师：好，我们开始上新课。首先来看两个例子：第一个是有人通过双眼皮手术，把单眼皮变成了双眼皮；第二个是普通南瓜被送上太空后，发生了性状变异，产出了各式各样的太空南瓜。这两个例子里，生物前后都出现了性状的改变，我们把这种现象称为什么呀？
生：生物的变异！
师：没错，它们都属于生物的变异，但两种变异是有区别的，大家说说区别在哪里？
生：一个是人为后天形成的，一个是先天的？不对，一个是可遗传的，一个是不可遗传的！
师：非常好，谁是可遗传的？
生：太空南瓜的变异是可遗传的，做双眼皮手术产生的双眼皮是不可遗传的。
师：对，可遗传的原因是什么？是谁的物质发生了改变？
生：南瓜的基因改变了！
师：没错，而做双眼皮手术的人，他的遗传物质并没有发生改变，所以这个性状不能遗传给后代。由此我们可以根据变异能不能遗传给后代，把变异分成两大类：可遗传变异和不可遗传变异。大家想想，可遗传的变异通常是由什么变化引起的？
生：是生物的基因发生了改变！就像太空南瓜那样，基因改变了。
师：对，那不可遗传的变异通常是由什么原因导致的呢？
生：单纯由环境因素引起的！
师：非常好。本章的核心重点就是可遗传变异，它的来源主要有三个，接下来的几节课我们会逐一认识，分别是基因突变、基因重组以及染色体变异。我先提个问题，大家还记得上节课我们学过什么特殊的遗传现象吗？
生：表观遗传！
师：对，表观遗传属于可遗传变异还是不可遗传变异？
生：可遗传变异！
师：但它和我们接下来要讲的可遗传变异不一样，为什么呀？它的什么东西是不变的？
生：基因的碱基排列顺序，也就是基因的序列不变！
师：太对了，我们接下来要讲的可遗传变异，基因的碱基排列顺序是发生了改变的，这点大家要注意区分，表观遗传也是一种特殊的可遗传变异。好，现在我们就一起来深入认识第一种可遗传变异：基因突变。首先我们来了解一种疾病，叫做镰状细胞贫血症，患病的人会四肢无力、脸色苍白，是很典型的贫血症状，但医生给患者用了常规的各类贫血药物之后完全没有效果，最后患者很快就病逝了。后来医生对患者的血细胞进行检测，发现正常人的红细胞是圆润的形态，而镰状细胞贫血症患者的红细胞却变成了弯曲的镰刀状，这种病也因此得名镰刀型细胞贫血症。那大家知道人为什么会得镰状细胞贫血症吗？我们先来看一段科普视频，大家看完之后找一找，得这种病的直接原因是什么，根本原因又是什么。
（播放英文科普视频）
师：好，视频看完了，镰状细胞贫血症的直接原因是什么？是哪个物质的结构发生了改变？
生：是血红蛋白的结构发生了改变，才让红细胞变成了镰刀形。
师：没错，那大家想一想，血红蛋白这种蛋白质的结构发生改变，最根本的源头可能是什么引起的？
生：是基因出问题了！
师：我们一步步来推导。大家看屏幕上的图，上面是正常血红蛋白的氨基酸排列顺序，下面是镰状细胞贫血症患者体内异常血红蛋白的氨基酸排列顺序，对比一下，两者的差异出现在哪里？
生：正常的谷氨酸变成了缬氨酸！
师：对，氨基酸的种类发生了改变，那再往上追溯一层，氨基酸的排列顺序改变，是哪个层面的碱基发生了改变？
生：是mRNA上的三个相邻碱基发生了改变！
师：大家看屏幕里的对比图，上面是正常的mRNA序列，下面是异常的mRNA序列，其中的一个碱基A变成了U，对应的密码子就发生了改变。那mRNA的序列发生改变，源头又是哪里出问题了？
生：是DNA的序列变了！DNA指导RNA的合成嘛。
师：非常好。我们再看这个流程图，第一行有两条链的是什么物质？
生：是DNA！
师：第二行呢？
生：是RNA！
师：RNA下面的就是氨基酸，最终组合形成蛋白质。那图里标注的A过程代表什么？DNA生成DNA。
生：DNA的复制！
师：B过程呢？
生：转录！
师：C过程呢？
生：翻译！
师：没错。大家看，正常情况下对应谷氨酸的密码子是GAG，我们可以反推，转录出这段mRNA的DNA模板链对应的序列是CTC。那当患者的mRNA对应位点变成了GUG之后，对应的DNA模板链序列变成了什么？
生：变成了CAC！
师：没错，也就是说DNA在复制的过程中，碱基排列顺序发生了改变，原本的CT碱基对变成了GA碱基对，我们称这种情况为碱基对发生了替换。所以镰状细胞贫血症的直接原因是什么？
生：血红蛋白的结构发生了改变！
师：那根本原因我们要追溯到哪里？
生：要追溯到DNA层面！是DNA的碱基序列发生了改变！
师：准确来说，根本原因是DNA的碱基序列中发生了碱基对的替换，我们就把这种基因的碱基序列发生改变的情况，称作基因突变。那大家想一想，基因突变最容易发生在哪个过程里？就是刚才图里的A过程对吧？
生：DNA的复制过程中！
师：很好。刚才我们说基因突变是碱基对的替换导致的碱基排列顺序改变，那大家想想，除了替换之外，还有什么可能会导致碱基的排列顺序发生改变？
生：缺掉一部分碱基！多出来一部分碱基！
师：对，也就是碱基对的缺失，还有碱基对的增添，对吧？我们之前学过皱粒豌豆的形成，大家还记得吗？就是控制淀粉合成的基因里，碱基对的数量增加了，导致淀粉合成不足，豌豆失水皱缩。还有我们学过的囊性纤维化，就是相关基因里少了三个碱基，发生了碱基对的缺失。所以我们可以总结：DNA分子中发生碱基对的替换、增添或缺失，引起的基因碱基排列顺序的改变，就称为基因突变。我们知道碱基的排列顺序里储藏着什么信息？
生：遗传信息！
师：碱基排列顺序改变了，遗传信息也就随之改变，进而可能影响生物的性状。那基因突变通常最容易发生在细胞周期的什么时期？