生物变异教与学路径上的拦路虎

贵州 陈瑞强

生物变异教与学路径上的拦路虎

贵州 陈瑞强

生物变异难，难在教与学的路上有拦路虎，它们挡住了教与学的道路。下面就依托例题谈谈这些拦路虎的清除，以供参考。

一、可遗传变异和不可遗传变异

【例1】央视一则报道称，孕妇防辐射服不仅不能防辐射，反而会聚集辐射。辐射对人体危害很大，可能导致基因突变。下列相关叙述正确的是 （ ）

A. 碱基对的替换、增添和缺失都是由辐射引起的

B. 环境所引发的变异可能为可遗传变异

C. 辐射能导致人体遗传物质发生定向改变

D. 基因突变可能造成某个基因的缺失

【解析】引起碱基对的替换、增添和缺失的因素有物理因素、化学因素和生物因素，故A项错误；如果环境引发了细胞中遗传物质的改变，就成了可遗传的变异，故B项正确；辐射能导致人体遗传物质发生不定向改变，故C项错误；基因突变会导致基因内部分子结构的改变，不会导致某个基因的缺失，故D项错误。

【答案】B

【策略】若是遗传物质改变引起的就属于可遗传变异，若是由环境条件改变引起，遗传物质没有改变的就属于不可遗传的变异。判别的常用方法是将变异个体和正常个体培养在相同的条件下，两者没有出现明显差异，则原来的变异性状是不可遗传的。

二、“可遗传”与“可育”

【例2】下图表示某生物细胞分裂时，两对联会的染色体（注：图中姐妹染色单体画成一条染色体，黑点表示着丝点，字母表示染色体上的基因）之间出现异常的“十字形结构”现象。据此所做推断中正确的是 （ ）

A. 此细胞可能正在进行有丝分裂

B. 该生物产生的异常配子很可能有HAa或hBb型

C. 此种异常源于基因重组

D. 此种变异可能会导致生物体不育，从而不能遗传给后代

【解析】同源染色体在减Ⅰ一定会发生联会，非同源染色体不能联会，但如果发生了下图所示的变异，也可能会发生题干中图所示的情形。即：非同源染色体的某些区段发生“易位”，而不是基因重组；随着易位后的同源染色体的分离，该生物产生的异常配子很可能有HAa或hBb型；此细胞正联会，说明是减数分裂。这种变异的结果可能有很多，也可能会导致生物体育性下降，但育性下降不代表不能遗传给后代，该变异还可能通过无性生殖遗传给后代。

【答案】B

【策略】可遗传不同于可育。有些可遗传变异是不育的，如三倍体无子西瓜、骡子、二倍体的单倍体等。有些不可遗传变异是可育的，如一定浓度生长素促进了果实发育，获得的无子果实。

三、不同生物的可遗传变异

【例3】变异是生物的基本特征之一，下列不属于细菌产生的可遗传变异有 （ ）

①基因突变 ②基因重组 ③染色体变异 ④环境条件的变化 ⑤染色单体互换 ⑥非同源染色体上非等位基因自由组合

A. ①②③ B. ④⑤⑥

C. ②③④⑤⑥ D. ①②③④

【解析】细菌属于原核生物，没有染色体，主要进行二分裂，因此细菌产生的可遗传变异只有基因突变，没有其他类型。

【答案】C

【策略】自然条件下，病毒和原核生物只有基因突变。进行有性生殖的真核生物可进行基因突变、基因重组和染色体变异。进行无性生殖的真核生物可进行基因突变和染色体变异。有丝分裂过程中发生基因突变和染色体变异，但不会发生基因重组；减数分裂可能发生基因突变、基因重组和染色体变异，但减数第二次分裂过程中和受精作用均没有发生基因重组。

四、基因突变概念与类型判别

【例4】育种专家在稻田中发现一株十分罕见的“一秆双穗”植株，经鉴定该变异性状是由基因突变引起的。下列叙述正确的是 （ ）

A. 这种现象是由显性基因突变成隐性基因引起的

B. 该变异株自交可产生这种变异性状的纯合个体

C. 观察细胞有丝分裂中期染色体形态可判断基因突变发生的位置

D. 将该株水稻的花粉离体培养后即可获得稳定遗传的高产品系

【解析】该突变可能是显性突变，也可能是隐性突变，无论是哪一种突变，其自交都可产生这种变异性状的纯合个体。花粉离体培养，必须经秋水仙素等处理，使染色体加倍后，才能获得稳定遗传的个体。

【答案】B

【策略】基因突变概念的核心是基因结构的改变，而不是指“DNA中碱基对的增添、缺失、改变”。若发生在不具有遗传效应的DNA片段中碱基对变化，就不是基因突变。若遗传物质是RNA（如SARS病毒），其RNA中基因的改变也称基因突变。基因突变最易在分裂间期发生，结果是“产生新基因”，基因突变对病毒、原核生物和真核生物细胞质内的基因来说是产生了一个新基因，而对细胞核内的基因是产生了原有基因的等位基因。

判别基因突变类型的方法主要有：一是选择突变体与其他已知未突变体杂交，通过观察后代变异性状的比例来判断；二是选取具有突变性状的个体与原始亲本进行杂交（植物可自交），若子代只有原有的性状，则是隐性突变；若子代既有原有的性状，又有突变性状，则是显性突变。

五、基因突变和基因重组的判别

【例5】下图是基因型为AA的个体不同分裂时期的图像，请根据图像判定每个细胞发生的变异类型 （ ）

A. ①②③发生的分别是基因突变、基因突变、基因突变

B. ①②③发生的分别是基因突变或基因重组、基因突变、基因重组

C. ①②③发生的分别是基因突变、基因突变、基因突变或基因重组

D. ①②③发生的分别是基因突变或基因重组、基因突变或基因重组、基因重组

【解析】由题干图中获得的信息有：①和②均为有丝分裂，且A和a为同一染色体上的姐妹染色单体所携带的基因。③为减数第二次分裂后期的细胞图，A和a所在染色体原为姐妹染色单体，并未发生交叉互换。故造成①②和③中A和a不同的原因都是基因突变。

【答案】A

【策略】根据亲代基因型判别：若亲代基因型为AA或aa，则引起A与a不同的原因是基因突变；若亲代基因型为Aa，则引起A与a不同的原因是基因突变或基因重组。

根据细胞分裂方式判别：若是有丝分裂中姐妹染色单体上的基因不同，则为基因突变所致的结果；若是减数分裂过程中姐妹染色单体上的基因不同，则为基因突变或基因重组所致的结果。

根据染色体图示判别：若有丝分裂后期图中两条子染色体上的基因不同，则是基因突变的结果；若是减数分裂第二次分裂后期图中，两条子染色体（同白或同黑）上两基因不同，则为基因突变的结果；两条子染色体（颜色不一致）上两基因不同，则为基因重组的结果。可根据姐妹染色单体中等位基因的来源判断，如下图：

六、可遗传变异的判别与交联问题

【例6】下图是某个二倍体（AABb）动物的几个细胞分裂示意图，据图判断不正确的是 （ ）

A. 甲中表明该动物发生了基因突变

B. 乙中表明该动物在减数第一次分裂前的间期发生了基因突变

C. 丙中表明该动物在减数第一次分裂时发生了交叉互换

D. 甲、乙、丙中所产生的变异均可遗传给后代

【解析】据题意分析，图中甲表示有丝分裂后期，染色体上基因A与a不同，是基因突变的结果，故A项正确；图中乙表示减数第二次分裂后期，其染色体上基因A与a不同，没有同源染色体交叉互换的特征，只能是基因突变的结果，故B项正确；图中丙也表示减数第二次分裂后期，基因B与b所在的染色体颜色不一致，则染色体上基因B与b不同是交叉互换造成的，故C项正确；图中甲分裂产生体细胞，产生的变异一般不遗传给后代，故D项错误。

【答案】D

【策略】可把基因视为染色体上的一个位“点”，染色体视为点所在的“线段”：若是“点”的变化则是基因突变，“点”的结合或交换则是基因重组；若线段的部分片段重复、缺失、倒位和易位则是染色体结构变异，若个别线段增添、缺失或线段成倍增减则是染色体数目变异。

DNA水平上判别：DNA分子内的三看（看基因种类，若染色体上的基因种类发生了改变，则为基因突变；看基因位置，若染色体上的基因种类和数目未变，但位置改变，则为染色体结构变异中的“易位”或“倒位”；看基因数目，若染色体上的基因的种类和位置未改变，但基因数目改变，则为染色体结构变异中的“重复”或“缺失”）。

DNA分子间的三看（看染色体数目，若染色体的数目发生改变，可根据染色体的数目变化情况，确定是染色体数目的“整倍性变异”还是“非整倍性变异”；看基因位置，若染色体的数目和基因数目均未改变，但基因所处的染色体位于非同源染色体上，则应为染色体变异中的“易位”；看基因数目，若染色体上的基因数目不变，则为减数分裂过程中同源染色体上的非姐妹染色单体交叉互换的结果，属于基因重组）。

可遗传变异中交联的四问题：“交叉互换”问题（发生在同源染色体上的非姐妹染色单体之间是基因重组；在非同源染色体之间是染色体结构变异中的“易位”）；“缺失”或“重复”问题（DNA分子上若基因的缺失或重复是染色体变异；若碱基对的缺失或重复是基因突变）；“变异水平”问题（基因突变和基因重组属于分子水平的变化，光学显微镜下看不到的；染色体变异属于细胞水平的变化，光学显微镜下可以观察到的）及“质”和“量”问题（基因突变改变基因的质，不改变基因的量；基因重组不改变基因的质，一般也不改变基因的量，但转基因技术会改变基因的量；染色体变异不改变基因的质，但会改变基因的量或改变基因的排列顺序）。

总之，生物变异教学的内容是在分子水平和细胞水平上进行组织的，较为复杂抽象，而且知识点的关联度和应用度都较高，要畅通教与学的通路，就必须清除这些拦路虎。

（作者单位：贵州省凤冈县第二中学）