遗传学课程教学大纲 Genetics 课程编号：1612102/1622113 适用专业：农学/农学（农业信息技术）侬村区域发展 先修课程：植物学、基础微生物学、植物生理学、生物化学、生物统计与试验设计 后续课程：作物有种学 总学分：4.0其中实验学分：0.5学分 教学目的和要求：遗传学是研究生物遗传和变异内在和外在的表现及规律的科学。近0年 来，遗传学的发展突飞猛进，已经成为生命科学的核心学科，对探索生命的本质、推动整个 生命科学的发展起着至关重要的作用。通过本课程的教学，要求学生了解生物个体、细胞 分子到群体、生态和进化等不同层次上，生物遗传的基本现象和基本规律。掌握遗传学的三 大基本定律，具备初步分析、研究简单遗传学实际问题的能力，为后续课程的学习和将来从 事有种工作实践奠定必要的理论基础。 教学内容与学时安排 学时分配 序号 章名 讲实上讨习其小 授验机论题它计 1 绪论 2 2 2 第一章遗传的细胞学基础 4 8 3 第二章遗传物质的分子基础 5 5 4 第三章孟德尔遗传 2 第四章连锁遗传和性连锁 5 5 6 第五章基因突变 4 4 7 第六章染色体结构变异 3 3 8 第七章染色体数目变异 32 5 9 第八章数量性状遗传 3 10 第九章近亲繁殖和杂种优势 2 11 第十章细菌和病毒的遗传 4 4 12 第十一章细胞质遗传 3 3 13 第十二章基因表达的调控 5 14 第十三章遗传工程 38 11 15 第十四章基因组学 3 3 16 第十五章群体遗传与进化 2 绪论 (2学时) 1
1 遗传学课程教学大纲 Genetics 课程编号： 1612102/1622113 适用专业：农学/农学（农业信息技术）/农村区域发展 先修课程：植物学、基础微生物学、植物生理学、生物化学、生物统计与试验设计 后续课程：作物育种学 总 学 分：4.0 其中实验学分：0.5 学分 教学目的和要求：遗传学是研究生物遗传和变异内在和外在的表现及规律的科学。近 20 年 来，遗传学的发展突飞猛进，已经成为生命科学的核心学科，对探索生命的本质、推动整个 生命科学的发展起着至关重要的作用。通过本课程的教学，要求学生了解生物个体、细胞、 分子到群体、生态和进化等不同层次上，生物遗传的基本现象和基本规律。掌握遗传学的三 大基本定律，具备初步分析、研究简单遗传学实际问题的能力，为后续课程的学习和将来从 事育种工作实践奠定必要的理论基础。 教学内容与学时安排 序号 章 名 学 时 分 配 讲 授 实 验 上 机 讨 论 习 题 其 它 小 计 1 绪 论 2 2 2 第一章 遗传的细胞学基础 4 4 8 3 第二章 遗传物质的分子基础 5 5 4 第三章 孟德尔遗传 5 2 7 5 第四章 连锁遗传和性连锁 5 5 6 第五章 基因突变 4 4 7 第六章 染色体结构变异 3 3 8 第七章 染色体数目变异 3 2 5 9 第八章 数量性状遗传 3 3 10 第九章 近亲繁殖和杂种优势 2 2 11 第十章 细菌和病毒的遗传 4 4 12 第十一章 细胞质遗传 3 3 13 第十二章 基因表达的调控 5 5 14 第十三章 遗传工程 3 8 11 15 第十四章 基因组学 3 3 16 第十五章 群体遗传与进化 2 2 绪 论 (2 学时)
1、教学基本要求 (1)理解遗传、变异、进化的概念和相互关系，了解遗传学的研究对象、研 究内容和研究目的： (②)了解遗传学的发展简史和发展方向： (③)理解遗传学在整个生命科学中的地位及其在人类生存、生产中的重要作 用。 2、教学基本内容 第一节遗传学研究的对象和任务 一、什么是遗传学 *遗传、变异、进化的概念及其相互关系。 二、遗传学研究的对象、内容和任务 第二节遗传学的发展简史 一、遗传学的发展 Darwin的进化论：Mendel的研究工作：遗传学的诞生：Morgan的贡献：一个基因一个 酶假说：DNA双螺旋结构的发现：遗传工程的建立：基因组学的延生。 二、遗传学展望 第三节遗传学在科学和生产中的作用 一、遗传学的理论研究 二、遗传学与动植物生产 三、遗传学与人类健康 第一章遗传的细胞学基础 (8学时，其中实验4学时) 1、教学基本要求 (1)掌握原核细胞和真核生物的本质区别： (2)了解染色体是遗传物质的主要载体，了解染色体的形态、结构和化学组 成： (3)了解细胞的基本分裂方式、细胞周期的概念：了解真核细胞有丝分裂、 减数分裂的详细过程及其在遗传学中的意义，掌握观察细胞分裂的实验方法： (4) 了解高等生物的基本生殖方式、配子形成过程，理解被子植物的双受精 过程及其在遗传学中的意义： (⑤)了解不同类型生物的生活周期。 2、教学基本内容 第一节细胞的结构和功能 一、原核细胞 二、真核细胞 2
2 1、教学基本要求 (1) 理解遗传、变异、进化的概念和相互关系，了解遗传学的研究对象、研 究内容和研究目的； (2) 了解遗传学的发展简史和发展方向； (3) 理解遗传学在整个生命科学中的地位及其在人类生存、生产中的重要作 用。 2、教学基本内容 第一节 遗传学研究的对象和任务 一、什么是遗传学 *遗传、变异、进化的概念及其相互关系。 二、遗传学研究的对象、内容和任务 第二节 遗传学的发展简史 一、遗传学的发展 Darwin 的进化论；Mendel 的研究工作；遗传学的诞生；Morgan 的贡献；一个基因一个 酶假说；DNA 双螺旋结构的发现；遗传工程的建立；基因组学的诞生。 二、遗传学展望 第三节 遗传学在科学和生产中的作用 一、遗传学的理论研究 二、遗传学与动植物生产 三、遗传学与人类健康 第一章 遗传的细胞学基础 （8 学时，其中实验 4 学时） 1、教学基本要求 (1) 掌握原核细胞和真核生物的本质区别； (2) 了解染色体是遗传物质的主要载体，了解染色体的形态、结构和化学组 成； (3) 了解细胞的基本分裂方式、细胞周期的概念；了解真核细胞有丝分裂、 减数分裂的详细过程及其在遗传学中的意义，掌握观察细胞分裂的实验方法； (4) 了解高等生物的基本生殖方式、配子形成过程，理解被子植物的双受精 过程及其在遗传学中的意义； (5) 了解不同类型生物的生活周期。 2、教学基本内容 第一节 细胞的结构和功能 一、原核细胞 二、真核细胞
*真核细胞与原核细胞的区别：主要的遗传物质在细胞核内：细胞器中也有遗传物质。 第二节染色体 一、染色体与染色质 染色质：常染色质和异染色质：组成性异染色质和功能性异染色质。 二、染色体的形态特征 着丝粒（主缢痕）、次缢痕、随体：染色体臂：着丝粒的位置决定染色体的形态：臂比。 三、染色体的数目 *2n、n的含义及用法：常见物种的染色体数目。 四、染色体的化学组成及分子结构 原核生物染色体：真核生物染色体（染色体的化学组分，核小体结构，螺线管，超螺线 管，染色体)。 第三节细胞的分裂和细胞周期 一、细胞周期 细胞周期的概念：分裂间期(G期、S期、G,期)和分裂期(M期)：细胞周期的时间 分布：细胞周期的转换点及其调控：细胞的分类（周期中细胞、永久分化细胞、*G期细胞）。 一、无丝分裂 三、有丝分裂 有丝分裂过程（前期、中期、后期、末期）：有丝分裂的遗传意义：特殊的有丝分裂（多 核细胞，多倍体细胞，多线染色体)。 四、细胞的减数分裂 (1)减数分裂过程 第一次分裂：*料前期1（细线期、偶线期、相线期、双线期、终变期）：中期:#后 期1： 末期1：二分体 第二次分裂：前期Ⅱ：中期Ⅱ：后期Ⅱ：末期Ⅱ：四分体。 (2)*#减数分裂的遗传意义：保证有性生殖生物个体世代之间染色体数目的稳定性： 为有性生殖过程中的变异提供了物质基础。 第四节配子的形成和受精 一、雌雄配子的形成 (1)生物的生殖方式：无性生殖：有性生殖。 (2)动物性细胞的生成：卵原细胞、初级卵母细胞、次级卵母细胞、卵细胞、第一极 体、第二极体：精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞、精子。 (3)植物雌配子的生成：大孢子母细胞、大孢子：雌配子体（卵细胞、极核、助细胞 反足细胞)。 (4)植物雄配子的生成：小孢子母细胞、小孢子：*雄配子体（精细胞、营养核）。 二、植物的授粉与受精 授粉的概念：柱头与花粉之间的亲和性：受精的概念：被子植物的双受桔：2合子、 3胚乳：直感现象（胚乳直感，果实直感）。 三、无融合生殖 无融合生殖的概念：单倍配子体无融合生殖：二倍配子体无融合生殖：不定胚生殖：单 性结实：无融合生殖的用途。 第五节生活周期 2
3 *真核细胞与原核细胞的区别；主要的遗传物质在细胞核内；细胞器中也有遗传物质。 第二节 染色体 一、染色体与染色质 染色质；常染色质和异染色质；组成性异染色质和功能性异染色质。 二、染色体的形态特征 着丝粒（主缢痕）、次缢痕、随体；染色体臂；着丝粒的位置决定染色体的形态；臂比。 三、染色体的数目 *2n、n 的含义及用法；常见物种的染色体数目。 四、染色体的化学组成及分子结构 原核生物染色体；真核生物染色体（染色体的化学组分，核小体结构，螺线管，超螺线 管，染色体）。 第三节 细胞的分裂和细胞周期 一、细胞周期 细胞周期的概念；分裂间期（G1期、S 期、G2期）和分裂期（M 期）；细胞周期的时间 分布；细胞周期的转换点及其调控；细胞的分类（周期中细胞、永久分化细胞、*G0期细胞）。 二、无丝分裂 三、有丝分裂 有丝分裂过程（前期、中期、后期、末期）；有丝分裂的遗传意义；特殊的有丝分裂（多 核细胞，多倍体细胞，多线染色体）。 四、细胞的减数分裂 （1）减数分裂过程： 第一次分裂：*#前期Ⅰ（细线期、偶线期、粗线期、双线期、终变期）；中期Ⅰ；*# 后 期Ⅰ；末期Ⅰ；二分体。 第二次分裂：前期Ⅱ；中期Ⅱ；后期Ⅱ；末期Ⅱ；四分体。 （2）*# 减数分裂的遗传意义：保证有性生殖生物个体世代之间染色体数目的稳定性； 为有性生殖过程中的变异提供了物质基础。 第四节 配子的形成和受精 一、雌雄配子的形成 （1）生物的生殖方式：无性生殖；有性生殖。 （2）动物性细胞的生成：卵原细胞、初级卵母细胞、次级卵母细胞、卵细胞、第一极 体、第二极体；精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞、精子。 （3）植物雌配子的生成：大孢子母细胞、大孢子；*雌配子体（卵细胞、极核、助细胞、 反足细胞）。 （4）植物雄配子的生成：小孢子母细胞、小孢子；*雄配子体（精细胞、营养核）。 二、植物的授粉与受精 授粉的概念；柱头与花粉之间的亲和性；受精的概念；被子植物的双受精；2n 合子、 3n 胚乳；直感现象（胚乳直感，果实直感）。 三、无融合生殖 无融合生殖的概念；单倍配子体无融合生殖；二倍配子体无融合生殖；不定胚生殖；单 性结实；无融合生殖的用途。 第五节 生活周期
一、红色面包霉的生活周期 原子囊果、分生孢子：子囊、子囊孢子。 二、高等植物的生活周期 大孢子、小孢子：孢子体、配子体：高等植物的世代交替：有性世代（配子体世代）、 无性世代（孢子体世代）。 三、高等动物的生活周期 3、实验教学内容 实验一、植物细胞有丝分裂的制片和观察 (2学时) 实验性质：验证性实验 实验内容：利用固定好的蚕豆等植物根尖进行解离、染色、压片等，制成细胞有丝分裂的临 时片，显微镜下观察 实验目的和要求：掌握植物细胞有丝分裂的制片方法，通过观察，熟悉有丝分裂的全过程， 以及各个时期染色体的行为特征，掌握有丝分裂的遗传学意义。 注意点：制片材料选择根尖分生组织，选择适合的染色剂 实验二、植物细胞减数分裂的制片和观察 (2学时 实验性质：验证性实验 实验内容：利用固定好的玉米和蚕豆幼嫩的花药染色、制片，显微镜下观察细胞减数分裂。 实验目的与要求：掌握植物花粉母细胞减数分裂的制片方法：通过观察，熟悉减数分裂的全 过程，以及各个分裂时期染色体的行为特征：掌握减数分裂的遗传学意义。 注意点：选择适合的花药和染色剂。 第二章遗传物质的分子基础 (6学时) 1、教学基本要求 (1)了解DNA是遗传物质的主要证据： (2)掌握DNA双螺旋结构的基本要点： (3)了解DNA复制的一般特点和基本过程： (④)了解RWA的种类、RNA合成的一般特点和基本过程，了解真核生物RNM 的特征和转录后的加工过程 (⑤)理解遗传密码的基本特征，了解蛋白质合成的一般特点和基本过程： (6)理解中心法则和基因表达的基本过程： (7)了解基因概念的发展历程，掌握现代遗传学中的基因概念。 2、教学基本内容 第一节DNM是主要的遗传物质 一、DM作为透传物质的间接证据
4 一、红色面包霉的生活周期 原子囊果、分生孢子；子囊、子囊孢子。 二、高等植物的生活周期 大孢子、小孢子；孢子体、配子体；高等植物的世代交替；有性世代（配子体世代）、 无性世代（孢子体世代）。 三、高等动物的生活周期 3、实验教学内容 实验一、植物细胞有丝分裂的制片和观察 （2 学时） 实验性质：验证性实验 实验内容：利用固定好的蚕豆等植物根尖进行解离、染色、压片等，制成细胞有丝分裂的临 时片，显微镜下观察。 实验目的和要求：掌握植物细胞有丝分裂的制片方法，通过观察，熟悉有丝分裂的全过程， 以及各个时期染色体的行为特征，掌握有丝分裂的遗传学意义。 注意点：制片材料选择根尖分生组织，选择适合的染色剂 实验二、植物细胞减数分裂的制片和观察 （2 学时） 实验性质：验证性实验 实验内容：利用固定好的玉米和蚕豆幼嫩的花药染色、制片，显微镜下观察细胞减数分裂。 实验目的与要求：掌握植物花粉母细胞减数分裂的制片方法；通过观察，熟悉减数分裂的全 过程，以及各个分裂时期染色体的行为特征；掌握减数分裂的遗传学意义。 注意点：选择适合的花药和染色剂。 第二章 遗传物质的分子基础 (5 学时) 1、教学基本要求 (1) 了解 DNA 是遗传物质的主要证据； (2) 掌握 DNA 双螺旋结构的基本要点； (3) 了解 DNA 复制的一般特点和基本过程； (4) 了解 RNA 的种类、RNA 合成的一般特点和基本过程，了解真核生物 RNA 的特征和转录后的加工过程； (5) 理解遗传密码的基本特征，了解蛋白质合成的一般特点和基本过程； (6) 理解中心法则和基因表达的基本过程； (7) 了解基因概念的发展历程，掌握现代遗传学中的基因概念。 2、教学基本内容 第一节 DNA 是主要的遗传物质 一、DNA 作为遗传物质的间接证据
染色体的化学组成：DNA含量的稳定性：性细胞中DNA的含量是体细胞中的一半： 紫外线诱变的有效波长与DNA分子的吸收光谱一致。 二、DM作为遗传物质的直接证 细菌的转化试验：噬菌体的侵染与繁殖：基因工程。 三、在无DNA的生物中，RNA是遗传物质 第二节核酸的化学结构 一、两种核酸及其分布 二、DNM的分子结构 (1)DA的化学组成：4中碱基的结构、核苷酸的结构：A+G=C+T。 (2)DNA的分子结构：双螺旋结构：碱基互补配对原则：核苷酸排列顺序的多样性。 三、RNM的分子结构 第三节DNA复制 一、DNM复制的一般特点 半保留复制：半不连续复制：复制起始点和复制子的概念：DNA复制不能从头开始， 必须有RNA引物：原核生物DNA单起点复制，真核生物DNA多起点复制：复制错误的修 复。 二、原核生物DNM合成 (I)有关DNA复制的酶：DNA聚合酶，DNA连接酶，解旋酶，拓扑异构酶，引发 醇。 (2)DNA复制过程：起始（复制起始点序列识别蛋白、解旋酶、单链结合蛋白、引发 酶、RNA引物)：延伸(DNA聚合酶Ⅲ、新链与模板链反向互补、前导链、后随链、岗崎 片段)：终止(RNA引物的切除、连接酶修补缺刻)。 三、真核生物DNA复制的特点 真核生物DNA复制只发生细胞周期的特定时期：真核生物有多种DNA聚合酶：真核 生物DNA多起点复制：真核生物的岗崎片段短于原核生物：核小体的复制：组蛋白八聚体 的全保留复制：真核生物端粒DNA的复制：端粒酶 四、RNM的复制 依赖RNA的RNA聚合酶：十链：一链。 第四节RNA的转录及加工 一、三种RNA分子 mRNA:tRNA:rRNA:snRNA. 二、RNM合成的 般特点 RNA合成可以直接起始：RNA合成的原料是NTP:RNA合成的模板是DNA分子的 条单链：模板链：编码链：RNA链的延伸方向也是5'一3'。 三、原核生物RNA的合成 转录单位：上游：下游：NA聚合酶：核心酶、全酯：启动子的概念：启动子的组成 (一10序别.一35序列. 二者之间的距离)：启动子的功能：终止子：内在终止子：依赖P 因子的终止子：RNA的合成步骤（起始、延伸和终止）。 四、真核生物RNM的转录及加工 (I)真核生物RNA的转录的特点：真核生物RNA的合成在细胞核内：真核生物mRNA 转录后需要加工：◆#真核生物有多种RNA聚合酶，分工不同，但都不能直接启动转录
5 染色体的化学组成；DNA 含量的稳定性；性细胞中 DNA 的含量是体细胞中的一半； 紫外线诱变的有效波长与 DNA 分子的吸收光谱一致。 二、DNA 作为遗传物质的直接证据 细菌的转化试验；噬菌体的侵染与繁殖；基因工程。 三、在无 DNA 的生物中，RNA 是遗传物质 第二节 核酸的化学结构 一、两种核酸及其分布 二、DNA 的分子结构 （1）DNA 的化学组成：4 中碱基的结构、核苷酸的结构；A＋G＝C＋T。 （2）DNA 的分子结构：双螺旋结构；碱基互补配对原则；核苷酸排列顺序的多样性。 三、RNA 的分子结构 第三节 DNA 复制 一、DNA 复制的一般特点 半保留复制；半不连续复制；复制起始点和复制子的概念；DNA 复制不能从头开始， 必须有 RNA 引物；原核生物 DNA 单起点复制，真核生物 DNA 多起点复制；复制错误的修 复。 二、原核生物 DNA 合成 （1）有关 DNA 复制的酶：DNA 聚合酶，DNA 连接酶，解旋酶，拓扑异构酶，引发 酶。 （2）DNA 复制过程：起始（复制起始点序列识别蛋白、解旋酶、单链结合蛋白、引发 酶、RNA 引物）；延伸（DNA 聚合酶Ⅲ、新链与模板链反向互补、前导链、后随链、岗崎 片段）；终止（RNA 引物的切除、连接酶修补缺刻）。 三、真核生物 DNA 复制的特点 真核生物 DNA 复制只发生细胞周期的特定时期；真核生物有多种 DNA 聚合酶；真核 生物 DNA 多起点复制；真核生物的岗崎片段短于原核生物；核小体的复制；组蛋白八聚体 的全保留复制；真核生物端粒 DNA 的复制；端粒酶。 四、RNA 的复制 依赖 RNA 的 RNA 聚合酶；＋链；－链。 第四节 RNA 的转录及加工 一、三种 RNA 分子 mRNA；tRNA；rRNA；snRNA。 二、RNA 合成的一般特点 RNA 合成可以直接起始；RNA 合成的原料是 NTP；RNA 合成的模板是 DNA 分子的一 条单链；模板链；编码链；RNA 链的延伸方向也是 5′→3′。 三、原核生物 RNA 的合成 转录单位；上游；下游；RNA 聚合酶；核心酶、全酶；启动子的概念；*启动子的组成 （－10 序列，－35 序列，二者之间的距离）；启动子的功能；终止子；内在终止子；依赖ρ 因子的终止子；RNA 的合成步骤（起始、延伸和终止）。 四、真核生物 RNA 的转录及加工 （1）真核生物 RNA 的转录的特点：真核生物 RNA 的合成在细胞核内；真核生物 mRNA 转录后需要加工；*# 真核生物有多种 RNA 聚合酶，分工不同，但都不能直接启动转录