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琼脂糖凝胶电泳 电泳(electrophoresis)是带电物质在电场中向着与其电荷相反的电极移动的现象。各种生物大分子在一定的pH条件下，可以解离成带电荷的离子，在电场中会向相反的电极移动。在分析核酸、蛋白质等生物大分子时，电泳是一个非常有效的手段。含有电解液的凝胶在电场中，其中的电离子会发生移动，此时移动的速度可因电离子大小、形态及电荷量的不同而有差异。利用移动速度差异，就可以区别各种大小不同的分子。
琼脂糖凝胶电泳是分子生物学实验室中分离鉴定核酸的常规方法。核酸是两性电解质，其等电点为pH2-2.5，在常规的电泳缓冲液中(pH约8.5)，核酸分子带负电荷，在电场中向正极移动。线状双链DNA分子在一定浓度琼脂糖凝胶中的迁移速率与DNA分子量对数成反比，分子越大则所受阻力越大，也越难于在凝胶孔隙中移动，因而迁移得越慢。
凝胶电泳技术用于分离不同物理性质（如大小、形状、等电点等）的分子。该技术操作简便快速，可以分辨用其它方法（如密度梯度离心法）所无法分离的DNA片段。在中学生物学习过程中，同学们常常感到与此有关的试题有一定的难度。
例1 对禽流感的确诊，先用PCR技术将标本基因大量扩增，然后利用基因探针，测知待测标本与探针核酸的碱基异同。下图P表示禽流感病毒探针基因在凝胶的电泳标记位置，M、N、Q、W是四份送检样品在测定后的电泳标记位置， 哪份标本最有可能确诊为禽流感（ ） A．M B．N C．Q D．W 【答案】C 例2 为了帮助地震海啸灾难辨别遇难者身份，DNA 鉴定专家组为遇难遗体做法医病理检验。下列是一组法医检验DNA时常用到的生物技术或物质： （1）PCR技术是把某一DNA片段在体外酶的作用下，合成许多相同片段的一种方法，利用它能迅速而特异的扩增任何要求的目的基因或DNA分子片段； （2）限制性内切酶能识别特定的DNA序列并进行剪切，不同的限制性内切酶可以对不同的核酸序列进行剪切以选择目的基因或DNA片段； （3）电泳技术则是在外电场作用下，利用分子携带电荷不同，把待测分子的混合物放在一定介质（如琼脂糖凝胶）中进行分离和分析的实验技术，利用它能分离氨基酸、多肽、蛋白质、核苷酸、核酸等物质，也可用作亲子法学鉴定。
请阅读上述内容并回答下列问题： （1）PCR技术能把某一DNA 片段进行扩增，是依据什么原理？ ；利用PCR技术扩增DNA片段时用到的“体外酶”通常是指什么酶？ 。 （2）电泳过程中分子的迁移率除与本身所带电荷的多少有关以外，你认为还受什么因素影响？（至少列出一种） 。 （3）如果将含有2条多肽链共48个氨基酸的蛋白质进行彻底的水解，然后再将得到的氨基酸混合物进行电泳，结果如下图1所示。则可推知该蛋白质由 种氨基酸构成，该蛋白质水解时需要的水分子数是 。 （4）由于每个人的DNA条带（经电泳后）分布图是独一无二的，因此“DNA指纹法”可帮助进行亲子鉴定或帮助司法部门进行案件侦破。如果取某小孩和其母亲、以及另外四位待测男性的DNA，经合适的酶处理以后得到若干DNA片段，再经电泳以后得到“DNA指纹图谱”如上图2所示，请分析：四位男性中谁最可能是该小孩的生物学父亲？ 。 （5）现以3种不同的限制性内切酶对6.2kb大小的线状DNA进行剪切后，用凝胶电泳分离各DNA片段，实验结果图3所示。请问：3种不同的限制性内切酶在此DNA片段上相应切点的位置是 。（请从下列各项中选择）
限制酶切割问题 在 DNA 测序工作中需要将某些限制酶的限制位点（特异识别序列或酶切位点）在 DNA 上定位，使其成为 DNA 分子中的物理参照点，这项工作叫做'限制酶图谱的构建'。限制酶图谱就是一系列限制酶的特异识别序列在 DNA 链上的出现频率和它们之间的相对位置。它实际上就是限制酶的特异切点在 DNA 上的定位，表现出一些部位的线性序列，它是 DNA 分子结构特异性的反映，所以限制酶图谱又称 DNA 的物理图谱。对某一线性 DNA 分子用一系列限制酶进行酶切处理，根据单酶切 、双酶切和多酶切的电泳分析结果，对照酶切片段大小的数据进行逻辑推理，然后确定各酶切片段的排列顺序和各酶切位点的相对位置，即可绘出限制酶切图谱。 具体过程可包括： （1）单个限制酶的酶切片段和切点数分析; （2）不同限制酶酶切的重叠片段和切点的相对位置分析; （3）绘制限制酶图谱。 1.现有一长度为3000碱基对(bp)的线性DNA分子，用限制性核酸内切酶酶切后，进行凝胶电泳，使降解产物分开。用酶H单独酶切，结果如图l。用酶B单独酶切，结果如图2。用酶H和酶B同时酶切，结果如图3。该DNA分子的结构及其酶切图谱是
【答案】A 2.在DNA 测序工作中，需要将某些限制性内切酶的限制位点在 DNA上定位，使其成为 DNA 分子中的物理参照点。这项工作叫做“限制酶图谱的构建”。假设有以下一项实验：用限制酶 HindⅢ，BamHⅠ和二者的混合物分别降解一个 4kb（1kb即1千个碱基对）大小的线性DNA 分子，降解产物分别进行凝胶电泳，在电场的作用下，降解产物分开，如下图所示。
据此构建这两种限制性内切酶在该DNA分子上的“限制酶图谱”如乙图，请判断正确的标示是( ) 【答案】C 3.下图1是某家族中甲病（显性基因为A，隐性基因为a）和乙病（显性基因为B，隐性基因为b）两种遗传病的系谱图。控制甲乙两种遗传病的基因分别位于两对同源染色体上。经DNA分子结构分析，发现乙病基因与其相对应的正常基因相比，乙病基因缺失了某限制酶的切点。图2表示甲、乙、丙3人的乙病基因或相对应正常基因的核酸分子杂交诊断结果示意图。据图回答下列问题。
（1）从系谱图上可以看出甲病的遗传特点是___________；若Ⅱ7和Ⅱ8再生一个患甲病子女的概率为_____________。 （2）已知对Ⅱ3和Ⅲ13进行核酸分子杂交诊断，Ⅱ3电泳结果与图2中甲相同，Ⅲ13电泳结果与图2中乙相同，则由此可以判断乙病的遗传方式是___________，9号个体的基因型是___________。 （3）若Ⅱ8进行核酸分子杂交诊断，其电泳结果与乙相同。则Ⅲ9和Ⅲ12结婚，生育的子女患病的概率为___________。 （4）目前已发现的人类遗传病有数千种，其中的多基因遗传病常表现出___________等特点。 答案： (1)代代相传(发病率高) 3/4 (2)常染色体隐性 aaBB或aaBb (3)25／36 (4)易受环境因素的影响，群体中的发病率比较高，家旗聚集现象(答对其中两点得1分) 解释： 正常基因有3个某限制酶切点，经酶切后产生两个DNA片段，突变基因只有两个某限制酶切点，经酶切后产生一个DNA片段。 甲电泳后有三种DNA片段，说明甲代表杂合子；乙电泳后有两中DNA片段，说明乙代表正常基因的纯合子；丙电泳后只有一种DNA片段，说明丙代表突变基因的纯合子。 分析有关遗传病的资料，回答问题： 由苯丙氨酸羟化酶基因突变引起的苯丙氨酸代谢障碍，是一种严重的单基因遗传病，称为苯丙酮尿症(PKU)，正常人群中每70人有1人是该致病基因的携带者(显、隐性基因分别用A、a表示)。图1是某患者的家族系谱图，其中Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3及胎儿Ⅲ-1(羊水细胞)的DNA经限制酶Msp酶切，产生不同的片段(kb表示千碱基对)，经电泳后结果见图2。 请回答下列问题：
（1）Ⅰ-1、Ⅱ-1的基因型分别为 、 。 （2）依据电泳结果,胎儿Ⅲ-1的基因型是 。Ⅲ-1长大后，若与正常异性婚配，生一个正常孩子的概率为 （3）为了调查PKU发病率及其遗传方式，调查方法可分别选择为_____(多选题)。 A. 在人群中随机抽样调查 B. 在患者家系中调查 C. 在女性中随机抽样调查 D. 对同卵和异卵双胞胎进行分析对比 （4）已知人类红绿色盲症是X染色体隐性遗传病(致病基因用b表示)，Ⅱ-2和Ⅱ-3色觉正常，Ⅲ-1是红绿色盲患者，则Ⅲ-1两对基因的基因型是 。 【解答】解：（1）由以上分析可知，该病为常染色体隐性遗传病，因此Ⅱ1的基因型为aa，由此推知Ⅰ1的基因型为Aa． （2）由以上分析可知，Ⅲ1的基因型为Aa；正常人群中每70人有1人是该致病基因的携带者，因此Ⅲ1长大后与正常异性婚配，生一个正常孩子的概率为1﹣ （3）调查人类遗传病的遗传方式应该在患者家系中进行，调查人类遗传病的发病率应该在人群中随机调查．故选：AB （4）人类红绿色盲症是伴X染色体隐性遗传病，Ⅱ2和Ⅱ3色觉正常，Ⅲ1是红绿色盲患者，则Ⅲ1两对基因的基因型是AaXbY． 故答案为： （1）Aa、aa （2）Aa （3）AB （4）AaXbY |
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