2023年届高考生物二轮复习：凝胶电泳讲义

琼脂糖凝胶电泳

凝胶电泳 专项练习电泳(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，电泳是一个格外有效的手段。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，就可以区分各种大小不同的分子。琼脂糖凝胶电泳是分子生物学试验室中分别鉴定核酸的常规方法。核酸是两性电解pH22.5，在常规的电泳缓冲液中(pH8.5)，核酸分子带负电荷，在电场DNA分子在确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别不同物理性质〔如大小、外形、等电点等〕的分子。该技术操作简便快速，可以区分用其它方法〔如密度梯度离心法〕所无法分别的 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确定的难度。例1对禽流感确实诊，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。以以下图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．WC例2为了帮助地震海啸灾难区分遇难者身DNA鉴定专家组为遇难遗体做法医病理检验。以下是一组法医检验DNA时常用到的生物技术或物质：PCR技术是把某一DNA片段在体外酶的作用下，合成很多一样片段的一种方法，利用它能快速而特异的扩增任何要求的目的基因或 DNA分子片段；限制性内切酶能识别特定的DNA序列并进展剪切，不同的限制性内切酶可以对不同的核酸序列进展剪切以选择目的基因或 DNA片段；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确定介质〔如琼脂糖凝胶〕多肽、蛋白质、核苷酸、核酸等物质，也可用作亲子法学鉴定。请阅读上述内容并答复以下问题：PCR技术能把某一DNA片段进展扩增，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？ 。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〕 。假设将含有2条多肽链共48个氨基酸的蛋白质进展彻底的水解，然后再将得到的氨基酸混合物进展电泳，结果如以以下图 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 。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”可帮助进展亲子鉴定或帮助司法部门进展案件侦破。假设取某小孩和其母亲、以及另外四位待测男性的DNA，经适宜的酶处理以后得到假设干 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？ 。现以3种不同的限制性内切酶对6.2kb大小的线状DNA进展剪切后，用凝胶电泳分别各DNA片段，试验结果图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链上的消灭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分子构造特异性的反映，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展酶切处理，依据单酶切、双酶切和多酶切的电泳分析结果，比照酶切片段大小的数据进展规律推理，然后确定各酶切片段的排列挨次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：单个限制酶的酶切片段和切点数分析 ;不同限制酶酶切的重叠片段和切点的相对位置分析 ;绘制限制酶图谱。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，进展凝胶电泳，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分子的构造及其酶切图谱是A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”。假设有以下一项试验：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，降解产物分别进展凝胶电泳，在电场的作用下，降解产物分开，如以以下图所示。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，请推断正确的标示是( )A. 2.8 B. HindⅢ C. 0.3 D. BamHⅠC以以下图1是某家族中甲病〔显性基由于A，隐性基由于a〕和乙病〔显性基由于B，隐性基由于b〕两种遗传病的系谱图。把握甲乙两种遗传病的基因分别位于两对同源染色体上。经DNA分子构造分析，觉察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。据图答复以下问题。从系谱图上可以看出甲病的遗传特点是 ；假设Ⅱ7和Ⅱ8再生一个患甲病子女的概率为 。对Ⅱ3和Ⅲ13进展核酸分子杂交诊断，Ⅱ3电泳结果与图2中甲一样，Ⅲ13电泳结果与图2中乙一样，则由此可以推断乙病的遗传方式是 ，9号个体的基因型是 。假设Ⅱ8进展核酸分子杂交诊断，其电泳结果与乙一样。则Ⅲ9和Ⅲ12结婚，生育的子女患病的概率为 。目前已觉察的人类遗传病有数千种，其中的多基因遗传病常表现出 答案：代代相传(发病率高) 3/4常染色体隐性aaBBaaBb(3)25／36(4)易受环境因素的影响，群体中的发病率比较高，家旗聚拢现象(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，DNA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DNA〔五〕分析有关遗传病的资料，答复以下问题〔9分〕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)1-1、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)2。请答复以下问题：Ⅰ-1、Ⅱ-1的基因型分别为 、 。依据电泳结果,胎儿Ⅲ-1的基因型是 正常孩子的概率为 。为了调查PKU发病率及其遗传方式，调查方法可分别选择为 (多项选择题)。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展分析比照人类红绿色盲症是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 。〔〕1的基因型为由此推知Ⅱ1Aa．由以上分析可知，Ⅱ1Aa；正常人群中每701人是该致病基因的