，所以只能用人的生長激素來治療侏儒癥。以前大多從尸體的腦垂體中獲得，來源非常有限?，F在用大腸桿菌生產。我國正在試產。干擾素一類抗病毒、抗腫瘤、同時具有免疫調節功能的蛋白質。根據來源不同可分為α、β、γ三個亞型。過去靠體外培養的人細胞來生產，產量低，成本高。現用大腸桿菌生產治療病毒感染和某些腫瘤。乙型肝炎疫苗HBV通過血液傳播。我國HBV攜帶者至少有1億人。HBV不能在組織培養細胞中生長，以前乙肝抗原只能從病毒攜帶者的血清中分離加熱處理后制成疫苗，成本高，數量少?，F用大腸桿菌生產乙肝病毒的基因工程疫苗。我國已普及。第五章遺傳和變異植物基因工程，培育優良品種，增加糧食產量、改進糧食品質、減少化肥和農藥的使用。抗蟲作物抗蟲棉和抗蟲玉米抗旱植物抗旱的煙草和番茄改進農產品的品質提高植物油中的不飽和脂肪酸含量，增加谷類和豆類種子中的賴氨酸含量。兔毛棉花在我國培育成功，棉花纖維的質量很好，具有兔毛般的光澤。利用植物生產疫苗和抗體表達動物蛋白的轉基因植物，生產小鼠抗體的煙草、生產人血清白蛋白的馬鈴薯和生產人干擾素的蘿卜。目前的熱點是用植物來生產疫苗。也許有一天，人們可以通過吃香蕉而不是打預防針來進行愛滋病疫苗的接種。第五章遺傳和變異動物基因工程，使動物獲得人類所需的某些性狀；使動物具有可遺傳的免疫力，對某些疾病和不良環境產生抗性；生產對人類有價值的產品—當前動物基因工程的主要方向。特異表達系統：乳腺表達系統，奶容易收集；奶中的蛋白種類少，容易從中純化所需的外源蛋白；飼養的家畜奶的產量都不低。血液表達系統，血液采集方便?；騽游锷a的藥有：人血紅蛋白、人乳鐵蛋白等。第五章遺傳和變異基因工程的方法步驟包括以下5個步驟目的基因的獲得，人工合成、PCR法、利用基因雜交從基因文庫中篩選。目的基因與載體DNA片段的體外連接，形成重組DNA分子。基因工程載體：目的基因的擴增需要一種能在細胞中自主復制的載體。質粒（人工改造）、噬菌體。將重組DNA分子轉移到受體細胞內，并令其增殖篩選獲得了重組DNA分子的細胞?；蚩寺?，目的基因得到大量擴增，而且來源于無性繁殖的同一個細胞。外源基因（目的基因）表達的檢測第五章遺傳和變異基因工程概述基因工程，又叫重組DNA技術。在體外將外源DNA分子經切割和連接，插入到病毒、質?；蚱渌d體分子中，形成重組DNA分子，倒入受體細胞中，使外源基因在受體細胞中表達的過程。重組DNA技術是現代生物技術的核心手段，它使在基因水平上改造生物遺傳特性成為可能。第五章遺傳和變異遺傳和優生遺傳病,指細胞中遺傳物質發生異常改變而導致的疾病。遺傳病的一般特征遺傳病的分類遺傳病的預防遺傳病的治療優生學第五章遺傳和變異遺傳病的治療遺傳病的發病過程從四個水平來分析：基因水平、酶水平、代謝水平、臨床水平。環境工程：酶水平和代謝水平。要求對患者在出生后即、或患者出現典型癥狀予確診，采取措施。遺傳工程：基因治療第五章遺傳和變異體外原位治療，從患者體內取出帶有基因缺陷的細胞→基因修正→培養修正后的細胞→通過細胞融合或移植轉入患者體內。體內基因治療，將具有治療功能的基因直接轉入病人的某一特定的組織中。自殺基因治療法治療腫瘤或癌癥（自殺基因轉入癌細胞，這種基因編碼的蛋白能把無害的藥物前體轉變為有毒物質，從而將癌變的細胞殺死。美國已在臨床上進行應用）；腫瘤抑制基因。反義療法，阻遏或降低目的基因的表達。DNA→mRNA→pro積累致病。引入反義RNA和mRNA配對，降低mRNA、蛋白質產物量降低。通過核酶的基因治療，具有酶活性的RNA分子可裂解RNA。核酶可以切割HIV基因組RNA，并阻斷其復制。美國FDA已批準將核酶倒入細胞的試驗。第五章遺傳和變異基因治療尚待克服的困難、潛在的風險和應用前景

尚待克服的困難：進入臨床實驗的最大障礙是，重組病毒載體帶入的目的基因是否能發揮正常的功能（表達）。目的基因產生的酶太少。潛在的風險：主要問題是“插入突變”，隨即插入會影響其它基因的表達；基因治療所用的病毒可能從細胞中逃脫而感染其它病人，甚至出現象愛滋病之類的新疾病。幾乎不可能，因為用缺陷型。應用前景：可以用于基因治療的遺傳病，半乳糖癥、精氨酸癥、血友病。第五章遺傳和變異優生學

優生學：使用遺傳學的原理和方法，改善人類的遺傳素質，防止出生缺陷，提高人口質量的一門科學。預防性優生學：降低不利基因頻率，減少患病性。消極優生學演進性優生學：提高優秀個體，增加有利基因組合。積極優生學第五章遺傳和變異優生學措施婚前檢查避免近親結婚適齡生育遺傳咨詢產前診斷妊娠早期避免接觸致癌劑：電離輻射、抗生素、化學物質、病毒。第五章遺傳和變異飲食控制療法，當代謝發生異常造成機體必需的物質缺乏時，則加以補充；造成某些代謝物質大量積累時，則限制此代謝物的前身物質的攝入，以維持代謝平衡。如，半乳糖血癥給予無乳糖飲食、苯丙酮尿癥給予低苯丙氨酸飲食、維生素缺乏補充維生素。藥物療法，原則是補缺、去余。先天性免疫球蛋白血癥患者可給免疫球蛋白制劑；糖尿病給予胰島素。用正常的酶代替先天性代謝病患者所缺陷的酶，腦苷脂患者注射β-葡萄糖苷酶，可使患者肝和血液中的腦苷脂含量降低。手術治療，唇裂、腭裂、并指、多指、青光眼、白內障可用手術矯正。第五章遺傳和變異遺傳病的預防遺傳咨詢，由醫生或其他專業人員對遺傳病患者或其親屬提出的有關該病的病因、遺傳方式、診斷、預后和防治等問題進行解答。婚姻和生育指導，避免近親結婚，提倡遠緣（親緣關系、地理上）。生育指導（適齡生育）。產前診斷，又叫宮內診斷。在出生前檢出遺傳病和先天畸形兒，隨即終止妊娠，既可預防患；兒的出生，從而減輕患兒的家庭負擔和痛苦，也為控制遺傳病在社會上的繼續播散做出貢獻。第五章遺傳和變異遺傳病的一般特征遺傳性：上代傳至下代的特征。終生性：經治療可以改變疾病的表型特征或改善癥狀，修復或糾正患者機體細胞中發生突變的遺傳物質從而根治遺傳病困難。先天性：先天性疾病指個體出生后即表現出來的疾病。由于許多遺傳病在出生后即可見到，故大多數先天性疾病實際上是遺傳病。家族性：表現出家族聚集現象的疾病，在同一家庭中有兩個以上患者。有的遺傳病有，有的沒有。有些非遺傳性疾病，由于家庭成員處于相同的環境條件而同患某種疾病，如缺乏某種物質引起的疾病。第五章遺傳和變異遺傳病的分類按遺傳物質的突變方式，分為基因病（又可分為單基因病和多基因病）和染色體病。單基因的遺傳?。号c一對基因有關。主要由基因突變引起。白化病、血友病、色盲。多基因的遺傳?。河蓭讓虻淖兓鸬募膊?，不僅與遺傳有關而且與環境有關。高血壓、糖尿病、神經分裂癥。人類最常見的遺傳病，但發病率低1%-10%。染色體?。喝旧w畸變造成。500多種。75%為性染色體異常，25%為常染色體異常。用遺傳率表示遺傳因素對發病作用的大小，遺傳率大于70%的有兔唇、支氣管哮喘、神經分裂癥。遺傳率在50%-60%有高血壓、冠心病。遺傳率小于40%的有消化性潰瘍、成年型糖尿病。第五章遺傳和變異生物的遺傳變異與生物進化

表型變異：環境影響，不能遺傳。如營養條件的差異造成個體間的差異。遺傳的變異，可以遺傳。基因重組：用自由組合定律和連鎖交換定律解釋。突變：遺傳物質的改變，包括染色體畸變：結構改變；數目改變基因突變：基因分子結構的改變生物進化第五章遺傳和變異染色體畸變

染色體結構變異，見圖缺失：染色體斷裂而丟失一段，造成基因丟失。兒童中的貓叫綜合癥。患兒哭聲象貓叫，兩眼距離較遠，智力低下，生活力差。兒童視網膜腫瘤。13號染色體長臂上14、11區缺失。腎臟腫瘤，11號染色體短臂上13區缺失。重復：染色體增加片段，可執行新的功能，利于進化。神經紊亂，15號染色體上長臂部分缺失、部分重復。倒位：180度顛倒，染色體上基因的排列順序改變。人與黑猩猩發生6次倒位，黑猩猩與大猩猩發生8次倒位。胸腺、甲狀腺及先天性心臟病由于22號染色體長臂11區倒位。易位：非同源染色體間互換染色體片段。可能導致家族性染色體異常。容易產生腫瘤。人的慢性粒細胞白血病由于22號染色體長臂片段易位。先天性白內障，X染色體長臂25區易位。唐氏綜合癥，7號、9號染色體互換片段。第五章遺傳和變異第五章遺傳和變異染色體數目改變

整倍體改變：染色體的變化以配子的染色體數為單位增減。無籽西瓜、香蕉、小黑麥。非整倍體改變：增減1個或幾個染色體。大部分情況下在動物中非整倍體是致死的。缺體，2n－2，個體丟失了一對同源染色體，又稱為零體。單體，2n－1，個體丟失某一條染色體。XO，特納氏綜合癥，性腺發育不全癥，先天性卵巢發育不全。女孩中發生。體矮（120cm-140cm）常有蹼頸和肘外翻，無生育能力。智力低下，常伴有先天性心臟病。性別畸形第五章遺傳和變異三體，2n+1。13-三體，小頭，兔唇或腭裂，一般三月死亡，少數能活到五歲。人類常見的21-三體，先天愚型，患兒眼小，眼距寬，生長發育遲緩，通貫手，智力低下，平均壽命短。18-三體，所有器官異常。XXY，先天性睪丸發育不全。外貌象男性，身體較一般男性高，無生育能力，智力低下。XYY，超雄，患者為男性，身材高大，少數有發育異常和智力低下。犯罪中XYY的比例較高（1：28），從而提出Y染色體的存在可能導致患者有侵犯行為。但尚無定論。XXX，超雌。多數患者表型和生育能力都正常。男性陰陽人，Tmf（雄性激素受體基因）突變為tmf。女性陰陽人，激素代謝途徑改變，產生雄性激素。雙三體，2n+1+1，多了兩條不同的染色體。多體，2n+n，某一號染色體增加了1條以上。第五章遺傳和變異第五章遺傳和變異基因突變

遺傳物質分子結構的改變，包括DNA上堿基對的改變和堿基對的插入和缺失。機理堿基替換：包括轉換和顛換。移碼突變：增減1個或數個堿基（非3的倍數）。使插入或缺失后的所有密碼內容改變，從而在翻譯水平上引起多肽鏈的氨基酸順序也完全改變。例如血紅蛋白病，α鏈缺失一個堿基。第五章遺傳和變異突變的誘發物理誘變劑：射線化學誘變劑：堿基類似物，食品中的亞硝酸鹽，汽車尾氣等。誘變的應用：使突變率提高，用于育種。第五章遺傳和變異堿基的轉換和顛換改變后對肽鏈中氨基酸順序的影響不同：同義突變，CTA→CTG，mRNA上GAU→GAC，都決定Asp。無義突變，DNA堿基改變后使mRNA上成為UAG、UAA和UGA終止子中的一個。錯義突變，DAN中堿基替換，使mRNA上某一密碼子改變，編碼的氨基酸不同。一級結構改變影響高級結構。例如，鐮形細胞貧血癥，正常血紅蛋白基因HbA，突變基因HbS決定三種基因型。GAG→GTG。第五章遺傳和變異生物進化

生物進化的證據

比較解剖學證據：比較多種植物和動物的器官，有基本相似的結構。同源器官—不同種類的生物體內，有些位置相當的器官，盡管在外形和功能上有很大差異，但其內部構造卻基本一致，并在胚胎發育過程中有相似的起源。鳥類的翅膀和哺乳類的前肢。第五章遺傳和變異胚胎學證據：高等生物起源于低等的單細胞生物。魚類、兩棲類、爬行類、鳥類、哺乳類和人在胚胎發育早期很相似：有腮裂和尾，頭部較大，身體彎曲。細胞遺傳學的證據：比較生物染色體的數目和形態。人與大猩猩和黑猩猩7號染色體結構相似。短尾猿有，但結構不同。分子水平證據：免疫學，利用抗原-抗體反應強弱。人與黑猩猩親緣關系最近。蛋白質進化，比較同一種蛋白質的氨基酸組成。CytC，Hb。核酸進化，進化過程中，生物的DNA含量逐漸增高。病毒、細菌、真菌、原生動物、兩棲類、爬行類、哺乳類。第五章遺傳和變異生物進化的理論拉馬克學說：兩個著名法則，用進廢退和獲得性遺傳認為兩者既是變異產生的原因，又是適應環境的過程。環境條件的改變，首先引起生理需要上的變化，進而引起行為上的變化。器官用則發展、不用則退化—用進廢退。由于環境影響或用進廢退所獲得的變異性質，可以通過繁殖遺傳給后代—獲得性遺傳。多數鳥類善于飛翔，胸肌就發達了；生活在暗洞中的盲鼠和洞穴中的魚，由于長期不用眼睛而失去知覺；最著名的例子是長頸鹿。-------缺乏科學的實驗證據。第五章遺傳和變異

達爾文的自然選擇學說—達爾文進化論的核心，該學說的主要論點是：變異：一切生物都有產生變異的特性。引起變異的根本原因是生活條件的改變。有的變異能遺傳，有的變異不能遺傳。繁殖過剩與生存競爭：地球上的生物有高度繁殖率，生存競爭包括生物與無機條件的斗爭、種間斗爭和種內斗爭。自然選擇—適者生存：在生存競爭中，對生存有利的變異得到保存，對生存有害的變異被淘汰。自然選擇是一個長期的、緩慢的、連續的過程。第五章遺傳和變異基因在生物遺傳中的作用位于染色體DNA上的基因通過轉錄,翻譯決定生物的性狀，基因的遺傳方式分為顯性和隱性遺傳兩種：顯性基因控制的性狀為顯性遺傳頭發的顏色、眼口鼻的形態、多指、侏儒隱性基因控制的性狀為隱性遺傳白化病、全色盲、早老癥、半乳糖血癥根據基因所在的染色體的不同分為：常染色體顯性遺傳常染色體隱性遺傳性染色體顯性遺傳性染色體隱性遺傳生物的多基因遺傳生物的性別決定伴性遺傳第五章遺傳和變異生物的性別決定性染色體決定性別XY型ZW型，ZW為雌性、ZZ為雄性性染色體數目決定性別，蝗蟲，雌性2n=24(xx)，雄性2n=23(xo)染色體組的倍性決定性別基因決定性別環境決定性別海生蠕蟲第五章遺傳和變異蜜蜂的性別決定雄峰（n=16）精子雄峰蜂皇(2n=32)卵子受精卵（雌性）吃2、3天蜂皇漿吃5天蜂皇漿

21天成為成蟲16天能生育蜂皇(2n)職蜂(2n)未受精第五章遺傳和變異生物的多基因遺傳數量性狀：連續變異，農作物產量、奶牛泌奶量、身高、體重。質量性狀：變異不連續，花的顏色、色盲與非色盲。多基因遺傳：決定數量性狀的基因多個—微效基因，效應疊加。第五章遺傳和變異性染色體顯性遺傳X連鎖顯性遺傳，男性致病基因只能從母親傳來，將來傳給自己的女兒，不存在男性向男性的傳遞—交叉遺傳?？咕S生素D性佝僂病，患者由于腎小管對磷的吸收有障礙，所以血磷水平低，腸對磷、鈣的吸收不良，因此形成佝僂病。女性：XAXA、XAXa、XaXa男性：XAY、XaY女性發病率高于男性第五章遺傳和變異Y連鎖的遺傳，父傳子、子傳孫，女性不會出現相應的遺傳病。外耳道多毛癥第五章遺傳和變異性染色體隱性遺傳X連鎖隱性遺傳紅綠色盲血友病，出血性疾病，無凝血因子，英國維多利亞女王家族。自毀容貌癥，肌張力障礙、侵害他人進行性肌營養不良女性：XBXB、XBXb、XbXb男性：XBY、XbY男性發病率高于女性第五章遺傳和變異第五章遺傳和變異常染色體隱性遺傳隱性基因控制，隱性純合體發?。╝a），雜合體（Aa）為攜帶者。白化病，由于缺乏酪氨酸酶而不能形成黑色素特點：家系中看不到疾病的連續傳遞（表現散發）患者雙親表現正常，但都為攜帶者患者同胞中約有1/4發病，男女患病機會均等近親婚配發病率增高Aa×AaAAAaAaaa第五章遺傳和變異常染色體上顯性遺傳完全顯性遺傳：雜合體（Aa）與顯性純合體（AA）表型完全相同。齒質形成不全癥，患者牙齒有明顯的缺陷，在牙齒上出現灰色或藍色的乳光，牙齒容易被磨損。人類耳垂的遺傳先天性軟骨發育不全（侏儒）患者AA、Aa（多數）；正常人aa遺傳遵循孟德爾分離定律齒質發育不全癥患者與正常人婚配圖解第五章遺傳和變異親代Aa（患者）×aa（正常人）配子Aaa子代1/2Aa1/2aa特點：患者的雙親中有一方是患者。由于致病的基因是稀有的，頻率約為0.01~0.001，所以患者的親代常為雜合體?；颊叩耐屑s有1/2患病，而且患病機會均等。患者子女中，約有1/2的個體患?。總€子女都有1/2的發病風險）雙親無病時，子女一般不患病，只有突變情況下才看到雙親無病而子女有散發的個別病例。第五章遺傳和變異不完全顯性/中間型/半顯性：雜合體（Aa）的表型介于顯性純合體（AA）和隱性純合體（Aa）表型之間。β型地中海貧血癥，由于造血系統的血紅蛋白形成受到影響，血紅蛋白分子的化學成分改變及鐵的利用障礙而造成低血色素貧血，紅細胞形態發生改變?；颊唛g婚配圖解βThβth（輕型患者）

×βThβth（輕型患者）

βThβThβThβthβThβthβthβth（重型患者）（輕型患者）

（正常人）花的顏色第五章遺傳和變異第五章遺傳和變異共顯性，一對等位基因的兩個成員在雜合體中都顯示出來。人類的MN血型，LMLM、LMLN、LNLN4號染色體上的M、N基因決定的M抗原、N抗原人類的ABO血型，決定于9號染色體上的一組復等位基因（IA基因、IB基因、i基因）ABO血型的特點雙親和子女之間ABO血型遺傳關系A男和B女能否生出O型的兒子來？AB男和O女能否生出O型的孩子來？用于親子鑒定用于排查嫌疑犯

Rh血型第五章遺傳和變異延遲顯性遺傳，攜帶有顯性致病基因的雜合體，有時在生命的早期并不表現出體征，達到一定年齡后致病基因控制的癥狀才表現出來。原發性血色病，含鐵血黃素廣泛沉積在各器官引起器官損害—鐵質積累到一定程度發病，3/4在40歲時發病。慢性進行性舞蹈癥，35歲以后發病。第五章遺傳和變異叢性顯性遺傳，性別對表現型有影響，雜合體表現型在不同性別中表現不同。早禿，常染色體上顯性遺傳，雜合體男性35歲后發病，女性不發病?；蛟诔Ｈ旧w上，但由于受到性激素的作用，基因在不同的性別中表現不同。早禿的遺傳方式正常女×早禿男

b+b+bbb+bb+b

女（正常）男（早禿）第五章遺傳和變異Rh血型紅細胞膜上是否有Rh抗原（R）決定：Rh+：RR或Rr（屬于完全顯性），多數人Rh-：rr，北美和歐洲15%的人群、中國1.5%，比例高給嬰兒帶來一種潛在的危險。新生兒溶血癥Rh+抗體第五章遺傳和變異ABO血型的特點血型紅細胞抗原血清中的天然抗體基因型AAβIAIA、IAiBBαIBIB、IBiABA、B--IAIBO--α、βii第五章遺傳和變異雙親和子女之間ABO血型遺傳關系雙親血型子女中可能有的血型子女中不可能有的血型A×AA、OB、ABA×OA、OB、ABA×BA、B、AB、O--A×ABA、B、ABOB×BB、OA、ABB×OB、OA、ABB×ABA、B、ABOAB×OA、BAB、OAB×ABA、B、ABOO×OOA、B、AB第五章遺傳和變異基因基因的發展史遺傳因子的提出遺傳的染色體學說基因在染色體上呈線性排列基因的物質基礎基因的發展基因的概念人類基因組計劃第五章遺傳和變異基因的發展史系統的遺傳學理論開始于Mendel的重大發現。在Mendel之前已經有一些植物學家做了植物雜交實驗，并獲得了顯著的成績：1797年英國的騎士和法國的Nauding都做了植物的雜交實驗，得到了一些結果，但未進行分析。1865年，Mendel根據8年植物雜交實驗的結果，提出了遺傳因子的分離和自由組合定律2月8日在當地的科學協會上宣讀了一篇題為"植物雜交實驗"的論文，1866年正式發表在該協會的會刊上，并將論文寄給當時的一些生物科學家，幾乎得不到回音，這一偉大發現被埋沒在舊紙堆里長達35年Mendel臨終前說："等著瞧吧，我的時代總有一天要來臨。"。。第五章遺傳和變異

第五章遺傳和變異分離定律雜合體在通過減數分裂形成生殖細胞的過程中，位于同源染色體上的一對等位基因在產生配子時彼此分離，并獨立的隨配子分配到不同的生殖細胞中。第五章遺傳和變異獨立的分類原則第五章遺傳和變異自由組合定律具有兩對或兩對以上相同性狀的親本進行雜交后，子一代形成生殖細胞的減數分裂中，位于同源染色體上的等位基因彼此分離，而位于非同源染色體上的非等位基因可以自由組合第五章遺傳和變異1900年荷蘭的Devries,德國的植物學家Correns和奧地利的Tschermak分別發現了這篇論文和他的價值，這就是Mendel定律的第二次發現。接踵而來的是一場激烈的論戰：一方是牛津大學動物學教授Weldon為首，貶低Mendel學說的貢獻，由于他的影響極大，《自然》等雜志都不發表Mendel觀點的文章；另一方的主將是劍橋大學的遺傳學教授貝特森，但由于力量單薄，只得靠私人印發自己的論文來應戰直到1904年貝特森在論戰中獲得勝利，Mendel主義才擺脫了冷嘲熱諷和忽視。。第五章遺傳和變異1902年，發現染色體的行為與遺傳因子的行為很相似，Sutton和Boveri提出了遺傳的染色體學說認為遺傳因子在染色體上。。1909年，“基因”一詞提出，遺傳因子被基因替代。1910年，摩根帶領著他的三大弟子以果蠅為材料，創立了連鎖定律，并證實了基因在染色體上以線狀排列經典的遺傳學單位是一個不可再分而且是抽象的基因。。1941年，提出了“一基因一酶”學說。第五章遺傳和變異基因的連鎖與互換定律1910年，在Mendel遺傳學的基礎上，美國著名的遺傳學家摩根對果蠅做實驗，得出了基因的連鎖與互換定律證明基因位于染色體上，而且呈線性排列。。連鎖與互換定律：在減數分裂過程中，位于同一染色體上不同座位的基因可以連鎖遺傳，同源染色體的某些區段也會發生交換，使原來在同一染色體上的基因不在一同遺傳。第五章遺傳和變異摩爾根的連鎖和互換定律第五章遺傳和變異遺傳的染色體學說染色體合和基因之間有平行關系：1.染色體成對存在，基因也成對存在。2.個體中成對的基因一個來自母本，一個來自父本；染色體也是如此，兩個同源染色體也是分別來自父本和母本。3.不同對的基因在形成配子時的分離與不同對的染色體在減數分裂后期的分離，都是獨立分配的。Sutton和Boveri——遺傳的染色體理論支撐基因被安排在染色體上的線流行中。第五章遺傳和變異1944年，Avery等的肺炎雙球菌轉化實驗，遺傳物質確定為DNA，而不是蛋白質。1952年，Hershey和追捕用標記噬菌體感染實驗再次證實遺傳物質是DNA而不是蛋白質。1953年，Waston和引起同上癥狀建立了DNA的雙螺旋模型。1956年，發現煙草花葉病毒的遺傳物質是RNA。1958年，證實了DNA的半保留復制。1958年，肌肉抽筋提出了中心法則使人們確信基因就是一段DNA或RNA。。第五章遺傳和變異中心法則第五章遺傳和變異DNA的半保留復制親代雙鏈DNA分子在DNA聚合酶的作用下，分別以每單鏈DNA分子為模板，聚合與自身堿基可以互補配對的游離dNTP,合成出兩條與親代DNA分子完全相同的子代DNA分子的過程。第五章遺傳和變異DNA的雙螺旋模型詹姆士Watson(左邊)和法蘭西斯肌肉抽筋第五章遺傳和變異DNA分子由兩條反向平行的多核苷酸鏈，形成右手螺旋。雙螺旋的直徑為2.0nm；螺距為3.4nm；上下相臨堿基對平面之間的距離0.34nm，交角36°，每個螺旋有10個堿基對。外側是磷酸基和脫氧核糖，脫氧核糖環平面與縱軸大致平行堿基配對，層疊于雙螺旋的內側；堿基平面與縱軸垂直鏈間有螺旋型的凹槽：小溝、大溝。第五章遺傳和變異噬菌體感染實驗第五章遺傳和變異第五章遺傳和變異第五章遺傳和變異60年代，人工合成蛋白質、核酸70年代，實現了基因重組外源基因插入質粒并被導入大腸桿菌。80年代，基因工程生產藥物。1990年，啟動了人類的基因組計劃。2000年，宣布人類基因組工作草圖繪制成功。2003年，人類基因組計劃全部完成。第五章遺傳和變異基因重組第五章遺傳和變異基因的種類種類很多，表達的、不表達的；連續的、不連續的；重疊的、不重疊的。按功能分：結構基因，能轉錄、翻譯成蛋白質的基因。調控基因，調節控制結構基因轉錄，翻譯活性的基因例操縱基因,啟動基因只是控制基因轉錄功能的一段DNA，并不轉錄。決定tRNA和rRNA的基因只轉錄不翻譯。。。連續基因，原核生物如細菌的基因是一段連續的DNA片段。第五章遺傳和變異斷裂基因，真核生物如人類的基因是一個嵌合體，包含著編碼部分（外顯子）和不編碼部分（內含子），基因上能表達的外顯子被不表達的內含子一一隔開。重疊基因，在φX174噬菌體和其他一些生物的DNA中，發現同一部分的DNA能編碼兩種不同的蛋白質。跳躍基因，DNA上的一些基因位置并不是固定不便，而是可以移動的可移動的基因片段叫做跳躍基因。。假基因，與結構基因順序相類似，但并不表達。第五章遺傳和變異重疊基因①一個基因完全在另一個基因里面，如基因B在基因一內，基因E在基因D內。②部分重疊，如基因K和基因C的部分重疊。③兩個基因只有一個堿基對的重疊，如C基因終止密碼子的最后一個堿基是D基因起始密碼子的第一個堿基。第五章遺傳和變異斷裂基因（打斷了基因）一個基因被不能編碼蛋白質的DNA片段分割成不連續的幾部分雞卵清蛋白基因的結構及其與cDNA雜交的示意圖內含子（intron）,在成熟的mRNA中不出現的序列外顯子（extron）,在成熟的mRNA中出現的編碼序列第五章遺傳和變異基因的概念基因是DNA（有時是RNA）分子上具有遺傳學效應的核苷酸序列?；蚴沁z傳信息傳遞、表達、性狀分化發育的依據?；蚴强煞值模彩强梢苿拥模皇枪潭ú蛔冊谌旧w上的靜止結構?；虮旧碓诮Y構和功能上也存在著差異。第五章遺傳和變異人類基因組計劃（人類的Genome計劃，HGP）基因組：指某一種生物全部的遺傳物質的總和，其大小通常以全部DNA堿基對總數來表示。人類基因組的長度為30億個DNA堿基對（bp），大約含3萬5千個基因。對人體細胞核中30億個堿基對和3萬5千個結構基因作定位描圖，并闡明功能、序列位置、排列組合方式、重組及變異的某些規律，從而破譯人類的全部遺傳密碼。1986年，由美國科學家在《科學》上提出。1987年，由美國國立衛生研究院和美國能源部聯合提出。1990年，首先在美國開始實施。第五章遺傳和變異人類基因體的一般組織第五章遺傳和變異目前，有美國，德國，日本，英國，法國和中國6個國家的科學家正式加入了這一計劃我國于1994年才正式啟動人類基因組計劃，由楊煥民,于軍教授等組成的基因組科研隊伍于1998年8月在中科院遺傳所組建了人類基因組中心，并于1999年7月向國際人類基因組申請承擔1％的測序任務同年9月在英國劍橋唱了中心舉行的第三屆國際人類基因組戰略會上正式確認了中國的參與，工作量和工作區域，預計中國工作組將于2003年完成全部組裝及分析工作。。。第五章遺傳和變異HGP的主要目標用15年的時間，即1990—2005年，完成人類基因組全套堿基的測序，繪制出DNA的序列圖物理圖譜（DNA中堿基對的順序）和遺傳圖譜（DNA中人類的全部基因）。第五章遺傳和變異HGP的意義是人類對自身的了解進一步加深，這給整個生命科學甚至整個人類社會所帶來的巨大影響是不可估量的。獲得全部的人類基因序列有助于人類認識許多遺傳疾病以及癌癥等疾病的致病機理，為基因診斷、基因治療等新方法提供理論依據?？蒲腥藛T把人類遺傳密碼破譯以及