熒光原位雜交技術在高中生物學試題中的考查

宋立偉　劉莉

摘 要：本文簡要概述熒光原位雜交技術的概念、原理及特點，并解釋了人教社2004年版《普通高中教科書·生物學（必修2）》第30頁的教材配圖，最后，輔以典型例題加深理解，以期對教師備課及學生學習提供幫助.

關鍵詞：熒光原位雜交技術

人教社2004年版《普通高中教科書·生物學（必修2）》第30頁中寫到：“現(xiàn)代分子生物學技術能夠用特定的分子，與染色體上的某一個基因結合，這個分子又能被帶有熒光標記的物質識別，通過熒光顯示，就可以知道基因在染色體上的位置.”教材旁欄配圖如圖1所示.上述文字中提到的現(xiàn)代分子生物技術即為熒光原位雜交技術（Fluorescence in situ hybridization FISH）.那么，什么是熒光原位雜交技術？該技術的原理是什么？為何教材配圖中每條染色體上同種顏色的熒光點是2個？以該技術為背景的習題是如何考查的？

1 熒光原位雜交技術簡介

熒光原位雜交是20世紀80年代末期，在原有的放射性原位雜交技術的基礎上發(fā)展起來的一種非放射性原位雜交技術.該技術是利用被熒光染料標記的核酸探針，按照堿基互補的原則，與待檢細胞或組織內某一特定的RNA或者DNA序列進行特異性結合，形成可被檢測的雜交雙鏈核酸，最后，經(jīng)熒光檢測體系在鏡下進行定性、定量或相對定位分析.因該技術中特異的核酸序列仍然位于它們在細胞或染色體上的位置，故稱為原位雜交[1].

由于DNA分子在染色體上是沿著染色體縱軸呈線性排列，因而熒光標記的探針可以直接與染色體進行雜交，從而將特定的基因在染色體上定位.圖1中，因染色體已經(jīng)完成復制，每條染色體上有兩個DNA分子，故每一條染色體上有兩個熒光點.

相對于放射性同位素標記探針來說，熒光原位雜交技術具有穩(wěn)定性好、操作安全、結果迅速、空間定位準確、干擾擾信號少、一張玻片可以標記多種顏色探針等優(yōu)點.

2 經(jīng)典習題

例1 （2015年江蘇卷理綜33題）熒光原位雜交可用熒光標記的特異DNA片段為探針，與染色體上對應的DNA片段結合，從而將特定的基因在染色體上定位.請回答下列問題：

（1）DNA熒光探針的制備過程如圖2所示，DNA酶Ⅰ隨機切開了核苷酸之間的鍵從而產生切口，隨后在DNA聚合酶Ⅰ作用下，以熒光標記的為原料，合成熒光標記的DNA探針.

（2）圖3表示探針與待測基因結合的原理.先將探針與染色體共同煮沸，使DNA雙鏈中鍵斷裂，形成單鏈.隨后在降溫復性過程中，探針的堿基按照原則，與染色體上的特定基因序列形成較穩(wěn)定的雜交分子.圖3中兩條姐妹染色單體中最多可有條熒光標記的DNA片段.

（3）A、B、C分別代表不同來源的一個染色體組，已知AA和BB中各有一對同源染色體可被熒光探針標記.若植物甲（AABB）與植物乙（AACC）雜交，則其F1有絲分裂中期的細胞中可觀察到個熒光點;在減數(shù)第一次分裂形成的兩個子細胞中分別可觀察到個熒光點.

答案 （1）磷酸二酯;脫氧核苷酸 （2）氫;堿基互補配對;4 （3）6;2和4

例2 兩個基因型均為AABB的動物精原細胞，用3種不同顏色的熒光物質分別標記基因A、B和B，兩細胞分別進行了有絲分裂和減數(shù)分裂.不考慮基因突變和染色體變異，下列敘述正確的是（ ）.

A.精細胞中都有3種顏色的3個熒光點

B.初級精母細胞中可能有3種顏色的6個熒光點

C.一個次級精母細胞中可能有3種顏色的4個熒光點

D.有絲分裂中期的細胞中有3種顏色的6個熒光點

答案 C

例3 等位基因A與a、B與b在染色體上可能的位置情況如圖4、5、6所示.對性腺組織細胞進行熒光標記，A、a都被標記為黃色，B、b都被標記為綠色.在熒光顯微鏡下觀察，下列有關推測不合理的是（ ）.

A.同一個細胞中最多可觀察到8個熒光點

B.通過觀察1個四分體上熒光點的顏色和種類，可區(qū)分甲、乙、丙

C.減數(shù)第一次分裂后期移向細胞同一極的熒光點的顏色有2種

D.黃色熒光點只有2個的細胞很可能處于減數(shù)第二次分裂過程

答案 B

參考文獻：

[1]B.艾伯茨，D.布雷，K.霍普金，等.細胞生物學精要（第三版）[M].北京：科學出版社，2012.

（收稿日期：2020-02-05）