DNA分子杂交技术

DNA分子杂交技术 在高中生物教材中，多次提到DNA分子杂交技术，但对于DNA分子杂交技术所用到的工具、依据的原理及应用领域等都只是一带而过，让许多教师和学生深感疑惑，从而导致对此知识理解不深，造成教学和学习上的困难。在此，笔者对其在高中生物教材中出现过的一些内容进行补充介绍，以期加深理解，达到解疑释惑的目的。 1、什么叫DNA分子杂交技术, DNA分子杂交技术又称DNA探针技术，是利用DNA分子的变性、复性以及碱基互补配对的高度精确性，对某一特异性DNA序列进行探查的新技术。 2、DNA分子杂交技术的原理 DNA分子杂交的原理是,具有互补碱基序列的DNA分子,可以通过碱基对之间形成氢键等,形成稳定的双链区。在进行DNA分子杂交前,先要将两种生物的DNA分子从细胞中提取出来,再通过加热或提高pH的方法,将双链DNA分子分离成为单链,这个过程称为变性。然后,将两种生物的DNA单链放在一起杂交,其中一种生物的DNA单链事先用同位素进行标记。如果两种生物DNA分子之间存在互补的部分,就能形成双链区。由于同位素被检出的灵敏度高,即使两种生物DNA分子之间形成百万分之一的双链区,也能够被检出。 3、DNA分子杂交技术的工具 ------ ,,,探针 DNA探针是利用放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记的特定DNA片断，该片断可大至寄生虫基因组DNA，小至20个碱基。DNA探针具有特异性;由于用放射性同位素(如32P)或生物素标记探针，使杂交试验同时具有高度的敏感性。 4、DNA分子杂交技术的应用 (1) 不同种生物之间亲缘关系的判断 不同种生物之间亲缘关系的判断，常采用比较不同生物DNA分子差异来进行,常用DNA分子杂交法。将两种生物的DNA分子单链放在一起,如果这两个单链具有互补的碱基序列,就会形成杂合双链区。互补的碱基序列越多，形成的杂合双链区就越多，说明两种生物间的亲缘关系就越近(如图)。或者是把两个物种的DNA单链融合在一起，然后对这条新的DNA加热。两个物种DNA序列的相似程度越高，让这条DNA双链解开的温度也就越高。用这种方法，科学家推测出黑猩猩和人的DNA相似程度是大约98(5,，黑猩猩是与人类亲缘关系最近的动物。 (2) 基因诊断 基因诊断是上世纪70年代末迅速发展一项诊断技术，不仅及时推广应用于临床，并且也很快的被公安部门采用来侦破刑事案件。基因诊断是利用DNA分子杂交等分子学技术直接探查人体基因组DNA存在的缺损或基因达产物的异常以及患病毒、细菌、寄生虫、真菌等感梁性疾病时，病原体的基因组织或其基因的表达产物作出迅速正确诊断;并取量相微。病毒，细菌等原体得入人体内后需要潜伏一定时间才能出现显示症状，因此采用通常形态学、生化学或血清方法诊断很难及时诊断出来，往往延迟了有效的治疗时间;只有基因诊断技术才能做到病原体尚没有出现症状前，就能作出准确的诊断。基因诊断是用放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记的DNA分子做探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。例如，利用DNA 探针可以迅速地检出肝炎患者的病毒，为肝炎的诊断提供了一种快速简便的方法。目前用基因诊断方法已经能够检测出肠道病毒、单纯疱疹病毒等许多种病毒。目前核酸分子杂交不但用来检测急性病人标本中的病毒DNA，也用于检测不易分离培养的慢性感染、潜伏感染、整合感染病人标本中的病毒DNA。 (3)环境监测。 据报道，用DNA探针可以检测饮用水中病毒的含量。具体的方法是使用一个特定的DNA片段制成探针，与被检测的病毒DNA杂交，从而把病毒检测出来。此方法的特点是快速、灵敏。用传统方法进行检测，一次需要耗费几天或几个星期的时间，精确度也不高。用DNA探针只需要花费一天的时间，并且能够大幅度地提高检测精度。 Southern杂交??DNA和DNA分子之间的杂交。目的基因是否整合到受体生物的染色体DNA中，这在真核生物中是目的基因可否稳定存在和遗传的关键。如何证明这一点，就需要通过Southern杂交技术。基本做法是:第一步，将受体生物DNA提取出来，经过适当的酶切后，通过琼脂糖凝胶电泳，将不同大小的片段分开;第二步，将凝胶上的DNA片段转移到硝酸纤维素膜上;第三步，用标记了放射性同位素的目的DNA片段作为探针与硝酸纤维素膜上的DNA进行杂交;第四步，将X光底片压在硝酸纤维素膜上，在暗处使底片感光;第五步，将X光底片冲洗，如果在底片上出现黑色条带(杂交带)，则表明受体植物染色体DNA上有目的基因。