淺談基因變異和重組

肖樾笛 長(zhǎng)沙市雅禮中學(xué)

在基因變異和重組的學(xué)習(xí)中，需要了解突變的原因、概念和特征等一系列的知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)，也要明確在生物環(huán)境下的基因重組。作為一種遺傳現(xiàn)象，是可以發(fā)生在同種生物，也能發(fā)生在異種生物間的，高中生不但要掌握其中基本的概念，還應(yīng)該利用相關(guān)的知識(shí)去解決一些實(shí)際性的問(wèn)題，認(rèn)識(shí)生物與人類生活之間有著怎樣的聯(lián)系，為之后的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

1 高中生物中的基因變異

1.1 基因突變的原因

基因突變的原因有兩種：內(nèi)在和外在。外在會(huì)受到物理和化學(xué)因素的限制，紫外線或者是一些化學(xué)物，而內(nèi)在的則是生物因素，如病毒和自然性的變異。紫外線主要是由電磁波普所組成的，劃分為三個(gè)波度，對(duì)于DNA有一定的損害，產(chǎn)生的高能量射線，能夠產(chǎn)生電離分子，紫外線與皮膚中的DNA具有相互的作用，能夠引起突變，嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)形成癌癥。在細(xì)胞中，DNA的修復(fù)機(jī)制可以修復(fù)紫外線帶來(lái)的損傷，但是在質(zhì)粒中，是不存在這種機(jī)制的，所存在的二聚突變和氧化突變，不僅會(huì)以潛在的形勢(shì)改變?cè)镜腄NA順序，還會(huì)阻止它的復(fù)制。一些化學(xué)物質(zhì)，例如亞硝酸導(dǎo)致基因變異，因?yàn)槠渲泻邢趸幕衔?，和嘧啶發(fā)生反應(yīng)，并從本質(zhì)上改變堿基中化學(xué)物質(zhì)的組成部分，從而形成基因變異。生物中的艾滋病也是，當(dāng)某些人所攜帶的基因能夠讓艾滋病發(fā)生變異，而變?nèi)醯牟《驹趥鬟f給別人之后，危害性會(huì)逐漸降低。

1.2 基因變異的特點(diǎn)

基因變異的特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在普遍性、隨機(jī)、不定向和低頻上，而且是害大于利。例如分析在某一個(gè)植物細(xì)胞中的一個(gè)DNA片段a、b、c，如圖1所示,Ⅰ和Ⅱ所表示的無(wú)遺傳效應(yīng)的序列，那么分析基因a、b、c都有可能發(fā)生變異，這就體現(xiàn)了基因突變的普遍性，這種說(shuō)法正確嗎？分析：基因突變的普遍性是指存在于各種生物體中，而這種說(shuō)法是錯(cuò)誤的。

圖1

如果一個(gè)生物個(gè)體的發(fā)育在任何階段都能發(fā)生基因突變，或者是在體細(xì)胞和生殖細(xì)胞都能發(fā)生變異，這就表明了它的隨機(jī)性。假設(shè)控制黑色的物質(zhì)A基因，極有可能會(huì)變成控制白色的物質(zhì)a基因+控制綠色物質(zhì)的a基因，不定向一般沒(méi)有一個(gè)明確的方向，無(wú)論突變成什么顏色都是有可能的。有些物質(zhì)發(fā)生基因變異的可能性是非常低的這就表示它有著低頻的特點(diǎn)。從相關(guān)實(shí)踐中可以看出的是，無(wú)籽西瓜、雜交水稻等都是基因變異的有利點(diǎn)，而現(xiàn)階段，總體而言變異還是害大于利的。

2 高中生物中的基因重組

2.1 基因重組的類型

基因重組的類型包含了兩個(gè)方面，既有狹義的也有廣義的。前者僅僅是涉及到DNA分子內(nèi)斷裂、復(fù)合的基因交流現(xiàn)象，根據(jù)重組的機(jī)制對(duì)于蛋白質(zhì)的要求也有一定的差異性。如果是高等的動(dòng)物或者是植物細(xì)胞，就有性能夠就重組，也可以看作是有性繁殖的一個(gè)過(guò)程，在成熟的過(guò)程中，同源染色體和染色單體的交換，更有利于單體上的基因?qū)崿F(xiàn)重組。例如肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化，就可以看作是基因的重組，在轉(zhuǎn)化中受體細(xì)胞會(huì)直接吸收到供體細(xì)胞中的一些遺傳性狀，將其整合到基因組中。轉(zhuǎn)導(dǎo)作為低等生物進(jìn)行轉(zhuǎn)化的一種過(guò)程中，通過(guò)一些媒介將供體中的DNA片段帶入到細(xì)胞中，進(jìn)而產(chǎn)生新的基因組合。而后者則是對(duì)基因型的變化，例如在真核生物發(fā)生減速分裂的過(guò)程中，會(huì)形成幾種不同的配子，再結(jié)合基因型的不同，并組成不同的后代，這就屬于廣義上的重組。

2.2 生物環(huán)境下的基因重組

自然界中的基因重組比較復(fù)雜，相同的、不相同的基因都能發(fā)生重組。例如其中的轉(zhuǎn)基因，在原核與真核的生物中，轉(zhuǎn)座所導(dǎo)致的基因重組，并存在著DNA上可以自主的進(jìn)行復(fù)制。如果是復(fù)制型的轉(zhuǎn)座子，就需要拷貝出一個(gè)新的，而原始的則可以留在原本的位置上。其次是在原核生物中的重組，可以分為轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)導(dǎo)，轉(zhuǎn)導(dǎo)會(huì)將供體細(xì)胞中的DNA小片段攜帶到受體的細(xì)胞中，進(jìn)行交換和整合。生物環(huán)境下，還有一種就是人工條件下的重組，隨著科技水平的不斷提升，人們實(shí)際上已經(jīng)能夠超越生物，根據(jù)自身的主觀意志，來(lái)實(shí)現(xiàn)生物在自然界中的重組。例如在人工育種中，僅僅是在人工條件下，通過(guò)結(jié)合而言，就能達(dá)到培育新品種的目的，無(wú)芒抗病水稻和三倍體的西瓜，因?yàn)榛蜃儺愃a(chǎn)生的新基因，還有是因?yàn)閮蓚€(gè)相近的基因也能發(fā)生重組。

3 結(jié)束語(yǔ)

高中生在學(xué)習(xí)的時(shí)候，還要分清楚基因變異和重組中生物體的區(qū)別，條件和時(shí)間上的差異性。明白它基本的生物含義，以及對(duì)于社會(huì)的影響力，更好的規(guī)劃出自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃，在教材的基礎(chǔ)上，進(jìn)行深入的探究和實(shí)驗(yàn)，積極和同學(xué)、教師交流，才能促進(jìn)自身的全面發(fā)展。