摘 要： 在生物遺傳和變異教學(xué)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(xué)中應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生深入思考問題的習(xí)慣，使學(xué)生進(jìn)一步弄清問題的本質(zhì)，從而正確運(yùn)用所學(xué)知識解決相應(yīng)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(jìn)行了辨析和探討。

關(guān)鍵詞： 高中生物教學(xué) 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(diǎn)和難點(diǎn)，特別是分子生物學(xué)和以基因工程為核心的生物科學(xué)技術(shù)更是高考的熱點(diǎn)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(xué)與教研活動中，部分學(xué)生和老師對一些生物學(xué)問題的理解存在偏差，這將直接影響到他們對生物學(xué)基礎(chǔ)知識的掌握和應(yīng)用。例如：名?！秳?chuàng)新》沖刺卷—理科綜合中的一道選擇題，如下：

例1：科學(xué)家為了研究抑制基因表達(dá)的機(jī)制，在基因啟動子后面插入一段顛倒的轉(zhuǎn)錄區(qū)序列（如圖所示），導(dǎo)致新基因轉(zhuǎn)錄形成的mRNA因分子內(nèi)部形成互補(bǔ)區(qū)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(xì)胞外實(shí)現(xiàn)了基因突變

C.干擾了基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄過程

D.轉(zhuǎn)錄形成的mRNA分子內(nèi)部靠A―U、C―G配對形成互補(bǔ)區(qū)

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

1.噬菌體的遺傳物質(zhì)是否都是DNA

教材在講DNA是遺傳物質(zhì)的直接證據(jù)時運(yùn)用了T2噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)，得出DNA是遺傳物質(zhì)，大量教輔資料中的試題也認(rèn)為噬菌體的遺傳物質(zhì)就是DNA，那么噬菌體的遺傳物質(zhì)都是DNA嗎？

噬菌體是一類專門寄生在微生物體內(nèi)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(zhì)是雙鏈DNA，如T4噬菌體；含有單鏈DNA的噬菌體的遺傳物質(zhì)是單鏈DNA，如M13噬菌體；含RNA的噬菌體的遺傳物質(zhì)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(zhì)是DNA或RNA。如果老師不講清楚，學(xué)生對此理解不是很徹底，就會誤認(rèn)為噬菌體的遺傳物質(zhì)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(diào)研）下列過程一定能夠?qū)е翫NA分子結(jié)構(gòu)發(fā)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(rèn)為B也是可以的，此題給出的參考答案不全我認(rèn)為是對基因的概念、DNA與基因的關(guān)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(dāng)?shù)沫h(huán)境條件下控制生物的性狀；從本質(zhì)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(shù)生物中是一段DNA，而在RNA病毒中則是一段RNA?；蜃畛跏窃谡婧思?xì)胞中發(fā)現(xiàn)的，所以大多認(rèn)為基因位于DNA上，是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段。許多復(fù)習(xí)資料都以其為出題點(diǎn)來考基因的概念。這就是沒有注意概念的廣義與狹義的區(qū)別?；蛞欢ㄊ且欢魏怂崞?。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(rèn)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(rèn)為是染色體畸變，因?yàn)榛蛑亟M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(yīng)的DNA片段的增加。

2.2基因突變的時期理解誤區(qū)

我們在很多資料和習(xí)題中看到基因突變發(fā)生的時間：細(xì)胞分裂間期（有絲分裂的間期和減數(shù)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(xì)胞，生物個體發(fā)育的任何時期都可以發(fā)生基因突變?？梢娀蛲蛔儾恢话l(fā)生在細(xì)胞分裂間期，只不過在DNA分子復(fù)制過程中，堿基配對在誘因的作用下容易出現(xiàn)差錯，導(dǎo)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(jìn)行處理的原因。自然界中誘變劑作用或DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、修復(fù)時，偶然出現(xiàn)堿基配對錯誤都可出現(xiàn)基因突變。由此可見，基因突變發(fā)生在個體發(fā)育的任何時期，但主要發(fā)生在細(xì)胞分裂的間期，其他時期也發(fā)生。

例3（2008廣東理）下列有關(guān)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(huán)境決定的

C.一個基因可以向多個方向突變

D.細(xì)胞分裂的中期不發(fā)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(fā)生突變，所以基因突變有的是顯性突變，有的是隱性突變。細(xì)胞分裂的任何時期甚至沒有分裂的細(xì)胞都會發(fā)生基因突變，只不過間期發(fā)生基因突變的頻率高而已。

2.3基因突變的結(jié)果理解

基因突變的結(jié)果是產(chǎn)生它的等位基因，這是不對的，而是基因突變產(chǎn)生新基因?；蛲蛔儾灰欢〞?yōu)樵虻牡任换?，因?yàn)橹挥谢蛲蛔儼l(fā)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(fā)生在病毒、原核生物及某些細(xì)胞器的DNA上，則只能說基因突變改變了基因內(nèi)部結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了新基因，因?yàn)椴《?、原核生物及質(zhì)基因不存在等位基因。

3.基因重組理解中的誤區(qū)

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(huán)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?？墒侵袑W(xué)教材對基因重組的定義是這樣的：生物體在進(jìn)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(guān)，這樣此題應(yīng)該無答案。實(shí)際上高中課本中的概念隱含著廣義和狹義的區(qū)別，也就是一個概念有其內(nèi)涵和外延。

狹義的基因重組是指生物體在進(jìn)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(fā)生的時期是“有性生殖的過程中”，即進(jìn)行減數(shù)分裂產(chǎn)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(shù)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(xì)胞的細(xì)胞核中也有基因重組，在受精作用時由于兩性配子的結(jié)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(xì)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(dǎo)致廣義的基因重組，R型細(xì)菌和S型細(xì)菌的轉(zhuǎn)化也是廣義基因重組，目的基因和質(zhì)粒環(huán)狀DNA整合在一起也是廣義上的基因重組。

高中生物學(xué)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(shù)。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(xué)家用納米技術(shù)制造出一種“生物導(dǎo)彈”，可以攜帶DNA分子。把它注射入組織中，可以通過細(xì)胞的胞吞作用的方式進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，DNA被釋放出來，進(jìn)入到細(xì)胞核內(nèi)，最終整合到細(xì)胞染色體中，成為細(xì)胞基因組的一部分，DNA整合到細(xì)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(xì)胞中，非受體型酪氨酸蛋白結(jié)合酶基因abl位于第9號染色體上，表達(dá)量極低，不會誘發(fā)癌變。在慢性骨髓癌患者細(xì)胞中，該基因卻被轉(zhuǎn)移到第22號染色體上，與bcr基因相融合，發(fā)生重排后基因內(nèi)部結(jié)構(gòu)不受影響，但表達(dá)量極高，導(dǎo)致細(xì)胞分裂失控，發(fā)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(zhuǎn)移到22號染色體上，導(dǎo)致22號染色體上基因的種類和數(shù)量發(fā)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(dú)立基因組內(nèi)的遺傳基因，通過一定的途徑轉(zhuǎn)移到一起，形成新的穩(wěn)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(diǎn)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(shù)。

無論是哪種基因重組，都側(cè)重于“基因—基因”的重新組合。

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

根據(jù)“染色體斷裂愈合學(xué)說”可知，其側(cè)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(zhuǎn)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(jié)合。染色體是基因的載體，故“基因—染色體”的結(jié)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(shù)量增多，但不會出現(xiàn)“染色體片段—染色體”的連接。因此，無論按中學(xué)教材還是大學(xué)教材，該過程都應(yīng)該屬于基因重組的范疇。

另外，染色體結(jié)構(gòu)變異是指由于染色體片段的丟失、重復(fù)、易位、倒位而引起的染色體結(jié)構(gòu)的改變，發(fā)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(shí)質(zhì)來講，都屬于廣義上的基因重組的范疇。按照現(xiàn)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(shí)質(zhì)。

在教學(xué)中對于一些有爭議或不同說法的問題時，我們?nèi)绾谓虒W(xué)呢？要尊重教材，以教材為本，以教材的概念的內(nèi)涵和外延為準(zhǔn)，如果教材的概念是狹義的，則可以適當(dāng)補(bǔ)充其廣義的概念。一些爭議較大的習(xí)題可以在教學(xué)中刪去，但是教師之間可以通過查找資料進(jìn)行交流，這是提高教師專業(yè)素質(zhì)的很好的機(jī)會。

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