高中生物几个变异类型的区别

高中生物几个变异类型的区别

作者：靳瑾

来源：《课程教育研究·中》2014年第03期

【摘要】在高中生物教学工作中，经常出现学生对生物变异类型中一些概念混淆不清的情况，不少教育工作者都对此问题进行了探究，本文依据我们的教学经验总结提出一种方便辨别概念的方法，并用具体例题详细说明。

【关键词】基因突变和染色体结构变异交叉互换和异位

【中图分类号】G633.91 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）03-0167-02

一、知识背景

“基因突变及其他变异”选自必修2《遗传与进化》第五章。作为遗传物质，无论发生哪个层面的变化，都可能导致生物性状发生变异，分子水平有基因突变和基因重组，细胞水平有染色体变异。这部分知识是对细胞分裂知识的继续，可以考察减数分裂、有丝分裂、异常的细胞分裂等等，高考中常常将二者结合起来命题；同时又是理解单倍体和多倍体育种，现代生物进化理论的基础。所以在知识上具有承上启下的作用。本部分的内容主要包括三部分知识：基因突变和基因重组（第五章第一节）、染色体变异（第五章第二节）。

二、易混淆概念辨析

在笔者的实际教学工作中经常遇到学生对生物变异类型中一些概念的混淆不清，其中比较典型的有：基因突变和染色体结构变异、交叉互换和异位。

首先，在本章节的整体知识构架中，这些概念从本质上是既相互区别又普遍联系的，一般教学过程中都会在教学工作的开始和结束对这些概念进行类型划分和比较，以帮助学生更准确的理解不同的变异类型：

生物的变异可遗传变异基因突变基因重组基因的自由组合基因的交叉互换染色体变异染色体结构变异：缺失、重复、倒位、易位染色体数目变异非整倍数目变异：单体、三体、缺体整倍数目变异：单倍体、多倍体不可遗传变异

但是，在具体遇到相关题目的时候，同学们往往不能够从总体上把握，特别是在考场上遇到相关问题时候，时间紧迫，题目往往也是多头绪，不可能就某一问题再从总体上找到题目所涉及的类型。这时候学生往往就容易犯错误。因此，换一种思维模式来进行区分是有必要的。

1.基因突变和染色体结构变异

基因突变和染色体变异统称为突变。基因突变是因为染色体上的某个基因发生了突变，即该基因的组成（脱氧核苷酸或核糖核苷酸的个数）发生了改变（增加、减少）。基因突变是生物进化的根本来源。染色体变异分为结构变异和数目变异。染色体结构变异是染色体结构发生改变，分为倒位、易位、增添、缺失四种。染色体数目变异是染色体数目发生改变，分为染色体个别增添和染色体以染色体组的形式成倍增加或减少。染色体变异是生物进化的来源之一。这些细致专业的解释对理解能力强的学生们来说是非常容易掌握的，但是理解能力弱一些的同学就没有办法很好理解这两个概念的区别了，在题目分析中就会出现混乱不清的现象。于是在与学生的交流中发现了一个似乎更有助于学生理解的理解方式。将教学楼的一排教室看作是一条染色体，每一间教室就是一个基因，那基因所具有的特定的核苷酸序列如何体现呢？就用同学们在教室里面的座次来比喻基因的核苷酸序列，图解如下：

教学楼中的一排教室就是一条染色体，染色体是由有遗传效应的基因片段和无遗传效应的片段构成，所以在教学楼的一排教室中有高三（14）班到高三（18）班五个班级教室代表本条染色体上的五个基因，在高三（14）班和高三（15）班之间有一间空教室代表五遗传效应的片段；每间教室都有同学们的课桌，用课桌代表核苷酸的排列顺序，那么每个班的学生人数不同，不同的同学座位排序也不同，即代表了每个基因有自己的核苷酸长度和自己的核苷酸序列。在学生将生活中的这些简单事物与生物学科中的抽象概念之间建立起联系后，就可以开始区分染色体结构变异和基因突变了。基因突变就相当于某间教室中多了（少了）或者从别的班级换过来一位同学的桌子（即碱基对的增添、缺失或替换），那该基因自身的碱基序列改变，遗传信息改变，但是该基因在整条染色体上的位置不变，控制的性状不变，唯一会变得就是该基因控制的生物性状的表现，所以这种变异对生物的影响相对比较小。染色体的结构变异则不同，相当于图示中代表着某几个基因的某几间教室缺失重复或者换位，那样的改变对生物的影响是很大的。

例题：下列关于染色体变异和基因突变的主要区别，错误的是（）

A.染色体结构变异是染色体的一个片段增加或缺失或替换等，而基因突变则是DNA分子碱基对的增加、减少或改变

B.原核生物和真核生物均可发生基因突变，而只有真核生物能发生染色体变异

C.基因突变一般是微小突变，其对生物体影响较小，而染色体结构变异是较大的变异，其对生物体影响较大

D.两者都能改变生物的基因型

答案：C。

解释：C，基因突变一般是微小突变，其对生物体影响较小，而染色体结构变异是较大的变异，其对生物体影响较大，基因突变只涉及一个基因，而染色体变异涉及到多个基因。

2.交叉互换和异位

交叉互换和异位的类型差别很大，但是本质确是很像的，都是染色体区段的换位，只是换位的对象不同而已，交叉互换的对象是同源染色体的非姐妹染色单体之间，异位是在非同源染色体之间，如图所示：

所以两者发生的时间是不同的，前者发生在减数分裂的四分体时期，后者在有丝分裂或者减数分裂的螺旋化时期。对生物的影响也是不同的，前者只是会导致配子基因型多样化，而后者往往导致个体不能成活或者罹患严重疾病。

例题：甲、乙两图为某二倍体高等生物某细胞分裂过程中不同时期模式图。下列相关叙述正确的是（）

A.在形成图甲细胞过程中发生过交叉互换

B.甲、乙两图说明该细胞分裂过程中发生了染色体变异

C.甲细胞中有两个染色体组，8条姐妹染色单体

D.若图乙表未卵细胞，则图甲表示次级卵母细胞

答案：D。

解释：从图甲、乙中可以看出，细胞分裂过程中发生了基因重组（同源染色体的交叉互换），故判断此细胞在进行的分裂活动为减数分裂，甲为第二次分裂中期，乙为第二次分裂末期的生殖细胞。交叉互换一般会表示成白色的染色体上有黑色的片段（或黑色的染色体上有白色的片段），主要强调它发生在同源染色体非姐妹染色单体之间，而易位主要发生在非同源染色体之间，并且在有丝分裂和减数分裂过程中都有可能发生。

A对，减数第一次分裂时期一定发生了同源染色体的交叉互换；

B错，不是染色体变异，而是基因重组；

C错，甲是减数第二次分裂的次级性母细胞，细胞内没有同源染色体，故只有一个染色体组D错，如果图乙代表为受惊的卵细胞，则图甲表示的应该是第一次分裂时的第一极体分裂中期。