DNA片段的擴(kuò)增及電泳鑒定高二生物課件（人教版2019選擇性必修3）

DNA片段的擴(kuò)增及電泳鑒定電泳許多重要的生物大分子，如多肽、核酸等都具有可解離的基團(tuán)，在一定的pH下，這些基團(tuán)會帶上正電或負(fù)電。在電場的作用下，這些帶電分子會向著與其所帶電荷相反的電極移動。電泳利用了待分離樣品中各種分子帶電性質(zhì)的差異以及分子本身的大小、形狀的不同，使帶電分子產(chǎn)生不同的遷移速度，從而實現(xiàn)樣品中各種分子的分離。電泳是指帶電粒子在電場的作用下發(fā)生遷移的過程。概念原理閱讀P84，思考問題1.你是否成功擴(kuò)增出DNA片段？判斷的依據(jù)是什么？

可以在紫外燈下直接觀察到DNA條帶的分布及粗細(xì)程度來評價擴(kuò)增的結(jié)果。進(jìn)行電泳鑒定的結(jié)果應(yīng)該是一條條帶，該片段大小約為750bp。2.你進(jìn)行電泳鑒定的結(jié)果是幾條條帶？如果不止一條條帶，請分析產(chǎn)生這個結(jié)果的可能原因。如果擴(kuò)增不成功，可能的原因有：漏加了PCR的反應(yīng)成分，各反應(yīng)成分的用量不當(dāng)，PCR程序設(shè)置不當(dāng)?shù)?。如果擴(kuò)增結(jié)果不止一條條帶，可能的原因有：引物設(shè)計不合理，它們與非目的序列有同源性或容易形成二聚體；退火溫度過低；DNA聚合酶的質(zhì)量不好等。應(yīng)用凝膠電泳技術(shù)在親子鑒定、公安偵破案件、生物親緣關(guān)系遠(yuǎn)近、DNA指紋技術(shù)等各方面運用已經(jīng)非常普遍。只要提供血跡、毛發(fā)、骨骼碎片、精斑等組織或分泌物，就能通過凝膠電泳技術(shù)，用一種探針尋找DNA的不同部位并形成獨特的條碼進(jìn)行基因比對，從而達(dá)

DNA鑒定的目的。高考命題注重能力考查，強(qiáng)調(diào)新情境與能力立意相結(jié)合，往往起點高，落點低，重在考查對情境信息獲取和處理，進(jìn)一步考查分析問題和解決問題的能力。只要對電泳概念理解透徹，全面掌握電泳相關(guān)試題情境和題目立意就能準(zhǔn)確做出推斷，得心應(yīng)手地解決這類題！1.DNA標(biāo)記是DNA中一些穩(wěn)定的特征性堿基序列，DNA中是否含特定的DNA標(biāo)記，可通過DNA標(biāo)記體外復(fù)制產(chǎn)物的電泳圖譜來判斷。(1)已知三個個體的DNA標(biāo)記電泳結(jié)果如圖1所示，個體1和個體2的DNA標(biāo)記組成分別為S1S1和S2S2，據(jù)圖推斷個體3的DNA標(biāo)記組成為___________。S1S2(2)DNA標(biāo)記是DNA中一些穩(wěn)定的特征性堿基序列，DNA中是否含特定的DNA標(biāo)記，可通過DNA標(biāo)記體外復(fù)制產(chǎn)物的電泳圖譜來判斷。如果該DNA標(biāo)記與此疾病基因在同一條染色體上，圖4中Ⅱ2和Ⅱ3的DNA標(biāo)記組成分別為__________和___________。

S1S2S2S22.DNA指紋技術(shù)可用于進(jìn)行身份鑒定，法醫(yī)部門對一次事故中死亡的某男子進(jìn)行了DNA指紋分析。隨后對4對該男子可能的父母做了DNA分析。與這名男子的DNA指紋相匹配的一對父母是（）B3.用XhoⅠ和SalⅠ兩種限制性核酸內(nèi)切酶分別處理同一DNA片段，酶切位點及酶

切產(chǎn)物電泳分離結(jié)果如圖。以下敘述不正確的是（

）

A.如圖中兩種酶識別的核苷酸序列不同

B.如圖中酶切產(chǎn)物可用于構(gòu)建重組DNA

C.泳道①中是用SalⅠ處理得到的酶切產(chǎn)物

D.圖中被酶切的DNA片段是單鏈DNADA、不同的限制酶能識別不同的核苷酸序列，由電泳圖可知XhoⅠ和SalⅠ兩種酶分別切割時，酶切產(chǎn)物不同，說明它們識別的序列不同，A項正確；

B、同種限制酶切割出的DNA片段，具有相同的末端，再用DNA連接酶進(jìn)行連接，可以構(gòu)成重組DNA，B項正確；

C、從酶切位點圖可知，SalⅠ酶將DNA片段切成4段，XhoⅠ酶將DNA片段切成3段，結(jié)合電泳結(jié)果可知泳道①為SalⅠ，泳道②為XhoⅠ，C項正確；

D、限制酶切割后的DNA片段仍然是雙鏈DNA，D項錯誤。4.對RNA病毒來講，基因就是有遺傳效應(yīng)的RNA片段。PCR技術(shù)可用于病毒基因檢測，具有敏感性高、特異性強(qiáng)的特點。一步法RT－PCR是通過反轉(zhuǎn)錄將RNA擴(kuò)增得到大量DNA片段的技術(shù)。回答下列問題：(1)提取RNA病毒甲的H基因時，提取液中需要加入鹽酸胍以抑制RNA酶的活性，加入鹽酸胍的目的是_________________________。（2)以病毒甲的H基因為模板，設(shè)計上游引物H1和下游引物H2，用一步法RT－PCR對目的基因進(jìn)行擴(kuò)增。PCR反應(yīng)體系如下：防止RNA酶降解病毒RNA，便于提取到完整的病毒H基因H基因2.5μL緩沖液等5μL4種脫氧核苷酸0.5μL上游引物H11μL下游引物H21μL①酶1μL雙蒸H2O14μL上表中的①酶包括____________________________________。在PCR儀上依次設(shè)置不同的循環(huán)溫度參數(shù)：45℃—45min，94℃—30s、55℃—45s、72℃—60s，多輪循環(huán)。其中45℃處理和72℃處理的目的分別是______________和___________。逆/反轉(zhuǎn)錄酶和Taq酶使病毒H基因的RNA逆轉(zhuǎn)錄得到DNA片段H基因的DNA片段子鏈延伸

（3）將一步法RT－PCR擴(kuò)增后的產(chǎn)物進(jìn)行電泳處理，結(jié)果如圖所示。其中可能感染病毒甲的樣品是________________________。（4）一步法RT－PCR技術(shù)也可用于基因工程目的基因的檢測與鑒定。該技術(shù)主要用于檢測__________________。2、3、4目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA5.下圖1是某遺傳病家系的系譜圖，對該家系中1～4號個體進(jìn)行基因檢測，將含有該遺傳病基因或正?；虻南嚓P(guān)DNA片段用電泳法分離。正常基因顯示一個條帶，患病基因顯示為另一個不同的條帶，結(jié)果如圖2所示。下列有關(guān)分析判斷錯誤的是()A．圖2中的編號c對應(yīng)系譜圖中的4號個體B．條帶2的DNA片段含有該遺傳病致病基因C．8號個體的基因型與3號個體的基因型相同的概率為2/3D．9號個體與該遺傳病致病基因攜帶者結(jié)婚，孩子患病的概率為1/8D分析系譜圖：1號和2號（或5號和6號）都正常，但他們的女兒患病，即：“無中生有為隱性，隱性遺傳看女病，女病男正非伴性”，說明該病為常染色體隱性遺傳病。該家系中1～4號個體中，只有4號個體患病，是隱性純合子，只含有一種基因（致病基因）?；驒z測結(jié)果中：編號a、b和d均含有條帶1和2，均為雜合子，編號c只含有條帶2，只含有一種基因，是純合子。A、圖中4號為常染色體隱性遺傳病患者，屬于隱性純合子，對應(yīng)于表格中的c，A項正確；B、分析系譜圖可知1、2號都是雜合子，分析表格：對1～4號個體分別進(jìn)行基因檢測，4號為隱性純合子，對應(yīng)編號c，而表格中a、b和d均為雜合子，則1、2、3號可以對應(yīng)其中之一，所以3號也為雜合子，則條帶2的DNA片段含有該遺傳病致病基因，B項正確；C、相關(guān)基因用A、a表示，根據(jù)圖2可知，3號的基因型為Aa，根據(jù)圖1可知，8號的基因型及概率為AA(1/3)或Aa(2/3)，因此兩者相同的概率為2/3，C項正確；D、9號的基因型及概率為AA(1/3)或Aa(2/3)，他與一個攜帶者(Aa)結(jié)婚，孩子患病的概率為2/3×1/4＝1/6，D項錯誤。6.下圖表示來自兩個家系的甲、乙兩種單基因遺傳病的家系圖和各家庭成員基因檢測的結(jié)果。檢測過程中用限制酶處理相關(guān)基因，得到大小不同的片段后進(jìn)行電泳（電泳可以使不同大小的DNA片段分離），電泳結(jié)果中的條帶表示檢出的特定長度的酶切片段。數(shù)字表示堿基對的數(shù)目。（1）由系譜圖可知，甲病的遺傳方式為____________，乙病產(chǎn)生的根本原因是____________（填變異類型）。依據(jù)乙病家系成員的電泳結(jié)果推測，乙病致病基因為正?；蚪Y(jié)構(gòu)中發(fā)生了___________。常染色體隱性遺傳基因突變堿基對缺失（2）根據(jù)圖中信息可知，Ⅱ4_________（填“有”或“無”）攜帶甲病致病基因，Ⅱ8_________（填“有”或“無”）患乙病。（3）若這兩對等位基因位于不同的常染色體上（來自不同家系的個體不攜帶相同致病基因），則Ⅱ3和Ⅱ7婚配，推測后代不患病的概率為______。無無100%（1）根據(jù)甲病家系圖，Ⅱ3為患病女性，其父母均正常，由此可知甲病為常染色體隱性遺傳病，Ⅱ4只有1150和200兩個條帶，是顯性純合子，不攜帶致病基因。乙病基因不能從家系圖判斷顯隱性，遺傳方式也有多種可能。但從電泳結(jié)果判斷，Ⅱ7患病，只有一種1.0×104的基因片段帶，說明Ⅱ7只有一種基因，為患病基因；Ⅰ5有1.0×104和1.4×104的兩種條帶，說明Ⅰ5為雜合子，但Ⅰ5表現(xiàn)正常，說明乙病為隱性遺傳病，又因為Ⅰ5為男性，所以乙病不可能是伴X染色體遺傳病，是常染色體隱性遺傳病。正?；蚱伪然疾』蚱味?.4×104堿基對，正?；蜣D(zhuǎn)變成患病基因過程中，發(fā)生了堿基對的缺失，屬于基因突變。（2）Ⅱ3為患病，只有1350一種條帶（致病基因），Ⅱ4電泳結(jié)果有1150、200兩條帶（正?；颍?，Ⅱ4是純合子，不攜帶致病基因；Ⅱ8電泳結(jié)果與Ⅰ5一樣，都有1.0×104和1.4×104的兩種條帶，是乙病基因攜帶者不患病。（3）假設(shè)甲病基因為A/a、甲病基因為B/b，由于來自不同家系的個體不攜帶相同致病基因，Ⅱ3的基因型為aaBB，Ⅱ7基因型為AAbb，Ⅱ3和Ⅱ7婚配，其后代基因型為AaBb，不患病的概率為100%。

7.人類有一種隱性遺傳?。∕），其致病基因a是由基因A編碼序列部分缺失產(chǎn)生的。從人組織中提取DNA，經(jīng)酶切、電泳和DNA探針雜交得到條帶圖，再根據(jù)條帶判斷個體的基因型。如果只呈現(xiàn)一條帶，說明只含有基因A或a；如果呈現(xiàn)兩條帶，說明同時含有基因A和a。對圖所示某家族成員1~6號分別進(jìn)行基因檢測，得到的條帶圖如圖所示。（1）基因A的編碼序列部分缺失產(chǎn)生基因a，這種變異屬于______________。（2）基因A、a位于_________（填“?！被颉癤”或“Y”）染色體上，判斷依據(jù)是___________。（3）成員8號的基因型是__________。（4）已知控制白化病和M病的基因分別位于兩對同源染色體上，若7號是白化病基因攜帶者，與一個僅患白化病的男性結(jié)婚，他們生出一個同時患白化病和M病孩子的概率是_______________。基因突變X

條帶圖中成員1只含基因A，成員2只含基因a，成員4只含基因A

XAY或XaY1/16（1）DNA分子中發(fā)生堿基對的替換、增添和缺失，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變叫做基因突變，基因A的編碼序列部分缺失產(chǎn)生基因a，這種變異屬于基因突變。（2）由條帶圖中成員1只含基因A，成員2只含基因a，而成員4只含基因A。若為伴Y遺傳1號為女性不應(yīng)攜帶相應(yīng)等位基因；若為常染色體遺傳，則AA×aa不可能出現(xiàn)子代基因型為AA的個體；故致病基因位于X染色體上，即親代為XAXA×XaY，得到子代4號為XAY。（3）由分析可知：成員5、6的基因型為XAXa和XAY，則成員8的基因型為XAY或XaY。（4）已知控制白化病和M病的基因分別位于兩對同源染色體上，則兩對基因符合自由組合定律；若7號是白化病基因攜帶者，與一個僅患白化病的男性結(jié)婚，設(shè)白化病基因由等位基因B/b控制，則7號基因型為1/2BbXAXA或1/2BbXAXa，其丈夫基因型為bbXAY，后代患白化病的概率為bb=1/2，患M病的概率為XaY=1/2x1/4=1/8，則他們生出一個同時患白化病和M病孩子，即bbXaY的概率是1/2x1/8=1/16。8.下圖表示甲、乙兩種單基因遺傳病的家系圖和各家庭成員基因檢測的結(jié)果。檢測過程中用限制酶處理相關(guān)基因得到大小不同的片段后進(jìn)行電泳，電泳結(jié)果中的條帶表示檢出的特定長度的酶切片段