對可遺傳變異中的幾個典型問題的探討與思考

摘 要： 在生物遺傳和變異教學中，常會遇到對一些課本問題的再思考。針對一些典型問題，教師在平時的教學中應注意培養學生深入思考問題的習慣，使學生進一步弄清問題的本質，從而正確運用所學知識解決相應的問題，在高考中取得理想的成績。本文就遺傳和變異中的幾個問題進行了辨析和探討。

關鍵詞： 高中生物教學 可遺傳變異 典型問題

遺傳和變異是高中生物教材中的重點和難點，特別是分子生物學和以基因工程為核心的生物科學技術更是高考的熱點和生物命題取材的重要素材。在近幾年的浙江高考中占有非常大的比重。然而在這幾年的教學與教研活動中，部分學生和老師對一些生物學問題的理解存在偏差，這將直接影響到他們對生物學基礎知識的掌握和應用。例如：名校《創新》沖刺卷—理科綜合中的一道選擇題，如下：

例1：科學家為了研究抑制基因表達的機制，在基因啟動子后面插入一段顛倒的轉錄區序列（如圖所示），導致新基因轉錄形成的mRNA因分子內部形成互補區而失去功能。對該操作敘述不正確的是

A.需要限制酶和DNA連接酶

B.在細胞外實現了基因突變

C.干擾了基因表達的轉錄過程

D.轉錄形成的mRNA分子內部靠A―U、C―G配對形成互補區

對于該選擇題幾乎所有的學生都選擇B選項。我在講解試題時問他們，有沒有認真審題，他們回答審題了，還有學生說用到了限制酶和DNA連接酶，這是基因工程的特點，其原理不就是基因重組嗎？而該題的參考選項是C。學生不能正確判斷說明對遺傳變異的一些知識點如基因、基因突變、基因重組等還是不能很好地理解其實質及概念的內涵和外延，進而不能做出正確的判斷。下面就遺傳變異中的幾個知識點進行再探究。

1.噬菌體的遺傳物質是否都是DNA

教材在講DNA是遺傳物質的直接證據時運用了T2噬菌體侵染細菌的實驗，得出DNA是遺傳物質，大量教輔資料中的試題也認為噬菌體的遺傳物質就是DNA，那么噬菌體的遺傳物質都是DNA嗎？

噬菌體是一類專門寄生在微生物體內的病毒，它的種類很多，有的噬菌體的頭部含有雙鏈的DNA，有的含有單鏈的DNA，有的則含有RNA。含有雙鏈DNA的噬菌體的遺傳物質是雙鏈DNA，如T4噬菌體；含有單鏈DNA的噬菌體的遺傳物質是單鏈DNA，如M13噬菌體；含RNA的噬菌體的遺傳物質是RNA，如大腸桿菌f2噬菌體、QB噬菌體。由此可見，噬菌體的遺傳物質是DNA或RNA。如果老師不講清楚，學生對此理解不是很徹底，就會誤認為噬菌體的遺傳物質就是雙鏈的DNA。

2.對基因突變的理解不夠深入，浮于表面

2.1基因的概念

例2（2010年鹽城第一次調研）下列過程一定能夠導致DNA分子結構發生改變的是（ ？搖？搖）

A.基因突變 ？搖？搖 B.基因工程

C.染色體變異 ？搖D.同源染色體的非姐妹單體互換

此題的參考答案是A，我認為B也是可以的，此題給出的參考答案不全我認為是對基因的概念、DNA與基因的關系沒有正確地理解。浙教版教材必修二第70頁指出，所謂基因就是遺傳的一個基本功能單位，它在適當的環境條件下控制生物的性狀；從本質上講，基因就是一段包含完整的遺傳信息單位的有功能的核酸分子片段——在大多數生物中是一段DNA，而在RNA病毒中則是一段RNA。基因最初是在真核細胞中發現的，所以大多認為基因位于DNA上，是具有遺傳效應的DNA片段。許多復習資料都以其為出題點來考基因的概念。這就是沒有注意概念的廣義與狹義的區別。基因一定是一段核酸片段。但核酸片段不一定是基因，只有具有遺傳功能的核酸片段才是基因。如果能正確理解基因的概念，答例1題時就不會認為是基因重組了，而是一個堿基對增加比較多的基因突變，更不會認為是染色體畸變，因為基因重組和染色體畸變都涉及基因的變化。而此題只是一段沒有遺傳效應的DNA片段的增加。

2.2基因突變的時期理解誤區

我們在很多資料和習題中看到基因突變發生的時間：細胞分裂間期（有絲分裂的間期和減數第一次分裂的間期），這樣理解是有錯誤的。由于基因突變的隨意性，生物個體的任何部位或任何細胞，生物個體發育的任何時期都可以發生基因突變。可見基因突變不只發生在細胞分裂間期，只不過在DNA分子復制過程中，堿基配對在誘因的作用下容易出現差錯，導致基因突變率較高而已。這就是在人工誘變育種中盡量對具有分裂能力的幼嫩器官或組織進行處理的原因。自然界中誘變劑作用或DNA復制、轉錄、修復時，偶然出現堿基配對錯誤都可出現基因突變。由此可見，基因突變發生在個體發育的任何時期，但主要發生在細胞分裂的間期，其他時期也發生。

例3（2008廣東理）下列有關基因突變的敘述，正確的是（ ）

A.不同基因的突變概率是相同的

B.基因突變的方向是由環境決定的

C.一個基因可以向多個方向突變

D.細胞分裂的中期不發生基因突變

在外界條件下，基因突變的方向是不定向的。一個基因可以向不同的方向發生突變，所以基因突變有的是顯性突變，有的是隱性突變。細胞分裂的任何時期甚至沒有分裂的細胞都會發生基因突變，只不過間期發生基因突變的頻率高而已。

2.3基因突變的結果理解

基因突變的結果是產生它的等位基因，這是不對的，而是基因突變產生新基因。基因突變不一定會變為原基因的等位基因，因為只有基因突變發生在真核生物染色體上的，新的基因才是它的等位基因。如果基因突變發生在病毒、原核生物及某些細胞器的DNA上，則只能說基因突變改變了基因內部結構，產生了新基因，因為病毒、原核生物及質基因不存在等位基因。

3.基因重組理解中的誤區

3.1廣義基因重組和狹義基因重組

例4雙眼皮的父母生了一個單眼皮的孩子，這種變異來源于（？搖 ？搖）。

A.基因突變？搖？搖 B.基因重組？搖？搖

C.染色體變異？搖？搖 D.環境的差異

該題在很多資料中都是這樣分析的：雙親為雙眼皮，但生了一個單眼皮的孩子，這說明雙眼皮是顯性，單眼皮是隱性，雙親均為顯性雜合子，所生單眼皮孩子是由于控制單眼皮的基因重新組合在一起，故選B。可是中學教材對基因重組的定義是這樣的：生物體在進行有性生殖過程中，控制不同性狀的基因的重新組合。本題僅涉及一對等位基因，所以與“基因重組”好像無關，這樣此題應該無答案。實際上高中課本中的概念隱含著廣義和狹義的區別，也就是一個概念有其內涵和外延。

狹義的基因重組是指生物體在進行有性生殖過程中，控制不同性狀的基因由于自由組合或基因互換而重新組合。其基因重組發生的時期是“有性生殖的過程中”，即進行減數分裂產生配子時，四分體時期同源染色體上非姐妹染色單體之間的交叉互換及減數第一次分裂后期非同源染色體上非等位基因的自由組合。

從廣義上講，任何造成基因型變化的基因交流過程，都叫做基因重組。比如說在線粒體中也有基因重組，在體細胞的細胞核中也有基因重組，在受精作用時由于兩性配子的結合引起后代基因型的改變也屬于廣義的基因重組，植物體細胞雜交是一種特殊形式的廣義上的基因重組，染色體變異可導致廣義的基因重組，R型細菌和S型細菌的轉化也是廣義基因重組，目的基因和質粒環狀DNA整合在一起也是廣義上的基因重組。

高中生物學中的基因重組一般是指狹義上的基因重組和廣義上的DNA重組技術。所以雙眼皮的父母生了一個單眼皮的孩子，這種變異來源于廣義上的基因重組。所以按照浙教版教材的理解，此題沒有答案。

3.2基因重組與染色體畸變

例5科學家用納米技術制造出一種“生物導彈”，可以攜帶DNA分子。把它注射入組織中，可以通過細胞的胞吞作用的方式進入細胞內，DNA被釋放出來，進入到細胞核內，最終整合到細胞染色體中，成為細胞基因組的一部分，DNA整合到細胞染色體中的過程，屬于（？搖 ？搖）

A.基因突變？搖？搖 B.基因重組？搖？搖

C.基因互換？搖？搖 D.染色體變異

此題的參考答案是B。

例6在正常人體細胞中，非受體型酪氨酸蛋白結合酶基因abl位于第9號染色體上，表達量極低，不會誘發癌變。在慢性骨髓癌患者細胞中，該基因卻被轉移到第22號染色體上，與bcr基因相融合，發生重排后基因內部結構不受影響，但表達量極高，導致細胞分裂失控，發生癌變。從變異類型上看，這種癌變的原因是（？搖？搖？搖 ？搖）。

A.基因突變？搖？搖 B.基因重組？搖？搖

C.基因交換？搖？搖 D.染色體變異

abl基因從9號染色體轉移到22號染色體上，導致22號染色體上基因的種類和數量發生改變，這種變異屬于染色體變異中的易位。答案為D。

兩道相似的題，為什么答案不一樣呢？到底哪一個是錯誤的呢？

基因重組是指兩個獨立基因組內的遺傳基因，通過一定的途徑轉移到一起，形成新的穩定基因組的過程。重組是核酸分子水平上的一個概念。基因重組可以分為自然重組和人為重組兩大類。自然重組包括同源重組、位點專一性重組、異常重組等。人為重組主要是指遺傳工程中的DNA重組技術。

無論是哪種基因重組，都側重于“基因—基因”的重新組合。

染色體畸變是指在某些內部或外界因素的影響下，染色體數目和結構可能發生的改變。染色體變異可分為結構的變異和數目的變異兩大類。數目的變異包括整倍體變異和非整倍體變異。染色體結構變異指染色體部分片段的缺失、重復或重排。該種變異皆由染色體的斷裂引起，其基礎是染色體的斷裂或斷裂后的異常連接。

根據“染色體斷裂愈合學說”可知，其側重于“染色體片段—染色體”的連接，是染色體水平的“基因重組”。

abl基因從9號染色體轉移到22號染色體上，也就是“外源基因（僅僅是基因）最終被整合在另一條染色體上”，涉及的是“基因—染色體”的結合。染色體是基因的載體，故“基因—染色體”的結合必然有“基因—基因”的重新組合，該過程雖然使染色體上基因的種類和數量增多，但不會出現“染色體片段—染色體”的連接。因此，無論按中學教材還是大學教材，該過程都應該屬于基因重組的范疇。

另外，染色體結構變異是指由于染色體片段的丟失、重復、易位、倒位而引起的染色體結構的改變，發生變化的染色體片斷上往往含有多個基因。

所以，按照這兩道題變化的實質來講，都屬于廣義上的基因重組的范疇。按照現行教材所講的基因重組的概念，兩者都是染色體畸變，但教師必須清楚其變化的實質。

在教學中對于一些有爭議或不同說法的問題時，我們如何教學呢？要尊重教材，以教材為本，以教材的概念的內涵和外延為準，如果教材的概念是狹義的，則可以適當補充其廣義的概念。一些爭議較大的習題可以在教學中刪去，但是教師之間可以通過查找資料進行交流，這是提高教師專業素質的很好的機會。

參考文獻：

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