荧光原位杂交技术在高中生物学试题中的考查

    宋立伟　刘莉

    

    

    

    摘 要：本文简要概述荧光原位杂交技术的概念、原理及特点，并解释了人教社2004年版《普通高中教科书·生物学（必修2）》第30页的教材配图，最后，辅以典型例题加深理解，以期对教师备课及学生学习提供帮助.

    关键词：荧光原位杂交技术

    人教社2004年版《普通高中教科书·生物学（必修2）》第30页中写到：“现代分子生物学技术能够用特定的分子，与染色体上的某一个基因结合，这个分子又能被带有荧光标记的物质识别，通过荧光显示，就可以知道基因在染色体上的位置.”教材旁栏配图如图1所示.上述文字中提到的现代分子生物技术即为荧光原位杂交技术（Fluorescence in situ hybridization FISH）.那么，什么是荧光原位杂交技术？该技术的原理是什么？为何教材配图中每条染色体上同种颜色的荧光点是2个？以该技术为背景的习题是如何考查的？

    1 荧光原位杂交技术简介

    荧光原位杂交是20世纪80年代末期，在原有的放射性原位杂交技术的基础上发展起来的一种非放射性原位杂交技术.该技术是利用被荧光染料标记的核酸探针，按照碱基互补的原则，与待检细胞或组织内某一特定的RNA或者DNA序列进行特异性结合，形成可被检测的杂交双链核酸，最后，经荧光检测体系在镜下进行定性、定量或相对定位分析.因该技术中特异的核酸序列仍然位于它们在细胞或染色体上的位置，故称为原位杂交[1].

    由于DNA分子在染色体上是沿着染色体纵轴呈线性排列，因而荧光标记的探针可以直接与染色体进行杂交，从而将特定的基因在染色体上定位.图1中，因染色体已经完成复制，每条染色体上有两个DNA分子，故每一条染色体上有两个荧光点.

    相对于放射性同位素标记探针来说，荧光原位杂交技术具有稳定性好、操作安全、结果迅速、空间定位准确、干扰扰信号少、一张玻片可以标记多种颜色探针等优点.

    2 经典习题

    例1 （2015年江苏卷理综33题）荧光原位杂交可用荧光标记的特异DNA片段为探针，与染色体上对应的DNA片段结合，从而将特定的基因在染色体上定位.请回答下列问题：

    （1）DNA荧光探针的制备过程如图2所示，DNA酶Ⅰ随机切开了核苷酸之间的键从而产生切口，随后在DNA聚合酶Ⅰ作用下，以荧光标记的为原料，合成荧光标记的DNA探针.

    （2）图3表示探针与待测基因结合的原理.先将探针与染色体共同煮沸，使DNA双链中键断裂，形成单链.随后在降温复性过程中，探针的碱基按照原则，与染色体上的特定基因序列形成较稳定的杂交分子.图3中两条姐妹染色单体中最多可有条荧光标记的DNA片段.

    （3）A、B、C分别代表不同来源的一个染色体组，已知AA和BB中各有一对同源染色体可被荧光探针标记.若植物甲（AABB）与植物乙（AACC）杂交，则其F1有丝分裂中期的细胞中可观察到个荧光点;在减数第一次分裂形成的两个子细胞中分别可观察到个荧光点.

    答案 （1）磷酸二酯;脱氧核苷酸 （2）氢;碱基互补配对;4 （3）6;2和4

    例2 两个基因型均为AABB的动物精原细胞，用3种不同颜色的荧光物质分别标记基因A、B和B，两细胞分别进行了有絲分裂和减数分裂.不考虑基因突变和染色体变异，下列叙述正确的是（ ）.

    A.精细胞中都有3种颜色的3个荧光点

    B.初级精母细胞中可能有3种颜色的6个荧光点

    C.一个次级精母细胞中可能有3种颜色的4个荧光点

    D.有丝分裂中期的细胞中有3种颜色的6个荧光点

    答案 C

    例3 等位基因A与a、B与b在染色体上可能的位置情况如图4、5、6所示.对性腺组织细胞进行荧光标记，A、a都被标记为黄色，B、b都被标记为绿色.在荧光显微镜下观察，下列有关推测不合理的是（ ）.

    A.同一个细胞中最多可观察到8个荧光点

    B.通过观察1个四分体上荧光点的颜色和种类，可区分甲、乙、丙

    C.减数第一次分裂后期移向细胞同一极的荧光点的颜色有2种

    D.黄色荧光点只有2个的细胞很可能处于减数第二次分裂过程

    答案 B

    参考文献：

    [1]B.艾伯茨，D.布雷，K.霍普金，等.细胞生物学精要（第三版）[M].北京：科学出版社，2012.

    （收稿日期：2020-02-05）