大家好，今天来为大家分享DNA指纹技术应用了什么原理的一些知识点，和血型配对设计原理的问题解析，大家要是都明白，那么可以忽略，如果不太清楚的话可以看看本篇文章，相信很大概率可以解决您的问题，接下来我们就一起来看看吧！

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一、演示实验（一）演示实验的优缺点演示实验在生物学试验教学中有着重要的作用.演示实验,能够紧扣课堂的教学环节,以它形象生动的教学效果、灵活多变的试验方式有效地配合生物学的课堂教学,能够提高学生的学习兴趣,有利于学生对知识的理解和掌握.相对于其他实验教学方法,演示实验具备以下明显的优势：1、能够紧扣教学主题,有利于突出教学重点和突破教学难点.在有教学重点和教学难点之处,有效地利用演示实验可以帮助学生很形象直观的理解这部分教学内容.2、现象明显、生动直观.这样便于教师对教学内容进行讲授,便于学生进行理解.3便于教师操作示范,能够培养学生实验规范化的习惯,特别是教师能够边操作边进行讲解,更能强化实验操作的规范化.4、实验材料易于准备,在进行实验操作的时候,节省时间,提高课堂教学效率.案例我设计的《心脏的结构》探究实验片段（展示模型）揭开人体模型的胸腔,慢慢取出心脏,留给学生观察的时间.教师在展示过程中,注意提醒学生观察心脏的位置、形状、大小等(学生认真观察后,会轻松地回答出来).（学生总结）人的心脏位于胸腔中部偏左,在左、右两肺之间,形状像桃子,大小与本人拳头差不多.师：心脏有发达的肌肉,心脏分四个腔,心房壁和心室壁的厚薄不一样,心脏内有瓣膜,心脏连接血管.分组观察新鲜猪心脏,分组讨论问题：如何分清心脏的前后左右?如何分清心房和心室的位置?（学生体验）取一个新鲜的猪心脏,让学生用手摸一摸,感受心房壁与心室壁的薄厚,左、右心室壁的薄厚,想一想这与心脏的功能有何关系.观察连接心房和心室的血管,联系所学动脉、静脉的知识,了解其特点.观察血管时,可对学生适当提示,以巩固动脉、静脉概念.（交流总结）心脏有四腔――左心房、左心室、右心房、右心室,同侧的心房与心室相通.左右心室的壁薄厚不同,左心室的壁心肌发达,壁厚；右心室心肌不如左心室发达,壁较薄.心室与心房比较,心室壁厚,心房壁薄(解释：左、右是以人体的生理结构为依据的).心脏四腔分别连接不同的血管,左心室连接主动脉,左心房连接肺静脉,右心室连接肺动脉,右心房连接上、下腔静脉.演示实验——用不带针头的注射器依次向上腔静脉、下腔静脉和肺静脉内注水,观察水从何处流出来,显示出对瓣膜的作用.（课堂分析）根据以上演示,结合图示进行分析,如果我们把水从心脏的肺静脉注入,水可能会从哪里流出?分别从连接心脏的不同血管注入水,水将从哪里流出?学生们将展开激烈的讨论：“会从主动脉流出”“我看不会,因为心脏只是同侧的心房和心室相通”……（演示活动）由于新鲜心脏数量有限,只供课堂演示,在操作时,首先识别出相连的血管,预测活动结果,然后依次分别注水,观察是否和预想的结果一致,并分析其原因.有的学生向主动脉、肺动脉注水时,出现异常,就会问老师,可不直接回答,促其思考.师：为什么会有上述现象产生?（动动手）下面我们来解剖一个猪的新鲜心脏,看一看心脏的详细结构.首先观察心脏的外形,辨认出心房和心室的界限是房室沟,心室之间的界限是室间沟.然后解剖心脏,复习心脏的结构,仔细观察房室瓣、动脉瓣.辨认房室瓣和动脉瓣的位置、形状、开口方向等.注意：辅导学生正确进行解剖.师：我们把心房和心室之间的瓣膜叫房室瓣,心室和动脉之间的瓣膜叫动脉瓣.房室瓣开口向心室方向.动脉瓣开口向动脉方向.这样的结构,保证了血液按一定方向流动.心脏是由心肌组成的,心肌的特点是能有节律地收缩和舒张.心肌收缩时,推动血液进入动脉,并流向全身.心肌舒张时,血液由静脉回流到心脏.所以才有了上面的血液流动现象.（动画出示）放映动画,展示心脏收缩和舒张时的血液流动情况.提醒学生观察,当心脏舒缩时,各腔的体积如何变化,瓣膜如何开、关,进一步熟悉血液流动的方向,使学生领悟心脏结构是如何与它的功能相适应的.是心脏的搏动推动着血液在全身循环,心脏是血液运动的动力器官.在这节课当中,主要是教师进行演示实验,同时也进行了观察实验,学生由于没有经验,在心脏被解剖之后,仍然不能识别和分辨出各个结构,教师出示了心脏模型,由于新鲜心脏数量有限,只供课堂演示,在操作时,教师演示让学生首先识别出相连的血管,预测活动结果,然后依次分别注水,观察是否和预想的结果一致,并分析其原因.其实这也是模拟实验了.最后放映动画,展示心脏收缩和舒张时的血液流动情况.提醒学生观察,当心脏舒缩时,各腔的体积如何变化,瓣膜如何开、关,进一步熟悉血液流动的方向,使学生领悟心脏结构是如何与它的功能相适应的.是心脏的搏动推动着血液在全身循环,心脏是血液运动的动力器官.经过演示,就使得微观变成了宏观,并且突出了各个部分的结构特点和位置关系.（二）教师演示实验时如何扬长避短 1.要在演示前认真备课.要明确这个演示实验所要达到的目的和设要求,并且围绕目的和要求处理好实验和讲课的关系,设计好演示的程序,选择好材料,并且选择好实验装置和试验方法,确定实验的时机,以及对学生提出的观察要求和思考的问题.这些准备工作做好了,还有一个很重要的问题,就是我们选择一个什么样的时机来进行演示. 2.在演示的时候,要注意实验操作的精确性和规范化.指导学生正确的试验方法,同时还要注意实验的科学性,要通过实验突出教学重点.教师还要交代清楚学生难以理解的内容,这就要求在演示的过程当中,教师通过正确的语言表述来引导学生认真观察. 3.注意发挥演示教学的示范作用.演示实验的现象必须要明显,以体现“示”的作用.而“范”则主要是针对教师而言的,是指教师的操作一定要规范,这对培养学生规范化的实验操作能够起到示范、指导的作用.为此,教师的备课要充分准备、仔细操作,掌握好演示的实验条件,要熟悉仪器的性能,做好演示实验前的预习工作,通过预习,我们要确保演示实验的成功,一次不成功,我们要实验多次,以确保实验成功. 4.演示实验必须要目的明确,能够说明问题.教师安排的任何一个演示实验,都应该对认知领域和情感领域的目标达成具有直接的作用,要有助于突出教学重点,并且有助于突出教学难点.所以,不仅教师要明确演示实验的目的,也要让学生充分认识到演示实验的目的和演示实验的必要性,并且通过具体的实验操作达到实验的目的,充分发挥演示教学的作用.2.演示实验必须要现象明显,可见度要高.演示实验我们要让课堂上所有的学生都能看的清楚,不仅包括颜色区分要明显,还包括很微小的物体,我们要把它放大到学生都能可见.因此,教师在设计演示实验的时候,就应该注意实验现象是否显著,并且要合理地使用投影设备,采取多种方法使观察的主体对比强烈,产生良好的视觉效果.如果演示实验的材料太小,就应该借助语言的解说,并借助实物投影把它放大,想办法让学生看清楚.另外,我们还要注意演示实验的目的是为了解决问题,解决教学中的重点和难点以及学生理解起来有困难的问题,而不是为了追求课堂的表面热闹、表面繁荣；不单单是为了让学生高兴,而是应该让学生的思维真正的活动起来,调动学生学习的积极性和激发学生的学习动机,真正地达到本节课的课堂教学目标.二、模拟实验（一）模拟实验的优缺点模拟实验在生物课程标准和各个版本的生物教材当中涉及了不少,例如：模拟血型鉴定、模拟练习人工呼吸或止血包扎、模拟练习老年突发性疾病（心血管疾病的急救）、模拟自然选择、模拟碱基DNA的配对. 1.由于种种原因,直接用于研究对象,也就是原型是非常困难的,或者简直是不可能的.在这种情况下,可以用模型来代替研究对象进行实验,模型必须和原型有某种相似性,这样才有可能把模型的研究结果外推到研究客体.因此,模拟实验的第一个作用和特点就是模型可以将宏观或微观、抽象或复杂的事物直观化、形象化.模型通常是把某一大事物缩小的复制品,比如说：某一地区绿化的模型,或者是把小的事物放大的复制品,比如说：细胞模型,还有我们在讲课的时候经常用到的花的模型、草履虫的结构模型等等.模型可以是物质形式的,也可以是思维形式的.物质形式的,如在物质学和医学当中常常用动物模型代替人体试验.另外,人们为了研究生命的起源,由于生命的起源是在时间上极为遥远的事情,地球上的物质和环境发生了很大的变化,已经不可能再现当时的情形.因此,在1953年的时候,有叫做米勒的科学家,在实验室里模拟40多亿年前的自然条件,证明了生物化学进化过程在40多亿年前是可能存在的.这些都是物质形式的模型.当然,模型也可以是思维形式的,像现在我们在自然科学当中常常用到的语言、符号、数学方程、化学方程以及图表等等手段,可以表示一个实体的内部功能或者是特性,因此像这种符号,还有数学方程、图表等等也可以称为模型.像这种模型就是思维形式的模型.例如,我们在学习光合作用的时候,运用的光合作用的公式,这就是思维形式的模型. 2.模型强化和突出了生物体某部位的主要结构特点.我们可以用模型进行实验,探究简化了的系统中的一般原理；或者是施加一些条件进行操作,研究小的看不见的或者是在活体上很难研究的过程.构建模型,这是科学研究当中经常用到的一种手段.模型能够帮助人们研究和理解那些需要搞清楚,而又没有办法直接观察到的事物.运用巧妙的构思、简单易得的素材构建模型是自然科学教学当中常用的教学设计方法,利用模型,常常会收到出乎意料的教学效果.

DNA指纹技术原理：

一般要通过以下几点来完成：

1、将送检的各种生物学检样，如毛发、血痕、精斑、人体组织或白骨等，把其中所含的DNA提取出来。

2、选用与探针配对的限制性核酸内切酶，在长链DNA位置上加以切割，使分子量很大的DNA长链切短成许多长度不同的小片段。

3、在胶板尺寸较长的凝胶电泳仪中，对酶解完全后的DNA片段进行电泳，各酶切片段就会按其长度大小在电场中进行分离。

4、先用碱性溶液使凝胶板中分离开的双链DNA片段变性为单链片段，然后将凝胶板夹在尼龙膜中，使这些单链DNA

片段印溃(blot-ting)，转移并永久性地固定在尼龙膜上。

5、让放射性DNA探针与尼龙膜上的单链DNA片段进行分子杂交。

6、用放射性胶片与尼龙薄膜叠放，尼龙膜上的放射性探针便会发出X射线使胶片曝光，从而使杂交有探针的长度不同的DNA片段位置显影在胶片上。这样的特征

DNA片段条状图谱，便是所谓的DNA指纹。

1 DNA指纹图的建立及发展

近百年来的研究认为，任何遗传分析都是以遗传标志为基础的，而任何一个遗传标志的价值又在于其变异性(即多态性)的大小。有关遗传多态性的研究对促进人类学、遗传学、免疫学以及法医学的发展，以及对阐明某些疾病的发病机理乃至协助诊断等方面都起了十分重要的作用。但以往的研究都是利用各种外部表现型、生理缺陷型、同工酶、多态蛋白等作为遗传标志，用间接分析来推论相应的遗传基因。

70年代末，限制性内切酶和重组体DNA技术的出现以及分子生物学的飞速发展，使人们对遗传标志的研究转向DNA分子本身。由于各种遗传信息都蕴藏在DNA分子上，生物个体间的差异在本质上是DNA分子的差异，因此DNA被认为是最可靠的遗传标志。某些DNA序列的差异可通过限制性酶切片段长度的改变来反映，此即限制性片段长度多态性(restriction fragment length polymorphisms,RFLP),其产生是由于点突变、DNA重排、插入或缺失引起的〔1〕。随着对RFLP研究的深入，人们发现了基因组中最有变异性的一类序列——高变异DNA序列，使DNA遗传标志的发展和应用得到了一次飞跃。

1980年，Wyman和White描述了第一个多等位性的具有高度多态性的人类DNA标志。不久，在胰岛素基因(Insulingene)的5′端区域、致癌基因(C-Haras I Oncogene)的3′端分别发现了相同的高度可变的标志(hypervariable marker)。在α-球蛋白(α-globin)基因群周围还发现了其它三个标志〔2〕。1982年，Bell等〔3〕证实：这些高度多态性区域串联着重复的短序列单位，重复单位数目的差异导致了这种高度的可变性，由于这些结构特征，人们称这些区域为小卫星(minisatellite)或高度可变区域(hypervariable)或可变数目的串联重复(variable number of tandem repeats)。

1985年，Jeffreys等〔4〕用肌红蛋白基因第一内含子中的串联重复序列(重复单位含33bp)作探针，从人的基因文库中筛选出8个含有串联重复序列(小卫星)的重组克隆。序列分析表明，这8个小卫星重复单位的长度和序列不完全相同，但都有相同的核心序列(core sequence)即GGCCAGGA/GGG。他们先后用两个多核心小卫星(poly coreminisate

-llite)33.6和33.15探针进行southern杂交，在低严谨条件下杂交得到了包含10多条带的杂交图谱，不同个体杂交图谱上带的位置就象人的指纹一样千差万别，Jeffrey称之为DNA指纹(DNA fingerprint)〔5〕，又名遗传指纹(genetic fingerprint)。

RFLP DNA指纹分析技术由于方法繁杂、周期长、实验条件高等缺陷而无法大范围推广。1990年，Williams等〔6〕首次报道了AP-PCR技术，Welsh和McCelland〔7〕亦独立地进行了这方面的工作，从而使DNA指纹技术应用更加广泛。AP-PCR技术是采用随意设计的1个或2个引物，对模板DNA进行PCR扩增，一般先是在低严格条件，即在高Mg2+浓度(大于传统PCR Mg2+浓度1.5mmol/L)、较低退火温度(36℃～50℃)下进行1～6个循环的PCR扩增，随后在严格条件下进行PCR扩增，产物经2%琼脂糖凝胶电泳或6%变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分离，可得到DNA指纹图谱。其基本原理是：在低严格复性条件下，引物与模板DNA非完全互补序列形成错配，错配引物在DNA聚合酶作用下沿模板链延伸，合成新链，当在一定距离内模板DNA另一单链也发生引物错配时，即可对两错配引物间的DNA进行扩增。但是此种错配并非随机发生，引物和模板间，特别是在引物3′端必须存在一定的互补序列，即可产生不同的扩增片段或组合，通过DNA指纹图谱，可得到配对DNA样品中的差异片段，用于克隆、测序、染色体定位和基因片段的生物学功能研究。

我国杨建厂等〔8〕利用PCR的原理成功地建立了一种全新的DNA指纹检测技术，称之为随机引物PCR人DNA指纹检测技术(arbitrarily primed PCR human DNA fingerprinting,APHDP)，此外还开发出处理DNA指纹数据应用软件，应用于个人识别、遗传素质与疾病的相关特征研究等。

2 DNA指纹技术所用的探针

自DNA指纹技术建立以来，这一技术迅速在动植物的进化关系、亲缘关系分析以及法医学方面得到广泛应用。也正是由于DNA指纹技术在核酸分析中显示出了强大的生命力，因而许多学者围绕此技术所用的探针作了大量的工作，除Jeffrey等〔5〕的探针外，用人工化学合成或从生物组织中提取后再扩增的办法生产出了一批高水平的探针。迄今，在DNA指纹技术中所用的探针大概有probe33.15、33.6〔5〕、bacteriophage MB〔9〕、pig repetitire clone p83、PGB 725、poly(GT) containing 18.1、(GTG)5/(CAC)5〔10，11〕、(CAC/TA)4及(GT)12等。同时，在探针的标志上也有了很大的发展，根据它们的结构可大致分为小卫星探针和简单重复序列探针，简单重复序列包括微卫星探针(microsatellite probe)和寡聚核苷酸探针。小卫星探针的核心序列为33bp，常定位在人常染色体前的末端(proterminal)区域，微卫星探针则在10～20bp之间，而寡聚核苷酸探针在10bp以下，普遍散布在人类整条染色体上，或者在基因间区域或者位于内含子内。

1988年，我国伍新尧等〔12〕根据DNA指纹是人基因组中重复序列的RFLP的原理和人与鼠的髓鞘碱性蛋白(MBP)基因cDNA同源序列性高于90%的事实，选用鼠MBP cDNA3′端的一段序列(非表达区高度重序列，与人基因组中该类重复序列几乎完全同源)，长度为0.81kb的片段作探针，检测用HaeⅢ酶解的人DNA限制性片段(RF)，在人群中可分出22条谱带，受检的30例无血缘关系的个体之间没有两个人的谱带是完全相同的，显示这一方法的高度个体特异性，这是国内首次用自已的力量找到DNA指纹的探针。

3 DNA指纹的应用3.1法医学方面同以往的血型测定法相比，DNA指纹技术在法医学领域上具有无可比拟的优越性。已成为鉴定犯罪、亲子鉴定和确定个体间亲缘关系的工具〔5，13〕。随后，国内学者李伯龄〔14〕、姜先华〔15〕、伍新尧等〔12〕也先后对此项技术进行了研究，并应用于实际案件的鉴定中，解决了过去无法解决的疑难案例，如微量血痕、部分腐败的碎尸块的个人认定等。

3.2在动植物科学中的应用

3.2.1生物种群学研究利用DNA指纹图可以估算连锁不平衡，比较等位基因的频率，还能估计不同个体之间的重组率，在种群学研究上有助于建立某一个体在种群中的地位和关系，特别是对真菌的种群研究，有很多真菌可以通过有性和无性的方式繁殖，但是何时以何种方式繁殖，程度如何，并不清楚，而利用DNA指纹图就能区分以有性和无性方式产生的后代，并能确定某一区域真菌的自然分布〔1，16〕。

3.2.2测定物种之间的遗传距离、物种分类鉴定 Jeffreys等〔5〕认为在一个群体的不同成员间拷贝数的串联重复序列(VNTR)由于多态性程度高，在遗传分析中尤其适合作为多态性标志，简单重复的不稳定性可导致VNTR长度的迅速变化，根据家族中或育种群体中VNTR的分离重组频率，可以测定出遗传距离，可用统计学公式确定个体间的亲缘关系：D=2Nab/(Na+Nb),，D值越大，亲缘关系越近，遗传距离就越小；D值越小，亲缘关系越远，遗传距离就越大。为此，运用DNA指纹技术可检测不同物种、同种及同种不同个体的亲缘关系，用于物种分类鉴定，也可用于杂交后代亲本决定，杂交后代群体分开，检测近等基因系(或同类系)种的多态性，并对检测基因进行定位。Welsh等〔7〕对布氏疏螺旋体菌株的DNA指纹进行分析，发现这种lyme病的病原菌实际上是由三个不同的种群组成。罗超权等〔12〕运用AP-PCR鉴定弓形虫虫株，在国内开创了运用DNA指纹技术作生物分类的先例。

3.3在流行病学方面的运用由于DNA指纹具有以下几个特点：①能反映基因组的变异性；②具有高度的变异性；③具有简单的稳定的遗传性；④DNA指纹谱具有体细胞稳定性。所以，它同一般的流行病学方法相比较而言，具有无比的优越性，使其成为流行病调查的一种有效工具。Jan DA等〔17〕，Denise Chevrel-Dellagi等〔18〕运用IS6110序列作探针对结核病分支杆菌株进行DNA指纹分析，调查国际间结核病的种型、分析流行情况，改进了控制结核病的方法。而ZhenHua Yang等〔19〕从67个病人中分离出结核病分支杆菌株进行DNA指纹分析，发现分离到PTBN12型时易查明流行环节，从而为快速进行疾病控制提供了一个有力证据。在我国，童笑梅等〔20〕采用随机扩增多态DNA指纹图技术对医院内感染的14例新生儿进行病原流行病学分析，发现患儿体内携带的与医务人员鼻中携带的华纳葡萄球菌菌株的DNA指纹图完全一致，从而证明此次感染的病原菌为华纳葡萄球菌，传染源是携带病菌的医务人员。郭永建等〔21〕在6个月内对121名产科新生儿中的30名检出的31株铜绿假单胞菌进行RAPD指纹图谱分析和血清学分型，结果表明，铜绿假单胞菌在产科新生儿中暴发流行，0∶6/R∶1型为暴发流行性菌株，对医院感染病原菌分型、精确确定传染源、阻断传播途径、控制和预防医院感染具有重要的指导意义。

3.4疾病诊断及治疗鉴于DNA指纹所具有的上述特点，故DNA指纹广泛应用于一些疾病的诊断及治疗。Morral〔22〕等发现CF基因9号外显子侧翼含有一小卫星区，且此等位基因2.6带常与△F508连锁，相伴率为50.6%、41.6%，△F508是最主要的致病突变，可疑患者电泳图只要发现2.6等位基因，就可对此病进行初步诊断。现已在Wilson病、外周神经纤维瘤、成人多束肾、多巴性肌紧张、Frecbreich共济失调、Kallmunm综合征性连锁、视网膜病等基因内或旁侧发现有高度的小卫星区域，从而可进行基因诊断。Okamoto R〔23〕用DNA指纹法预测慢性粒cell性白血病骨髓移植术后复发，取得了成功。

3.5肿瘤的研究肿瘤是多因素、多阶段的变化过程，病因复杂、变化多样，但归根到底还是在DNA的变化上。一般说来，癌组织、转移灶与正常组织或外周血细胞DNA指纹有差别，常见的是某条带或几条带的缺失，某一条或某几条带密度降低，或者癌组织中出现新的带。Thein等〔24〕用33.6和33.15为探针研究患者DNA指纹谱变化，发现胃肠肿瘤患者癌组织DNA指纹谱全有改变，并认为体细胞突变还有种属特异性。刘霜等〔25〕应用RAPD(随机扩增多态性DNA)分析技术对6例肝癌患者的癌组织与非癌组织进行分析，发现所有肝癌组织基因组DNA的RAPD指纹图谱均存在差异，其中3例配对肝癌基因组中均存在一相同的0.9Kb的随机扩增片段。杨建厂等〔8〕用APHDFF技术对28例确诊为鼻咽癌病人血DNA指纹图的检测，发现有3条DNA片段出现的频率明显低于健康人群。王黛等〔26〕用LE11.8、MYO和Mb探针，经Southern杂交法检测12例儿童急性粒cell白血病患者的外周血或骨髓细胞的基因重排，结果发现初始或复发与完全缓解时的DNA指纹图相比，谱带有增加或减少，从而认为急性粒细胞白血病患儿的白血病细胞存在基因重排。

关于DNA指纹技术应用了什么原理，血型配对设计原理的介绍到此结束，希望对大家有所帮助。