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。1Å=10-4μm=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200-400Å，每层膜厚为60-90Å，核的周隙为150-300Å。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。”ChromosomeChromo=colorsome=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1.032.056.00V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，