生物的变异有分为两种，一种是因为环境的影响而导致的变异，例如干旱地的植物长得特别矮小，这种属于不遗传的变异。有些变异则是因为生物细胞内的遗传物质的改变所引起，这种变异可以遗传给后代，这种就是可以遗传的变异。
可以遗传的变异有三种来源：
1） 基因突变
基因变异是指DNA分子中发生碱基对的增添·、缺失、替换等，而引起的基因结构的改变。有些基因突变是自然发生的，称为自然突变；有些则是人为条件诱发，如温度、紫外线、X射线，这些就叫诱发突变。一般来说，自然突变发生的较少。
大多数基因突变对人体有害，举例，大部分遗传病都是因为基因突变造成的。当然，还是有些基因突变是对生物体好的，例如植物的抗病性突变、耐旱性突变。
例子：人类的镰刀型细胞贫血症。控制合成血红蛋白分子上的DNA上的一个碱基对发生改变，导致血红蛋白结构异常，然后红血球呈镰刀状（正常来说是圆盘状），因此不容易携带更多氧气，造成贫血。
2） 基因重组
在生物体通过减数分裂形成配子的时候，非等位基因可以自由组合。因此，由雌雄配子结合形成的受精卵就可能具有与亲代不同的基因型。
另外一种基因重组的类型是在减数分裂的四分体时期，由于同源染色体的非姐妹染色单体之间会发生局部交换，因此这些染色单体上的基因可能会组合。这是另一种类型。
在生物体内，控制性状的基因非常多，由同源染色体的非姐妹染色单体之间的局部交换引起的基因重组也非常常见。因此，基因重组为生物变异提供了非常丰富的来源，是形成生物多样性的原因之一。
3） 染色体变异
染色体变异又可以分为两种情况，分别是染色体结构的变异和染色体数目的变异。
A） 染色体结构的变异
在自然条件或人为因素下，染色体的某一片段可能会出现缺失、重复、倒位、易位等情况。这些染色体结构上的变异大多数对生物体是不利的，有些甚至会导致生物体死亡。
B） 染色体数目的变异
染色体数目的变异也有两种可能，一个是细胞内的染色体成倍增加或减少（从n变去2n），一个是细胞内个别染色体数增加或减少（从n变去n+1）。
大多数生物的体细胞中染色体可以分为两组，在配子形成的时候染色体的数目减半，因此每个配子只得到一组染色体。配子里的全部染色体在形态上和功能上各不相同，但包括了控制生物体生长发育、遗传变异等生理活动的所有信息。这样一组完整的非同源染色体就叫一个染色体组。
体细胞含有一个染色体组的个体称为单倍体，含有两个染色体组的称为二倍体。几乎所有动物和大部分植物都是二倍体。在自然情况下，玉米、小麦、水稻等是单倍体。
拥有三个或以上染色体组的是多倍体。例如香蕉是三倍体、马铃薯是四倍体。多倍体植物一般有粗壮的茎、较大的叶、果实和种子，营养价值高，因此经济价值也高。
既然多倍体比起单倍体、双倍体更好一些，那人们自然是想培植多倍体植物了。目前最常见的人工诱导方式是用秋水仙素来处理萌发的种子或幼苗。秋水仙素可以抑制纺锤丝的形成，导致染色体不分离，使得细胞内染色体数目加倍，而形成多倍体植物。
举个例子，二倍体普通西瓜会在幼苗时期就用秋水仙素处理，以得到四倍体植物。然后这个四倍体西瓜再和二倍体西瓜杂交，就可以得到一堆含有三倍染色体体组的种子啦。
另外一种染色体数目变异是细胞内个别染色体数量增加或减少。当进行减数分裂的时候，同源染色体不配对、配对后不分离都会让正常的体细胞（2n）的个别染色体发生增减。一般来说会有三种情况：单体（缺少一个染色体）（2n-1）、缺体（缺少一对同源染色体）（2n-2）、三体（增加一个染色体）（2n+1）。
染色体数量增加或减少的最佳例子就是唐氏症。唐氏症是第21对常染色体呈三体所形成的。
生物科技的发展
生物科技是研究如何利用生物体以改进人类健康】改善生活环境或食物生产的科学。同时，生物科技也可以解决遗传疾病】癌症等医学上的难题。
基因工程
基因工程有四个步骤：
1） 提取目的基因
首先把需要的DNA片段通过限制性内切酶切取并分离出来。这个就是在选取目的基因。限制性内切酶可以辨认特定的含氮碱基排列位置，并将DNA切开，使DNA两端各呈现单链。
2） 目的基因与运载体结合
把细菌的质粒、噬菌体或动植物病毒用同样的限制性内切酶当作运载体，并用DNA连接酶把分离出来的目的基因跟运载体质粒连接起来，重组DNA分子。
3） 将目的基因导入受体细胞
把重组DNA分子导入到受体细胞内。
4） 目的基因的检测和表达
当受体细胞分裂时，目的基因也会随着受体细胞一起复制自己。
细胞工程
细胞工程是应用细胞生物学和分子生物学的原理，通过某种工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平上，按照人们的意愿去改变细胞内的遗传物质/获得细胞产品的一门科学技术。细胞工程可以被分为动物细胞工程和植物细胞工程。
动物细胞工程
1） 人工受精
2） 动物细胞融合
许多不同的种类的动物细胞之间都可以进行融合，形成杂种细胞。这个技术可以用来研究动物发生过程中基因的表达和人类的遗传疾病。
3） 胚胎移植
首先用激素促进优良品种的动物进行排卵，并把卵细胞从动物体内取出。在试管内和人工采集的精子进行体外受精，培育成胚胎，再把胚胎送入代理生物体的子宫内。这个子宫是已经经过激素处理，可以接受胚胎植入。
4） 核移植
植物细胞工程
1） 植物组织培养
通常使用植物的茎顶、胚、花药等植物器官、组织或细胞来进行试管苗的快速繁殖。在培养了一段时间后，细胞不断分裂，形成愈伤组织。愈伤组织的细胞排列疏松而没有规则，是一种高度液泡化的薄壁细胞。之后继续培植这些愈伤组织，它们会重新分化为根或芽等器官。形成的试管苗之后栽种到土地，又可以发育成完整的植物体。
2） 植物体细胞杂交
使用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并且把杂种细胞培育成新的植物体的方法。
步骤：
A） 用酶把细胞打散
B） 用酶把细胞壁分解
C） 把原生质体融合
D） 细胞壁再生
E） 形成杂种细胞
F） 培养杂种细胞，形成愈伤组织
G） 愈伤组织分化成植物体
生物科技在各方面的运用
1） 医学
生物科技可以大量生产出各种高质量、低成本的药物和疫苗，如胰岛素、干扰素。
另外，利用DNA片段大小的对比和DNA序列的相似性进行分析，可以用来进行诊断以提早发现癌症和遗传疾病，另外也可以用在刑事案件和亲缘断定。
2） 农业
培育高产、优良品质和具有特殊用途的动植物新品种。举例，运用基因工程可以改善粮食作物内的蛋白质含量。另外也可以通过基因工程培育成一些抗病毒、抗除草剂、抗干旱的新品种。
3） 畜牧业
对于畜牧业，首先自然是进行最直接快速的品种改良。带有人类生长激素的基因的猪，其体重的增长率比其他猪快10%-15%，瘦肉也比其他猪多。奶牛也可以产生更多奶，鲑鱼也长得更大条。
另外，动物用疫苗也是生物科技的重点之一。
4） 工业
通过生物科技，大量工业酶被产生。举个例子，我们的洗衣粉、洗碗精、工业清洁剂中都含有大量蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶，以清楚油污。
食品制造也需要酶，凝乳酶制作乳酪，淀粉酶制作高果糖浆，蛋白酶用来软化肉质等等。
生物科技也可以产生多种化学原料，例如氨基酸、乙醇、丙酮、乳酸、醋酸等等。
以前我们都是在用化学合成法所产生的食品原料，随着消费者越来越注重食品的安全，生物科技产品已经逐渐取代那些化学食品原料，例如甜味剂、酸味料、维生素、色素、香料、防腐剂。
5） 环境保护
自然环境中有一种叫假单胞杆菌属的细菌可以分解石油以净化环境，但一种假单胞杆菌属细菌只能分解石油中的某一成分。因此，科学家利用生物科技把能分解三种烃类的基因都转移到一个假单胞杆菌细菌上，使得那种细菌可以一次性分裂四种烃类，大大提高细菌分裂石油的效率。
~冷知识
Q：什么是运载体？
A：运载体是用来携带DNA片段进入合适的受体细胞，并能在细胞内进行复制，然后将所携带的DNA送到细胞的染色体上。
Q：当运载体有什么条件？
A：①大小适合（方便操作）
②不会伤害受体细胞
③具有某些标记基因
④具有一个或多个限制性内切点
⑤能够在宿主体内自我复制并稳定保存
Q：什么是PCR技术？
A：PCR技术是一种扩增DNA的新技术，它让目的基因在短时间内呈百万倍的扩增。
PCR步骤如下：
1）95度高温处理DNA，使双链DNA变成单链
2）降温至50-60度，以一小段已知序列制成的引物附在DNA单链上
3）提温到72度，利用DNA聚合酶复制DNA
4）把温度提高回95度，使双链DNA分离成单链，并一直重复以上步骤。
Q：什么是优生？
A：优生就是让每个家庭都可以生出健康的孩子，主要措施如下~
1） 禁止近亲结婚
从之前的笔记我们知道，有些疾病是伴X隐性遗传。如果近亲结婚，则双方都很有可能携带着致病基因，因此后代中病的机会也会比不是近亲结婚的后代来得高。
2） 遗传咨询
医生通过咨询，可以了解我们的家族病史，以诊断我们是否患有某种遗传病，并提出对策以解决这种情况。
3） 提倡适龄生育
女生最适合生育的年龄是24-29岁，过早生育对母子都不利，因为母体发育尚未完全。但是太迟生也不好。高龄女性的并发症（如心脏病、高血压、糖尿病等）可能增多，会对母婴产生一定影响。而且，高龄孕妇在整个孕期更易发生妊娠并发症（如妊娠高血压综合征、妊娠期糖尿病等），容易造成复杂的高危状况
4） 产前诊断
羊水检查、超音波扫描、孕妇血液检查都是产前诊断的例子。如果发现胎儿不正常，可以实施人工流产，避免患有严重遗传病和先天性疾病的婴儿出生。当然这是最糟糕的情况，因此普遍建议在怀孕前就要先确保不会有问题。
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