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點.

2 經典習題

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，可區分甲、乙、丙

C.減數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）