高中生物幾個變異類型的區別

靳瑾

【摘要】在高中生物教學工作中，經常出現學生對生物變異類型中一些概念混淆不清的情況，不少教育工作者都對此問題進行了探究，本文依據我們的教學經驗總結提出一種方便辨別概念的方法，并用具體例題詳細說明。

【關鍵詞】基因突變和染色體結構變異 交叉互換和異位

【中圖分類號】G633.91 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）03-0167-02

一、知識背景

“基因突變及其他變異”選自必修2《遺傳與進化》第五章。作為遺傳物質，無論發生哪個層面的變化，都可能導致生物性狀發生變異，分子水平有基因突變和基因重組，細胞水平有染色體變異。這部分知識是對細胞分裂知識的繼續，可以考察減數分裂、有絲分裂、異常的細胞分裂等等，高考中常常將二者結合起來命題；同時又是理解單倍體和多倍體育種，現代生物進化理論的基礎。所以在知識上具有承上啟下的作用。本部分的內容主要包括三部分知識：基因突變和基因重組（第五章第一節）、染色體變異（第五章第二節）。

二、易混淆概念辨析

在筆者的實際教學工作中經常遇到學生對生物變異類型中一些概念的混淆不清，其中比較典型的有：基因突變和染色體結構變異、交叉互換和異位。

首先，在本章節的整體知識構架中，這些概念從本質上是既相互區別又普遍聯系的，一般教學過程中都會在教學工作的開始和結束對這些概念進行類型劃分和比較，以幫助學生更準確的理解不同的變異類型：

生物的變異可遺傳變異基因突變基因重組基因的自由組合基因的交叉互換染色體變異染色體結構變異：缺失、重復、倒位、易位染色體數目變異非整倍數目變異：單體、三體、缺體整倍數目變異：單倍體、多倍體不可遺傳變異

但是，在具體遇到相關題目的時候，同學們往往不能夠從總體上把握，特別是在考場上遇到相關問題時候，時間緊迫，題目往往也是多頭緒，不可能就某一問題再從總體上找到題目所涉及的類型。這時候學生往往就容易犯錯誤。因此，換一種思維模式來進行區分是有必要的。

1.基因突變和染色體結構變異

基因突變和染色體變異統稱為突變。基因突變是因為染色體上的某個基因發生了突變，即該基因的組成（脫氧核苷酸或核糖核苷酸的個數）發生了改變（增加、減少）。基因突變是生物進化的根本來源。染色體變異分為結構變異和數目變異。染色體結構變異是染色體結構發生改變，分為倒位、易位、增添、缺失四種。染色體數目變異是染色體數目發生改變，分為染色體個別增添和染色體以染色體組的形式成倍增加或減少。染色體變異是生物進化的來源之一。這些細致專業的解釋對理解能力強的學生們來說是非常容易掌握的，但是理解能力弱一些的同學就沒有辦法很好理解這兩個概念的區別了，在題目分析中就會出現混亂不清的現象。于是在與學生的交流中發現了一個似乎更有助于學生理解的理解方式。將教學樓的一排教室看作是一條染色體，每一間教室就是一個基因，那基因所具有的特定的核苷酸序列如何體現呢？就用同學們在教室里面的座次來比喻基因的核苷酸序列，圖解如下：

教學樓中的一排教室就是一條染色體，染色體是由有遺傳效應的基因片段和無遺傳效應的片段構成，所以在教學樓的一排教室中有高三（14）班到高三（18）班五個班級教室代表本條染色體上的五個基因，在高三（14）班和高三（15）班之間有一間空教室代表五遺傳效應的片段；每間教室都有同學們的課桌，用課桌代表核苷酸的排列順序，那么每個班的學生人數不同，不同的同學座位排序也不同，即代表了每個基因有自己的核苷酸長度和自己的核苷酸序列。在學生將生活中的這些簡單事物與生物學科中的抽象概念之間建立起聯系后，就可以開始區分染色體結構變異和基因突變了。基因突變就相當于某間教室中多了（少了）或者從別的班級換過來一位同學的桌子（即堿基對的增添、缺失或替換），那該基因自身的堿基序列改變，遺傳信息改變，但是該基因在整條染色體上的位置不變，控制的性狀不變，唯一會變得就是該基因控制的生物性狀的表現，所以這種變異對生物的影響相對比較小。染色體的結構變異則不同，相當于圖示中代表著某幾個基因的某幾間教室缺失重復或者換位，那樣的改變對生物的影響是很大的。

例題：下列關于染色體變異和基因突變的主要區別，錯誤的是（ ）

A.染色體結構變異是染色體的一個片段增加或缺失或替換等，而基因突變則是DNA分子堿基對的增加、減少或改變

B.原核生物和真核生物均可發生基因突變，而只有真核生物能發生染色體變異

C.基因突變一般是微小突變，其對生物體影響較小，而染色體結構變異是較大的變異，其對生物體 影響較大

D.兩者都能改變生物的基因型

答案：C。

解釋：C，基因突變一般是微小突變，其對生物體影響較小，而染色體結構變異是較大的變異，其對生物體影響較大，基因突變只涉及一個基因，而染色體變異涉及到多個基因。

2.交叉互換和異位

交叉互換和異位的類型差別很大，但是本質確是很像的，都是染色體區段的換位，只是換位的對象不同而已，交叉互換的對象是同源染色體的非姐妹染色單體之間，異位是在非同源染色體之間，如圖所示：

所以兩者發生的時間是不同的，前者發生在減數分裂的四分體時期，后者在有絲分裂或者減數分裂的螺旋化時期。對生物的影響也是不同的，前者只是會導致配子基因型多樣化，而后者往往導致個體不能成活或者罹患嚴重疾病。

例題：甲、乙兩圖為某二倍體高等生物某細胞分裂過程中不同時期模式圖。下列相關敘述正確的是（ ）

A.在形成圖甲細胞過程中發生過交叉互換

B.甲、乙兩圖說明該細胞分裂過程中發生了染色體變異

C.甲細胞中有兩個染色體組，8條姐妹染色單體

D.若圖乙表未卵細胞，則圖甲表示次級卵母細胞

答案：D。

解釋：從圖甲、乙中可以看出，細胞分裂過程中發生了基因重組（同源染色體的交叉互換），故判斷此細胞在進行的分裂活動為減數分裂，甲為第二次分裂中期，乙為第二次分裂末期的生殖細胞。交叉互換一般會表示成白色的染色體上有黑色的片段（或黑色的染色體上有白色的片段），主要強調它發生在同源染色體非姐妹染色單體之間，而易位主要發生在非同源染色體之間，并且在有絲分裂和減數分裂過程中都有可能發生。

A對，減數第一次分裂時期一定發生了同源染色體的交叉互換；

B錯，不是染色體變異，而是基因重組；

C錯，甲是減數第二次分裂的次級性母細胞，細胞內沒有同源染色體，故只有一個染色體組D錯，如果圖乙代表為受驚的卵細胞，則圖甲表示的應該是第一次分裂時的第一極體分裂中期。