Question

一道生物题

基因突变和基因重组 含义 性质

Answer 1

“基因突变和基因重组”知识精讲
一. 全面准确地理解“基因突变”
1. 基因突变的概念
由于DNA分子中发生碱基对的替换、增添或缺失，而引起的基因内部结构的改变，叫做基因突变。
（1）发生的时间
基因突变发生在细胞分裂间期（有丝分裂间期或减数分裂第一次分裂间期）的DNA分子的复制过程中。
（2）基因突变与生物生殖的对应关系
无性生殖中的有丝分裂过程能发生基因突变，而有性生殖中的减数分裂过程也能发生基因突变，因此在无性生殖和有性生殖过程中都存在因基因突变而发生的变异。
（3）发生基因突变的细胞
体细胞可以发生基因突变，这种突变不会导致下一代个体产生变异；有性生殖细胞也可以发生基因突变，这种突变可经受精作用直接传递给后代。
2. 基因突变的原因
基因突变是指染色体上个别基因所发生的分子结构改变。由于基因是DNA分子结构上具有遗传效应的片段，每一个特定的基因都有一定的脱氧核苷酸种类、数量和排列顺序，即含有特定的遗传信息。因此当基因中的脱氧核苷酸种类、数量、排列顺序发生改变时，遗传信息就会发生改变。所以，某一基因突变成它的等位基因（A→a或a→A），通常会引起一定的表现型的变化，即性状的变化。
3. 基因突变的意义
由于基因突变产生的新性状是生物从未有过的性状，因此它是生物变异的根本来源，也为生物进化提供了最初的原材料。
4. 基因突变的特点
（1）基因突变的普遍性
植物、动物和人都可能发生基因突变，这也说明基因突变在生物界是普遍存在的。无论是低等生物，还是高等动、植物以及人，都可以发生基因突变。在自然条件下发生的突变叫自然突变；在人为条件下诱发产生的突变叫诱发突变。
（2）基因突变是随机发生的
①如何理解基因突变的“随机性”？
a. 时间上的随机：它可发生于生物个体发育的任何时期，甚至在趋于衰老的个体中也很容易发生，如老年人易得皮肤癌。
b. 部位上的随机：基因突变可发生于体细胞中，也可发生于生殖细胞中，若为前者，一般不可传递给后代；若为后者，则可产生基因突变的生殖细胞，进而通过生殖传给子代。
②基因突变发生的时期与突变性状的表现有什么关系？
突变发生的时期越早，表现突变的部分越多；突变发生的时期越晚，表现突变的部分越少。
（3）基因突变的不定向性
基因突变是不定向的，一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因。例如，控制小鼠毛色的灰色基因（A+ ）可以突变成黄色基因（ Ay），也可以突变成黑色基因（a）。但是，每一个基因的突变，都不是没有任何限制的。小鼠毛色基因的突变只限定在色素范围内，不能突变成毛的长短。
（4）基因突变的低频性
基因的突变率很低，高等生物中十万个到一亿个生殖细胞中才会有一个生殖细胞发生基因突变，而低等生物的突变频率更低。同一种生物不同的基因突变率也不一样。
5. 基因突变的结果
基因突变是染色体的某一个位点上基因的改变，是指单个基因内部结构上的改变。基因突变的结果是使一个基因变成它的等位基因，并且通常会引起一定的表现型变化。
二. 镰刀型细胞贫血症的成因
镰刀型细胞贫血症是一种异常血红蛋白病，一旦缺氧，患者的红细胞会变成长镰刀型，血液的黏性增加，引起红细胞的堆积，导致各器官血流的阻塞，出现脾脏肿大，四肢的骨骼、关节疼痛，血尿和肾功能衰竭等症状，病重时，红细胞受机械损伤而破裂产生溶血现象，引起严重贫血而造成死亡。
1. 直接原因：血红蛋白分子的多肽链上，一个谷氨酸被一个缬氨酸替换。
2. 根据原因：控制血红蛋白分子的DNA的碱基序列发生了改变， ，即DNA分子上的一个碱基对发生改变，由 ，结果使血红蛋白多肽链中的谷氨酸被缬氨酸代替，导致镰刀型细胞贫血症。

三. “基因重组”概念解读
1. 如何理解基因重组的概念？
（1）条件：控制不同性状的基因，至少是两对或两对以上的基因。一对相对性状的遗传，后代出现的新类型可能来源于性状分离或基因突变，而不会是基因重组。
（2）发生时期：是在有性生殖的过程中，即在进行减数分裂产生配子时。所以，自然条件下，不进行有性生殖的生物如细菌等，不能通过基因重组产生可遗传变异。
2. 基因重组现象仅存在于真核生物吗？
基因重组指的是非等位基因之间的重新组合现象，包括基因的自由组合和交换。通过基因重组能够产生新的基因型，这是生物变异的重要来源。原核生物一般不进行有性生殖，自然条件下没有不同个体之间的基因的交流，所以，一般不会发生基因重组。但是，减数分裂并不是实现基因重组的唯一途径。通过转基因技术而实现的变异也是基因重组而不是基因突变。所以，在人工条件下，原核生物也可能发生基因重组。
3. 为什么说“基因重组是形成生物多样性的重要原因之一？”
这是因为生物体在经过减数分裂形成有性生殖细胞的过程中，非同源染色体上的非等位基因都将进行自由组合，同源染色体的非姐妹染色单体之间也有可能发生交换，从而导致后代性状的重组。而且生物体内控制性状的基因多种多样，这样产生的后代，就会出现许多的新品种。