高中生物學(xué)中有關(guān)DNA指紋的考查

朱峰

摘要： 本文結(jié)合相關(guān)聯(lián)的試題，對高中生物學(xué)中有關(guān)DNA指紋的一系列知識和技能進行了敘述。

關(guān)鍵詞： 高中生物教材DNA指紋考查

DNA指紋技術(shù)發(fā)揮著越來越重要的作用，在高中生物學(xué)教材中雖有所提及，但相關(guān)知識與技術(shù)比較零散，沒有系統(tǒng)且詳細的講述，不足以滿足學(xué)生的好奇心，缺少多角度呈現(xiàn)的試題。

1.DNA指紋

DNA由以堿基、核糖和磷酸構(gòu)成的核苷酸組成，核苷酸排列方式叫序列。DNA序列中存在三種類型：單拷貝序列、中等程度重復(fù)序列和高度重復(fù)序列，經(jīng)限制酶酶切后，以串聯(lián)的重復(fù)序列中的核心序列為探針，進行DNA印跡雜交所形成的雜交帶型，與人的指紋一樣，具有專一性和特征性，因人而異，因此被稱作“DNA指紋”。

例1：DNA指紋技術(shù)可以幫助人們確認親子關(guān)系，這是因為（？搖？搖？搖？搖）

A.每個人的DNA大多相同

B.每個人的DNA指紋圖是特有的

C.不同個體的相同組織中的DNA指紋圖相同

D.DNA指紋技術(shù)是檢測DNA上的堿基種類

解析：由于DNA具有多樣性和特異性，每個人的DNA序列，尤其是串聯(lián)的重復(fù)序列中的核心序列，可以像指紋一樣用來識別身份。（答案：B）

2.操作步驟

DNA指紋技術(shù)一般要通過以下操作來完成：從生物樣品中提取DNA，運用PCR技術(shù)擴增DNA，然后將擴增出的DNA酶切成DNA片斷，經(jīng)瓊脂糖凝膠電泳，按分子量大小分離后，轉(zhuǎn)移至尼龍濾膜上，再將已標記的DNA探針與膜上具有互補堿基序列的DNA片段雜交，用放射自顯影便可獲得DNA指紋圖譜。

2.1DNA提取

采集生物檢測樣本，在弱堿和螯合劑存在條件下進行組織勻漿，溶解細胞及細胞核膜；利用陰離子去垢劑和蛋白酶，在37℃條件下消化蛋白質(zhì)分離DNA；使用有機溶劑如苯酚、氯仿等除去殘余蛋白質(zhì)，萃取DNA；用乙醇或某些鹽類從溶液中沉淀DNA。

例2：下圖是“DNA粗提取與鑒定”相關(guān)實驗步驟，請據(jù)圖分析回答：

a bc

（1）從雞血細胞中釋放出核物質(zhì)的處理方法是？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖。若選用動物肝臟做實驗材料，在提取之前，最好增加？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖程序，使組織細胞更易分離。

（2）圖a表示釋放核物質(zhì)后進行過濾的過程，過濾后取？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖進行下一步實驗。

（3）圖b表示的相關(guān)操作過程中，加入2mol/LNaCl溶液的作用是？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖。

（4）圖c表示在濾液中加入冷卻的95%的酒精，其目的是？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖。

答案：（1）向雞血細胞中加入蒸餾水，并攪拌研磨；（2）濾液；（3）溶解DNA分子；（4）提取雜質(zhì)更少的DNA（或去除脂溶性雜質(zhì)）。

2.2 PCR技術(shù)

由于一般采集的樣本中的DNA數(shù)量比較少且都有不同程度的降解，因此常采用PCR技術(shù)擴增出完整的基因組DNA或者特定的高可變位點，以此制備出DNA樣品備用。

例3：多聚酶鏈式反應(yīng)（PCR）是一種體外迅速擴增DNA片段的技術(shù)。PCR過程一般經(jīng)歷下述三十多次循環(huán)：95℃下變性（使模板DNA解旋）→55℃下復(fù)性（引物與DNA模板鏈結(jié)合）→72℃下延伸（形成新的脫氧核苷酸鏈）。下列有關(guān)PCR過程的敘述中不正確的是（？搖？搖）

A.變性過程中破壞的是DNA分子內(nèi)堿基對之間的氫鍵，也可利用解旋酶實現(xiàn)

B.復(fù)性過程中引物與DNA模板鏈的結(jié)合是依靠堿基互補配對原則完成

C.延伸過程中需要DNA聚合酶、ATP、四種核糖核苷酸

D.PCR與細胞內(nèi)DNA復(fù)制相比所需要酶的最適溫度較高

解析：變性是為了使DNA內(nèi)部的氫鍵斷裂，復(fù)性時借助堿基互補配對原則，延伸時是形成新的DNA分子，PCR過程的溫度高，需特定的耐高溫DNA聚合酶。（答案：C）

2.3分子雜交

將待雜交的膜和雜交液一起放入水浴搖床中，讓放射性DNA探針與尼龍膜上的單鏈DNA片段進行分子雜交。

例5：下列有關(guān)“DNA探針”的敘述，不正確的是（？搖？搖）

A.DNA探針的工作原理是堿基互補配對

B.待測的DNA分子首先要解旋變?yōu)閱捂?，才可用DNA探針測序

C.待測的DNA分子可以直接用DNA探針測序

D.DNA探針技術(shù)可用于疾病診斷和環(huán)境監(jiān)測

解析：用DNA探針檢測的具體方法：將待測DNA及探針解旋變?yōu)閱捂?，利用堿基互補配對原則，讓待測DNA分子與探針進行配對，配對的部位越多，說明待測DNA上的遺傳信息和DNA探針上的遺傳信息越相似。（答案：C）

3.結(jié)果分析

DNA指紋圖譜具有體細胞穩(wěn)定性，即用同一個體的不同組織做出的DNA指紋圖譜是一致的。子代DNA指紋圖譜中的每一條帶也都能在其雙親之一的圖帶中找到，而產(chǎn)生新帶的概率（由基因突變產(chǎn)生）僅為0.001～0.004。

例6：人類利用PCR技術(shù)合成的DNA進行新子鑒定，其原理是：首先獲取被測試者的DNA并進行PCR擴增，酶切后放進凝膠內(nèi)進行電泳，再使用特別的“探針”去尋找基因。相同的基因會凝聚在一起，然后利用特別的染料在X光下，便會顯示由DNA控針凝聚于一起的黑色條碼。每個人的條碼一半與其母親的條碼吻合，另一半與其父親條碼吻合。右圖為某小孩和其母親以及待測定的四位男性的DNA指紋圖譜示意圖，請推測該小孩真正生物學(xué)上的父親是（？搖？搖）

解析：每個人的條碼一半與其母親的條碼吻合，另一半與其父親條碼吻合。也就是這個小孩的條碼要么來自他的母親，要么來自他的父親，所以真正的生物學(xué)上的父親是B。（答案：B）