农业生物技术备课本

备 课 本（2011年2011 学年2学期）学 校 专 业 课 程 农业生物技术 年 级 班 次 教 师 云南省农业广播电视学校 编制日期201 年 月 日上午下午授课内容第一章 农业生物技术概述教学时数12重点1、了解生物技术的含义及种类 2、了解农业生物技术发展史 3、了解生物技术的特点 4、了解生物技术在农业领域的发展及应用难点了解农业生物技术发展史 了解生物技术的特点 教学内容及过程设计1、第一节 农业生物技术的内涵 生物技术的含义：是指人们以生命科学为基础，应用基础学科的科学原理，产用先进的技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的的技术。2、生物技术的先进技术包含：基因工程，细胞工程、发酵工程、酶工程、蛋白质工程等。（1）基因工程：基因工程即利用工程技术的方法，把某一生物体内的有用基因分离提取出来在体外进行复制，或者用化学合成法制备出我们所需要的基因，然后把这段基因连接到受体生物的DNA上，这样受体生物就有了我们所需要的性状。（2）细胞工程：是指以细胞为基本单位，利用立体培养细胞进行遗传操作，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质以获得新型生物或一定细胞产品的一门综合性科学技术。（3）发酵工程：发酵工程是将微生物学、生物化学和化学工程学的基本原理有机结合，利用微生物生长和代谢活动的特点，通过现代工程技术手段，运用微生物的某种特定功能生产出人类所需要的产品的工程技术。（4）酶工程：酶工程是将酶学理论与化工技术结合起来，按人们的需要研究酶，改造酶，利用酶和工业化大批量生产酶的一项高新技术。（5）蛋白质工程：蛋白质工程是指利用生物技术手段，对编码蛋白质的DNA序列有目的的进行改造并分离、纯化、，从而获取自然界没有的，具有优良性质或适用于工业生产条件的全新蛋白质的工程。第二节 农业生物技术的发展史一、按照生物技术的发展历程分类，大致可分三个阶段：传统生物技术阶段，近代生物技术阶段和现代生物技术阶段。第三节 生物技术的特点一、农业生物技术以生命科学领域的重大理论和技术突破为基础，多学科相互渗透，呈现明显的高新技术的特点。1、重大理论和技术突破，推动农业生物技术发展。DNA双螺旋结构模型的建立，遗传密码的破译，限制性内切酶和DNA连接酶的发现，形成基因工程技术；2、动植物细胞培养方法和原生质体融合方法的建立，形成细胞工程技术。3、生物反应器及传感器的发明自动化控制技术的应用，形成发酵工程技术。4、没学理论的研究与化工技术应用相结合，形成酶工程技术。5、蛋白质三维结构的深入研究及化工技术的进步，形成蛋白质工程技术。二、农业生物技术呈现明显的高新技术特征。1、农业生物技术具有创新性、综合性、渗透性，只是技术与人才的聚集性、基本密集性和增值性等高新技术特征。三、农业生物技术是以基因工程为核心的综合技术。第四节 生物技术在农业领域的应用及发展一、生物技术在农业领域的应用1、提高作物产量，改善农作物品质。2、植物种苗的工厂化生产。3、生物农药、生物肥料的应用。4、决绝能源危机，智力环境污染。二、生物技术的发展 DNA重组技术、细胞培养技术、DNA芯片技术 第二章 生物遗传学基础第一节 生物遗传学概述 1、 生物体性状的相对稳定遗传和变异 在生物的繁殖过程中有一个引人注目的现象，即同种生物世代之间性状上的相对稳定。种瓜得瓜，种豆得豆。这就是生物的遗传。在生物的繁殖过程中还有另一个引人注目的现象，即同种生物世代之间或同代不同个体之间的性状不会完全相同。例如，同一个稻穗上的籽粒，长成的植株在性状上也有或多或少的差异；甚至一卵双生的兄弟也不可能一模一样，这种差异是表现，就是生物的变异。 遗传和变异是生命活动中的一对矛盾，既对立又统一。遗传是相对的、保守的；而变异则是绝对的、发展的。没有遗传，不可能保持物种的相对稳定；没有变异，也就不可能有新的物种的形成，不可能有今天这样一个丰富多彩、形形色色的生物界。 2、 遗传、变异与生物进化由于遗传物质的改变所引起的变异是遗传的；由于环境条件的改变所引起的变异，一般只表现于当代，不能遗传下去。也就是说，变异可分为两大类：遗传的变异和不遗传的变异。这里要强调指出，这两类变异的划分是相对的。因为在一定的环境条件下通过长期定向的影响和选择，由量变的积累可以转化为质变，不遗传的变异就有可能形成为遗传的变异。 生物性状的遗传，以生殖细胞作为桥梁。即在配子形成过程中的减数分裂后，当配子形成合子时，又恢复了亲代体细胞染色体的数目和内容。而DNA恰是染色体重要的成分，所以，染色体是DNA的主要载体，基因是有遗传效应的DAN片段。 遗传物质的变化发展规律，直接关系到生命物质运动中的稳定和不稳定。遗传物质的稳定传递，使生物表现出遗传，这关系到生物种族的稳定发展；遗传物质的不稳定传递，使生物表现出变异，这关系到生物种族的向前发展进化。这充分体现了生命物质（主要是核酸、蛋白质）运动和变化发展的一些重要规律。 第二节 遗传细胞学基础一、细胞的构造1.细胞膜 细胞最外面的一层很薄的膜就是细胞膜，又称为质膜，它是一切细胞不可缺少的表面结构，厚度为70-100埃。1=10-4m=10-7mm每一个细胞以这种膜为界，使细胞成为具有一定形状的结构单位。植物的细胞膜的外面还有一层由果胶和纤维素构成的细胞壁，因为二者皆可溶于盐酸，所以可用盐酸除掉细胞壁。这层细胞壁是无生命的，只是对细胞起保护作用。膜是由蛋白质，磷脂组成，其中还有少量的粮类物质，固醇类物质及核酸。在植物的细胞中还具有特有的构造胞间连丝，它们是相邻细胞间的通道，植物相邻细胞间的质膜通过许多胞间连丝穿过细胞壁联结起来。2.细胞质 是在细胞膜内环绕着细胞核外的原生质，呈胶体溶液状态。原生质是指细胞所含有的全部生活物质；包括细胞质和细胞核两部分，细胞质表现为粘稠的胶体状态，是由细胞浆和各种细胞器组成。主要的细胞器有内质网，核糖体，高尔基复合体，线立体，溶酶体，动物及一些蕨类及裸子植物中特有中心体，植物细胞还有特殊的结构，液泡和质体等。细胞浆：胶体溶液，内有蛋白质分子，脂肪，氨基酸及电解质组成。细胞器：是细胞里有生命活动的组成部分。细胞器有：内质网 线粒体 液泡 质体 溶酶体 中心体高尔基复合体 核糖体 3.细胞核 一般呈圆球形，大小相差很大，小的1微米，大的600微米。一般为5-25微米。是由核膜，核液，核仁，染色质构成。1、核膜 是由两层薄膜所构成的，中间有空腔核周隙，整个膜的总厚度为200-400，每层膜厚为60-90 ，核的周隙为150-300 。核膜的外层附着有许多的核蛋白体，其形态与粗面内质网相似。2、核仁：核仁的折光率很强，它可呈现均一的或者分为两相，其中一相比另一相更致密些，致密部分形成一团紧密集中的致密圆球，而较亮部分的物质是纤维丝状的，迄今为止还未发现核仁外围有薄膜。3、核液（核基质）是被包围在核膜内的透明的物质，充满在细胞核内它含有各种酶和无机盐等，其成分与细胞的质的基质相似。4染色质和染色体 染色质：在尚未分裂的细胞核中可以看到一种很容易被碱性染料染上颜色的网状物质，称染色质。染色体：在细胞分裂时，染色质浓缩卷曲成具有一定数目和形态的遗传物质载体染色体。在细胞分裂结束进入间期时，染色体又逐渐松散而回复为染色质。总结一下，从光学显微镜的研究中，可以把细胞的构造分成下面几个部分：细胞膜质膜 内质网 高尔基复合体线粒体细胞 细胞质 中心体溶酶体基质、质体、核糖体、液泡核膜 细胞核 核仁核液染色质目前有人把三大部分又归成膜相结构和非膜相结构两大类（根据膜的有无）。其中后者的非膜相结构包括质相结构和核相结构两个部分的内容。 细胞膜2 细胞基质 内质网1量 核糖体 质相结构高尔基复合体1 中心体核膜2 非膜相结构 核仁膜相结构 线粒体2 等的外膜 核基质溶酶体1 染色质 核相结构叶绿体2 细胞壁液泡1质体具有遗传功能的细胞器：线粒体，叶绿体，核糖体，内质网细胞：生命的基本单位一切多细胞的生物体，在它的生命刚刚开始的时候，都只是一个细胞合子，合子经过无数次的分裂，最后才成为多细胞的复合体。二 、染色体遗传物质是细胞核内的染色体，生物的各种性状是靠染色体世代相传的。一、染色体的发现与研究简史：早在19世纪中叶（1848年前后）植物学家H.fmeister在研究紫鸭趾草属（Tredescanticq）的花粉母细胞时，染色体就已经被发现了，并描绘成图形载于生物学文献中，1873年又被Schreder在茎顶端生长点细胞中了现到了。1880年Waldeyer 把它定名为“染色体。”Chromosome Chromo=color some=bocly 。并把染色体在细胞分裂和受精过程中的行为，作了详细的描述。二、染色体的形态特征：染色体是细胞核内的最重要的组成部分，生物中除了病毒和噬菌体之外，都是由细胞组成的大多数生物的细胞都很小，须借助于显微镜，才能看到细胞的结构，包括染色体在内，至于噬菌体在光学显微镜或电子显微镜下也可以看到染色体的存在。染色体在细胞间期一般看不到，必须在细胞分裂期，经过一定的处理才能看到一些能被碱性染料着色的点状或杆状的小体所以叫做染色体。在染色体上，有一个相对不被染色的部位叫做“着丝点”着丝点两侧的染色体，叫“染色体臂”，长的叫长臂，短的叫短臂，各个染色体的着丝点位置是恒定的，因而着丝点的位置直接关系染色体的形态表现。根据着丝点在染色体上的位置可以把它分成三种类型：1中间着丝点染色体：着丝眯恰巧位于染色体的中部，由于染色体被分成等长的两臂，所以又叫等臂染色体，细胞分裂旱，纺锤丝附着在着丝点上，当在细胞分裂后期，染色体向两极牵引时，表现为V形又叫V形染色体。2近中着丝点染色体：着丝点的位置偏向染色体的一端，因形成的两臂不等，所以又叫异臂染色体，又叫L染色体。3近端着丝点染色体：着丝点靠近染色体的末端，形成一个长臂及一个极短的臂，短臂有时不易被觉察，又叫棒状染色体。此外某些染色体的形状极其粗短，状似颗粒，叫粒状染色体，例：水稻第7、第5和第10号染色体，长/短臂之比分别为1.03,2.05,6.00判断各层何型染色体1.03 2.05 6.00 V型染色体 L形染色体 棒状染色体 粒状染色体根据长臂与短臂的比值，可在细胞分裂后期看到染色体形态的不同，凡比值接近于1的，染色体将呈V形，比值接近或大于2的，将呈L形；如比值更大，将呈棒状。不同物种染色体的形态不一致，同一物种细胞内各染色体组内的各染色体的形态也不相同。但每一物种细胞内染色体的形状，大小又是相对稳定的，从而可以做为鉴定的标准。三、染色体的细微结构1染色丝：每条染色体都有两条平行的染色丝，他们相互盘绕成螺旋形，这是染色体的最基本的结构。2.染色粒：在分裂期的染色体上，通过光学显微镜就可以观察到的像念珠状的由一连串的珠状物构成的染色质，这种珠状物就叫做染色粒。3着丝粒：在染色体的两臂之间缢痕即“内缩”内缩的区域内有一个相对不着色或着色极浅的颗粒称为着丝粒。4主缢痕：染色体经过染色后，当两个臂被染色时着丝点不染色，使染色体在光学显微镜下就象在着丝点部分中断了，于是着丝点区域又称为主缢痕5次缢痕（副缢痕）：在某些染色体的一个或两个臂上还有变细的地方，称为次缢痕。6随体：在染色体的次缢痕的末端具有一个圆形或长形的突出物叫做随体。7核仁组织中心：有的染色体在靠近顶端的随体也就是在次缢痕里有一个染色很深的核仁组织中心，它的作用是在细胞分裂的末期重新组成一个核仁。有丝分裂末期核仁总是在职些组织中心地方出现，所以核仁总是与带有核仁组织中心的染色体相连。一般每个核中有一对染色体的次缢痕与核仁的形成有关。四、染色体的数目，大小（一）染色体的数目 不同的生物种群具有不同数目的染色体，同一生物体细胞中的染色体是性细胞之中染色体的二倍，如体细胞之中的染色体数用2n表示，那么性细胞之中的染色体为几个，也就是说：合子或体细胞之中的染色体数为2n，配子或性细胞之中的染色体数为n，最少的为2条1对，有的达400-600对以上的染色体。（隐在植物中瓶尔小单层的些物种即是如此）染色体数目的多少与物种的进化程度一般并无关系。有些生物的细胞中聊具有正常恒定数目的染色体以外，还常出现额外的染色体。（二）染色体的大小：不同物种，同一物种的不同染色体大小 差异都很大，而染色体大小主要指染色体长度而言。（三）同源染色体和异源染色体染色体在种生物体内的形态结构是相对稳定的，而且染色体在体细胞内都是成对存在的。根据染色体形态，结构是还相同又分为，同源染色体：在形态结构上相同的一对染色体称为同源染色体。异源染色体：在形态结构 不相同的染色体称为非同源染色体或异源染色体。（四）原核生物的染色体形态，结构和数目：原核生物虽然没有一定结构的细胞核，但是他们同样具有染色体只是染色体的组成十分简单，是简单的DNA分子或RNA分子，而没有与蛋白质结合在一起。在形态上有些呈线条状，有些连接成环状（线粒体）。五、染色体的性质：1染色体的连续性：染色体能在细胞分裂的过程中复制自己，这样保持上、下代的连续性，代代相传，这样才能保持物种的连续性。2染色体的稳定性：染色体在体细胞之中是成对存在的，在生殖细胞之中是成单存在。受精后又恢复成对，从而保证种的相对稳定。如果形态结构及数目发生了变化，相应的性状即发生变化。物种的稳定性遭到破坏。3染色体的变异性： 交换数量变异结构变异突变六染色体的化学组成：DNA：27% RNA：6% 蛋白质：66%染色体主要是由核酸和蛋白质组成的，核酸为DNA，RNA两种，主要是DNA；蛋白质主要是碱性蛋白质（组蛋白），还有部分的酸性蛋白质。根据着色的深浅不同，又可以把染色质分为两种：其一：异染色质：在有丝分裂的各阶段都被强烈染色的染色质称为异染色质。具有异染色质的染色体区段称为异染色区。其二：常染色质：在有丝分裂的各阶段都不吻被染色的染色质称为常染色质。具有常染色质的区段可称为常染色质区。一般认为常染色质区在遗传上起着更为积极的作用。七染色体的结构模型：染色体主要由DNA和蛋白质这两类化学物质组成。每一条染色体的骨架是一个连续的DNA大分子，许多蛋白质分子结合在DNA大分子的骨架上，成为DNA，蛋白质纤丝。第三节 细胞分裂 细胞分裂是生物生长、繁殖和遗传的基础，是所有生物细胞繁殖的惟一方式。细胞生长周期包括：间期 分裂期1、间期 两次联系的细胞分裂之间的一段时间为间期。2、分裂期 分为有丝分裂和减数分裂。（1）有丝分裂 多细胞的生物主要靠有丝分裂来增加细胞的数目，从而成长为配子体的。在有丝分裂的过程中核内的染色体会发生一毓的变化，根据染色体的变化情况，将M期又分为四个时期。1、前期（prophase）：细胞核内开始出现极小的易于染色的颗粒，染色体形成，染色子体形成，核膜，核仁消失，纺锤丝形成，之后不但这些颗粒的数目增加而且彼此结合成为较大的颗粒，较大的颗粒又联合成念珠状的细丝，细长扭曲，逐渐的变短变粗形成了染色体。在前末期，染色体一分为二个成为染色单体，但两个单体并不分开。此时核仁，核膜消失，细胞核和细胞质的一部分混合物中有中心体，中心体分裂为二，并向两极分开，每个中心体周围出现星射线丝（spindle），纺锤丝(spindlefiber)高等植物无中心体只从两极出现纺锤丝，2中期(metaphase)：染色体排列赤道板纺锤体形成计数裂而不分，具有两条染色单体染色体有规律的排列在中央的赤道板上，特别是着丝点整齐的排列在赤道板上，染色体的其他的部份可能留在赤道板的两侧。着丝点与纺锤丝相联，即纺锤丝由两极伸向赤道板并与着丝点相接，此时纺锤丝已汇集成纺锤体。这时所有的染色体都处于同一个平面，是染色体形态，数目观察的最好时期，虽然染色体分裂成为两个单体，但仍被着丝点连在一起的。3后期(anaphase) 染色单体移向一极，着丝点分裂，由于纺锤丝的收缩和牵引使赤道板上的成对的染色单体在以着丝点为前导的情况下开始分离并向两极移动，每极有一组染色单体，其数目和原来的亲本相同。在细胞的分裂的过程中，由于某种原因而失掉了着丝点的染色体，在分裂中就可能形成落后的染色体，或者消失掉，或者附着于其他的染色体上。4末期(telophase)分向两极的两组染色单体各在两极形成细胞核，由染色单体变成了染色体，并失去分裂中的浓缩的状态，当然核仁，核膜也就出现了，在纺锤丝逐渐消失的同时，赤道板处的纺锤丝道逐渐的增粗，膨胀以至彼此融合成细胞板，细胞板由细胞中央向四周延伸，直到与原来的细胞壁相接，同时胞质也被分成两份。结果形成两个子细胞。所以有丝分裂结束时， 就形成了两个形态上与母细胞相似的新细胞。从电子显微镜对染色体的微细结构的观察中可见到：有丝分裂过程中染色线从旋曲到螺旋的消失的过程即是一次有规律的分裂的过程。四、有丝分裂的意义1由于每条染色体都能准确地复制分裂为二，然后有规律的平均的分配到两个子细胞中去，即每个子细胞都得到与母细胞无论从质量上和数量上都是完全相同的染色质，这样遗传物质准确的从母代传给子代，这不但揭示了遗传变异的原因，而且也保证了物种的相对稳定性和连续性。2细胞生物的生长主要是通过细胞数目的增加和细胞体积的增大而实现的，所以只有植物能进行正常的有丝分裂，才能保证生物进行正常的生长和发育。染色体有丝分裂过程中所表现出来的运动规律，也就是遗传物质的运动规律。所以这样均等方式的分裂既能维持个体的正常生长和发育，也保证了物种的连续性及稳定性。无丝分裂无丝分裂也叫直接分裂。无丝分裂的主要特点是：细胞的分裂过程不经过染色体的有规律的分裂过程。看不见纺锤丝的作用。经历时间比较短。需要的能量也很少。在分裂的过程中其它的生命活动都可正常的进行。无丝分裂是高等植物某些专化组织中成病变和衰退组织中以及高等植物中生长迅速的部分的分裂方式。2、细胞的减数分裂 减数分裂发生在花蕾里，是配子形成过程中进行染色体树木减半的特殊分裂方式。减数分裂的过程减数分裂包括两次分裂，第一次的分裂又分为四个时期，其中前期又分为五个时期。1、前期 A 细线期染色体呈现并且细长如线，由于缺少间质，所以染色粒看得很清，染色粒的大小及位置极为固定，所以可以做为识别某些特定染色体的樗。2、B偶线期各同源染色体分别进行配对，出现联会现象。3、C粗线期（pachytene）二价体逐渐缩短加粗，每对二价体具有自己的特殊的特征。因为每条染色体在间期已经复制了，所以每条染色体已含有两个染色单体，但其着丝点是一个，即每对染色体具有四根染色单体。具有四条染色单体的一对染色体又可叫做四合体。D双线期四合体继续缩短变粗，（各个联会了的二价体虽因非姊妹染色单体相互排斥而松解，但仍被一、二个以至几个交叉（chiasmate）联结在一起。）原来联会的而又纵裂的染色体因排斥力而相互分开，也就是非姊妹染色体开始分开。由于发生交换的地方仍然连在一起，因此出现了交叉结。具有一个交叉结的四分体呈“X”形，有两个交叉结的四分体呈“O”形；有的出现“8”形。交叉结的出现就是非姊妹染色单体之间某些片断在粗线期发生交换的结果。交叉结现象是非姊妹染色体之间发生局部交换的最好证明。一般来讲，染色体越长，交叉结就越多。E终变期（diakinesis）（浓缩期）染色体的周围聚集了许多的染色基质，螺旋化过程达到最高限度，整个染色体变得更短更粗（DNA，蛋白质纤丝的折叠程度不断加强的结果）。这是前期终止的标志。因此又叫做浓缩期。2、中期（二价体分散在赤道板两侧纺锤体形成准备移向一极计数裂而不分）核仁和核膜消失，细胞质里出现纺锤体。纺锤丝与各染色体的着丝点连接。从纺锤体的侧面观察，各二价体不是象有丝分裂中期各同源染色体的着丝点整齐地排列在赤道板上，而是分散在赤道板的两侧，即二价体中两个同源染色体的着丝点是面向相反的两极，并且每个同源染色体的着丝点的排斥力的加强，每个染色体开始准备向一极移动。从纺锤体的极面观察，各二价体分散排列在赤道板的近旁。所以此期也是鉴定染色体数目的最妈时期。每个染色体的两条染色单体虽然分开着，但仍然具有一个共同的着丝点，即裂而不分。3、后期由于着丝点的排斥力及纺锤丝的牵动，使成对的同源染色体以染色体为单体分别向两极移动，从而联会变成了分裂。每一极的染色体因为着丝眯没有分开，所以仍然是原来的染色体，而不是染色单体。由于每一极只得到同源染色体中的一条，故而染色体的总数减半。也就是说，由于是以染色体为单体分别向两极移动，每极只包括成对同源染色体中的一个染色体，每个子细胞中具有几个染色体数，从而完成减半的作用。此时每条染色体的两个姊妹染色单体除着丝点部份外，一般全部散开，因而着丝点的位置若在近端是形成L形，有的呈现V形等。4、末期两组染色体分别到达两极，组成了含有N个染色体的细胞核。与此同时胞质也开始分裂，胞膜形成，组成两个子细胞，此时又称为二分体时期。这时期很短，有时和第二次分裂的前期无法分开。接着进行第二次分裂。若只以染色体数目这一方面来考虑，使孢子母细胞的染色体由2nn条的工作基本完成了。在末期后大都有丝分裂的间期；但有两点显著不同，一是时间很短，二是DNA不复制，所以中间期的前后DNA含量没有变化。这一时期在很多动物中几乎是没有的，它们在末期后紧接着就进入下一次分裂。2、第二次分裂前期每个染色体有两条染色单体，着丝点仍连接在一起，染色单体联而不开，但染色单体彼此散得很开。中期每个染色体的着丝点整齐地排列在各个分裂细胞的赤道板上。着丝点开始分裂。后期着丝点分裂为二，各个染色单体由纺锤丝分别拉向两极。末期拉到两极的染色体形成新的子核，同时细胞质又分为两部分。三、减数分裂的遗传学意义1减数分裂产生具有n条染色体的配子，那么配子的结合又形成具有2n条染色体的合子，从而保证了亲代与子代之间染色体数目的恒定性，为后代的正常发育和性状遗传提供了物质基础；同时保证了物种相对的稳定性。2在减数分裂的过程中，同源染色体联会，并在非姊妹染色单体之间发生交换，交换的结果必然产生新型的配子，从而使配子形成的合子所发育成的个体产生新的变异。所以交换的结果必然有新的产生变异。减数分裂不但保证了物种的稳定性还为生物的变异提供了重要的物质基础，增加了变异的多样性。有利于生物的适应及进化，并为人工选择提供了丰富的材料。四、减数分裂与有丝分裂的异同点（区别） 相同之外：同是把遗传物质准确的传递给子细胞的过程。不同之处： 有丝 减数1 目的：增大营养体，维持正常的新陈代谢 形成配子，产生母细胞，而且只有性母细生物从生死除了性母细胞之外， 胞成熟时方才可进行的分裂方式都在进行有丝分裂，各种器官内都可进行2细胞分裂一次，染色体分裂一次 细胞分裂二，染色体只分裂一次3母细胞产生2个子细胞，并且每个子细胞 母细胞产生四个子细胞，子细胞的染色体中的染色体数为2n。 数为n。4中期：以染色体为单位排列在赤道板上， 中期：以二价体为单位排列于赤道板两 发生联会，不产生交换。 测产生联会，并发生交换。 后期：以染色单体为单位向两极移动，从 后期：以染色体为单位向两极移动，2n而不出现减半的现象 n根本原因是以染色体移动还是以染色单体移动，同源染色体被分开，出现减半现象。第三节 遗传的基本规律（1）单位性状与相对性状 性状是指生物个体所表现出来的形态特征和生理特征。（2）一对相对性状的遗传表现 在杂交试验中，F1表现一致，都只表现了一个亲本的性状，这种现象称为杂交种一代的一致性。 将F1自交，即本株的花粉受在本株的柱头上，所得的F2出现了分离，两个亲本的性状有都表现出来了，这种现象陈伟杂种后代性状的分离现象。（3）分离规律的解释 孟德尔是用遗传因子解释分离现象的。（4）基因型、表现型及基因型分析 1、生物细胞内的基因组合成为基因型，如CCCc等。2、对一个隐性个体来讲，起基因型只有一种。（5）显性表现的相对性 相对性状之间都是显隐性的关系，而且显性性状的表现程度与显性亲本的完全一样，这种显性表现称为完全显性。不完全显性是指F1不表现显性亲本的性状，而表现双亲的中间性状。共线性是指双亲性状同时在个体上表现出来。二、独立分配规律将孟德尔的遗传与细胞学理论结合起来推断的独立分配规律的实质是：控制两对或两队以上相对性状的基因分别存在于不同对的染色体上，它们彼此之间互不融合，互不干扰，各自保持独立；在减数分裂想成配子是，同一对相对基因所在同源染色体的分离而彼此分开，不同对的基因随所在非同源染色体的随机组合自由组合，因而形成了带有不同基因组合的配子，不同组合配子的数量是相等的；自交时，不同的雌雄配子又以同等机会相互自由组合，因而形成了不同基因型，不同的表现型。（三）、两对相对性状的基因型分析同一对相对性状的遗传一样，忧郁显性基因的作用，同一种表现型的个体基因型不一样。三、连锁遗传规律 现代遗传学的研究已经证明，在生物的各个染色体上存在着许许多多个基因位点，它们就像一串珠子一样，按照一定的顺序排列着。因此，也形象的比喻为染色体的串珠结构，每一个位点就是一个控制生物性状发育的基因。所以，就把存在于同一染色体上的这些基因成为一个连锁群或基因群。 出现连锁遗传现象的原因，从本质上讲是由于这两对基因存在于同源染色体的不同部位上，在细胞减数分裂形成配子的过程中非姊妹染色体之间发生了片段交换，上面的基因也随之交换了的缘故。第四节 多基因控制性状的遗传一、 质量性状的基因互作1、 基因互补作用2、 基因显性上位作用二、 多基因控制的数量性状遗传（一） 数量性状的遗传特点1、 表现性状的遗传特点2、 容易受化境条件的影响而发生变异（二） 数量性状的遗传学解释1、 数量性状遗传所涉及的基因较多，往往是几对，十几对、甚至几十对。2、 控制数量性状的多基因之间，通常不存在显隐性的差别，只存在有效与无效的差别。3、 数量性状的遗传受独立分配规律支配。4、 有效基因对环境反应比较敏感，廷议基因型的不同个体之间，往往因环境的不同而有不同的表现。第五节 近亲繁殖与杂种优势近亲繁殖 近亲繁殖也叫近亲交配，是指血统或亲缘关系相近的两个个体间的交配方式。一、自交的遗传效应：1、自交使杂合体分离 2、自交可以导致隐性基因得到纯和，使有害的隐性性状得以表现 3、自交可以使基因重新组合和稳定二、回交及其遗传效应 回交是指杂种后代与相亲之一再次交配的过程。回交的遗传效应可以使基因型内轮回亲本的遗传组成逐代增加，非轮回亲本的遗传成分逐代减少。杂种优势 杂种优势是指用两个性状相对不同的纯和亲本进行杂交，杂种F1在生长优势、生活力、抗逆性和产量方面比起双亲和互带都优越的现象。影响杂种优势表现的因素 1、双亲之间的相对差异大小 2、双亲基因型纯和程度的高低 3、环境条件的影响杂种优势的衰退现象 杂种优势只表现在F1，从F2开始杂种优势出现严重的衰退现象。第六节 基因突变和染色体变异一、 基因突变 染色体的某个位点发生了分子结构的改变，与原来的基因形成了相对基因的现象，称为基因突变。基因突变的频率 由基因突变而表现突变性的细胞或个体，称为突变体。突变的频率是指在每一个时代中某一基因发生突变的几率。基因突变的一般特征 1、突变的重演性和可逆性 2、突变的多方向行和复等位基因 3、突变的有利性和有害性第七节 细胞质遗传一、细胞遗传的概念 由细胞质控制的生物性状遗传的现象称为细胞质遗传。二、胞质遗传的表现 比较常见的叶绿体所控制的性状遗传。三、胞质遗传的解释 形成这种现象的根本原因是雌雄两性配子在细胞质上的差异造成的。四、植物雄性不育性的遗传 植物雄性不育性是一种特殊的植物类型，指的是雄蕊发育不正常，没有正常的花粉或花粉败育，接受外来花粉能正常结实的现状。植物雄性不育的遗传特征 1、核不育型 2、质、核互作不育型 第八节 遗传学在植物育种上的应用一、 在常规育种上的应用1、 遗传的基本过滤是植物杂交育种的理论基础2、 天然杂交引起的基因重组是自然变异的来源之一3、 基因突变和染色体变异，是引起性状变异和创造新物种的有效途径二、 在杂种优势中的应用杂种优势在生产实践上具有十分重要的意义，它是提高产量和改进品质的重要途径之一。 第三章 遗传物质核酸教学目标：知识目标：能说出核酸的种类；简述核酸的结构和功能；能力目标：学会画脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸的分子结构式；比较DNA和RNA的区别；教学重点：理解核酸的结构和功能教学难点：脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸的分子结构式；比较DNA和RNA的区别；教学用具：多媒体电子课件；课时安排： 1课时；课前准备：学生预习课本知识时间5分钟；可以安排学生到商店或超市了解一些核酸保健品及其功效；教学过程：一 引入：你听说过“DNA指纹法”吗？利用DNA侦破案件、寻找灾难死难者或者亲子鉴定就是应用了这一方法，那么：1DNA是什么？2为什么DNA能比较精确地定位一个人的身份？3你还了解哪些关于DNA鉴定的应用？根据课本中的问题探究，讨论并回答相关问题。二 核酸的分类：阐述核酸的种类：DNA的中文名称是脱氧核糖核酸，是核酸的一种，还有一种叫做核糖核酸的物质，简称RNA。核酸是细胞内携带遗传信息的物质，与生物的遗传、变异、蛋白质合成有重要的关系（为后面的留下伏笔）。三 核酸在细胞中的分布： 学生自己阅读教材P2627实验：观察DNA和RNA在细胞中的分布。1.实验原理：（1）甲基绿 + DNA 绿色 吡罗红 + RNA 红色（2）盐酸能改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色体中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合。2.方法步骤：（1）取口腔上皮细胞制片；（2）水解；（3）冲洗涂片；（4）染色；（5）观察。3.实验结果、结论：（1）实验结果：细胞核呈现绿色，细胞质呈现红色。（2）结论：DNA主要分布在细胞核内，RNA主要分布在细胞质中。请学生思考：原核细胞的DNA位于细胞内的什么部位？三 核酸是由核苷酸连接而成的长链：设问：为什么核酸能携带、储存遗传信息呢？这还得从学习核酸的结构入手。由此阐述核酸的结构：核酸也象蛋白质一样，是一种大分子，而且也是由一种叫做核苷酸的小单位组成的。引导学生观察课本彩图中的两种核苷酸，展示问题：1.核苷酸的化学组成是什么？2.组成DNA、RNA的核苷酸分别是什么，它们的主要差别是什么？3.核苷酸之间是如何连接的？4.DNA、RNA分别还有什么碱基基础？5.尝试作出假设，为什么核酸能携带、储存遗传信息？对学生的回答进行更正和总结：1.核苷酸的共同点是一分子核苷酸是由一份子磷酸、一分子五碳糖还有一份子碱基组成的；2.组成DNA的核苷酸是脱氧核苷酸、组成RNA的核苷酸是核糖核苷酸；3.核苷酸之间是通过磷酸与五碳糖交替连接而成的；4.DNA还有的碱基是A、T、G、C（如何去去记忆），RNA中不还有T，U代替了T；5.DNA和RNA上4种碱基就好像4个字母，可以记载任意长度的内容。用图表比较DNA、RNA的差异；理顺DNA、RNA、核酸、核苷酸、碱基之间的关系。特别指出：部分病毒的遗传信息，直接储存在RNA中，如HIV、SARS病毒、禽流感病毒等。四 本节小结：通过本节的学习，我们知道核酸是遗传信息的携带者，有DNA和RNA两类，都由核苷酸组成，但两者在化学组成、分布、功能上都有区别。我们可以通过用染色剂将细胞染色的方法观察DNA和RNA在细胞中的分布。五 课堂练习：见幻灯；板书设计：第3节 遗传信息的携带者核酸1核酸的分类 DNA（脱氧核糖核酸）RNA（核糖核酸）2核酸的功能核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。3核酸在细胞中的分布真核细胞的DNA主要存在于细胞核，但在线粒体和叶绿体中也有少量的分布。RNA主要存在于细胞质中，但在细胞核中也有少量分布。4核酸是由连接而成的长链（核酸的结构）（1）化学元素组成：C、H、O、N、P一分子磷酸 脱氧核苷酸 DNA一分子五碳糖 （核糖、脱氧核糖）一分子含氮碱基 核苷酸 RNA（A、T、G、C、U） （2） （3）DNA储存遗传信息的容量非常大5DNA与RNA的比较表类别DNARNA基本单位脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸鸟嘌呤核糖核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸尿嘧啶核糖核苷酸碱基腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）尿嘧啶（U）五碳糖脱氧核糖C5H10O4核糖C5H10O5磷酸磷酸磷酸备课资源：1核酸在不同生物（细胞）中的分布状况所有生物细胞都含有DNA和RNA这两类核酸。原核细胞DNA集中在拟核。真核细胞DNA分布在核内，与蛋白质组成染色体（染色质）。线粒体、叶绿体等细胞器也含有DNA。病毒或只含DNA，或只含RNA，从未发现两者兼有的病毒。原核生物DNA、质粒DNA、真核生物细胞器DNA都是环状双链DNA。所谓质粒是指拟核DNA外基因，它能够自主复制，并表现出特定的性状。真核生物染色体DNA是线型双链DNA。病毒DNA种类很多，结构各异。动物病毒DNA通常是环状双链或线型双链。植物病毒基因组大多是RNA，DNA较少见。少数植物病毒DNA或是环状双链，或是环状单链。噬菌体DNA多数是线型双链，也有为环状双链的。参与蛋白质合成的RNA有三类：转移RNA（tRNA），核糖体RNA（rRNA）和信使RNA（mRNA）。无论是原核生物或是真核生物都有这三类RNA。20世纪80年代以来，陆续发现许多新的具有特殊功能的RNA，几乎涉及细胞功能的各个方面。病毒RNA种类很多，结构也是多种多样的。2核酸中核苷酸的连接方式核酸是由核苷酸聚合而成的生物大分子，无分支结构。核酸中的核苷酸以磷酸二酯键彼此相连。DNA中的脱氧核糖核苷酸，通过3，5-磷酸二酯键连接起来，形成直线形或环形多聚体。组成RNA的核苷酸也是以3，5-磷酸二酯键彼此连接起来的。学生绘制的概念图：核苷酸核苷酸链DNA核酸种类化学键RNA1或2条脱氧核苷酸核糖核苷酸脱氧核苷酸链核糖核苷酸链RNADNA绝大多数生物的遗传物质少数病毒的遗传物质 2条1条功能功能化学键化学键核苷酸脱氧核苷酸脱氧核糖DNA核酸种类RNA核糖核苷酸碱基磷酸碱基核糖A、T、C、GA、U、C、G包括细胞质主要分布主要分布细胞核 课后反思：通过学生绘制的概念图以及课后与学生交流，学生普遍感受到知识易理解、易接受。这让我感到采用多种教学方法，调动一切积极因素，让学生用眼观察，用口描述，用脑思考，用手制作，大幅度提高学生的课堂效率；并用概念图总结，使学生达到整体和局部统一，既有整体的框架，又有局部的细节认识。第三章 基因工程课题：基因工程简介教学目标：1.基因工程的概念。2.基因操作的工具和基本步骤。3.基因工程的基本原理教学重点和难点：1.教学重点：基因工程的概念 基因工程的基本步骤。2.教学难点：基因工程的基本原理。教学方法： 引导法教学工具： 电子白板、多媒体课件等教学过程：一、导入新课 众所周知，对于大多数生物而言， DNA是主要的遗传物质，有遗传效应的DNA片段叫基因，生物之所以体现出各种形态是基因表达的结果。但是各种生物间的性状千差万别这是为什么呢？ 提出问题，引导学生回答：生物体的不同性状是基因特异性表达的结果。列举几种生物的不同性状，如下：1青霉菌能产生对人类有用的抗生素青霉素。2豆科植物的根瘤菌能够固定空气中的氮气。3人的胰岛日细胞能分泌胰岛素调节血糖的浓度。 以上几种生物各自有其特定的性状，这些性状都是基因特异性表达的结果，但是人类能不能改造基因呢？能不能使本身没有某个性状的生物具有某个特定性状呢？例如，让禾本科植物能够固定空气中的氮气；让微生物生产出人的胰岛素、干扰素等药物。这样既节省了人力，又简化了生产，同时还不会对环境造成污染。这种设想能实现吗？回答是可以的。通过科学家们的不断努力，在20世纪70年代终于创立了一种能定向改造生物的新技术基因工程。 二、讲授新课 1基因工程的概念 对于基因工程的概念，教师应在指导学生阅读教材的基础上，让学生理解基因工程概念的两种不同的表述方式（标准概念和通俗概念），并通过提问的方式指导学生找出概念中的关键词语，便于学生的记忆，最后由教师归纳列表，引导学生独立完成。 基因工程的别名操作环境操作对象操作水平基本过程结果基因拼接技术或DNA重组技术生物体外基因DNA分子水平剪切拼接导入表达人类需要的基因产物2基因操作的工具 思考题：在以上的基因工程培育抗虫棉的过程中，关键步骤或难点是什么？关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取。关键步骤二：抗虫基因与运载体DNA连接。关键步骤三：抗虫基因进入棉细胞。关键步骤一的工具：基因的剪刀限制性内切酶。关键步骤二的工具：基因的针线DNA连接酶。 关键步骤三的工具：基因的运输工具运载体。 （1）基因的剪刀限制性内切酶（简称限制酶）。 分布：主要在微生物中。 作用特点：特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。 结果：产生黏性未端（碱基互补配对）。 举例：大肠杆菌的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。 思考题：要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性未端？ （2）基因的针线DNA连接酶。 连接的部位：磷酸二酯键（梯子的扶手），不是氢键（梯子的踏板）。 结果：两个相同的黏性未端的连接。 思考题：用DNA连接酶连接两个相同的黏性未端要连接几个磷酸二酯键？用限制酶切一个特定基因要切断几个磷酸二酯键？（3）基因的运输工具运载体 作用：将外源基因送入受体细胞。具备的条件：能在宿主细胞内复制并稳定地保存。具有多个限制酶切点。具有某些标记基因。 种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。 思考题：质粒上会存在某些标记基因，这些标记基因有什么用途？要想将某个特定基因与质粒相连，需要用几种限制性内切酶和几种DNA连接酶处理？3基因操作的基本步骤。（1）提取目的基因（2）目的基因与运载体结合（DNA连接酶）。 思考题：目的基因与运载体结合的结果可能有几种情况？ 有三种情况：目的基因与目的基因结合，质粒与质粒结合，目的基因与质粒结合。 （3）将目的基因导入受体细胞。 导入方法：借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。导入过程：（运载体为质粒，受体细胞为细菌） （4）的目的基因的检测和表达检测：通过检测标记基因的有无，来判断目的基因是否导入。表达：通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达。考点解读：基因工程是选修3中的一个重要命题领域。纵观近几年高考中，命题主要集中在“基因工程的原理、技术和应用”，赋分比重较大。本课的重点就是基因工程的原理,这是高考的重点、热点，也是我们学习的重点。教后反思：一、基因工程我们知道动物、植物、微生物都具有遗传性。在繁殖时，生物把自己的遗传物质传给自己的后代，现代生物学研究表明，这种遗传物质叫做脱氧核糖核酸