遗传学是研究生物遗传和变异的科学

遗传学是研究生物遗传和变异的科学。

它是生物科学中一门重要的基础理论学科，也是高等院校教学计划中的一门专业基础课程，遗传学作为生物科学的一门基础学科以及大学生命科学中的一门主干课程越来越显示出其重要性。

其主要任务是为学生学习有关课程以及今后从事科研、教学、生产和开发工作建立比较牢固的遗传学基础。

遗传学作为上一世纪生物科学领域中发展最快的学科之一，遗传学不仅逐步从个体向细胞、细胞核、染色体和基因层次发展，而且横向地向生物学各个分支学科渗透，形成了许多分支学科和交叉学科。

目前生命科学发展迅猛，人类和水稻等基因图谱相继问世，随着新技术、新方法的不断出现，遗传学的研究范畴更是大幅度拓宽，研究内容不断深化。

国际上将在生物信息学、功能基因组和功能蛋白质组等研究领域继续展开激烈竞争，培养具有遗传学基本知识和创新能力的研究人才已迫在眉睫。

因而遗传学课程的授课内容已有明显增加，与相关学科的联系也更为紧密。

通过本课程的学习，学生可以掌握有关遗传学的基本理论、基本知识和基本技能以及相关的实验技术，初步具备分析和解决有关遗传学问题的能力。

2第一章绪论学习目的和要求：通过本章的学习明确遗传学研究的对象和任务，对遗传学学习目的和要求的发展概况及遗传学在科学和生产实际中的作用有初步了解。

遗传和变异现象的存在是生物与非生物的重要区别之一。

为什么一个物种能够一代代地繁衍下去，仍然保持着祖上的特征特性呢？为什么同一物种的不同个体之间又不完全相同呢？这是遗传学要探究的秘密。

育种的实践要早于遗传学的研究，但只有在遗传学理论的指导下，育种学才取得了更快的发展、更大的成就。

要求掌握的概念：一、要求掌握的概念：1．遗传：亲代与子代之间相似的现象，就是遗传。

遗传保证了生命在世代间的连续性。

2．变异：子代与亲代之间不相似的现象。

变异有遗传的和不遗传的变异之分。

3．基因型：即遗传型，是一个生物的基因组成，是个体全部遗传特点的总体。

4．表现型：某种基因型在一定的外界条件下通过个体发育过程而表现出的性状，是基因型和外界条件相互作用的结果。

5．进化：生物由简单到复杂，由低级到高级，由一个物种到另一个物种的演变和发展过程。

朱军习题习题答案朱军习题答案1.解释下列名词：遗传学、遗传、变异。

答：遗传学：是研究生物遗传和变异的科学，是生物学中一门十分重要的理论科学，直接探索生命起源和进化的机理。

同时它又是一门紧密联系生产实际的基础科学，是指导植物、动物和微生物育种工作的理论基础；并与医学和人民保健等方面有着密切的关系。

遗传：是指亲代与子代相似的现象。

如种瓜得瓜、种豆得豆。

变异：是指亲代与子代之间、子代个体之间存在着不同程度差异的现象。

如高秆植物品种可能产生矮杆植株：一卵双生的兄弟也不可能完全一模一样。

2.简述遗传学研究的对象和研究的任务。

答：遗传学研究的对象主要是微生物、植物、动物和人类等，是研究它们的遗传和变异。

遗传学研究的任务是阐明生物遗传变异的现象及表现的规律；深入探索遗传和变异的原因及物质基础，揭示其内在规律；从而进一步指导动物、植物和微生物的育种实践，提高医学水平，保障人民身体健康。

3.为什么说遗传、变异和选择是生物进化和新品种选育的三大因素？答：生物的遗传是相对的、保守的，而变异是绝对的、发展的。

没有遗传，不可能保持性状和物种的相对稳定性；没有变异就不会产生新的性状，也不可能有物种的进化和新品种的选育。

遗传和变异这对矛盾不断地运动，经过自然选择，3才形成形形色色的物种。

同时经过人工选择，才育成适合人类需要的不同品种。

因此，遗传、变异和选择是生物进化和新品种选育的三大因素。

4. 为什么研究生物的遗传和变异必须联系环境？答：因为任何生物都必须从环境中摄取营养，通过新陈代谢进行生长、发育和繁殖，从而表现出性状的遗传和变异。

生物与环境的统一，是生物科学中公认的基本原则。

所以，研究生物的遗传和变异，必须密切联系其所处的环境。

5.遗传学建立和开始发展始于哪一年，是如何建立？答：孟德尔在前人植物杂交试验的基础上，于1856~1864 年从事豌豆杂交试验，通过细致的后代记载和统计分析，在1866 年发表了"植物杂交试验"论文。

文中首次提出分离和独立分配两个遗传基本规律，认为性状传递是受细胞里的遗传因子控制的，这一重要理论直到1900 年狄·弗里斯、柴马克、柯伦斯三人同时发现后才受到重视。

因此，1900 年孟德尔遗传规律的重新发现，被公认为是遗传学建立和开始发展的一年。

1906 年是贝特生首先提出了遗传学(genetics)作为这个学科的名称。

6.为什么遗传学能如此迅速地发展？答：遗传学100 余年的发展历史，已从孟德尔、摩尔根时代的细胞学水平，深入发展到现代的分子水平。

其迅速发展的原因是因为遗传学与许多学科相互结合和渗透，促进了一些边缘科学的形成；另外也由于遗传学广泛应用了近代化学、物理学、数学的新成就、新技术和新仪器设备，因而能由表及里、由简单到复杂、由宏观到微观，逐步深入地研究遗传物质的结构和功能。

因此，遗传学是上一世纪生物科学领域中发展最快的学科之一，遗传学不仅逐步从个体向细胞、细胞核、染色体和基因层次发展，而且横向地向生物学各个分支学科渗透，形成了许多分支学科和交叉学科，正在为人类的未来展示出无限美好的前景。

7.简述遗传学对于生物科学、生产实践的指导作用。

答：在生物科学、生产实践上，为了提高工作的预见性，有效地控制有机体的遗传和变异，加速育种进程，开展动植物品种选育和良种繁育工作，都需在遗传学的理论指导下进行。

例如我国首先育成的水稻矮杆优良品种在生产上大面积推广，获得了显著的增产。

又例如，国外在墨西哥育成矮杆、高产、抗病的小麦品种；在菲律宾育成的抗倒伏、高产，抗病的水稻品种的推广，使一些国家的粮食产量有所增加，引起了农业生产发展显著的变化。

医学水平的提高也与遗传学的发展有着密切关系目前生命科学发展迅猛，人类和水稻等基因图谱相继问世，随着新技术、新方法的不断出现，遗传学的研究范畴更是大幅度拓宽，研究内容不断地深化。

国际上将在生物信息学、功能基因组和功能蛋白质组等研究领域继续展开激烈竞争，遗传学作为生物科学的一门基础学科越来越显示出其重要性。

4第二章遗传的细胞学基础学习目的和要求：通过本章的学习，了解细胞的构造、染色体的形态、结构学习目的和要求和数目、细胞的有丝分裂和减数分裂、高等植物的生活周期等内容，为以后学习基本的遗传规律打好基础。

本章重点要掌握染色体的形态和数目在减数分裂和生活周期中的变化规律。

学习要点一、细胞的构造着重了解与遗传有关的细胞组成部分的结构和功能。

如线粒体、叶绿体（质体）、核糖体、内质网和细胞核等细胞结构与遗传物质（DNA）的存在、复制、传递和表达（功能）有什么关系。

线粒体和叶绿体都含有DNA、RNA 及核糖体，有合成蛋白质的能力，能决定一些性状的遗传，是细胞质基因的载体之一（即含有细胞质基因）。

核糖体是细胞中合成蛋白质的主要场所，也就是遗传信息表达的地方。

细胞核是遗传物质集聚的主要场所，是细胞代谢、生长、繁殖和遗传变异的控制中心。

细胞核中的核仁主要由RNA 和蛋白质构成，还含少量DNA，主要功能是合成核糖体RNA，同时还有组装核糖体亚基的作用。

染色质是间期核中由DNA、组蛋白质等组成的复合结构，在细胞分裂期染色质即表现为染色体。

真核细胞的绝大部分DNA 都聚集在染色体中，所以染色体是遗传物质（基因）的主要载体，是细胞中主宰遗传变异的主要结构。

染色体的形态、二、染色体的形态、结构和数目（一）染色体的形态各个物种的染色体都有其特定的形态特征（染色体的个体性）。

细胞有丝分裂中期是研究染色体形态最好的一个时期。

一条典型的染色体有着丝粒、主缢痕、染色体臂（长臂和短臂）、次缢痕和随体等五个部分。

根据着丝粒在染色体上的位置不同，一般将染色体分为中部着丝粒染色体、亚中着丝粒染色体、近端着丝粒染色体和端着丝粒染色体等几种形态类型。

要了解这几种类型染色体的含义（划分标准）及在细胞分裂后期的形状（V 形、L 型、棒状及粒状等）。

（二）染色体的结构染色（单）体的骨架是一个连续的DNA 大分子，若干蛋白质分子结合在该DNA 骨架上，成为DNA-蛋白质纤丝（即染色质纤丝），经过重复折叠而成为染色体。

从染色质到染色体的四级结构模型假说认为，染色质的基本结构单位是核小体，DNA 分子经过核小体、螺线体、超螺线体、染色（单）体四次折叠，总长度压缩了近一万倍。

重点掌握核小体、螺线体、超螺线体的结构；DNA 长度从这一级到另一级被缩短了多少倍（或相反，从下一级结构到上一级结构又能伸长多少倍）？提示：DNA 双链分子中，相邻两对碱基间距离为0.34nm。

一个核小体（含连接丝）含有200 个碱基对的DNA 区段，其长度=0.34nm×200=68nm，核小体直径为10nm。

所以，当DNA 分子与组蛋白结合包装成核小体时，其长度大约被压缩了近7 倍（68÷10≈7）。

（三）染色体的数目染色体在体细胞中是成对存在的，常用2n 表示体细5胞（合子）中的染色体数目；染色体在性细胞（配子）中是成单存在的，即性细胞只含有体细胞每对染色体中的一条染色体，故用n 代表性细胞中的染色体数目。

体细胞中的每对染色体都是一条来自母本的，一条来自父本。

体细胞中形态和结构相同的成对染色体，称为同源染色体；而不同对的染色体则互称为非同源染色体。

三、有丝分裂着重了解有丝分裂各时期中染色体形态和数目（或着丝粒数目）的变化及其它标志；有丝分裂的意义。

细胞有丝分裂周期包括间期（G1、S、G2 期）和分裂期（前期、中期、后期、末期）。

各时期的主要变化特点是：间期的S 期DNA 复制（即染色体复制）。

前期核内染色质纤丝逐级螺旋化、折叠成染色体。

每条染色体含有一个着丝粒和纵向并列的两条染色单体。

由着丝粒连在一起的两条染色单体叫姐妹染色单体，它们是由同一条染色体在S 期复制而来。

由此可见染色单体是染色体的一部分，而染色体则是一个独立的结构。

前期将结束时，核仁逐渐解体，核膜逐渐崩解。

中期形成纺锤体。

染色体排列在纺缍体中央的赤道区域（每个染色体的着丝粒排列在赤道面上，而两臂则上下或左右地分布在细胞空间内）。

此时染色体的形态最典型，所以中期是鉴别和计数染色体的最好时期。

在中期，细胞内的染色体（或着丝粒）数目和前期相同，没有发生变化。

后期每一染色体的着丝粒分裂为二，即是一对姐妹染色单体分开，染色体又是独立的单条了。

这样，在一个细胞内染色体（或着丝粒）的数目就是前期时的两倍了。

末期两组子染色体到达两级，逐渐解螺旋转变为染色质。

核仁、核膜重现。

末期结束时，原来的一个母细胞便分裂形成两个细胞，每个子细胞都具有和母细胞相同数量和性质的染色体。