高中生物学中有关DNA指纹的检查分析

摘 要： 本文结合相关联的试题，对高中生物学中有关DNA指纹的一系列知识和技能进行了叙述。
　　关键词： 高中生物教材 DNA指纹 考查
　　DNA指纹技术发挥着越来越重要的作用，在高中生物学教材中虽有所提及，但相关知识与技术比较零散，没有系统且详细的讲述，不足以满足学生的好奇心，缺少多角度呈现的试题。
　　指纹
　　DNA由以碱基、核糖和磷酸构成的核苷酸组成，核苷酸排列方式叫序列。DNA序列中存在三种类型：单拷贝序列、中等程度重复序列和高度重复序列，经限制酶酶切后，以串联的重复序列中的核心序列为探针，进行DNA印迹杂交所形成的杂交带型，与人的指纹一样，具有专一性和特征性，因人而异，因此被称作“DNA指纹”。
　　例1：DNA指纹技术可以帮助人们确认亲子关系，这是因为（？摇？摇？摇？摇）
　　A.每个人的DNA大多相同
　　B.每个人的DNA指纹图是特有的
　　C.不同个体的相同组织中的DNA指纹图相同
　　指纹技术是检测DNA上的碱基种类
　　解析：由于DNA具有多样性和特异性，每个人的DNA序列，尤其是串联的重复序列中的核心序列，可以像指纹一样用来识别身份。（答案：B）
　　2.操作步骤
　　DNA指纹技术一般要通过以下操作来完成：从生物样品中提取DNA，运用PCR技术扩增DNA，然后将扩增出的DNA酶切成DNA片断，经琼脂糖凝胶电泳，按分子量大小分离后，转移至尼龙滤膜上，再将已标记的DNA探针与膜上具有互补碱基序列的DNA片段杂交，用放射自显影便可获得DNA指纹图谱。
　　2.1DNA提取
　　采集生物检测样本，在弱碱和螯合剂存在条件下进行组织匀浆，溶解细胞及细胞核膜；利用阴离子去垢剂和蛋白酶，在37℃条件下消化蛋白质分离DNA；使用有机溶剂如苯酚、氯仿等除去残余蛋白质，萃取DNA；用乙醇或某些盐类从溶液中沉淀DNA。
　　例2：下图是“DNA粗提取与鉴定”相关实验步骤，请据图分析回答：
　　a b c
　　（1）从鸡血细胞中释放出核物质的处理方法是？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇。若选用动物肝脏做实验材料，在提取之前，最好增加？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇程序，使组织细胞更易分离。
　　（2）图a表示释放核物质后进行过滤的过程，过滤后取？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇进行下一步实验。
　　（3）图b表示的相关操作过程中，加入2mol/LNaCl溶液的作用是？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇。
　　（4）图c表示在滤液中加入冷却的95%的酒精，其目的是？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇。
　　答案：（1）向鸡血细胞中加入蒸馏水，并搅拌研磨；（2）滤液；（3）溶解DNA分子；（4）提取杂质更少的DNA（或去除脂溶性杂质）。
　　2.2 PCR技术
　　由于一般采集的样本中的DNA数量比较少且都有不同程度的降解，因此常采用PCR技术扩增出完整的基因组DNA或者特定的高可变位点，以此制备出DNA样品备用。
　　例3：多聚酶链式反应（PCR）是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。PCR过程一般经历下述三十多次循环：95℃下变性（使模板DNA解旋）→55℃下复性（引物与DNA模板链结合）→72℃下延伸（形成新的脱氧核苷酸链）。下列有关PCR过程的叙述中不正确的是（？摇？摇）
　　A.变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键，也可利用解旋酶实现
　　B.复性过程中引物与DNA模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成
　　C.延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP、四种核糖核苷酸
　　与细胞内DNA复制相比所需要酶的最适温度较高
　　解析：变性是为了使DNA内部的氢键断裂，复性时借助碱基互补配对原则，延伸时是形成新的DNA分子，PCR过程的温度高，需特定的耐高温DNA聚合酶。（答案：C）
　　2.3分子杂交
　　将待杂交的膜和杂交液一起放入水浴摇床中，让放射性DNA探针与尼龙膜上的单链DNA片段进行分子杂交。
　　例5：下列有关“DNA探针”的叙述，不正确的是（？摇？摇）
　　探针的工作原理是碱基互补配对
　　B.待测的DNA分子首先要解旋变为单链，才可用DNA探针测序
　　C.待测的DNA分子可以直接用DNA探针测序
　　探针技术可用于疾病诊断和环境监测
　　解析：用DNA探针检测的具体方法：将待测DNA及探针解旋变为单链，利用碱基互补配对原则，让待测DNA分子与探针进行配对，配对的部位越多，说明待测DNA上的遗传信息和DNA探针上的遗传信息越相似。（答案：C）
　　3.结果分析
　　DNA指纹图谱具有体细胞稳定性，即用同一个体的不同组织做出的DNA指纹图谱是一致的。子代DNA指纹图谱中的每一条带也都能在其双亲之一的图带中找到，而产生新带的概率（由基因突变产生）仅为0.001～0.004。
　　例6：人类利用PCR技术合成的DNA进行新子鉴定，其原理是：首先获取被测试者的DNA并进行PCR扩增，酶切后放进凝胶内进行电泳，再使用特别的“探针”去寻找基因。相同的基因会凝聚在一起，然后利用特别的染料在X光下，便会显示由DNA控针凝聚于一起的黑色条码。每个人的条码一半与其母亲的条码吻合，另一半与其父亲条码吻合。右图为某小孩和其母亲以及待测定的四位男性的DNA指纹图谱示意图，请推测该小孩真正生物学上的父亲是（？摇？摇）
　　解析：每个人的条码一半与其母亲的条码吻合，另一半与其父亲条码吻合。也就是这个小孩的条码要么来自他的母亲，要么来自他的父亲，所以真正的生物学上的父亲是B。（答案：B）