《遺傳學》是編者根據多年的教學經驗,吸收了國內外優秀遺傳學教材的優點,全面系統地分析了遺傳學的基本原理,結合本學科最新研究成果,以遺傳信息為主線編著的一部適應21世紀生命科學的快速發展、符合生物類專業人才培養需求的優秀教材。
全書共分12章,內容包括世代間遺傳信息的傳遞規律、遺傳信息的物質基礎、遺傳物質的組織方式、遺傳信息的穩定性、細胞內遺傳信息的流動、遺傳信息的表達調控、群體間遺傳信息的流動、遺傳信息的研究和遺傳信息的改造等。
《遺傳學》可作為綜合性大學、農林類院校、師范類院校生物專業本科生的遺傳學教材,也可作為教師、研究生和相關科技工作者的參考書。
遺傳學是研究生物遺傳與變異規律的一門科學。自從1900年誕生以來,遺傳學經歷了一個世紀的發展,成為21世紀生命科學中發展最為迅速的學科之一。隨著新技術、新方法的不斷涌現,遺傳學的研究領域不斷拓展,研究內容不斷深化,產生了各種分支學科,成為生命科學中一門重要的專業基礎課。
本書采用了遺傳信息基本統領全部章節的體系結構,首先是因為目前國內外許多優秀的同類教材都在不同的章節中強調了遺傳信息的含義、作用等。如Gcn‘(本杰明)在開篇就指出:之所以采用信息這個術語是因為每個生物體的基因組決定了該生物體的遺傳特性,任何有機體的基因組都蘊藏了一套完整的遺傳信息,但是基因組本身在構建機體時是不承擔任何主動角色的,而是由核酸的單一亞基的序列決定著遺傳特性。如《遺傳學基礎》(威廉)在定義遺傳學這個概念時強調了遺傳信息不僅在整個進化過程中扮演著重要的角色,而且其表達在各個水平上都影響了個體的功能。又如,國內著名遺傳學教材《遺傳學》(王亞馥等)、《現代遺傳學原理》(徐晉麟等)、《現代遺傳學》(趙壽元等)都在前言、緒論或者章節標題中突出了遺傳信息的作用。其次,采用遺傳信息統領全書的編寫思路基本符合遺傳學學科自身的歷史發展。遺傳學發展史上就存在著信息學派和結構學派,都是為了闡明遺傳信息的化學本質、傳遞規律及其如何影響進化和生物多樣性的?v觀遺傳學發展的歷史可以發現,盡管它不是單線發展的,但是其中有一條主線始終是沒有變的,那就是遺傳信息對細胞分化、個體形成、群體進化的決定性影響。尤其是最近發展起來的表觀遺傳信息、發育調控中的位置信息等前沿動態,進一步豐富了遺傳信息的內涵。
緒論
1.1 遺傳和遺傳信息
1.1.1 遺傳和變異是生命的重要特征
1.1.2 遺傳的要素是信息的流動
1.2 遺傳學
1.2.1 遺傳學的發展
1.2.2 遺傳學的研究內容
1.2.3 遺傳學的應用
世代間遺傳信息的傳遞規律:分離與組合
2.1 孟德爾分離定律
2.1.1 孟德爾的豌豆雜交試驗
2.1.2 孟德爾的分析
2.2 孟德爾自由組合定律
2.2.1 自由組合定律
2.2.2 孟德爾定律的重新發現
2.3 等位基因之間的相互作用與表型效應
2.3.1 基因型決定表型的顯隱性
2.3.2 顯隱性的相對性
2.3.3 復等位基因
2.4 非等位基因之間的相互作用與表型效應
2.4.1 非等位基因之間的相互作用
2.4.2 簡單性狀與復雜性狀
2.4.3 質量性狀與數量性狀
2.4.4 遺傳力及其估算
2.5 環境對表型的效應
小結
思考題
世代間遺傳信息的傳遞規律:連鎖與重組
3.1 遺傳的染色體學說
3.1.1 性連鎖現象的發現
3.1.2 遺傳的染色體學說
3.2 遺傳的基因學說
3.2.1 Mm.gan的果蠅雜交試驗
3.2.2 Mm.gan的推理
3.2.3 交換與重組
3.2.4 連鎖定律與基因學說
3.3 基因的染色體定位與遺傳作圖
3.3.1 兩點測交與三點測交
3.3.2 細菌的遺傳作圖
3.3.3 真菌的遺傳作圖
3.3.4 噬菌體的遺傳作圖
3.4 性別決定和性相關遺傳
3.4.1 性別決定
3.4.2 性別分化
3.4.3 性相關遺傳
小結
思考題
遺傳信息的物質基礎:DNA與RNA
4.1 核酸攜帶遺傳信息
4.1.1 肺炎雙球菌轉化實驗
4.1.2 噬菌體感染實驗
4.1.3 煙草花葉病毒重建實驗
4.1.4 遺傳物質的特性
4.2 遺傳物質的結構和性質
4.2.1 DNA和RNA的化學組成
4.2.2 核酸的一級結構及遺傳學意義
4.2.3 DNA的二級結構及遺傳學意義
4.3 遺傳物質的功能:基因與蛋白質的關系
4.3.1 一基因一酶學說
4.3.2 人類酶缺陷的遺傳基礎
4.3.3 基因編碼蛋白質
4.3.4 中心法則
4.4 基因概念的發展
4.4.1 遺傳因子
4.4.2 三位一體學說
4.4.3 基因內部的精細結構與順反子
4.4.4 重疊基因
4.4.5 可動基因
4.4.6 斷裂基因
4.4.7 基因概念的現代含義
小結
思考題
遺傳物質的組織方式:染色體與基因組
5.1 DNA組織成染色體
5.1.1 染色體與染色質
5.1.2 染色體包裝
5.1.3 染色質結構的調控與DNA復制和轉錄的關系
5.2 細胞內全部遺傳物質組織成基因組
5.2.1 真核生物的基因組
5.2.2 細胞器基因組與非孟德爾遺傳
5.2.3 原核生物的基因組
5.3 基因組研究
5.3.1 基因組測序
5.3.2 基因組與組學
小結
思考題
遺傳信息的穩定性:改變與修復
6.1 染色體變異
6.1.1 斷裂愈合和交換假說
6.1.2 染色體結構的改變
6.1.3 染色體數目的改變
6.2 基因突變
6.2.1 基因突變的類型
6.2.2 突變的分子機制
6.2.3 DNA的修復機制
6.3 重組
6.3.1 重組機制
6.3.2 Holliday模型
6.3.3 同源重組和位點特異重組
6.4 轉座
6.4.1 原核生物中的轉座子
6.4.2 真核生物的轉座子
小結
思考題
細胞由遺傳值息的流動:復制與表達
7.1 遺傳信息的復制
7.1.1 DNA的半保留復制
7.1.2 復制起點、方向和終點
7.1.3 DNA的半不連續復制
7.1.4 DNA復制體系
7.1.5 復制方式
7.1.6 真核生物染色體末端復制
7.2 轉錄:遺傳信息從DNA到RNA
7.2.1 RNA聚合酶
7.2.2 啟動子與增強子
7.2.3 轉錄過程
7.2.4 轉最后加工
7.3 翻譯:遺傳信息從RNA到蛋白質
7.3.1 遺傳密碼
7.3.2 tRNA
7.3.3 核糖體
7.3.4 翻譯過程
7.3.5 翻譯后的加工
7.4 中心法則的補充與修正
小結
思考題
遺傳信息的表達調控:激活與抑制、開啟與關閉
8.1 真核生物與原核生物基因表達調控的異同
8.2 原核生物基因表達調控
8.2.1 轉錄起始階段的控制
8.2.2 轉錄起始后的調控
8.2.3 翻譯水平調控
8.3 真核生物基因表達調控
8.3.1 I)NA水平的調控
8.3.2 表觀修飾與染色質活性
8.3.3 轉錄激活
8.3.4 其他水平的調控
小結
思考題
遺傳信息的表達調控:分化與發育
9.1 基因表達調控與發育
9.1.1 發育核心:細胞分化
9.1.2 發育模式:基因互作與時空表達
9.2 動物發育的遺傳控制
9.2.1 早期胚胎發育
9.2.2 果蠅的早期胚胎發育
9.2.3 小鼠的早期胚胎發育
9.2.4 線蟲發育的遺傳控制
9.3 植物發育的遺傳控制
9.3.1 植物的早期形態發生
9.3.2 植物的分生組織及營養生長
9.3.3 植物的生殖生長
9.3.4 模式植物擬南芥花發育的ABC模型
小結
思考題
群體間遺傳信息的流動:群體與進化
10.1 群體與基因庫
10.1.1 孟德爾群體
10.1.2 群體遺傳結構組成
10.1.3 Hardy-Weinberg定律
10.1.4 Hardy-Weinberg定律的應用
10.1.5 伴性基因的遺傳平衡
10.1.6 復等位基因的遺傳平衡
10.2 影響群體遺傳結構的因素
10.2.1 突變
10.2.2 選擇
10.2.3 遺傳漂變
10.2.4 非隨機交配
10.2.5 遷移
10.3 生命與遺傳系統的起源
10.3.1 生命的起源
10.3.2 遺傳系統的起源
10.4 生物的進化
10.4.1 早期的進化論
10.4.2 現代達爾文主義的進化論學說
10.5 分子進化
10.5.1 編碼序列(基因)的進化
10.5.2 非編碼DNA的進化
10.5.3 分子種系發生遺傳學
10.5.4 中性突變學說
小結
思考題
遺傳信息的研究;模式與方法
11.1 遺傳學問題與材料選擇
11.1.1 模式生物
11.1.2 經典遺傳學模式生物
11.1.3 新型遺傳學模式生物
11.2 假說一演繹法
11.2.1 假說與演繹
11.2.2 孟德爾的假說一演繹
11.2.3 遺傳學上其他的假說一演繹史例
11.3 模型法
11.3.1 模型與模型法
11.3.2 分子模型
11.3.3 生物模型
11.3.4 數學模型和數理統計法
11.4 系統論、信息論、控制論方法的引入
11.4.1 系統論、系統生物學與系統遺傳學
11.4.2 信息論、生物信息學與反向遺傳學
11.4.3 控制論與基因工程
小結
思考題
遺傳信息的改造:遺傳工程
12.1 工具酶
12.1.1 限制性內切核酸酶
12.1.2 DNA連接酶
12.1.3 其他工具酶類
12.2 目的基因的獲得
12.2.1 化學合成法
12.2.2 PCR法
12.2.3 鳥槍法
12.2.4 cDNA合成法
12.3 克隆載體
12.3.1 質粒
12.3.2 入噬菌體
12.3.3 M13
12.3.4 逆轉錄病毒
12.3.5 噬菌體一質粒雜合載體
12.3.6 穿梭載體
12.4 目的基因與載體的連接
12.4.1 連接方式
12.4.2 影響DNA連接的因素
12.5 重組DNA分子導人受體細胞
12.5.1 受體細胞的選擇
12.5.2 轉化方法
12.5.3 轉化率的影響因素
12.5.4 轉化細胞的擴增
12.6 重組DNA克隆的篩選與鑒定
12.6.1 抗藥性篩選法
12.6.2 插入失活篩選法
12.6.3 營養缺陷型篩選法
12.6.4 半乳糖苷酶系統篩選
12.6.5 雜交篩選法
12.6.6 噬菌斑篩選法
12.6.7 PCR篩選法
12.6.8 限制性酶切圖譜法
小結
思考題
主要參考文獻
是指依照實物的形狀和結構按比例制成的物品,科學研究或發現中的模型一般是指一組假說,是以概念、判斷、推理或論證等思維形式組成的框架。人們按照特定的科學研究目的,在一定的假設條件下,再現原型客體也就是實際或者事實的某種本質特征(如結構特性、功能、關系、過程等)的物質形式或思維形式的類似物。因此,從物質角度看,可以有真實模型、替代模型、人工模擬模型等;從思維形式角度可以分為物理模型、概念模型、數字模型等;從應用領域分為生物模型、醫學模型、生態模型等;另外考慮到模型中的隨機因素、變化等,又有確定性模型、隨機性模型、靜態模型、動態模型等諸多分類。
模型法作為一種現代科學認識手段和思維方法,以概念對所考察的對象作出本質的概括,從原型出發,根據某一特定目的,抓住原型的本質特征,舍去一些次要的細節、非本質的聯系,對原型進行抽象、簡化和純化,建構一個能反映原型本質聯系的模型,并進而通過對模型的研究獲取原型的信息,為形成理論建立基礎。模型是科學認識過程中抽象化與具體化的辯證統一,通過高度抽象化的科學概念、假說和理論要正確體現其認識功能,又必須具體化為某個特定的模型,才能發揮理論指導實踐的作用。建立模型的過程是一個思維與行為相統一的過程。在科學研究中應該注意模型的局限性,模型只能無限接近而不能取代事實,再完善的模型也有缺點,如同任何事物都有例外,模型永遠不能等同于實際。
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