普通生物学林宏辉第六章遗传学共17页文档

第六章遗传学

教学重点：

1、中心法则

2、变异

3、基因工程

教学难点：

1、基因表达调控

教学措施：研究实例列举

2、基因工程

教学措施：结合转基因的实际应用讲解

第六章遗传与变异

一、遗传学三大定律

（一）孟德尔与豌豆实验

1、遗传因子假说

(inherited factor hypothesis)

2、分离定律(law of segregation)

3、自由组合律(law of

independent assortment)

遗传因子假说

♦合子及其发育成的个体含有成对的遗传因子：

纯合子(homozygote): AA, BB, OO

杂合子(heterozygote): AO, BO, AB

♦性状（character/trait)：

显性（Dominant）显性因子: A, B

隐性（Recessive）隐性因子: OO

孟德尔——分离定律

亲代： AA紫花 X aa白花

子一代F1： Aa紫花

子二代F2： A a

A AA紫 Aa紫

a Aa 紫 aa白

紫花：白花=3：1

验证

Aa紫花 X aa白花

Aa紫花 aa白花

1 ： 1

遗传学第一定律——分离律

♦形成生殖细胞时，成对的遗传因子分离，各自分到不同的配子中去；♦受精时，不同配子间相对应的两个遗传因子又以同等的机会互相结合。

孟德尔——自由组合律

亲代 YYRR黄圆 X yyrr绿皱

配子 YR yr

F1： YyRr黄圆

F1配子 YR Yr yR yr

F2代：遗传因子有16种组合，四种表现型：

黄圆：黄皱：绿圆：绿皱=9：3：3：1

验证

YyRr黄圆 X yyrr绿皱

黄圆YyRr：黄皱Yyrr：绿圆yyRr：绿皱yyrr

1 ： 1： 1： 1

遗传学第二定律——自由组合律

♦针对一对以上的性状而言，控制不同性状的遗传因子在形成配子时可以自由组合到不同的生殖细胞中，受精时，再以相同的机会互相结合。

已知：鹦鹉毛色遗传因子两对：B-b、C-c

B：黄色； C：蓝色

b和c是隐性因子，不产生色素。

请问：1、四种颜色鹦鹉的遗传因子组成情况如何？

2、两只绿色鹦鹉产生后代的情况怎样？

遗传因子的定位

（二）萨顿与蚱蜢

背景国哥伦比亚大学研究生Walter S. Sutton，研究蚱蜢精子的发生。

减数分裂

萨顿所观察到的蚱蜢染色体

减数分裂过程中染色体的行为与

孟德尔的遗传因子惊人的相似

1、成对存在；

2、形成生殖细胞时减半；

3、受精时数目复原；

4、减数分裂时，同源染色体行为符合

分离律

5、非同源染色体进入生殖细胞时的配

合，符合自由组合律。

遗传因子的定位

遗传因子位于染色体上

♦Sutton, Walter S. (1903). The chromosomes in heredity. Biol. Bull. 4: 231-251.

♦Boveri, Th. (1902). Über mehrpolige Mitosen als Mittel zur Analyse des Zellkerns. Verh. phys.-med. Ges. 35: 67-90

遗传因子——基因

1909年，丹麦遗传学家

约翰逊（Johanson. W.L）

将遗传因子（inherited factor)

更名为基因（gene）

（三）摩尔根与果蝇 (fruit fly)

Fruit Fly Chromosomes

设想

实际实验结果一

合理解释

基因不能随意组合

实际实验结果二

合理解释

遗传学第三定律——连锁和交换律

♦位于同一染色体上的基因呈线性排列，基因间存在着连锁(linkage)和交换(crossing over)现象。

♦交换导致重组(recombination)。

♦两个基因在染色体离得越远，重组频率越高，反之越低。

重组频率

基因定位

3、连锁与交换定律(摩尔根)

♦位于同一条染色体上的基因连在一起伴同遗传的现象称为连锁（linkage）

第六章遗传与变异

二、基因的本质

染色体结构

研究基因的本质（一）

有荚膜——致死无荚膜——存活肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae）感染实验一

Fredrik Griffith, 1928

研究基因的本质（一）

肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae）感染实验二

Fredrik Griffith, 1928

研究基因的本质（二）

Oswald Avery et al., 1944

研究基因的本质（三）

放射性同位素标记噬菌体T2

Alfred Day Hershey，1952

多项实验证实

基因的本质是

DNA

第六章遗传与变异

三、基因的结构、功能和调控

1、DNA结构：华生(Watson)和克里克(Crick)

DNA 双螺旋模型（1953）

DNA半保留复制（1953）

获1962年诺贝尔奖

半保留复制(semi-conservative)

后续链(the Lagging Strand)的合成

DNA的复制

♦解链酶 (helicase)

♦单链DNA结合蛋白 (Single-stranded DNA binding protein)

♦DNA引物酶 (DNA primase)

♦DNA聚合酶 (DNA polymerase)

♦DNA连接酶 (DNA ligase)

♦DNA切割酶 (DNA nickase)

DNA的复制

单向复制双向复制

原核与真核的复制差异

原核单个复制起始点真核多个复制起始点

第六章遗传与变异

2、DNA作为遗传物质的功能

（1）贮藏遗传信息的功能

（2）传递遗传信息的功能

（3）表达遗传信息的功能

克里克提出中心法则, 确定遗传信息由 DNA 通过 RNA 流向蛋白质的普遍规律。

遗传信息的表达——中心法则

基因的结构

基因的结构

真核基因的结构

转录

翻译

转录：DNA→RNA

转录 (transcription)

转录 (transcriptiong)

RNA酶的功能

♦解DNA链

♦合成RNA