科技创新大赛

陕西人DNA中pMCT118(D1S80)

基因循环次数的测定

作 者 李袁硕 李菡纯

年 级 高2012级 辅导教师 亢永平

陕西省西安中学

2011年

2月

背景简介

基因组是指任何生命有机体的全部遗传信息。人类基因组是人类细胞核中由46条染色体编码的所有遗传信息。在人类细胞中，46条染色体被分为23对，由X和Y构成的染色体决定人的性别，其他22对称为常染色体。

在每个基因内，可编码出蛋白质的外显子被不编码蛋白质的内含子所间隔；而每两个基因之间，还有很长的基因间区域。据统计，外显子在人类基因组中少于1.5%。基因中还会出现重复序列，重复序列是指基因组中重复出现的序列。目前普遍认为，重复序列是由于DNA聚合酶在染色体复制过程中沿两个相邻重复序列滑动造成的。因此，基因的重复次数在遗传上是很不稳定的。所以，可测定两个物种之间相同基因的循环次数，来判断物种之间的关系。

本次试验将测定位于人类1号染色体上的一个称为pMCT118或D1S80的基因的重复次数。pMCT118(D1S80)基因有16个碱基对，我们将利用PCR技术和电泳技术测定其相对分子质量。

pMCT118(D1S80)基因是一个典型的重复序列基因，经常被检测用来判断亲缘关系。pMCT118(D1S80)基因有16个碱基对。由于复制或滑动时的误差，导致基因并不是完全重复，有个别碱基的替换或缺失，以下是pMCT118(D1S80)前10次循环的碱基序列。

关键词：基因、相对分子质量、PCR技术、琼脂糖凝胶电泳技术、

pMCT118(D1S80) 基因循环次数

一、问题的提出

地球上的生物多姿多彩，同一个物种中也有形态不同的个体。而每一个个体的生长发育，全都由生物体细胞中的细胞核中的基因决定的。

基因组是指任何生命有机体的全部遗传信息。基因可由是否编码出蛋白质而分为基因间区域、内含子与外显子；也可以由是否重复而分为重复序列与非重复序列。测定重复基因的循环次数，可以判断物种之间的关系。在实验中，我们选用了典型的pMCT118(D1S80)作为研究对象，进行扩增与测定相对分子质量。

陕西的半坡曾是黄河流域一处典型的原始社会母系氏族公社村

落，陕西文化具有很高的研究价值。所以我们对“陕西人DNA中pMCT118(D1S80)基因循环次数的测定”这一课题展开了研究，希望通过该项研究能测定出陕西人DNA中pMCT118(D1S80)基因循环

陕西半坡遗址

次数，并通过测定出的次数来检测

陕西人与其他地域人群所有的不同的基因特征。用同样的方法，应该也可以检测出不同物种间的亲缘关系，如果有条件，精准的实验甚至可以用来做亲子鉴定或其他测定亲缘关系的实验。

二、实验目的

通过实验，扩增陕西人DNA中pMCT118(D1S80)基因并测其循环次数，检测出陕西人与其他地域人群是否有有所不同的基因特征。如果可行，希望可通过同样的方式，检测物种之间的亲缘关系，这同样也对生物进化历程的研究有着重要的价值。

三、实验原理

PCR：双链DNA在高温时发生变性解链成单链，在DNA聚合酶与

启动子的参与下，根据碱基互补配对原则复制成同样的两分子DNA，当温度降低后又可以复性成为双链。

琼脂糖凝胶电泳：根据颗粒的大小不同，使其在通过电场中的

凝胶或介质时发生分离的方法。

DNA Ladder：蛋白质分子标量，可显示出相对分子质量。

电泳后，DNA Ladder形成色带大小依次是2000、1250、1000、750、500、375、250（单位：一个碱基的相对分子质量）

四、实验仪器和材料

⒈仪器

注：⑴PCR仪：PCR仪是一种可以精确控制其体内温度的仪器，在PCR实验里起着维持周围环境的温度的重要作用。它不仅可以精准的调节温度，还可以根据事先设定好的程序，迅速的改变温度，精确的计算时间，使反应得以一步一步的进行。并且，它能在反应结束后，自动的将材料保存在适当的温度环境中，防止材料变质。所以，PCR仪是PCR实验中重要的仪器。

⑵纯水仪：纯水仪是一种净化水的装置。当自来水通过其中时，机器内部发生复杂的物理反应，使流出来的水超净并去离子，叫无菌双蒸水。无菌双蒸水符合国家实验室用水标准，并通过测其电阻率来计算其去离子程度。 ⒉材料

五、实验步骤

⒈DNA的提取

⑴倒10 ml无菌双蒸水到嘴里， 在嘴里反复冲洗30s ⑵将漱口水吐到杯子里 ⑶取1ml悬浊液到EP管 ⑷涡旋1min ⑸离心1min

⑹小心地将上清液倒回杯子里，不要搅动底部的细胞沉淀，加入少量无菌双蒸水在EP管里 ⑺用移液器反复吹吸均匀 ⑻沸水浴5min

⑼12000rpm/min离心10min

⒉PCR反应

⑴取一支新的PCR管，在其中加入以下试剂

吸取悬浊液

涡旋

离心机

⑵取14μl离心后的DNA溶液到 PCR管，混匀后放到冰盒上 ⑶将PCR管放入PCR仪中，进行以 将材料放下循环

⑴称0.6克电泳级琼脂糖 ⑵与20 ml缓冲液混合 ⑶微波炉加热直到琼脂糖全部 溶解

⑷冷却到70℃以下，加入无毒 核酸染料，不要形成气泡 ⑸装好制胶槽和梳子

⑹将琼脂糖溶液倒进制胶槽，冷 却凝结

DNA

在冰

盒

上

将PCR

管放入PCR

仪中

称取琼脂糖

⒊凝胶制备⒋电泳分析

⑴装好凝胶槽

⑵在PCR管里加入3μl loading buffer

⑶移取10μl DNA Ladder加到 第一个凝胶点样孔里

⑷在其他点样孔里格加入14μl 样品

⑸150V电压30min

⑹用紫外灯观察结果，拍照记录

装制

凝胶槽

点样孔点样

电泳仪正在工作

六、结果与分析

⒈观察结果

蛋白质分子量标记

点样孔----------------------------------------------

2000----------------------------------------------1250-------------------------------------------------------------1000-------------------------------------------------------------

750------------------------------------------------------------- 500-------------------------------------------------------------- 375------------------------------------------------------------- 250-------------------------------------------------------------

⒉记录

⒊分析

实验人员都为陕西人，提取细胞的位置都是口腔，操

作准确，无污染。

1号泳道是DNA Ladder，相对分子质量由上到下分别

是2000、1250、1000、750、500、375、250。2、3号泳道的样品相对分子质量较小，4、5、6号泳道的样品相对分子质量相对一致。 ⒋计算

循环次数：990÷16≈60（循环60次）

七、结论

根据以上实验和记录，分析，我们经总结得到了如下结论： 在陕西人体内， pMCT118 (D1S80)的循环次数约为60个循环。

八、讨论

在实验结束后，我们立即针对实验的不足和需要完善的地方进行了讨论分析。实验还有一些不足，使得实验结果不是非常精确，希望在以下方面加以完善，使实验方法更具可行性，实验结果更有说服力：

1.在试验中，我仅选取了五个人的口腔上皮细胞进行研究，统计数据较少，使得统计结果不够准确。应进行陕西不同地区的人的口腔上皮细胞进行研究。

2.试验中，我未能对口腔进行彻底清洁，漱口水中含有食物残渣等杂质，使样品中含有一定的干扰DNA，会影响PCR结果或电泳结果，导致实验结果不准确。

3.测量相对分子质量时我未能多次测量取平均值，只是用直尺等工具进行了简单的目测，导致所得的数据有不准确之处。

参考文献

⒈http://www.dnalc.org/

⒉http://image.baidu.com/i?wd=%BB%F9%D2%F2&word=%BB%F9%D2%F2&tn= baiduimage&ct=201326592&cl=2&lm=-1&fm

实验图片