谈谈中学生物之遗传学入门

摘要：针对遗传生命现象如“种瓜得瓜，种豆得豆”和变异生命现象如“一树结果，有酸又甜”，高中生物必修2【遗传与进化】给我们做了遗传学的基础概括。我们知道，遗传和变异是生物界普遍存在的生命现象，也是生命活动的基本特征之一，它们是一对矛盾，相互依存，相互制约，相互促进。本文主要由微观到宏观，由实质到表象构造中学生物之遗传学基础的结构路线。 关键词：遗传 变异 遗传物质

遗传学的基本任务是认识和掌握生物的遗传和变异的规律，从而主动的控制和改造生物，使其为人类服务。遗传学的深入研究，不仅直接关系到生命本质、生命起源和生物进化等重大理论问题，而且对于生产实践、社会生活以至推动整个生物科学的发展和控制、改造自然都有巨大的作用。 一 历史回顾

遗传学发展至今虽然只有100多年的历史，但却取得辉煌的成就。根据各阶段的主要特点和成就，可粗略划分为5个阶段，分别是18世纪下半叶19世纪上半叶的启蒙遗传阶段，19世纪下半叶开始的孟德尔遗传学建立，细胞遗传学的建立以及微生物遗传学和生化遗传学的发展，分子遗传学建立和发展 ， 遗传工程的发展。其中中间三大阶段是遗传史上的重大突破。 1.1. 孟德尔遗传学建立

1866年，孟德尔（Mendel GJ）发表“植物杂交试验”论文，首次提

出分离和独立分配两个遗传基本规律，认为性状遗传是受细胞内遗传因子控制的。1900年，孟德尔遗传规律的重新发现，该年被公认为遗传学建立和开始的年份。发现者为狄·弗里斯（de Vris H）、柴马克（Tschermak E）和柯伦斯（Correns，Carl）。 1909年，约翰生（Johannsen WL）发表了“纯系学说”，并最先提出“基因”一词，以代替孟德尔的遗传因子概念。 在这个时期细胞学和胚胎学已有很大的发展，细胞学与遗传学相结合开始。 1910年以后，摩尔根（Morgan TH）同样发现性状连锁现象，并提出遗传的第三定律--连锁遗传规律。

1.2 细胞遗传学的建立以及微生物遗传学和生化遗传学的发展 摩尔根在发现性状连锁现象的同时，结合细胞核中染色体的动态，创立基因理论，证明基因位于染色体上，呈直线排列，从而发展了细胞遗传学。1941年，比德尔（Beadle GW）等用红色面包霉（Neurosopora crassa）为材料，研究基因的生理和生化功能、分子结构及诱发突变等问题，提出“一个基因一个酶”的假说，发展了微生物遗传学和生化遗传学。 1.3 分子遗传学建立和发展

1944年，Avery OT（阿委瑞）证明DNA是转化肺炎球菌的遗传物质。 1953年，Watson JD（瓦特森）和Crick FHC（克里克）通过?射线衍射分析的研究，提出DNA分子结构模式理论。1961年，Jacob F和J Monod提出了操纵子（operon）的概念。 1962年，Monod J和Brenner S发表复制子（replicon）的模型。1975年，M Grunstein和

D.S.Hogness发展了菌落杂交方法，分离特定DNA。 Southem EM发明了Southem杂交法，即将DNA片段从琼脂糖凝胶转移到硝化纤维素滤膜上的方法，滤膜再与标记DNA（放射性标记）杂交，杂交分子用放射自显影检测。 1977年，Alwine JC，Kemp DJ和Stark GR发明了“northern”杂交。 二 研究范围

遗传学的研究范围包括遗传物质的本质、遗传物质的传递和遗传信息的实现三个方面。遗传物质的本质包括它的化学本质、它所包含的遗传信息、它的结构、组织和变化等；遗传物质的传递包括遗传物质的复制、染色体的行为、遗传规律和基因在群体中的数量变迁等；遗传信息的实现包括基因的原初功能、基因的相互作用，基因作用的调控以及个体发育中的基因的作用机制等。 2.1遗传物质的本质

总所周知，遗传物质必须具有三大功能，即表达功能，它必须稳定地含有关于有机体细胞结构、功能、发育和繁殖的各种信息；遗传功能，它必须能精确地复制，这样后代细胞才能具有和亲代细胞相同的信息；进化功能，它必须能够变异，如果没有变异（如通过突变），生物就不能改变，适应，进化也不会发生。由上，遗传物质最可能是蛋白质，其次是核酸。于是通过事实论证每个物种不同组织的细胞不论其大小和功能，其DNA含量恒定，且卵细胞或精子中的DNA含量正好是体细胞的一半。 DNA在代谢上稳定； DNA为所有生物的染色体所共有；而细菌的转化实验和Hershey-Chase的噬菌体实验 也直

接证明了DNA作为遗传物质的直接证据。同时，烟草花叶病毒（TMV）的重建实验也证明 RNA也是遗传物质。实验证明，控制生物性状的遗传物质单位即基因，是按一定顺序在染色体上成直线排列的。构成DNA的核苷酸比较简单，只有四种，两个嘌呤和两个嘧啶。即腺嘌呤（A），鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T）,不同生物的DNA，这四种成分有一定的比例。Watson和Crick提出的DNA双螺旋模型 ，其结构构成要点是DNA的复制具半保留复制的特点，即在DNA进行复制时，其双螺旋的两条链彼此分离，作为模板，分别互补地合成两条新链，故每一条子链包括模板链和以模板链互补合成的新链组成。 2.2遗传物质的传递

人体的细胞（除红细胞外）都有一个或多个细胞核，细胞核内蕴藏着遗传信息，在一定程度上控制着细胞的代谢、分化和繁殖等活动，染色体是生物遗传物质的主要载体，染色体的主要成分是脱氧核糖核酸（DNA），此外还有蛋白质(如组蛋白)和核糖核酸（RNA）等。染色体具有特定的形态结构，具有自我复制的能力，并且积极参与细胞代谢活动，能出现连续而有规律性的变化。各种生物的染色体形态结构不仅是相对稳定的，其数目也是恒定的。染色体在体细胞中是成对的（有时与性别直接相关的染色体，即性染色体，可以不成对），在性细胞中（配子）总是成单的，故在染色体数目上，生物的体细胞是其性细胞的二倍。当然,同一生物的不同染色体之间也有形态上的差异，我们把形态和结构相同的一对染色体称为同源染色体；而这一对染色