貴州 陳瑞強(qiáng)

生物變異教與學(xué)路徑上的攔路虎

貴州 陳瑞強(qiáng)

生物變異難，難在教與學(xué)的路上有攔路虎，它們擋住了教與學(xué)的道路。下面就依托例題談?wù)勥@些攔路虎的清除，以供參考。

一、可遺傳變異和不可遺傳變異

【例1】央視一則報(bào)道稱，孕婦防輻射服不僅不能防輻射，反而會(huì)聚集輻射。輻射對(duì)人體危害很大，可能導(dǎo)致基因突變。下列相關(guān)敘述正確的是 （ ）

A. 堿基對(duì)的替換、增添和缺失都是由輻射引起的

B. 環(huán)境所引發(fā)的變異可能為可遺傳變異

C. 輻射能導(dǎo)致人體遺傳物質(zhì)發(fā)生定向改變

D. 基因突變可能造成某個(gè)基因的缺失

【解析】引起堿基對(duì)的替換、增添和缺失的因素有物理因素、化學(xué)因素和生物因素，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；如果環(huán)境引發(fā)了細(xì)胞中遺傳物質(zhì)的改變，就成了可遺傳的變異，故B項(xiàng)正確；輻射能導(dǎo)致人體遺傳物質(zhì)發(fā)生不定向改變，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；基因突變會(huì)導(dǎo)致基因內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)的改變，不會(huì)導(dǎo)致某個(gè)基因的缺失，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。

【答案】B

【策略】若是遺傳物質(zhì)改變引起的就屬于可遺傳變異，若是由環(huán)境條件改變引起，遺傳物質(zhì)沒(méi)有改變的就屬于不可遺傳的變異。判別的常用方法是將變異個(gè)體和正常個(gè)體培養(yǎng)在相同的條件下，兩者沒(méi)有出現(xiàn)明顯差異，則原來(lái)的變異性狀是不可遺傳的。

二、“可遺傳”與“可育”

【例2】下圖表示某生物細(xì)胞分裂時(shí)，兩對(duì)聯(lián)會(huì)的染色體（注：圖中姐妹染色單體畫成一條染色體，黑點(diǎn)表示著絲點(diǎn)，字母表示染色體上的基因）之間出現(xiàn)異常的“十字形結(jié)構(gòu)”現(xiàn)象。據(jù)此所做推斷中正確的是 （ ）

A. 此細(xì)胞可能正在進(jìn)行有絲分裂

B. 該生物產(chǎn)生的異常配子很可能有HAa或hBb型

C. 此種異常源于基因重組

D. 此種變異可能會(huì)導(dǎo)致生物體不育，從而不能遺傳給后代

【解析】同源染色體在減Ⅰ一定會(huì)發(fā)生聯(lián)會(huì)，非同源染色體不能聯(lián)會(huì)，但如果發(fā)生了下圖所示的變異，也可能會(huì)發(fā)生題干中圖所示的情形。即：非同源染色體的某些區(qū)段發(fā)生“易位”，而不是基因重組；隨著易位后的同源染色體的分離，該生物產(chǎn)生的異常配子很可能有HAa或hBb型；此細(xì)胞正聯(lián)會(huì)，說(shuō)明是減數(shù)分裂。這種變異的結(jié)果可能有很多，也可能會(huì)導(dǎo)致生物體育性下降，但育性下降不代表不能遺傳給后代，該變異還可能通過(guò)無(wú)性生殖遺傳給后代。

【答案】B

【策略】可遺傳不同于可育。有些可遺傳變異是不育的，如三倍體無(wú)子西瓜、騾子、二倍體的單倍體等。有些不可遺傳變異是可育的，如一定濃度生長(zhǎng)素促進(jìn)了果實(shí)發(fā)育，獲得的無(wú)子果實(shí)。

三、不同生物的可遺傳變異

【例3】變異是生物的基本特征之一，下列不屬于細(xì)菌產(chǎn)生的可遺傳變異有 （ ）

①基因突變 ②基因重組 ③染色體變異 ④環(huán)境條件的變化 ⑤染色單體互換 ⑥非同源染色體上非等位基因自由組合

A. ①②③ B. ④⑤⑥

C. ②③④⑤⑥ D. ①②③④

【解析】細(xì)菌屬于原核生物，沒(méi)有染色體，主要進(jìn)行二分裂，因此細(xì)菌產(chǎn)生的可遺傳變異只有基因突變，沒(méi)有其他類型。

【答案】C

【策略】自然條件下，病毒和原核生物只有基因突變。進(jìn)行有性生殖的真核生物可進(jìn)行基因突變、基因重組和染色體變異。進(jìn)行無(wú)性生殖的真核生物可進(jìn)行基因突變和染色體變異。有絲分裂過(guò)程中發(fā)生基因突變和染色體變異，但不會(huì)發(fā)生基因重組；減數(shù)分裂可能發(fā)生基因突變、基因重組和染色體變異，但減數(shù)第二次分裂過(guò)程中和受精作用均沒(méi)有發(fā)生基因重組。

四、基因突變概念與類型判別

【例4】育種專家在稻田中發(fā)現(xiàn)一株十分罕見(jiàn)的“一稈雙穗”植株，經(jīng)鑒定該變異性狀是由基因突變引起的。下列敘述正確的是 （ ）

A. 這種現(xiàn)象是由顯性基因突變成隱性基因引起的

B. 該變異株自交可產(chǎn)生這種變異性狀的純合個(gè)體

C. 觀察細(xì)胞有絲分裂中期染色體形態(tài)可判斷基因突變發(fā)生的位置

D. 將該株水稻的花粉離體培養(yǎng)后即可獲得穩(wěn)定遺傳的高產(chǎn)品系

【解析】該突變可能是顯性突變，也可能是隱性突變，無(wú)論是哪一種突變，其自交都可產(chǎn)生這種變異性狀的純合個(gè)體。花粉離體培養(yǎng)，必須經(jīng)秋水仙素等處理，使染色體加倍后，才能獲得穩(wěn)定遺傳的個(gè)體。

【答案】B

【策略】基因突變概念的核心是基因結(jié)構(gòu)的改變，而不是指“DNA中堿基對(duì)的增添、缺失、改變”。若發(fā)生在不具有遺傳效應(yīng)的DNA片段中堿基對(duì)變化，就不是基因突變。若遺傳物質(zhì)是RNA（如SARS病毒），其RNA中基因的改變也稱基因突變。基因突變最易在分裂間期發(fā)生，結(jié)果是“產(chǎn)生新基因”，基因突變對(duì)病毒、原核生物和真核生物細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的基因來(lái)說(shuō)是產(chǎn)生了一個(gè)新基因，而對(duì)細(xì)胞核內(nèi)的基因是產(chǎn)生了原有基因的等位基因。

判別基因突變類型的方法主要有：一是選擇突變體與其他已知未突變體雜交，通過(guò)觀察后代變異性狀的比例來(lái)判斷；二是選取具有突變性狀的個(gè)體與原始親本進(jìn)行雜交（植物可自交），若子代只有原有的性狀，則是隱性突變；若子代既有原有的性狀，又有突變性狀，則是顯性突變。

五、基因突變和基因重組的判別

【例5】下圖是基因型為AA的個(gè)體不同分裂時(shí)期的圖像，請(qǐng)根據(jù)圖像判定每個(gè)細(xì)胞發(fā)生的變異類型 （ ）

A. ①②③發(fā)生的分別是基因突變、基因突變、基因突變

B. ①②③發(fā)生的分別是基因突變或基因重組、基因突變、基因重組

C. ①②③發(fā)生的分別是基因突變、基因突變、基因突變或基因重組

D. ①②③發(fā)生的分別是基因突變或基因重組、基因突變或基因重組、基因重組

【解析】由題干圖中獲得的信息有：①和②均為有絲分裂，且A和a為同一染色體上的姐妹染色單體所攜帶的基因。③為減數(shù)第二次分裂后期的細(xì)胞圖，A和a所在染色體原為姐妹染色單體，并未發(fā)生交叉互換。故造成①②和③中A和a不同的原因都是基因突變。

【答案】A

【策略】根據(jù)親代基因型判別：若親代基因型為AA或aa，則引起A與a不同的原因是基因突變；若親代基因型為Aa，則引起A與a不同的原因是基因突變或基因重組。

根據(jù)細(xì)胞分裂方式判別：若是有絲分裂中姐妹染色單體上的基因不同，則為基因突變所致的結(jié)果；若是減數(shù)分裂過(guò)程中姐妹染色單體上的基因不同，則為基因突變或基因重組所致的結(jié)果。

根據(jù)染色體圖示判別：若有絲分裂后期圖中兩條子染色體上的基因不同，則是基因突變的結(jié)果；若是減數(shù)分裂第二次分裂后期圖中，兩條子染色體（同白或同黑）上兩基因不同，則為基因突變的結(jié)果；兩條子染色體（顏色不一致）上兩基因不同，則為基因重組的結(jié)果?？筛鶕?jù)姐妹染色單體中等位基因的來(lái)源判斷，如下圖：

六、可遺傳變異的判別與交聯(lián)問(wèn)題

【例6】下圖是某個(gè)二倍體（AABb）動(dòng)物的幾個(gè)細(xì)胞分裂示意圖，據(jù)圖判斷不正確的是 （ ）

A. 甲中表明該動(dòng)物發(fā)生了基因突變

B. 乙中表明該動(dòng)物在減數(shù)第一次分裂前的間期發(fā)生了基因突變

C. 丙中表明該動(dòng)物在減數(shù)第一次分裂時(shí)發(fā)生了交叉互換

D. 甲、乙、丙中所產(chǎn)生的變異均可遺傳給后代

【解析】據(jù)題意分析，圖中甲表示有絲分裂后期，染色體上基因A與a不同，是基因突變的結(jié)果，故A項(xiàng)正確；圖中乙表示減數(shù)第二次分裂后期，其染色體上基因A與a不同，沒(méi)有同源染色體交叉互換的特征，只能是基因突變的結(jié)果，故B項(xiàng)正確；圖中丙也表示減數(shù)第二次分裂后期，基因B與b所在的染色體顏色不一致，則染色體上基因B與b不同是交叉互換造成的，故C項(xiàng)正確；圖中甲分裂產(chǎn)生體細(xì)胞，產(chǎn)生的變異一般不遺傳給后代，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。

【答案】D

【策略】可把基因視為染色體上的一個(gè)位“點(diǎn)”，染色體視為點(diǎn)所在的“線段”：若是“點(diǎn)”的變化則是基因突變，“點(diǎn)”的結(jié)合或交換則是基因重組；若線段的部分片段重復(fù)、缺失、倒位和易位則是染色體結(jié)構(gòu)變異，若個(gè)別線段增添、缺失或線段成倍增減則是染色體數(shù)目變異。

DNA水平上判別：DNA分子內(nèi)的三看（看基因種類，若染色體上的基因種類發(fā)生了改變，則為基因突變；看基因位置，若染色體上的基因種類和數(shù)目未變，但位置改變，則為染色體結(jié)構(gòu)變異中的“易位”或“倒位”；看基因數(shù)目，若染色體上的基因的種類和位置未改變，但基因數(shù)目改變，則為染色體結(jié)構(gòu)變異中的“重復(fù)”或“缺失”）。

DNA分子間的三看（看染色體數(shù)目，若染色體的數(shù)目發(fā)生改變，可根據(jù)染色體的數(shù)目變化情況，確定是染色體數(shù)目的“整倍性變異”還是“非整倍性變異”；看基因位置，若染色體的數(shù)目和基因數(shù)目均未改變，但基因所處的染色體位于非同源染色體上，則應(yīng)為染色體變異中的“易位”；看基因數(shù)目，若染色體上的基因數(shù)目不變，則為減數(shù)分裂過(guò)程中同源染色體上的非姐妹染色單體交叉互換的結(jié)果，屬于基因重組）。

可遺傳變異中交聯(lián)的四問(wèn)題：“交叉互換”問(wèn)題（發(fā)生在同源染色體上的非姐妹染色單體之間是基因重組；在非同源染色體之間是染色體結(jié)構(gòu)變異中的“易位”）；“缺失”或“重復(fù)”問(wèn)題（DNA分子上若基因的缺失或重復(fù)是染色體變異；若堿基對(duì)的缺失或重復(fù)是基因突變）；“變異水平”問(wèn)題（基因突變和基因重組屬于分子水平的變化，光學(xué)顯微鏡下看不到的；染色體變異屬于細(xì)胞水平的變化，光學(xué)顯微鏡下可以觀察到的）及“質(zhì)”和“量”問(wèn)題（基因突變改變基因的質(zhì)，不改變基因的量；基因重組不改變基因的質(zhì)，一般也不改變基因的量，但轉(zhuǎn)基因技術(shù)會(huì)改變基因的量；染色體變異不改變基因的質(zhì)，但會(huì)改變基因的量或改變基因的排列順序）。

總之，生物變異教學(xué)的內(nèi)容是在分子水平和細(xì)胞水平上進(jìn)行組織的，較為復(fù)雜抽象，而且知識(shí)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)度和應(yīng)用度都較高，要暢通教與學(xué)的通路，就必須清除這些攔路虎。

（作者單位：貴州省鳳岡縣第二中學(xué)）