探讨几个对可遗传变异中几个典型不足初探与深思

摘 要： 在生物遗传和变异教学中，常会遇到对一些课本问题的再思考。针对一些典型问题，教师在平时的教学中应注意培养学生深入思考问题的习惯，使学生进一步弄清问题的本质，从而正确运用所学知识解决相应的问题，在高考中取得理想的成绩。本文就遗传和变异中的几个问题进行了辨析和探讨。
关键词： 高中生物教学 可遗传变异 典型问题
遗传和变异是高中生物教材中的重点和难点，特别是分子生物学和以基因工程为核心的生物科学技术更是高考的热点和生物命题取材的重要素材。在近几年的浙江高考中占有非常大的比重。然而在这几年的教学与教研活动中，部分学生和老师对一些生物学问题的理解存在偏差，这将直接影响到他们对生物学基础知识的掌握和应用。例如：名校《创新》冲刺卷—理科综合中的一道选择题，如下：
例1：科学家为了研究抑制基因表达的机制，在基因启动子后面插入一段颠倒的转录区序列（如图所示），导致新基因转录形成的mRNA因分子内部形成互补区而失去功能。对该操作叙述不正确的是
A.需要限制酶和DNA连接酶
B.在细胞外实现了基因突变
C.干扰了基因表达的转录过程
D.转录形成的mRNA分子内部靠A―U、C―G配对形成互补区
对于该选择题几乎所有的学生都选择B选项。我在讲解试题时问他们，有没有认真审题，他们回答审题了，还有学生说用到了限制酶和DNA连接酶，这是基因工程的特点，其原理不就是基因重组吗？而该题的参考选项是C。学生不能正确判断说明对遗传变异的一些知识点如基因、基因突变、基因重组等还是不能很好地理解其实质及概念的内涵和外延，进而不能做出正确的判断。下面就遗传变异中的几个知识点进行再探究。

1.噬菌体的遗传物质是否都是DNA

教材在讲DNA是遗传物质的直接证据时运用了T2噬菌体侵染细菌的实验，得出DNA是遗传物质，大量教辅资料中的试题也认为噬菌体的遗传物质就是DNA，那么噬菌体的遗传物质都是DNA吗？
噬菌体是一类专门寄生在微生物体内的病毒，它的种类很多，有的噬菌体的头部含有双链的DNA，有的含有单链的DNA，有的则含有RNA。含有双链DNA的噬菌体的遗传物质是双链DNA，如T4噬菌体；含有单链DNA的噬菌体的遗传物质是单链DNA，如M13噬菌体；含RNA的噬菌体的遗传物质是RNA，如大肠杆菌f2噬菌体、QB噬菌体。由此可见，噬菌体的遗传物质是DNA或RNA。如果老师不讲清楚，学生对此理解不是很彻底，就会误认为噬菌体的遗传物质就是双链的DNA。

2.对基因突变的理解不够深入，浮于表面

2.1基因的概念

例2（2010年盐城第一次调研）下列过程一定能够导致DNA分子结构发生改变的是（ ？摇？摇）
A.基因突变 ？摇？摇 B.基因工程
C.染色体变异 ？摇D.同源染色体的非姐妹单体互换
此题的参是A，我认为B也是可以的，此题给出的参不全我认为是对基因的概念、DNA与基因的关系没有正确地理解。浙教版教材必修二第70页指出，所谓基因就是遗传的一个基本功能单位，它在适当的环境条件下控制生物的性状；从本质上讲，基因就是一段包含完整的遗传信息单位的有功能的核酸分子片段——在大多数生物中是一段DNA，而在RNA病毒中则是一段RNA。基因最初是在真核细胞中发现的，所以大多认为基因位于DNA上，是具有遗传效应的DN段。许多复习资料都以其为出题点来考基因的概念。这就是没有注意概念的广义与狭义的区别。基因一定是一段核酸片段。但核酸片段不一定是基因，只有具有遗传功能的核酸片段才是基因。如果能正确理解基因的概念，答例1题时就不会认为是基因重组了，而是一个碱基对增加比较多的基因突变，更不会认为是染色体畸变，因为基因重组和染色体畸变都涉及基因的变化。而此题只是一段没有遗传效应的DN段的增加。

2.2基因突变的时期理解误区

我们在很多资料和习题中看到基因突变发生的时间：细胞分裂间期（有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期），这样理解是有错误的。由于基因突变的随意性，生物个体的任何部位或任何细胞，生物个体发育的任何时期都可以发生基因突变。可见基因突变不只发生在细胞分裂间期，只不过在DNA分子复制过程中，碱基配对在诱因的作用下容易出现差错，导致基因突变率较高而已。这就是在人工诱变育种中尽量对具有分裂能力的幼嫩器官或组织进行处理的原因。自然界中诱变剂作用或DNA复制、转录、修复时，偶然出现碱基配对错误都可出现基因突变。由此可见，基因突变发生在个体发育的任何时期，但主要发生在细胞分裂的间期，其他时期也发生。
例3（2008广东理）下列有关基因突变的叙述，正确的是（ ）
A.不同基因的突变概率是相同的
B.基因突变的方向是由环境决定的
C.一个基因可以向多个方向突变
D.细胞分裂的中期不发生基因突变
在外界条件下，基因突变的方向是不定向的。一个基因可以向不同的方向发生突变，所以基因突变有的是显性突变，有的是隐性突变。细胞分裂的任何时期甚至没有分裂的细胞都会发生基因突变，只不过间期发生基因突变的频率高而已。

2.3基因突变的结果理解

基因突变的结果是产生它的等位基因，这是不对的，而是基因突变产生新基因。基因突变不一定会变为原基因的等位基因，因为只有基因突变发生在真核生物染色体上的，新的基因才是它的等位基因。如果基因突变发生在病毒、原核生物及某些细胞器的DNA上，则只能说基因突变改变了基因内源于：论文大纲www.618jyw.com
部结构，产生了新基因，因为病毒、原核生物及质基因不存在等位基因。

3.基因重组理解中的误区

3.1广义基因重组和狭义基因重组 例4双眼皮的父母生了一个单眼皮的孩子，这种变异来源于（？摇 ？摇）。
A.基因突变？摇？摇 B.基因重组？摇？摇
C.染色体变异？摇？摇 D.环境的差异
该题在很多资料中都是这样分析的：双亲为双眼皮，但生了一个单眼皮的孩子，这说明双眼皮是显性，单眼皮是隐性，双亲均为显性杂合子，所生单眼皮孩子是由于控制单眼皮的基因重新组合在一起，故选B。可是中学教材对基因重组的定义是这样的：生物体在进行有性生殖过程中，控制不同性状的基因的重新组合。本题仅涉及一对等位基因，所以与“基因重组”好像无关，这样此题应该无答案。实际上高中课本中的概念隐含着广义和狭义的区别，也就是一个概念有其内涵和外延。
狭义的基因重组是指生物体在进行有性生殖过程中，控制不同性状的基因由于自由组合或基因互换而重新组合。其基因重组发生的时期是“有性生殖的过程中”，即进行减数分裂产生配子时，四分体时期同源染色体上非姐妹染色单体之间的交叉互换及减数第一次分裂后期非同源染色体上非等位基因的自由组合摘自：硕士论文开题报告www.618jyw.com
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从广义上讲，任何造成基因型变化的基因交流过程，都叫做基因重组。比如说在线粒体中也有基因重组，在体细胞的细胞核中也有基因重组，在受精作用时由于配子的结合引起后代基因型的改变也属于广义的基因重组，植物体细胞杂交是一种特殊形式的广义上的基因重组，染色体变异可导致广义的基因重组，R型细菌和S型细菌的转化也是广义基因重组，目的基因和质粒环状DNA整合在一起也是广义上的基因重组。
高中生物学中的基因重组一般是指狭义上的基因重组和广义上的DNA重组技术。所以双眼皮的父母生了一个单眼皮的孩子，这种变异来源于广义上的基因重组。所以按照浙教版教材的理解，此题没有答案。

3.2基因重组与染色体畸变

例5科学家用纳米技术制造出一种“生物导弹”，可以携带DNA分子。把它注射入组织中，可以通过细胞的胞吞作用的方式进入细胞内，DNA被释放出来，进入到细胞核内，最终整合到细胞染色体中，成为细胞基因组的一部分，DNA整合到细胞染色体中的过程，属于（？摇 ？摇）
A.基因突变？摇？摇 B.基因重组？摇？摇
C.基因互换？摇？摇 D.染色体变异
此题的参是B。
例6在正常人体细胞中，非受体型酪氨酸蛋白结合酶基因abl位于第9号染色体上，表达量极低，不会诱发癌变。在慢性骨髓癌患者细胞中，该基因却被转移到第22号染色体上，与bcr基因相融合，发生重排后基因内部结构不受影响，但表达量极高，导致细胞分裂失控，发生癌变。从变异类型上看，这种癌变的原因是（？摇？摇？摇 ？摇）。
A.基因突变？摇？摇 B.基因重组？摇？摇
C.基因交换？摇？摇 D.染色体变异
abl基因从9号染色体转移到22号染色体上，导致22号染色体上基因的种类和数量发生改变，这种变异属于染色体变异中的易位。答案为D。
两道相似的题，为什么答案不一样呢？到底哪一个是错误的呢？
基因重组是指两个独立基因组内的遗传基因，通过一定的途径转移到一起，形成新的稳定基因组的过程。重组是核酸分子水平上的一个概念。基因重组可以分为自然重组和人为重组两大类。自然重组包括同源重组、位点专一性重组、异常重组等。人为重组主要是指遗传工程中的DNA重组技术。
无论是哪种基因重组，都侧重于“基因—基因”的重新组合。
染色体畸变是指在某些内部或外界因素的影响下，染色体数目和结构可能发生的改变。染色体变异可分为结构的变异和数目的变异两大类。数目的变异包括整倍体变异和非整倍体变异。染色体结构变异指染色体部分片段的缺失、重复或重排。该种变异皆由染色体的断裂引起，其基础是染色体的断裂或断裂后的异常连接。
根据“染色体断裂愈合学说”可知，其侧重于“染色体片段—染色体”的连接，是染色体水平的“基因重组”。
abl基因从9号染色体转移到22号染色体上，也就是“外源基因（仅仅是基因）最终被整合在另一条染色体上”，涉及的是“基因—染色体”的结合。染色体是基因的载体，故“基因—染色体”的结合必然有“基因—基因”的重新组合，该过程虽然使染色体上基因的种类和数量增多，但不会出现“染色体片段—染色体”的连接。因此，无论按中学教材还是大学教材，该过程都应该属于基因重组的范畴。
另外，染色体结构变异是指由于染色体片段的丢失、重复、易位、倒位而引起的染色体结构的改变，发生变化的染色体片断上往往含有多个基因。
所以，按照这两道题变化的实质来讲，都属于广义上的基因重组的范畴。按照现行教材所讲的基因重组的概念，两者都是染色体畸变，但教师必须清楚其变化的实质。
在教学中对于一些有争议或不同说法的问题时，我们如何教学呢？要尊重教材，以教材为本，以教材的概念的内涵和外延为准，如果教材的概念是狭义的，则可以适当补充其广义的概念。一些争议较大的习题可以在教学中删去，但是教师之间可以通过查找资料进行交流，这是提高教师专业素质的很好的机会。
参考文献：
赵德强.高中生物教学中的广义和狭义概念.生物学教学，2006（7）.
周德庆编著.《微生物学教程》第二版P223.
[3]高中美.容易被误解的几个生物学问题.中学生物教学，2008（12）.
[4]曾小军.“基因突变”教学中存在的三大误区.中学生物教学，2012（3）.
[5]王芳.基因突变、基因重组、染色体畸变考点小节.新高考，2011（12）.