师：同学们，今天我们一起来学习有关变异的知识。首先，从一些图片入手，看看不同形态的红细胞。有句话叫“一母生九崽，连娘十个样”，再看看无籽西瓜、有籽西瓜、韭菜和韭黄。像这样，同种生物的不同个体之间性状的差异，以及亲代与子代之间性状的差异，这些都属于变异。可以说，遗传是相对的，变异是绝对的。就像韭菜和韭黄，这种变异是由环境不同导致的。同种遗传物质在不同环境下生长，在光照条件下长出来的是韭菜，在黑暗条件下长出来的就是韭黄。

　　上面这些案例中，还有因遗传物质改变而引起的变异。具体我们先从镰刀型贫血症说起，正常的红细胞是两面凹的圆饼状，若形态发生改变，就会失去携带和运输氧气的能力，从而出现贫血症状。这种病在1910年首次被发现，当时医生通过镜检发现红细胞形态不同。为什么红细胞形态会不同呢？1949年发现是因为蛋白质不同。那蛋白质为什么不同呢？后来发现是第六位的氨基酸谷氨酸被缬氨酸替代了。

　　现在，我们一起来思考第一个问题：蛋白质中的谷氨酸为什么会被缬氨酸替代呢？这需要运用转录和翻译的知识，大家可以拿出一张纸，在上面写写画画来推导一下。首先，根据密码子表推出信使RNA的碱基序列，然后推出基因模板链中的碱基序列，最后得出互补链。这就是正常蛋白质相应基因的编码顺序。对于异常蛋白质，通过相同方法可得到其基因的碱基序列。仔细比较观察会发现，仅仅是一个碱基对发生了替换，这就是镰刀型贫血症的根本原因。在生物学中，把这种碱基对的替换导致基因序列的改变，称之为基因突变。这种基因突变影响了蛋白质的结构，进而引起性状的改变。就镰刀型贫血症这个案例而言，它是一种不利变异，因为对生物体的生长发育不利。

　　那么，如果是碱基对的增添或者缺失，会不会引起相同的效应呢？这是我们要讨论的第二个问题。来看这个模型，如果在某位点增添一个TA碱基对，通过同样方法会发现它控制合成的多肽链变短了。为什么变短呢？因为在这个位点出现了终止密码子。这是模板链，它对应的终止密码子应该是UGA，所以多肽链就变短了。再看下面一个模型，插入点之后，氨基酸的种类都发生了改变，因为密码子变化了。所以这两种情况都会引起蛋白质结构改变，有可能引起性状改变。缺失的情况也类似，大家可以自己在纸上写一写。缺失之后往前移，氨基酸种类发生改变，这种缺失也是由于提前出现了终止密码子，导致多肽链大大变短，所以缺失也会导致蛋白质结构改变，有可能影响生物的性状。

　　基因突变对性状的影响都是不利变异吗？不一定，有时也会出现有利变异，例如农作物的抗虫、抗旱等。那是不是只要基因突变就一定会改变生物的性状呢？再看这个案例，TA碱基对替换成了AT碱基对，我们发现它控制合成的多肽链中氨基酸的种类、数量、排列顺序都没有发生改变。为什么呢？看这个模板链，其中的密码子是CCU，而替换后的是CCA，在密码子表中，这两种不同的密码子决定的是同一种氨基酸，所以不会改变蛋白质的结构，蛋白质结构不变，性状也就不会受到影响。

　　还有，如果发生隐性突变，或者碱基序列的改变没有发生在DNA的有遗传效应的片段，那么这些都不会影响蛋白质的结构，从而不会影响性状，这就是中性突变。无论是有利变异、不利变异还是中性突变，都可以作为进化的原材料。

　　老师又要问了，好好的基因，碱基对为什么会发生替换、增添、缺失，也就是基因突变的原因是什么呢？来看这段资料，思考一下这个问题。当化合物BU取代T之后，经过两次复制，其中一个碱基对AT就被GC所取代了，这就是碱基对的替换，是一个基因突变发生的过程。亚硝酸也会引起这种情况，这些都属于化学因素。除了化学因素，还有物理因素，如X射线、紫外线，以及生物因素，一些病毒，它们都可能导致碱基序列的改变，我们称之为诱发突变。那如果没有这些外界环境因素的影响，基因是不是就不会发生突变了呢？不是的，它还会发生自发突变，只是概率更小，就是偶尔碱基配对发生了差错。这就是基因突变的原因。