遗传学教学大纲

教学大纲

《遗传学》教学大纲

学时数：101 学分：4 适用专业：生命科学

一、课程的性质、目的和任务

课程性质：遗传学是生物科学专业的一门重要的专业基础课程，是研究遗传物质的结构、功能与变异，遗传信息的传递、表达与调控的科学，是当今自然科学领域中发展最为迅猛、最活跃的学科之一，是生命科学各门学科的核心。

教学目的：掌握遗传学的基本原理和系统的遗传学知识，了解其发展历程和最新进展；理解遗传学的基本技术、研究方法和手段，并了解遗传学在工、农业等生产领域中的应用；学会利用遗传学的基本原理、基本技术、研究方法和手段分析、阐述有关遗传现象，为今后进一步深造和工作打下必要的基础。

主要任务：全面系统地讲授遗传学的基本原理和遗传学分析的基本方法，同时介绍现代遗传学发展的最新成就，使学生对遗传物质的本质、遗传物质的传递、遗传物质的变异等基本规律有比较全面的、系统的认识，并能应用其基本原理分析遗传学数据，解释遗传学现象，同时对遗传信息的表达与调控、遗传工程有一个较为全面的了解。

二、课程教学的基本要求

通过本课程学习，要求学生掌握遗传学的基本原理，掌握对动、植物和微生物进行遗传分析的一般方法，掌握基本的实验操作技术，为进一步学习有关专业课程和遗传学的分支学科奠定较好的遗传学基础知识。

三、课程教学内容

第一章绪论

㈠教学基本要求：

1. 掌握遗传、变异的概念和遗传学的概念；

2. 理解遗传学研究内容和任务；

3. 了解遗传学发展的主要阶段，以及有哪些重要的科学家做出了重大贡献；

4. 了解遗传学在国民经济中的地位，从工、农、医、环境保护等方面介绍遗传学的应用。

重点：遗传学发展里程碑

㈡讲授内容：

第一节遗传学的研究对象和任务

遗传和变异；遗传、变异与环境的关系；遗传、变异与选择在生物进化与新品种选育中的作用；遗传学的任务。

第二节遗传学的发展简史

古代遗传学知识的积累；近代遗传学的奠基；遗传学的建立和发展：遗传学的建立及各分支学科的发展。

第三节遗传学在科学研究和生产实践中的作用

遗传学在生命科学，生物进化领域，动植物、微生物遗传改良及人类医药卫生中的应用。

第二章孟德尔定律

㈠教学基本要求：

1. 掌握分离规律、自由组合规律的遗传实验、解释和验证方法；

2. 掌握分离规律、自由组合规律的实质；

3. 掌握单位性状、相对性状、分离线项、基因型和表现型的概念；

4. 掌握单位性状、相对性状、基因型和表现型的概念；

5. 掌握遗传学数据的统计处理方法，统计学原理在遗传研究中的应用。

重点：分离规律、自由组合规律的实质；

难点：统计学原理在遗传研究中的应用

㈡讲授内容：

第一节分离规律

显形和隐性，分离现象，孟得尔假设的证明，分离比实现的条件

第二节自由组合规律

两对相对性状的独立分配现象，孟德尔豌豆两对相对性状的杂交试验方法和结果；独立分配现象的解释；对遗传因子间的分离和组合；独立分配的细胞学基础。独立分配规律的验证，测交法；自交法；多对相对性状杂种的遗传

第三节概率与统计原理在遗传研究中的应用

概率定律；二项式分布；χ2测验法。

第三章遗传的染色体学说

㈠教学基本要求：

1. 掌握染色体的形态特征、分类及化学组成；

2. 了解细胞周期各个时期的特点；

3. 掌握有丝分裂、减数分裂的过程及其DNA的含量变化；

4. 了解高等动、植物配子的发生和染色体周史；

5. 理解遗传的染色体学说和解释孟德尔定律。

重点：减数分裂的过程级遗传学意义

难点：染色体的四级结构

㈡讲授内容：

第一节细胞

细胞的结构与功能。原核细胞与真核细胞；真核细胞的构造：细胞膜的结构和功能，细胞内含物（线粒体、叶绿体和内质网等）的结构和功能；细胞核的组成；原核细胞的构造；原核细胞和真核细胞的主要区别。

染色体的形态、数目和结构。染色体的形态特征；染色体数目；染色质的基本结构，染色体的四级结构模型，异染色质和常染色质；多线染色体、灯刷染色体、B染色体。

第二节细胞分裂

无丝分裂；有丝分裂的过程，有丝分裂的遗传学意义；细胞周期的概念及其测定简介。

减数分裂。减数分裂的过程；减数分裂的遗传学意义；减数分裂的持续时间。

第三节染色体周期史

有性繁殖生物的生活周期（个体发育）：孢子体世代和配子体世代；低等植物的生活周期；高等植物的生活周期；高等动物的生活周期。

第四节遗传的染色体学说

第四章基因的作用及其与环境之间的作用

㈠教学基本要求：

1. 掌握多因一效与一因多效、等位基因与复等位基因、基因型与表现型、外显率与表现度、完全显性与不完全显性、镶嵌显性与共显性、致死基因与亚致死现象、基因互作与上位效应等概念；

2. 掌握基因型、环境与表现型的关系，等位基因间相互作用的类型和特征，非等位基因间互作的类型及原理。

重点：基因型、环境与表现型的关系

难点：非等位基因间互作的原理

㈡讲授内容：

第一节环境的影响和基因的表型效应。

环境与基因作用的关系，性状的多基因决定，表现度和外显率，显隐性关系的相对性，表型模写。

第二节致死基因

第三节复等位现象

瓢虫的鞘翅色斑，ABO血型，H抗原和孟买血型，RH血型与母子间的不相容，自交不亲和。

第四节非等位基因间的相互作用

基因互作的概念；两对基因互作的各种方式：互补作用、积加作用、重叠作用、显性上位作用、隐性上位作用、抑制作用

第五章性别决定和伴性遗传

㈠教学基本要求：

1. 了解性别决定的几种类型，内外环境对性决定的影响；

2. 掌握伴性遗传的特点和规律及其应用。

重点：伴性遗传的特点和规律

难点：性别决定的原理

㈡讲授内容：

第一节性别决定。

性别决定的类别；性染色体和常染色体；

第二节伴性遗传

人类、果蝇、高等植物、高等动物的伴性遗传。

第三节遗传的染色体学说的直接证明

果蝇的X染色体不分开现象

第四节人类的性别畸形

常见的人类性别畸形。

第六章染色体和连锁群

㈠教学基本要求：

1. 了解连锁遗传现象；

2. 掌握连锁与交换的内容，连锁与交换的遗传机理；

3. 掌握交换值的测定方法，基因定位的方法，连锁遗传图的制作方法；

4. 熟练掌握以链孢霉为代表的真菌类生物的连锁、分析、着丝粒作图，染色单体干扰等知识；

5. 掌握人类基因的连锁分析，用家系分析法做基因定位，特别是用体细胞遗传学研究方法制作染色体的细胞学图；

6. 了解连锁遗传规律的应用。

重点：连锁遗传的特点和规律

难点：基因的连锁分析方法

㈡讲授内容：

第一节连锁互换规律

贝特生等的香豌豆杂交遗传试验；性状连锁遗传现象：相引相和相斥相，连锁遗传的解释，完全连锁和不完全连锁；连锁与交换的遗传机理；交换的细胞学证据。交换值及其性质；交换值、连锁强度及遗传距离；交换值的测定方法。基因定位的方法：两点测验、三点测验；交换干扰；符合系数的测定。

第二节真菌的遗传学分析

四分子分析，着丝粒作图，链孢霉的连锁分析，染色单体干扰。

第三节人类连锁分析的细胞学图

家系分析与基因定位，连锁遗传图的含义及其绘制过程。

第七章细菌和噬菌体的遗传分析

㈠教学基本要求：

1. 了解细菌和病毒在遗传学研究中的优越性；

2. 掌握F因子、附加体、Hfr菌株、部分二倍体、转化、接合、性导和溶原性等概念；

3. 掌握噬菌体突变型的互补测验和重组实验；

4. 掌握细菌和噬菌体遗传的方式和特点及有关学会基因定位的方法。

重点：细菌和病毒的遗传重组

难点：病毒的遗传分析

㈡讲授内容：

第一节细菌和病毒在遗传研究中的地位

细菌和病毒在遗传研究中的优越性。

第二节细菌的遗传分析

细菌和病毒的拟有性过程；细菌和病毒遗传研究的实验方法。接合的发现与证实；F因子；F因子在杂交中的行为；中断杂交实验作图。转化因子；转化过程；利用转化绘制遗传图谱。F'因子；性导。

第三节噬菌体的遗传分析

温和噬菌体与烈性噬菌体；转导；普遍转导和限制性转导。

第八章数量性状遗传

㈠教学基本要求：

1. 理解数量性状和质量性状的区别和联系、掌握数量性状、遗传特点的遗传学理论一多基因假说、数量性状的遗传分析及其与选择的关系；

2. 掌握遗传率的概念、意义、计算及其应用；

3. 掌握近交和近交系数的计算、近亲繁殖的遗传效应、掌握杂种优势的概念及其遗传学理论和杂种优势的应用。

重点：数量性状的遗传分析方法，近亲繁殖的遗传效应，杂种优势的遗传学理论

难点：近交系数的计算

㈡讲授内容：

第一节数量性状的遗传学分析

数量性状表现的特征；数量性状和质量性状的区别和相互关系；多基因假说的实验依据；多基因假说；主基因和微效多基因。

第二节研究数量性状遗传的基本统计方法

平均数、方差和标准差的估算及其意义。

第三节遗传率的估算及其应用

遗传率的概念和类别；广义遗传率的估算方法及其意义；狭义遗传率的估

算方法及其意义；表现型方差的成分剖分；遗传率在育种上的应用。

第四节近亲繁殖和杂种优势

近亲繁殖；自交的遗传效应；回交的遗传效应；近交和近交系数；杂种优势的概念；F 1优势表现；F2的衰退表现；单交种与双交种；显性假说；超显性假说；近亲繁殖与杂种优势在育种上的应用。

第九章染色体畸变

㈠教学基本要求：

1. 了解染色体结构变异和数目变异的类型、原因和细胞学鉴定方法；

2. 学生了解植物染色体结构变异和数目变异的一般途径，整倍体和非整倍体，单倍体和多倍体的特点；

3. 掌握染色体结构变异和数目变异的遗传学效应及其在育种实践中的应用。

重点：染色体结构变异和数目变异的遗传学效应

难点：染色体结构变异的机制

㈡讲授内容：

第一节染色体结构的变异

缺失：染色体缺失的类别；缺失的形成过程及其细胞学特征；缺失的遗传效应。

重复：染色体重复的类别；重复的形成过程及其细胞学特征；重复的遗传效应。

倒位：染色体倒位的类别；倒位的形成过程及其细胞学特征；倒位的遗传效应。

易位：染色体易位的类别；易位的形成过程及其细胞学特征；易位的遗传效应。

染色体结构变异的诱发：物理因素诱发，化学因素诱发。

染色体结构变异的应用：利用缺失进行基因定位；果蝇的ClB测定法；利用易位创造玉米不育系的保持系；结构变异在植物育种中的应用。

第二节染色体的数目变异

染色体组及其倍数的变异：染色体组、整倍体的概念；整倍体的同源性和异源性。

同源多倍体和异源多倍体：同源多倍体的形态特征；同源三倍体，同源四倍体；同源多倍体的基因分离；染色体同源联会和异源联会；奇倍数的异源多倍体；细胞学特征：染色体不平衡分离。

多倍体的形成途径及其应用：自然形成和人工诱导；植物体细胞染色体数目人工加倍的主要方法；人工诱导多倍体在育种工作中的应用。

单倍体；单倍体的形态特征及其遗传效应；高等植物单倍体的获得和应用。

非整倍体：单体及其遗传特点，缺体及其遗传特点，三体及其遗传特点（性状变异、染色体的联会和传递、基因分离），四体及其遗传特点。非整倍体的应用：分析测定基因所在的染色体；有目标地代换染色体。

第十章基因突变

㈠教学基本要求：

1. 掌握基因突变、诱发突变和物理诱变、化学诱变、突变率等概念；

2. 了解基因突变的特征、表现和鉴定方法；

3. 了解并掌握生物体的几种修复机制；

4. 掌握果蝇、链孢霉、人的突变的检出方法；

5. 诱变方法及其应用。

重点难点：基因突变的检出方法及修复机制

㈡讲授内容：

第一节基因突变的概说

基因突变；基因突变的频率和时期。突变的重演性和可逆性；突变的多方向性和复等位基因及其遗传意义；突变的有害性和有利性；突变的平行性；自发突变。

第二节基因突变的检出

果蝇突变的检出；链孢霉突变的检出和人的突变的检出。

第三节诱发突变

辐射和诱变；紫外线和诱变；化学因素的诱变；诱变的应用。

第四节突变的分子基础

碱基类似物的诱发突变，改变DNA的化学结构的诱变剂，结合到DNA分子上的化合物，基因突变与氨基酸顺序；碱基替换，终止密码子突变，移码突变。

第五节重组的分子基础

基因重组的机理；基因转变；遗传重组的分子机理。

第六节转座遗传因子

玉米的控制系统；原核生物的转座因子；转座机理；其他的转座因子。

第七节DNA的损伤修复

紫外线对DNA的损伤；光复活；暗复活；重组修复及其他修复。

第十一章遗传的分子基础

㈠教学基本要求：

1. 了解DNA、RNA的分子结构及复制；

2. 掌握三联体密码，蛋白质的翻译，中心法则及其发展；

3. 掌握基因的概念及发展；

4. 基因工程、细胞工程的研究方法、步骤及研究进展。

重点：基因的概念及发展

难点：基因工程的原理

㈡讲授内容：

第一节DNA是主要的遗传物质

DNA是遗传物质的间接证据；DNA是主要遗传物质的直接证据；DNA作为基因化学基础的条件。

第二节DNA的分子结构与复制

核酸的化学组成和结构；双螺旋结构的发现经历；DNA分子双螺旋结构模型的要点；DNA的变性与复性；DNA的复制；

第三节DNA与蛋白质的合成

性状与蛋白质；蛋白质的结构与组成；DNA的功能；RNA的分子结构，信使RNA，转运RNA；遗传密码；遗传信息的转录；遗传信息的翻译；中心法则；

第四节基因的本质

经典遗传学关于基因的概念；生化遗传和早期分子遗传学对基因概念的发展；基因的微细结构与性质的进一步探索；现代分子遗传学关于基因的概念。

第五节遗传工程

限制性内切酶；基因的分离；重组DNA技术的应用。

第十二章细胞质遗传

㈠教学基本要求：

1. 掌握短暂的与持久的母性影响的表现；

2. 掌握细胞质遗传的特点、物质基础和机理，弄清核基因与细胞质基因的辨证关系；

3. 从本质上区别母性影响与细胞遗传，熟知细胞质在遗传中的作用及与细胞核遗传的根本区别；

4. 掌握草履虫放毒型的遗传，作物的雄性不育，叶绿体，线粒体遗传的分子基础；

5. 了解植物雄性不育类型和原因，“三系”配套原理。

重点：细胞质遗传的特点、物质基础和机理

难点：叶绿体，线粒体遗传的分子基础

㈡讲授内容：

第一节母性影响

短暂和持久的母性影响

第二节细胞质遗传

细胞质遗传及其特点；叶绿体遗传及其分子基础；线粒体的遗传及其分子基础；其它细胞质基因的遗传：附加体的遗传，共生体的遗传；植物雄性不育的类别及其遗传特点；质核互作雄性不育；雄性不育性的发生机理；雄性不育性的应用。

第三节持续饰变

第十三章遗传与发育

㈠教学基本要求：

1. 了解细胞分化和个体发育的物质基础与机理；

2. 了解细胞分化的可逆性；

3. 掌握大肠杆菌乳糖操纵子的正负双重调控；

4. 了解细胞核和细胞质在个体发育中的协同作用。

重点难点：大肠杆菌乳糖操纵子的正负双重调控

㈡讲授内容：

第一节细胞质在遗传中的作用

细胞质的不均一性和细胞的分化；细胞质对染色体行为的影响。

第二节细胞分化的可逆性

植物组织培养；动物的核移植实验。

第三节基因表达的调控

原核类基因表达的调控；真核类基因表达的调控。

第四节几个发育现象的遗传学分析

第五节噬菌体和原生生物的分化

第六节细胞核和细胞质在个体发育中的协同作用

第十四章进化和群体遗传

㈠教学基本要求：

1. 了解有关生物进化的经典学说；

2. 掌握基因频率、基因型频率、Hardy-Weinberg定律等概念；

3. 理解影响群体平衡的因素；

4.了解自然群体中的遗传多态性，并从分子水平上了解进化的理论，如：蛋白质的进化、核酸的进化以及遗传进化体系、分子进化的中性学说；

5. 熟知新种形成的形式，掌握育种实践中的人工选择问题、及远缘杂交问题；

重点：Hardy-Weinberg定律

难点：生物进化的分子机理

㈡讲授内容：

第一节进化概说

蛋白质、核酸和遗传体系的进化。

第二节进化理论

进化思想与进化论；近现代遗传学与进化论的发展；群体；基因频率与基因型频率；遗传平衡定律；影响群体遗传平衡的因素。

第三节新种的形成

物种的概念；隔离与物种的形成：地理隔离、生态隔离和生殖隔离；物种的形成方式：渐变式、爆发式。

第四节育种实践中的人工选择

第五节育种实践中的远缘杂交

四、课内实践教学要求

㈠课内实验

实验一、植物细胞有丝分裂的观察

掌握普通生物显微镜的使用方法；通过观察蚕豆根尖细胞有丝分裂永久片，理解植物细胞有丝分裂过程及各个时期染色体形态、结构、数目的变化；理解有丝分裂的遗传学意义。

实验二、植物细胞减数分裂的观察

通过观察黑麦花粉母细胞减数分裂永久片，掌握减数分裂的全过程及各个时期染色体的形态、结构、数目的动态变化行为；理解减数分裂的遗传学意义。

实验三、果蝇的形态和生活史

了解果蝇生活史中各个阶段的形态特征，观察果蝇的几种常见突变型。掌握鉴别雌雄果蝇的方法；学会果蝇的饲养管理方法。

实验四、果蝇的杂交（综合性实验）

掌握果蝇的杂交技术和统计处理方法，加深理解遗传的分离和自由组合定律、连锁互换和伴性遗传定律

实验五、果蝇唾腺染色体的观察

通过果蝇唾腺染色体的取材观察，了解唾腺染色体的形态特征，分析其形成的机制。

实验六、人类X染色质的观察

掌握观察与鉴别X染色质的简易方法，识别其形态特征及所在部位，为进一步研究人体染色体的畸变与疾病提供参考条件。

实验七、植物染色体组型分析和带型分析（设计型实验）

掌握植物染色体制片技术、显微摄影及放大技术，掌握染色体组型分析和计算有关数据的方法。

实验八、人工诱发多倍体植物

了解人工诱发多倍体植物的原理、方法及其在植物育种上的意义。.观察多倍体植物，鉴别植物染色体数目的变化及引起植物其它器官的变异。

实验九、DNA的提取和电泳观察

理解质粒DNA提取的原理，掌握质粒DNA提取的方法，掌握琼脂糖凝胶电泳的原理和方法。

实验十、基因的PCR扩增技术

学习PCR反应的基本原理与实验技术。了解引物设计的一般要求。

实验十一、诱变物质的微核测试

了解微核测定的方法与意义。为寻找新的测试系统或测定更多的环境因素。

实验十二、人群中PTC味盲基因频率的分析

学习和掌握群体中基因频率的分析方法。通过对人体遗传性状的分析及基因频率的计算，了解选择对改变基因频率的作用。

㈡课内作业

第一章绪论

讨论题目：

1.遗传与变异的辩证关系

2.你认为在遗传学发展史中最重要的是哪个事件？

3.你对于遗传学最感兴趣的是哪一部分？

第二章孟得尔定律

讨论题目：

1.从孟德尔的成功经验中，你学习到了什么？

2.孟德尔定律能否解释一切遗传现象？

3.因为有不符合孟德尔比例数的性状分离，是否要否定孟德尔定律？

4.为什么说遗传学基本规律是统计规律?

第三章遗传的染色体学说

讨论题目：

1.减数分裂的意义是什么？

2.怎样确定基因是位于染色体上的？

3.怎样理解遗传的染色体学说和解释孟德尔定律?

第四章基因的作用及其与环境之间的作用

讨论题目：

1.如何理解多因一效与一因多效？

2.怎样理解掌握基因型、环境与表现型的关系?

3.基因间相互作用的类型、特征及原理有那些？

第五章性别决定和伴性遗传

讨论题目：

1.决定的类别类型有那些？

2.为什么有的疾病在男女之间的发病率是不同的？

第六章染色体和连锁群

讨论题目：

1.怎样测定基因间的距离？

2.如何看待基因连锁的现象？

3.怎样运用家系分析进行基因定位？

第七章细菌和噬菌体的遗传分析

讨论题目：

1.细菌和病毒在遗传研究中有那些优越性？

2.细菌和噬菌体基因转移的方式和特点有那些？

第八章数量性状遗传

讨论题目：

1.你所了解的性状，哪些是质量性状，哪些是数量性状，它们有什么区别和联系？

2.怎样利用近交系数确定亲缘关系？

3.杂种为什么会表现优势？

第九章染色体畸变

讨论题目：

1. 染色体变异最主要的危害是什么？

2. 人类能否利用染色体变异？

第十章基因突变

讨论题目：

1. 自然界中能够造成基因突变的原因有哪些？

2. 基因突变后生物体是怎样修复的？

第十一章遗传的分子基础

讨论题目：

1.基因怎样决定形状？

2.浅谈基因概念的发展？

3.你认为基因工程的前景如何？

第十二章细胞质遗传

讨论题目：

1.细胞质遗传与核遗传规律有何不同，主要原因是什么？

2.怎样利用植物雄性不育进行“三系”配套？

第十三章遗传与发育

讨论题目：

1.你对个体发育的机理有何认识？

2.怎样理解细胞分化的可逆性？

3.你对大肠杆菌基因调控机制有何认识？

第十四章进化和群体遗传

讨论题目：

1.简述生物进化的经典学说及其发展。

2.运用你学到的知识解释近亲交配的危害性?

3.影响群体平衡的因素有哪些？

五、考核方式

1.期末闭卷考试：占总成绩的70%；

2.平时成绩：占总成绩的10%，包括平时作业、读书报告、小论文等；

3.实验成绩：占总成绩的20%，其中期末实验技能考核10%，实验报告10%。

六、学时分配

本课程总学时为101学时，其中理论课68学时，实验课33学时，5学分，第6学期开课。

七、本课程与其它课程的联系

前期课程：微生物学、生物化学、细胞生物学、植物学；本课程是植物、动物和微生物育种及相关课程的理论基础。

八、教材和主要参考书

㈠教材：

刘祖洞.遗传学（上、下册）（第二版）[M].北京：高等教育出版社，1991.

刘祖洞.遗传学实验（第二版）[M].北京：高等教育出版社，1987.

本教研室自制的《遗传学》多媒体课件

㈡主要参考书：

1、赵寿元，乔守怡.现代遗传学[M].北京：高等教育出版社，2001.

2、戴灼华，王亚馥.遗传学（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2008.

3、朱军.遗传学（第三版）[M].北京：中国农业出版社，2002.

4、张飞雄.普通遗传学[M].北京：科学出版社，2004.

5、David T.Suzuki.An Introduction to Genetics Analysis（6th）[M].New York:W.H.Free man and Company,1996.

6、Winter P C.Genetics[M].Bios Scientific Publishers Limited,1998