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115年:醫學一(2)

下列那一個實驗技術可以用來偵測特定基因在染色體上的位置？

A限制酶片段長度多型性（restriction fragment length polymorphism, RFLP）
B螢光原位雜交（fluorescent in situ hybridization, FISH）
C反轉錄PCR（reverse transcription-PCR, RT-PCR）
DDNA 微陣列（DNA microarrays）

詳細解析

本題觀念

要回答「哪一種實驗技術能偵測特定基因在染色體上的位置」，關鍵在先分清楚各種分子生物學技術各自的設計目的：有些技術是為了「看見基因在染色體上實際落在哪裡」，有些是為了「判斷某段DNA的長度型別」，有些是為了「量測基因表現量」。螢光原位雜交（fluorescent in situ hybridization, FISH）是一種分子細胞遺傳學技術，做法是把帶有螢光標記的核酸探針，直接與固定在玻片上的中期染色體或間期細胞核進行雜交，讓探針與目標DNA序列互補配對後，透過螢光顯微鏡觀察訊號出現的位置，因此可以直接顯示特定基因在染色體上的實際物理位置。這種「直接把探針貼上去、看螢光點落在染色體哪一段」的做法，正是FISH與其他技術最大的不同之處。

選項分析

  • A. 限制酶片段長度多型性（restriction fragment length polymorphism, RFLP）：這項技術是利用限制酶（一種能在特定序列位置切割DNA的酵素）切割DNA後，因個體間切位差異產生長度不同的片段，主要用來當作基因型鑑定與遺傳連鎖圖譜（linkage map）分析的標記，並不是用來直接觀察基因在染色體上實際物理位置的技術，故不符合題目要求。
  • B. 螢光原位雜交（FISH）：以螢光標記探針直接與染色體或細胞核雜交，能在顯微鏡下直接觀察並定位特定基因序列落在染色體的哪個區段，是專門設計用來偵測基因染色體位置的標準技術，也常用於染色體結構異常（如缺失、重複、易位）的判讀，故為正確答案。
  • C. 反轉錄PCR（reverse transcription-PCR, RT-PCR）：這項技術的核心目的是把mRNA反轉錄成互補DNA（cDNA）後再放大定量，用來偵測特定基因「有沒有表現」及其表現量高低，反映的是基因的轉錄活性，而不是染色體上的物理定位，故不符合題目要求。
  • D. DNA微陣列（DNA microarrays）：這項技術主要用於同時大量偵測與比較成千上萬個基因的表現量（基因表現圖譜分析），或用來做單核苷酸多型性（SNP）的基因分型，設計目的同樣不是直接觀察基因在染色體上的位置，故不符合題目要求。

答案解析

本題答案為B。四個選項雖然都是分子生物學或細胞遺傳學的常見實驗技術，但各自的設計目的並不相同：RFLP用來當基因型或連鎖分析的標記，RT-PCR與DNA微陣列都是用來偵測或比較基因的表現量，只有FISH是直接把帶螢光標記的核酸探針與染色體進行雜交，讓探針螢光訊號實際落在染色體上的對應位置，藉由顯微鏡下的觀察，直接「看見」特定基因在染色體上的實際落點。因此當題目問的是「偵測特定基因在染色體上的位置」，答案必然指向FISH這種以雜交訊號直接定位為原理的技術，而非用來判斷片段長度或表現量的其他方法。

核心知識點

複習這類「實驗技術用途比對」的題目，建議把常考的四種技術依「核心用途」歸類記憶：FISH用於直接定位基因在染色體上的位置，也可偵測染色體結構異常；RFLP用於基因型鑑定與遺傳連鎖分析；RT-PCR用於偵測基因表現量與轉錄活性；DNA微陣列用於大規模基因表現量比較或SNP分型。掌握這個分類架構後，遇到題目問的是「位置」、「表現量」還是「基因型／片段長度」，就能快速對應到正確的技術，這也是分子遺傳學與細胞遺傳學考科中反覆出現的核心觀念。

參考資料

  1. Wikipedia: Fluorescence in situ hybridization. https://en.wikipedia.org/wiki/Fluorescence_in_situ_hybridization
  2. NHGRI Genetics Glossary: Fluorescence In Situ Hybridization (FISH). https://www.genome.gov/genetics-glossary/Fluorescence-In-Situ-Hybridization-FISH
  3. Wikipedia: Restriction fragment length polymorphism. https://en.wikipedia.org/wiki/Restriction_fragment_length_polymorphism
  4. ScienceDirect Topics: Reverse Transcription-Polymerase Chain Reaction. https://www.sciencedirect.com/topics/biochemistry-genetics-and-molecular-biology/reverse-transcription-polymerase-chain-reaction
  5. Nature Scitable: Microarray. https://www.nature.com/scitable/definition/microarray-202/
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