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Introducing Genetics: From Mendel to Molecules(遺傳學導論:從孟德爾到分子) cover

生物學

生物學

Introducing Genetics: From Mendel to Molecules(遺傳學導論:從孟德爾到分子)

Alison Thomas

英文原名: Introducing Genetics: From Mendel to Molecules

為大學階段初次接觸遺傳學的學生所寫的精簡入門書。全書十三章,從孟德爾雜交、染色體、性聯遺傳與連鎖定位談起,再討論染色體變異、數量遺傳學與族群遺傳學,以及DNA、基因表現與DNA操作,並附有習題與解答。

需要的基礎: 具備高中生物程度即可;不需要大學遺傳學或進階數學背景。

難度等級
入門
學術層次
大學部
geneticsinheritancemendelian geneticsmolecular genetics教科書

01 / 導讀

導讀

引用

Thomas, A. (2014). Introducing Genetics: From Mendel to Molecules (2nd ed.). Garland Science.

章節概要

第2版約260頁,共13章,之後是習題解答、附錄、名詞解釋、延伸閱讀和索引。章節順序正是副標題所宣示的傳統「先講孟德爾」路線:八章談孟德爾遺傳和染色體,兩章談數量遺傳學和族群遺傳學,三章談遺傳的分子基礎。出版社指出,書中例子取自昆蟲、植物、動物和人類,每章末尾都附有習題。一篇針對第1版(2003年,同樣是13章結構)的書評還提到,每章在習題之前都有一段摘要。

第1章:導論

簡短的開篇章(6頁),介紹遺傳學的起源及其核心觀念。據出版社介紹,本章先簡要回顧遺傳學在20世紀取得了多大的進展。

第2–4章:單性狀遺傳;單性狀遺傳的延伸;雙性狀遺傳

這三章合計約50頁,逐步建立孟德爾式分析:先是單基因雜交,再是其各種變化形式(第1版書評提到不完全顯性和共顯性),然後是雙基因雜交。該書評也提到試交、卡方檢定,以及以香豌豆花色為例的互補基因一節。

第5章:遺傳的染色體基礎

本章把孟德爾的因子與染色體連結起來。第1版中,本章相當深入地介紹了有絲分裂和減數分裂,然後從染色體角度重新說明分離律和獨立分配律。

第6–7章:性別決定與性聯遺傳;連鎖與染色體定位

第6章討論性染色體、它們在性別決定中的作用以及性聯性狀的遺傳。第7章討論位於同一條染色體上的基因,以及如何利用互換頻率為它們定位;第1版書評提到了雜交、系譜以及試交在連鎖研究中的運用。

第8章:染色體數目和結構的變異

本章從兩個面向討論染色體異常:它們如何在細胞分裂中產生,以及會帶來什麼遺傳和表型後果。先談染色體數目的變化,再談結構的變化,並附有植物和人類的實例。

第9章:數量遺傳學原理

這是討論性狀與族群(而非單一雜交)的兩章中的第一章,說明為什麼許多性狀不遵循簡單的孟德爾模式。第1版書評稱讚本章引人入勝的開頭情境(一位農民把他引以為傲的馬鈴薯從安地斯高原移種到巴塔哥尼亞平原),以及從平均值到多因子性狀分析簡潔而有條理的推進。

第10章:族群遺傳學導論

據第1版書評介紹,本章引入對偶基因頻率和基因型頻率、哈溫定律及其由孟德爾原理推導而來的過程、平衡的檢定,以及打破平衡的因素:突變、遷移、遺傳漂變和天擇,並為每一種因素附上圖表、照片和個案研究。

第11–12章:分子層次的遺傳;從基因到蛋白質

這是本書的分子部分。第11章談DNA及其結構與複製;第12章(約20頁)沿著轉錄和轉譯,追蹤從基因到蛋白質的路徑。第1版中,這一部分以突變的類型作結,並以著色性乾皮症和鐮形血球貧血症為例。

第13章:DNA操作

最後一章介紹重組DNA和基因操作技術,以及它們在醫學和植物生物技術中的應用。出版社稱本章介紹了推動當前遺傳學革命的技術。第1版中,本章有一張列出基因改造作物利弊的表格。

核心概念

第1–4章:孟德爾式分析

  • 單性狀雜交與雙性狀雜交:追蹤一個或兩個基因在世代間的傳遞,推斷其遺傳方式。
  • 不完全顯性與共顯性:偏離簡單顯性的情形,異型合子表現出中間表型或同時表現兩種表型。
  • 試交:與隱性同型合子雜交,以揭示個體的基因型。
  • 卡方檢定:檢驗觀察到的子代比例是否符合預期比例。

第5–8章:染色體

  • 遺傳的染色體學說:基因位於染色體上,染色體在減數分裂中的行為解釋了孟德爾定律。
  • 性聯遺傳:性染色體上基因的遺傳模式。
  • 連鎖與染色體定位:利用同一條染色體上基因之間的重組來估計它們的相對位置。
  • 染色體變異:染色體數目或結構的變化及其後果。

第9–10章:數量遺傳學與族群遺傳學

  • 數量性狀:連續變化、取決於多個基因和環境的特徵。
  • 哈溫平衡:未發生演化的族群中預期的基因型頻率。
  • 擾動因素:突變、遷移、遺傳漂變和天擇。

第11–13章:分子遺傳學

  • DNA複製:遺傳物質的複製。
  • 轉錄與轉譯:從基因到其蛋白質的兩個步驟。
  • 重組DNA:把不同來源的DNA組合起來,用於選殖基因和改造生物。

評析

優點

  • 講解清楚,圖示豐富。 2004年 Heredity 期刊上針對第1版的書評稱本書的寫法清晰明白,並指出實例、圖表和照片讓各種推導容易理解。出版社引用的第2版書評(The Biochemist 2015年4月號和一份遺傳學期刊2015年7月號)稱讚其簡潔、註解完善的插圖和名詞解釋,並推薦給幾乎沒有相關知識的讀者。
  • 習題附有解答。 每章末尾都有習題,書後約20頁為解答,因此本書既適合自學,也方便考前核對答案。
  • 篇幅分配適合第一門課。 全書一半以上用於傳遞遺傳學和染色體,這正是學生在第一門遺傳學課程中最容易卡關的內容;數量遺傳學和族群遺傳學也各有一整章,而篇幅很短的入門書常常省略這些內容。
  • 涵蓋的生物種類廣泛。 例子取自昆蟲、植物、動物和人類,並不局限於人類或醫學遺傳學。

局限

  • 分子生物學和生物技術被簡化。 第1版書評認為基因操作一章寫得不錯,但過於簡單,難以傳達基因工程的複雜性,並指出把家畜稱為「生物工廠」的說法有所誇大。分子遺傳學只有三章,沒有單獨討論基因調控或基因體學。
  • 分子章節已顯過時。 第2版出版於2014年,此後的進展,特別是基因體編輯和定序方面的進展,不在本書範圍之內。
  • 通篇是入門深度。 數量遺傳學和族群遺傳學各約20頁,只是入門介紹;要深入學習族群遺傳學的學生需要專門的教科書。

在課程中的定位

在遺傳學課程的書單中,本書是應當最先閱讀的教科書。Jonathan Slack 的 Genes: A Very Short Introduction 是一篇非技術性的隨筆,討論「基因」在分子生物學、族群研究和演化中的意義;本書要求較高,因為它傳授方法(雜交、卡方檢定、定位、哈溫定律),並附有習題。可以讀斯萊克來理解概念,讀湯瑪斯來學會運用這些概念。

湯瑪斯也為兩本內容全面的主教科書做好鋪墊。Griffiths 等人的 Introduction to Genetic Analysis 把古典遺傳與分子機制和現代基因體學連結起來,並以解題為主軸進行教學;Snustad 和 Simmons 的 Principles of Genetics 則深入講述古典遺傳學與分子遺傳學、基因體學和生物技術。兩者都可以在湯瑪斯之後閱讀,也可以在使用它們的同時以湯瑪斯鞏固孟德爾遺傳各章。第10章是通往 Hartl 和 Clark 的 Principles of Population Genetics 的第一步,第11–13章則通往 Terry Brown 在全基因體層次論述的 Genomes 5。

如何使用本書

本書寫給在大學第一次接觸遺傳學的學生(包括生命科學以外科系的學生),以及需要打好基礎的醫療從業人員。具備高中生物知識即可;數學只涉及基本算術、機率和卡方檢定。

實用的閱讀計畫如下:

  • 核心內容,依序閱讀: 第2–7章。每一章都以前一章的雜交為基礎,學習這部分的主要方法就是在往下讀之前做完章末習題。先自己嘗試每一題,再看書後的解答。
  • 接下來: 討論染色體異常的第8章,然後是討論數量遺傳學和族群遺傳學的第9–10章。如果課程稍後才講這些內容,可以暫緩,但第10章值得在修任何演化課程之前讀一讀。
  • 分子章節: 第11–13章篇幅較短。已經學過分子生物學的學生可以略讀;其他學生應當讀完,再以分子生物學教科書補充基因調控和現代技術方面的內容。
  • 參考用途: 閱讀其他遺傳學書籍時可利用本書的名詞解釋,延伸閱讀書目則指出下一步方向。

宜將本書與課堂習題或 Griffiths 書中更大的習題庫搭配使用,並以關於基因體編輯的最新資料核對第13章。