DNA分子杂交的基础是，具有互补碱基序列的DNA分子，可以通过碱基对之间形成氢键等，形成稳定的双链区。在进行DNA分子杂交前，先要将两种生物的DNA分子从细胞中提取出来，再通过加热或提高pH的方法，将双链DNA分子分离成为单链，这个过程称为变性。然后，将两种生物的DNA单链放在一起杂交，其中一种生物的DNA单链事先用同位素进行标记。如果两种生物DNA分子之间存在互补的部分，旧能形成双链区。由于同位素被检出的灵敏度高，即使两种生物DNA分子之间形成百万分之一的双链区，也能够被检出。
DNA分子杂交的意义 ：分类学上不同物种的DNA分子之间可以进行分子杂交，但是，远缘物种的DNA分子之间进行杂交分子的可能性远比近缘物种的要小得多。例如，细菌与真核细胞DNA分子之间形成杂交分子的可能性很小；不同细菌的 DNA分子之间杂交时，能形成某些互补片段；人的DNA分子与小鼠的 DNA分子之间杂交时，只有少量的人DNA单链和小鼠DNA单链能形成杂交分子，而且只是部分碱基配对。但是，人与鼠之间的DNA 杂交分子的形成，比人与酵母之间DNA杂交分子的形成要容易。在生物进化过程中，DNA中的碱基序列也发生了变化。两种生物的DNA单链之间互补程度越高，通过分子杂交形成双螺旋片段的程度也就越高，二者的亲缘关系就越近；反之，亲缘关系就越远。所以，可以通过DNA分子杂交技术来鉴定物种之间亲缘关系的远近。
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