DNA指纹技术及其应用
DNA指纹技术及其应用
周珊珊（浙大环科所，杭州310029）
摘要综合比较、分析了目前常DNA指纹技术，如RFLP、VNRT、RARP、AFLP、STS(SSR、CAPS、SCAR)、RFLP、SSCP、SNP等的原理、特点和适用范围，简要介绍了DNA指纹技术的研究发现状以及发展前景。
关键词DNA指纹技术；分子杂交；PCR技术；DNA芯片技术
前言
DNA指纹图谱是一种在单一实验中可检测出大量DNA位点差异性的分子生物学技术。1985年，Jeffreys及其合作者[1]分析了人的肌红蛋白基因，从中获得了多位点的小卫星探针。它可同时与众多的DNA限制性酶切电泳图谱杂交，可得到具多条带的复杂图谱。这种表现出高度的种属及个体特异性的杂交图谱即称为DNA指纹图谱(DNA fingerprint)。随着各种高水平探针如报卫星探针、寡聚核苷酸探针的相继问世，成为当今最先进的分子水平上的遗传标记系统。指纹图谱具有高度的变异性及多位点性，充分体现了物种的遗传多态性，使其在动植物科学研究、遗传疾病的诊断、基因图谱的绘制，遗传标记及法医学等方面得到广泛应用。本文将对几类主要的DNA指纹技术原理及特点做简要叙述，并进一步阐述其发展前景。
1．DNA指纹技术原理及特点
2.1 基于分子杂交技术的DNA指纹技术
2.1.1 限制性片断长度多态性（Restriction Fragment Length Polymorphism, RFLP）
某些DNA序列的差异可通过限制性酶切片段长度的改变反映出来，此即限制性片段长度多态性(RFLP)。1980年Botstein等[2]首先提出利用RFLP作为标记构建遗传图图谱。其主要原因是由于DNA序列个别碱基的突变而引起某个限制性内切酶识别位点的获得或丢失，表现为不同长度的酶切片段。
RFLP的等位基因具有共显性特点。RFLP标记位点数量不受限制，通常可检测的基因座位数为1～4个[3]。RFLP结合基因探针分析的最大优点是产生的带型清楚明确。这是因为相当大量的DNA被切割，电泳和染色后的DNA片段易于显示出来。相反，PCR产生的指纹(如AP－PCR或ERIC－PCR产生的指纹)很难以再现并可能“模糊的”或“假的”带，使其难以解释。RFLP技术也存在一些缺陷，主要是
克隆可表现基因组DNA多态性的探针较为困难；另外，实验操作较繁琐，检测周期长，成本费用也很高[4]。
2.1.2 数目变串联重复多态性（Variable Number of Tandem Repeats, VNRT） VNTR首先由Wyman和White[5]在筛选人DNA基因文库时得到，当时他们称之为：高变重复区。VNTR是继RFLP之后的一类具有高度多态性的遗传标记，这类基因顺序多位于基因非编码区，以及染色体的近端粒区[6,7]，目前对其确切功能不明。按非编码的重复序列在DNA分子上分布的方式，可分为散布重复序列和串联重复序列，而串联重复序列又根据重复单位大小不同可分为：（1）小卫星序列，重复单元核心序列含有6～70bp，中间无间隔，总长度一般小于1kbp；（2）微卫星序列，或简称重复序列（Simple Sepuence Repeats,SSR）重复单元含有1～6bp[8]。
每个特定位点的VNTR由两部分组成：中间的核心区和外围的侧翼区[6]，核心区含有至少一个以上称为“重复”的短序列，一般假设该重复单位的碱基对数目几乎不变，而串联在一起的重复单位数日是随机改变的。如果用一种不切重复单位的限制酶把DNA分子切割成限制性片段，该限制性片段中位于核心区外围的即是侧翼区。我们可根据重复单位或侧翼区大小、序列的不同及拷贝数的不同来进行基因组多态性的分析。
许多酶都能在其侧翼区找到切点，并且等位基因多，杂合子比例较高，加上VNTR位点等位基因呈孟德尔经典遗传，放作为良好的遗传标记系统，它比RFLP 更具有应用价值。
2.2 基于PCR技术的DNA指纹图谱技术
2.2.1 随机扩增多态性DNA（Random Amplified Polymorphism DNA RAPD）
随机扩增多态性DNA（RAPD）是1990年首次由William等[9]提出的用于监测DNA多态性的新型的PCR技术。它是利用单个的、任意序列的寡聚核苷酸（一般选用9～10个[13]）作引物，随机地与靶序列完全或部分配对，以扩增出特异的DAN产物。由于引物的设计不需要特异的核苷酸序列信息，避免了PCR特异性引物设计上的困难。另外，多个引物对同一标本DNA的全方位扫描可使检测区域扩展以至整个基因组，从而得到更广泛的DNA多态信息，甚至能监测出单个碱基的变化[10]。
RAPD分析因其引物序列的任意性及其低退火温度决定了其反应的非严格性，它比一般PCR更易受到很多因素的影响，如DNA的制备，引物、模板浓度的比率，离子浓度，DNA聚合酶，PCR循环多数，变性、复性温度及时间，温度变换速率，PCR仪等等。这些因素改变，扩增出的图谱便不同。这些影响因素不具有遗传性，而是由人为因素造成的，它将影响对基因组多态性的正确评价，影响实验的重复性。目前优化RAPD反应的条件，将真实的反应产物与这些人为因素的影响区别开来，仍RAPD分析的研究重点[11，12]。
2.2.2 序列标志位点（STS）
特定序列位点(sequence-tagged site)是对由其特定引物序列所界定的一类标记的统称。利用特异PCR技术的最大优点是它产生的信息非常可靠，而不像RAPD、AFLP和利用随机探针产生的RFLP存在某种模糊性(如难以鉴别片段的来源)。这类分子标记主要包括以下几种分子标记。
2.2.2.1简单重复序列（SSR）
SSR(simple sequuence repeats)由l～6个碱基组成的基本序列串联重复短片段，如(GT)n，(GATA)n等组成。人们可根据其两侧独的序列设计引物，进行PCR扩增，再用琼脂糖凝胶或变性聚丙稀酰胺凝胶电泳分离产物，检测多态性SSR 作为分子标记的优点是技术简便、快速，稳定性高，检测获得的多态性位点多，遗传变异信息量大。Genbank、EMBL、DDBJ等DNA序列数据库的建立使SSR技术的应用更为方便。
针对高度密集CA微卫星简单重复序列设计中由于重复CA引物对高度重复靶位点易形成扩增条带涂布现象，Zietkiewicz等[13]提出了锚定SSR(ASSR,或ISSR)的新策略。即在SSR的3'端或5'端锚定1～4个简并碱基，避免了SSR在基因组上的滑动，大大提高了聚合酶链式反应扩增的专一性。在所在两端的引物中，可以一个为锚定引物，另一个为随机引物[8]。
2.2.2.2 酶切扩增多态性序列（Cleaved Amplified Polymorphism Sequences，CAPS）
CAPS技术又称为PCR-RFLP，它实质上是PCR技术与RFLP技术结合的一种方法。其基本步骤是：根据已有的DNA数据资源设计出一套特异引物，然后进行PCR扩增，接着用一种专一性的限制性内切酶切割所得的扩增产物，凝胶电泳分
离酶切片断，染色并进行RFLP分析。与RFLP技术一样，CAPS技术检测的多态性其实是酶切片段大小的差异[14]。
CAPS是一类共显性分子标记，其优点是RFLP分析中模转印这一步骤，又能保持RFLP分析的精确性。
2.2.2.3 序列特异扩增区域（Sequence-characterized amplified regions，SCAR）
SCAR标记是在PAPD技术的基础上发展起来的[15]。其基本步骤是：先作PAPD 分析，然后把目标RAPD片段(如与某目的基因连锁的RAPD片段)进行克隆和测序，根据原RAPD片段两末端的序列设计特定引物(一般比RAPD引物长，通常18～24个碱基)，再进行PCR特异扩增，这样就可把与原RAPD片段相对应的单一位点鉴定出来。SCAR比RAPD和其它利用随机引物的方法在基因定位和作图中的应用更好，因为它有更高的可重复性(原因是使用的引物长)，标记是共显性遗传的[8]。
2.2.2.4 单引物扩增反应（Single Print Amplification Reaction，SPAR）
SPAR技术与RAPD技术相似的是也只用一个引物，但SPAR分析中所用的引物不是随机的，而是在SSR的基础上设计的，例如可能的序列是(TA)10或(CGA)6。扩增的是SSR之间的DNA序列（即散布重复序列中的间隔序列部分）[16]。又称为MP-PCR(microsatellite-primed PCR)[17]。
2.2.2.5 扩增片段长度多态性（Amplified Fragment Length Polymorphism，AFLP）
AFLP是RFLP与RAPD相结合的一种分子标记技术，既具有RFLP标记的专一性、可靠性，又具有RAPD标记的随机性、方便性，因此被称为“最有力的分子标记”或“下一代分子标记”[18]。由于该标记是通过选用不同的内切酶达到选择性扩增的目的，因此又被称作选择性限制片段扩增标记(Selective restriction fragment amplification，SRFA)。
它将基因组DNA用成对的限制性内切酶双酶切后产生的片段用接头(与酶切位点互补)连接起来，并通过5’端与接头互补的半特异性引物扩增得到大量DNA 片段从而形成指纹图谱的分子标记技术[19]。双酶切产生的DNA片段长度一般小于500bp，在AFLP反应中可被优先扩增，扩增产物可被很好地分离，因此一般多采用稀有切点限制性内切酶与多切点限制性内切酶相搭配使用的双酶切。
扩增产物的多少主要取决于引物3’末端选择性碱基的数目及其核苷酸组成。选择性碱基数一般不超过3个，当选择性碱基数增加到4个时，扩增结果中出现了原图谱中未出现的新带型，说明此时的错配频率已超出了允许限度，有“假带”现象产生[20]。
2.2.3 DNA单链构象多态性（Single Strand Conformation Polymorphism，SSCP）
一级结构不同亦即核苷酸序列有差异的DNA片段之间由于存在细微的空间结构上的差别而呈现出不同的构象形态。在非变性的聚丙烯酰胺凝胶中单链DNA 的泳动速率不仅取决于DNA片段的长度而且决定于其序列。PCR—SSCP分析法正是利用这一原理对序列组成不同的核苷酸片段进行区分。也就是说具有单个碱基差异的不同DNA链，即使它们的片段长度相等也可以在非变性聚丙烯酰胺凝胶上以迁移率改变(mobility shift)的方式区分开来[21～22]。
PCR—SSCP法与传统的检测基因突变的方法相比的有独到之处。第一，它可以检测任何(包括已知的和未知的)DNA位点上的多态性和突变，且检测敏感性高。第二，无需事先知道待检测DNA片段的序列，只要能够根据已有的资料设计PCR引物即可进行PCR—SSCP分析。第三，它省去了酶切消化以及核酸杂交等复杂的实验步骤[23]，操作简便，整个过程可在一至两天内完成，适合于同时对大量样品进行筛选。
当然这一技术也有自身的缺陷。首先，它不能对DNA序列变异进行精确的定位，而只能对其进行初筛，其次，虽然从理论上讲PCR—SSCP法可以检测任何位点上的碱基变异，但在实际应用中可能会遇到相当比例的假阴性结果。
2.3 基于DNA芯片技术分子标记技术
1994年，单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphism，简称SNP)这个术语第一次出现在人类分子遗传杂志上，随后Lander[24]第一次正式提出SNPs为新一代分子标记。
SNPs是指在基因组水平上由于单个核苷酸位置上存在转换(C与T互换，在其互补链上则为G与A互换)或颠换(C与A，G与T，G与G，A与T互换)等变异所引起的DNA序列多态性。在人类群体中，SNPs的频率约占1%甚至更高。据估计，一个人应至少携带300万个SNPs，全部人群的SNPs总数可达千万(Brooks，1999)。通常所说的SNP都是二等位性的，具有转换型变异的SNPs约占2／3，
其他几种SNP在相似的水平上，因为CpG二核苷酸的胞嘧啶是人类基因组中最易发生突变的位点。根据SNPs在基因组分布的位置可分为基因编码区SNPs(cSNPs)、基因周边SNPs(pSNPs)和基因间SNPs(iSNPs)等三类[25]。总的说来，cSNP比较少，因为在外显子内的变异率仅占周围序列的1／5，但它在遗传病和育种的研究中却具重要意义，因此倍受关注。根据对遗传性状的影响，cSNPs又可分为两种：一种是同义cSNPs(Synonymons cSNPs)，即SNP所致编码序列的改变并不影响其所翻译的氨基酸序列；另一种是非同义cSNPs(non－synonymons cSNPs)，即指碱基序列的改变将导致编码氨基酸的改变从而产生蛋白质序列的改变，这种改变常是导致生物性状改变的直接原因。cSNP中约有一半为非同义cSNP[26]。
就SNP发现的实验手段来讲，经典方法采用PCR—单链构象多态性(PCR—SSCP)分析、RELP、dHPLC和HA等，由于它们必须通过凝胶电脉等进行分析，因此，距快速、高效、自动化的目标还相差甚远。SNPs本身的特点使其具备其他分子标记无可比拟的优越性，奠定了应用DNA微阵列、DNA芯片等高新技术来发现与检测生物基因组之问差异的基础。若能将所有SNP信息载入DNA芯片，可制造“基因组扫描仪”，用来扫描各个体并分析它们在基因组成上的差异[27]。最新报道的微芯片电泳，可快速检测临床样品SNP[28]。Affymetrix公司最新开发了一张人类SNP芯片，该芯片总共包含11500个人类SNP，每隔l00kb一个。该芯片是测序芯片，每个SNP位点的结果是经过四十次测序验证的，因此其结果相当可靠。该技术可以用于功能基因的定位、LOH以及不同人群差异的遗传学基础的研究。
2. DNA指纹技术的发展前景
纵观上述各种分子标记技术的发展历史，根据技术的自身特点，将来的分子标记技术将主要向以下两方面发展[29]：(1)提高多位点、大规模检测技术的准确性和重复性；(2)提高单位点标记的易用性和经济性；二者最终将会相互紧密的融合到一起。
就当前的技术现状而言，毫无疑问，建立在DNA变异的基础上的分子标记已成为技术领域的主流。其中，以AFLP为代表的分子标记技术由于有着良好的重复性、准确性以及能够建立高质量、高密度的遗传连锁图谱，已经在多位点标记
方面替代了RAPD、DAF等早期的标记，对未知基因组生物的研究发挥着重要的作用[30]。另外，随着人类基因组计划的即将完成、数十种模式生物基因组序列的测定，SNPs在一年间数量增长了一千倍[31]，它将会在已知基因组序列的研究中得到迅速的发展。
参考文献：
[1] Jeffereys A J, Grimont F, Grimont P A D, Ribosomal ribonncleic acid gene
restriction patterns as potential taxonomic tool[J]. Nature, 1985, 314:67.
[2] Bostein Dr, et al. AM. J. Hum .Genet[J]. 1980,32:314.
[3] 赵淑清. DNA分子标记和基因定位.生物技术通报[J].2000，16（6）1～3.
[4] Diffenbach CW, et al. PCR技术实验指南[M]. 1998.
[5] Wyman A and White R. Proc Natl Acad Sci USA. 1980,77:6754.
[6] Royfe NJ et al. Cytogenet Ceil Genet, 1987,46:685.
[7] Nakamura Y et al. Genomics, 1988, 2:302.
[8] 黎裕，贾继增. 分子标记的种类及其发展.生物技术通报[J]. 1999，15(4):19～22.
[9] John GK Williams, Anne R Kunelik, Kenneth J Livak. DNA polymorphisms amplified
by arbitrary primers are useful as genetic markers[J]. Nucleic Acids Res., 1990, 18:6531～6535.
[10]Gangur Venugopal, Subhra Mohapatra, Darry Salo, et al. Multiple mistake
annealing：basis for random amplified polymorphic DNA fingerprint[J].
Biochemical and biophysical reseach communication, 1993.197:1382～1387. [11] 芦殿梅.随机扩增多态性DNA（RAPD）技术及其在医学原虫学中的研究进展.国外医学
临床生物化学与检验学分册.2000，21(6)：318～320.
[12] Benter T., Page M., Manns M., et al. Optimization and Reproducibility of Random
Amplified Polymerphic DNA in human. Analytical Biochemistry, 1995,230(1):92～100.
[13] Zietkiewicz E, Rafalski A, Labuda D. Genome fingerprinting by simple sequence
repeat(SSR)-anchored polymerase chain reaction amplification[J]. Genomics,
1994,20:176～183.
[14] Konieczny A, FM Ausubel. The Plant Journal[J] ,1993,4(2):403～410.
[15] Rohde WJ. Genet &Breed, 1996,50:249～261.
[16] Weising K, et al. J Crop Prod, 1998,96:1086～1096.
[17] Weising K, et al. PCR Methods Appl, 1995,4:249～225.
[18] Hansen M, Kraft T, Christiansson M,et al. Evaluation of AFLP in Beta[J]. Theor.
Appl. Genet., 1999,98(6/7):845～852.
[19] Vos P, Hogers R, Bleeker M, et al. Nucleic Acids Res., 1995,23:4407.
[20] Vos P, Kulper M. Protocol, Application and Overviews. 1997,115～131.
[21] Orita M, et al. Genomics., 1989,5:874～879.
[22] Mashiyama S, et al. Technique., 1990,2:304～306.
[23] Spinnardi L, et al. Nucleic Acids Res., 1991,19:4009.
[24] Lander E. S. The new genomics: global views of biology. Science., 1996，274：
536～539.
[25] Wang D. G.., Fan J.B., Siao C. J., et al. Large-scale indentification, mapping,
and genotyping of single-nucleotide polymorphism in the human genome. Science.
1998,280:1077～1082.
[26] Brooks A. J. The essence of SNPs. Gene., 1999,234:177～186.
[27] 卢对栋.现代分子生物实验技术[M](第二版).1999
[28] 危文亮，赵应忠.分子标记在作物育种中的应用.生物技术通报[J].1999, 9(3):35～
38.
[29] 吴谡琦，张进兴，洪旭光等.分子标记技术的进展及其应用.高技术通讯.2001，11(4)，
99-103
[30] Mueller U G, Wolfenbarger L L. Trends Ecol. Evol. 1999,14:389.
[31] Chakravarti A. Nature Genet. 1999,21:56.
NDA-printing techonology and its application
Zhou shanshan (Institute of Environmental Science, Zhejiang University, Hangzhou, 310029 )
Abstract: Varies of DNA-printing technology were compared and analyzed. Mainly summarized the theories 、characters and used range of RFLP、VNRT、RARP、AFLP、STS(SSR、CAPS、SCAR)、RFLP、SSCP、SNP. In addition, introduce the actuality and foreground of NDA-printing techonology.
Keywords: NDA-printing techonology; molecular cross; PCR technology; DNA chip technology
DNA指纹的常用用途1
DNA指纹的常用用途：以下四点 一DNA指纹技术可以进行亲子鉴定 DNA指纹指具有完全个体特异的dna多态性，其个体识别能力足以与手指指纹相媲美，因而得名。可用来进行个人识别及亲权鉴定，同人体核DNA的酶切片段杂交，获得了由多个位点上的等位基因组成的长度不等的杂交带图纹，这种图纹极少有两个人完全相同，故称为"DNA指纹"。 1984年英国莱斯特大学的遗传学家Jefferys及其合作者首次将分离的人源小卫星DNA用作基因探针，意思是它同人的指纹一样是每个人所特有的。DNA指纹的图像在X光胶片中呈一系列条纹，很像商品上的条形码。DNA指纹图谱，开创了检测DNA多态性（生物的不同个体或不同种群在DNA结构上存在着差异）的多种多样的手段，如RFLP（限制性内切酶酶切片段长度多态性）分析、串联重复序列分析、RAPD（随机扩增多态性DNA）分析等等。各种分析方法均以DNA的多态性为基础，产生具有高度个体特异性的DNA指纹图谱，由于DNA指纹图谱具有高度的变异性和稳定的遗传性，且仍按简单的孟德尔方式遗传，成为目前最具吸引力的遗传标记。 在英国，DNA指纹分析还用于移民中经常涉及的身份问题。应用第一个例子是1985年4月，一个男孩曾离开英国，后来又回到了英国。移民局认为有可能冒名顶替，可能不是该家庭成员，也有可能是这一家的外甥或侄子。血型分析不能得出完全肯定的证据，于是进行DNA分析。但不巧的是，孩子的“父亲”不在，只好与男孩的母亲及三个肯定为这一对夫妻的三个孩子进行比较。确凿无疑地证明该男孩确确实实是他们的孩子。现在，仅美国一家DNA分析公司Cellmark，就已用DNA分析的方法解决了几千个法医、移民、亲子的案件。1989年，便有2000多移民因DNA证据而到英国与亲属团聚。 二科学福尔摩斯——DNA指纹 DNA技术用于破案的威力究竟何在呢？DNA是一切生物体遗传信息的载体，不同的生物体其DNA也不同。人的DNA信息可以从一个人的头发和唾液中获得，而一旦获得了这些信息，就等于从遗传学的角度辨明了一个人的身份。 近一个世纪，指纹技术的发展确实使得刑侦工作面貌一新，但是用指纹破案有一定的局限性，因为在很多案发现场，狡猾的罪犯设法不留下指纹，因而常常给破案造成困难，而运用DNA技术，只要罪犯在案发现场留下了血迹和头发，那么警方就可以根据这些蛛丝马迹将其擒获。这种技术的准确率极高，在一般侦破过程中，往往会确定好几个嫌疑犯，采用了DNA技术，能比用指纹鉴定更快地为一些无辜者洗清罪名，DNA技术在破获强奸和暴力犯罪时特别有效，因为在这些案件中，罪犯很容易留下包含了DNA信息的罪证。 英国的国家DNA数据库最终将收入500万个人的DNA的信息，而在第一年，这一数据库可能将只是试验性地收入12.5万个人的信息，其中主要是记录在案的罪犯和一些嫌疑犯，警方将主要从人身伤害、强奸和盗窃等3类犯罪嫌疑分子身上采用其DNA样本，英国警方的目标是逐步在所有案件的侦破中都引入DNA 检查这一步骤。 人类历史上第一次使用DNA破案就是在英国。一个姑娘在一个小村庄里被奸杀，在她尸体上取到了罪犯的精液，提取出了DNA。因为作案犯肯定是同一个小村庄里，因此，科学家与警察决定抽取所有可能作案的男人的血样，以做DNA“指纹”。经过讨论，所有公民都愿意配合。DNA来自人体细胞，不管是一滴精液，一滴血，一根头发，一个烟头上的唾液，几个皮屑的脱落细胞，其DNA与这个人的任何组织细胞基本一样，现在的技术，几天，几年，几十年，都可以用PCR技术分离出DNA来。现在甚至在手指纹上，也能检查出来，而且“DNA指纹”一对，连任何一个外行的人都不得不为之叹绝。
实验七 DNA指纹的遗传分析
实验七DNA指纹的遗传分析 【实验原理】 ◆“DNA指纹”是指利用DNA差异来进行与传统指纹分析相似的身份识别。DNA指 纹是以DNA的多态性为基础，而卫星DNA的发现则是其最重要的奠基石。 ◆卫星DNA是由一短序列（即重复单位或核心序列）多次重复而成，因此也有人称 其为可变数目串联重复序列（variable numbers of tandem reprat，VNTR）,在人类基因组中存在多种由不同重复单位组成的卫星DNA，重复单位的碱基序列在不同个体中具有高度的保守性，而卫星DNA的多态性则来源于重复单位的重复次数不同，并形成了众多的等位基因。例如，人类1号染色体上的VNTR D1S80，核心序列由16个核苷酸组成，拷贝数在14～41个之间，已知有29种不同的等位基因。 DNA指纹图谱的基本特点： ◆多位点性：基因组中某些位点的小卫星重复单位含有相同或相似的核心序列。在一 定的杂交条件下，一个小卫星探针可以同时与十几个甚至几十个小卫星位点上的等位基因杂交。 ◆高变异性：DNA指纹图谱反应的是多个位点上的等位基因的特征，具有很高的变异 性。发现两个无血缘关系个体具有相同DNA指纹图谱的概率仅为5×10-19，因此，除了同卵双胞胎，几乎不可能有两个人的DNA指纹图谱完全相同。 ◆稳定的遗传性：DNA指纹图谱中的谱带能够稳定遗传，杂合带遵守孟德尔遗传规律。 子代DNA指纹图谱中产生与双亲都不同的新带的概率（基因突变）仅在0.001～0.004之间。DNA指纹图谱还具有体细胞稳定性，即用同一个体的不同组织如血液、肌肉、毛发、精液等的DNA作出的DNA指纹图谱是一致的。 【材料】 人类口腔细胞。 【仪器与试剂】 1．仪器 微量移液器，小型离心机，恒温水浴锅，漩涡振荡器，PCR仪，电泳仪，电泳槽，透射式紫外分析仪（或凝胶成像仪）。 枪头，1.5mL，0.2 mL离心管，棉签，使用前均需121℃高温灭菌 2．试剂 NaCl，琼脂糖，溴化乙锭，Na2-EDTA，SDS，Tris，Proteinase K，冰醋酸，溴酚蓝，二甲苯腈蓝，蔗糖，甘油，DNA相对分子质量标记，Chelex 100树脂（Bio-Rad），PCR pre-mix。3．溶液配制 （1）5% Chelex树脂 Chelex 100(Bio-Rad) 0.5g 50mmol/L Tris-HCl 10mL 用4mol/L NaOH调pH至11，室温可保存3个月，使用前充分混匀。 （2）2.0％琼脂糖凝胶 称2.0g琼脂糖放入250ml三角烧瓶，加入1×TAE溶液100mL微波炉加热溶解，冷却至60℃左右加入1μg/mL溴化乙锭（EB），缓慢混匀后倒胶板。 （3）溴化乙锭（EB） 用无菌水配制5mg/mL储藏液，工作浓度1μg/mL。 注意；溴化乙锭为诱变剂，有致癌作用。配制、稀释和染色时必须戴手套。 （4）0.5mol/L EDTA(pH8.0)
DNA指纹图谱分析实验
DNA指纹图谱分析实验 一. 实验目的 1. 掌握DNA指纹图谱技术的概念、原理和基本操作过程 2. 学习DNA的限制性酶切的基本技术 3. 掌握琼脂糖凝胶电泳的基本操作技术，学习利用琼脂糖凝胶电泳测定DNA片段的长度，并能对实验结果进行分析。 二. 实验原理 1984年英国莱斯特大学的遗传学家Jefferys及其合作者首次将分离的人源小卫星DNA 用作基因探针，同人体核DNA的酶切片段杂交，获得了由多个位点上的等位基因组成的长度不等的杂交带图纹，这种图纹极少有两个人完全相同，故称为"DNA指纹"，意思是它同人的指纹一样是每个人所特有的。DNA指纹的图像在X光胶片中呈一系列条纹，很像商品上的条形码。DNA指纹图谱，开创了检测DNA多态性（生物的不同个体或不同种群在DNA结构上存在着差异）的多种多样的手段，如RFLP（限制性内切酶酶切片段长度多态性）分析、串联重复序列分析、RAPD（随机扩增多态性DNA）分析等等。各种分析方法均以DNA的多态性为基础，产生具有高度个体特异性的DNA指纹图谱，由于DNA指纹图谱具有高度的变异性和稳定的遗传性，且仍按简单的孟德尔方式遗传，成为目前最具吸引力的遗传标记。 DNA指纹具有下述特点：1．高度的特异性：研究表明，两个随机个体具有相同DNA图形的概率仅3×10－11；如果同时用两种探针进行比较，两个个体完全相同的概率小于5×10－19。全世界人口约50亿，即5×109。因此，除非是同卵双生子女，否则几乎不可能有两个人的DNA指纹的图形完全相同。2．稳定的遗传性：DNA是人的遗传物质，其特征是由父母遗传的。分析发现，DNA?指纹图谱中几乎每一条带纹都能在其双亲之一的图谱中找到，这种带纹符合经典的孟德尔遗传规律，即双方的特征平均传递50％给子代。3．体细胞稳定性：即同一个人的不同组织如血液、?肌肉、毛发、精液等产生的DNA指纹图形完全一致。 1985年Jefferys博士首先将DNA指纹技术应用于法医鉴定。1989年该技术获美国国会批准作为正式法庭物证手段。我国警方利用DNA?指纹技术已侦破了数千例疑难案件。DNA 指纹技术具有许多传统法医检查方法不具备的优点，?如它从四年前的精斑、血迹样品中，仍能提取出DNA来作分析；如果用线粒体DNA检查，时间还将延长。此外千年古尸的鉴定，在俄国革命时期被处决沙皇尼古拉的遗骸，以及最近在前南地区的一次意外事故中机毁人亡的已故美国商务部长布朗及其随行人员的遗骸鉴定，都采用了DNA指纹技术。
DNA指纹图谱
DNA指纹图谱实验 上课地点：化学楼120 上课时间：选课时 任课教师：薛闯办公地点：生化楼215 电话：84706308 课程要求： 预习实验内容，掌握实验目的及原理、仪器和试剂、实验步骤； 手写完成预习报告（实验名称、实验目的、实验原理、实验器材与试剂、实验方法与步骤），课堂检查预习报告情况。 自带U盘和尺子。 实验注意事项： 1、实验台上物品按实验室管理老师要求摆放整齐； 2、实验废物按实验室管理老师要求收集； 3、实验结束后，经老师检查后方可离开。 实验纪律： 1、按时上课 2、穿实验服（白大衣） 3、不许吃东西，课堂严禁大声喧哗 4、手机静音 实验成绩： 预习报告：20分 实验操作：40分 报告内容：结果和讨论40分
DNA指纹图谱实验 （指导教师：薛闯） 一．实验目的 1. 掌握DNA 指纹图谱技术的概念、原理和基本操作过程 2. 掌握琼脂糖凝胶电泳的基本操作技术，学习利用琼脂糖凝胶电泳测定DNA 片段的长度。 3. 掌握对DNA指纹数据进行基本统计分析方法。 二. DNA指纹图谱实验原理 1984 年英国莱斯特大学的遗传学家Jefferys 及其合作者首次将分离的人源小卫星DNA 用作基因探针，同人体核DNA 的酶切片段杂交，获得了由多个位点上的等位基因组成的长度不等的杂交带图纹，这种图纹极少有两个人完全相同，故称为"DNA指纹"，意思是它同人的指纹一样是每个人所特有的。DNA 指纹的图像在X光胶片中呈一系列条纹，很像商品上的条形码。由于DNA 指纹图谱具有高度的变异性和稳定的遗传性，且仍按简单的孟德尔方式遗传，成为目前最具吸引力的遗传标记。 DNA 指纹具有下述特点： 1. 高度的特异性：研究表明，两个随机个体具有相同DNA 图形的概率仅3×10-11 ；如果同时用两种探针进行比较，两个个体完全相同的概率小于5×10 -19。全世界人口约50 亿，即5×109。因此，除非是同卵双生子女，否则几乎不可能有两个人的DNA 指纹的图形完全相同。 2. 稳定的遗传性：DNA 是人的遗传物质，其特征是由父母遗传的。分析发现，DNA指纹图谱中几乎每一条带纹都能在其双亲之一的图谱中找到，这种带纹符合经典的孟德尔遗传规律，即双方的特征平均传递50 % 给子代。 3. 体细胞稳定性：即同一个人的不同组织如血液、肌肉、毛发、精液等产生的DNA 指纹图形完全一致。 DNA 指纹图谱法的基本操作：
DNA指纹技术的原理与应用
DNA指纹技术的原理与应用 生物技术1001班，谢晓梅，0306100209 摘要：随着分子生物学和遗传性的迅速发展，遗传多态性的研究已经从形态水平深入到分子水平。DNA指纹技术是分子生物学中一种新技术，它是从分子水平区别不同种类生物之间以及同种生物之间差异的重要手段，为DNA多态性的研究提供了便利的技术手段，同时在法医学、医学、遗传育种、物种进化等方面得到广泛应用。本文综述了DNA多态性研究与DNA指纹技术的基本原理、具体分析技术、应用以及前景等。 关键词：DNA多态性；DNA指纹图谱；原理；技术；应用 1.DNA指纹技术的原理 1.1.DNA的多态性 多态性是指在一个生物群体中，同时和经常存在两种或者多种不连续的变异型或基因型或等位基因，也称之为遗传多态性。每一个个体在遗传上的不同不仅表现在基因产物上，其本质是DNA水平上的差异。一般是由于DNA分子中不编码蛋白质的区域和没有重要调节功能的区域发生了中立突变，这些突变构成的DNA变异，在群体中如果大于10%，则称为DNA分子水平的遗传多态性，简称DNA多态性。 1.1.1DNA多态性的发现 1980年，Wyman和White在人DNA文库中的随机片段中分
离到一个可揭示DNA多态性的高变重复序列。随后，1985年，Jeffrey 等用人肌红蛋白基因内含子中33bp的核心序列的高变重复序列片段做探针，获得了好像人的指纹一样具有高度特异的DNA“指纹图”，并首次用于亲子鉴定中，为DNA多态性应用与法医学等领域开辟了新纪元，也促进了DNA多态性的更广泛更深入的研究。 1.1.2 DNA多态性的分类 DNA多态性包括DNA片段长度多态性、DNA重复序列多态性和单核苷酸多态性。 1.1. 2.1DNA片段长度多态性（FLP） DNA片段长度多态性，即由于单个碱基的缺失、重复和插入所引起限制性内切酶位点的变化，而导致DNA酶切片段长度的变化，又称为限制性片段长度多态性，这是一类比较普遍的多态性。 1.1. 2.2DNA重复序列多态性（RSP） DNA重复序列的多态性，特别是短串联重复序列，如小卫星DNA和微卫星DNA，主要表现在重复序列拷贝数的变异。 小卫星DNA，又称可变数目的串联重复序列（VNTR），由15-65bp的基本单位串联而成，总长通常不超过20kb，重复次数在人群中是高度变异的，VNTR决定了小卫星DNA长度的多态性。 微卫星DNA，又称简单重复序列（SSR）,其基本序列只有1-8bp，通常只重复10-60次。 1.1. 2.3单核苷酸多态性（SNP）
基因指纹技术的原理及其应用
基因指纹技术的原理及其应用 Wyrnan等人首先在人基因文库的DNA随机片段中, 分离出高度多态的重复顺序区域, 此后, Ben等在人胰岛素基因附近, Higgs等在α--珠蛋白基因附近等发现有高度重复序列, 有人把这些分散在基因组的串联重复的短小序列称为小卫星DNA (Minisatellite DNA )。一个小卫星DNA重复单位长度一般从几个到几十个核苷酸, 重复单位数目从几个到几百个。不同的重复单位数目构成了小卫星D N A的高度多态性。Jeffreys等(1985a)用人的肌红蛋白基因内含子高变区重复序列的核心序列作为探针, 在不十分严格的洗脱条件下同 D N A 内切酶酶切的人基因组DNA的电泳图谱进行southern印迹杂交, 所产生的图谱在不同个体之间均存在明显差异性, 与人的指纹相似, 表现出高度的个体特异性. 这种特异性仍按孟德尔方式遗传,因而称为DNA指纹图谱。继小卫星D N A之后, 另一类更简单的短序列核苷酸串联重复亦被发现, 重复序列的核苷酸核苷酸数目可能是1个, 2 个或3个、4个, 其中最常见的双核苷酸, 即(A C )n和(T G )n (n 大约1 0---6 0 ) , 这被称为微卫星D N A (Mierosatellite DNA ) 。在人类基因组中存在5000 ---10000 个这类串联重复家族,因而列为最丰富时穿插重复D N A 家族之一, 它均匀地穿插在基因组中.Ali等( 1987) 用人工合成的寡核苷酸多聚体作探针, 也得到了人的DNA图普。Welsh 等(1990)和Williams等(1990)用任意寡核苷酸作引物对基因组进行PCR扩增, 扩增产物的电泳图谱也表现高度的变异性, 这就是随机放
DNA指纹的遗传分析实验报告
DNA指纹的遗传分析 【实验原理】 “DNA指纹”是指可以利用DNA差异来进行与传统指纹分析相似的身份识别。DNA指纹是以DNA的多态性为基础，而卫星DNA的发现则是其最重要的奠基石。卫星DNA是由一短序列（即重复单位或核心序列）多次重复而成，因此也有人称其为可变数目串联重复序列（variable numbers of tandem reprat，VNTR）,在人类基因组中存在多种由不同重复单位组成的卫星DNA，重复单位的碱基序列在不同个体中具有高度的保守性，而卫星DNA 的多态性则来源于重复单位的重复次数不同，并形成了众多的等位基因。列如，人类1号染色体上的VNTR D1S80，核心序列由16个核苷酸组成，拷贝数在14～41个之间，已知29种不同的等位基因。 1984年Jefferys等人首次将分离的人源小卫星DNA用作基因探针，同人类核DNA的酶切片段杂交，产生了由10多条带组成的杂交图谱，不同个体杂交图谱上带的位置就像指纹一样因人而异，因而Jefferys等人称之为DNA 指纹图谱。产生DNA指纹图谱的过程叫做DNA指纹分析，目前包括PCR、RFLP（限制性内切酶酶切片段长度多态性）和RAPD（随机扩增多态性DNA）等方法。 DNA指纹图谱的基本特点： （1）多位点性：基因组中某些位点的小卫星重复单位含有相同或相似的核心序列。在一定的杂交条件下，一个小卫星探针可以同时与十几个甚至几十个小卫星位点上的等位基因杂交。 （2）高变异性：DNA指纹图谱反应的是多个位点上的等位基因的特征，具有很高的变异性。发现两个无血缘关系个体具有相同DNA指纹图谱的概率仅为5×10-19，因此，除了同卵双胞胎，几乎不可能有两个人的DNA指纹图谱完全相同。 （3）稳定的遗传性：DNA指纹图谱中的谱带能够稳定遗传，杂合带遵守孟德尔遗传规律。子代DNA指纹图谱中产生与双亲都不同的新带的概率（基因突变）仅在0.001～0.004之间。DNA指纹图谱还具有体细胞稳定性，即用同一个体的不同组织如血液、肌肉、毛发、精液等的DNA作出的DNA 指纹图谱是一致的。 由于DNA指纹图谱具有这些显著的特征，他已经成为最具吸引力的遗传标记。Jeffreys是第一个意识到DNA指纹可以建立个人身份识别系统的人，并且首先将其用于亲子鉴定，移民审查和凶杀侦破。1989年该技术获美国国会批准作为正式法庭物证手段。此外，它还被用于医生诊断及寻找与疾病连锁的遗传标记，探明动物种群的起源及进化过程，在作物的基因定位及育种上也有非常广泛的应用。
DNA指纹的遗传分析
【实验结果】 1 电泳结果图： 图1：电泳结果图 说明：a.条带1-6是marker的条带。 b.条带7-9是基因D1S80的条带。 2 marker的标准曲线的制作： marker1标准带的相关曲线 图4：marker 1的标准曲线根据图4算出marker 2的相关数据： 离
度 所以可以估算出条带1’~6’的标准分子量大概为2400、1700、1000、700、400、200。 将这一组数据应用到实验结果中marker标准曲线的绘制上，显然会给实验结果带来很大的影响。但又不可避免。 marker标准条带的相关数据 图2 marker的标准曲线 3成员A、C、D的D1S80的计算： 根据marker的标准曲线知 表2： 4结果记录表：
表3：结果记录表 【实验分析及讨论】 A从图1可知小组成员里只有A、C、D有正常的条带，而且全是纯合体，而B、E、F并没有出现正确的条带，分析可能原因：a在取样时取得太少了，致使提取的DNA浓度过低，在该实验的PCR条件下30个循环不能得到正确的DNA分子拷贝。b取样不合适，可能在去口腔上皮时并没有在适合的位置取，导致取出来的并不是口腔上皮。c在操作过程中一些错误的步骤导致没有提出正确的DNA分子。 B图1中最下面的有一排亮亮的条带。据分析是PCR体系里引物的条带。但是我们可以发现与B、E、F相比，A、C、D对应的条带最亮最宽，说明引物的含量较多，但是偏偏 A、C、D有正确的条带。这似乎说不通，但是进一步的分析可以推测有以下两种原因：a在向Pcr小管里加入体系时，由于移液枪不准造成的加入体系不同，但这种概率较小。b在向胶孔加入样品时由于加入量不同造成的结果。这个显然比第一种出现的概率要大得多。 C原理中我们指出人类1号染色体上的VNTR D1S80，核心序列由16个核苷酸组成，拷贝数在14～41个之间，已知29种不同的等位基因。但是我们的实验结果里D的拷贝数为13，却小于14，由于两者比较接近所以将D的拷贝数应该认为是14，而出现这种偏差的原因可能在于：a marker标准的分子量我们是用的周五晚上组的图估算出来的(如图3)，并不是说明书上标准的，所以marker的标准曲线与实际的可能有一定的差距，这样就会导致最后的结果也会有一定的差距。b在photoshop CS3软件测量距离时，并没有专业的分析距离的功能，而是利用相关功能读出来的，所以这可能会给结果带来很大的偏差。 D如果一个个体的两个D1S80等位基因之间相差一个重复，不可以用琼脂糖凝胶电泳检测。原因是在实验中我们用到的缓冲液是1*TAE，1.5%的琼脂糖。根据相关资料显示这种胶的的分辨率在80bp~4kb，而一个重复是16bp，所以我们不可以用琼脂糖凝胶电泳检测。 F用PCR、RFLP、RAPD方法产生DNA指纹图谱各有利弊：PCR方法简单，但不准确，还需要设计引物.RFLP 利用酶的特异性给为准确快速，缺点有RFLP分析对样品纯度要求较高，样品用量大，且RFLP多态信息含量低，多态性水平过分依赖于限制性内切酶的种类和数量，加之RFLP分析技术步骤繁琐、工作量大、成本较高，所以其应用受到了一定的限制。RAPD利用随机的引物原理简单，快速，弊端有RADP图谱中某些弱带重复性较差，而且目前该法在引物长度和序列及应用的引物数目、扩增反应条件等实验技术方面未标准化，影响了不同条件下结果的可比性；每个标记含有的信息量小；有假阳性或假阴性结果；显性标记，无法区分从一个位点扩增的DNA片段是纯合的还是杂合的，无法进行等位基因分析。用在种以上类群间的比较时无法得到可靠的遗传距离。 【结果与分析】 本次实验所选择的方法是D1S80指纹图谱分析的常用方法。人群中D1S80座位的杂合率约为86％。从理论上讲，可能存在435种不同的等位基因组合。利用D1S80座位两侧序列设计的引物（Kasai et al，1990），通过PCR反应，很容易确定特定个体的D1S80等位基因构成，纯合体只有一条DNA带，而杂合体有两条不同的DNA带。 1．将小组的电泳结果拍照，并把照片贴在实验报告上，对照片进行必要的说明，例如，相对分子质量的标记各片段的大小（bp）。 （见附图） 2．
DNA指纹技术的发展和应用
DNA指纹技术的发展和应用 虽然DNA指纹鉴别技术如今已经被普遍用于很多国家的破案过程，但20年前这一技术刚刚问世时却是一个非常重大的突破。英国科学家亚历克·杰夫里斯至今仍不敢相信，自己的发现如今已得到如此广泛的应用，但现在他却对这项技术生出了一份担心。 杰夫里斯在最近召开的一个纪念DNA指纹技术发明20周年新闻发布会上说：“它可能会引起一些基因隐私问题。”杰夫里斯表示，DNA指纹鉴定技术的发展前景很广阔，但同时存在成本高、操作困难等缺憾。杰夫里斯预计，科学家将来甚至可以从DNA指纹中判断出一个人头发、眼睛的颜色，以及其它相貌特征。而每个国家也将颁布DNA身份证，记录持有者所有的遗传信息，在器官移植、输血、耐药基因的认定和干细胞移植方面发挥重大作用。 DNA指纹鉴别术的首次问世 通过分子化学的方式将生物的遗传物质DNA（脱氧核糖核酸）形成图谱，就是该生物的DNA指纹。之所以称为“指纹”，是由于不同个体的图谱各不相同，具有排他性，就像人的指纹一样。而人的一滴血、一根毛发、几个皮肤细胞等小样品，甚至是鼻黏膜，或者唾液，都可以用来进行DNA指纹分析。 英国科学家亚历克·杰夫里斯，20年前一个周一的清晨在研究基因变异时偶然发现基因上存在一些微小的结构，而这些结构足以区别不同的个体。因此，他想到是否可以利用这种结构上的差异来区分不同的人，并绘制出了世界上第一幅DNA指纹。 Professor Sir Alec Jeffreys, University of Leicester（莱斯特，英国城市） 半年之后，他发明的此项技术得到了第一次应用。1985年，一个加纳移民家庭中最小的儿子返回加纳探亲，当他回到英国之后，海关发现他的护照被涂改了，因此认定回来的这个孩子是“冒牌货”。尽管血型鉴定说明他是这个家庭的亲属，却不能判定是这一家的儿子，还是侄子。后来，警方邀请杰夫里斯对这个孩子进行DNA指纹鉴别。结果证实，从遗传特征看，这个孩子是这一家儿子的可能性是99.997％。从促成家庭团聚开始，DNA指纹鉴别从此以一种奇妙的方式影响着现代社会。
DNA指纹技术及其应用
DNA指纹技术及其应用 周珊珊（浙大环科所，杭州310029） 摘要综合比较、分析了目前常DNA指纹技术，如RFLP、VNRT、RARP、AFLP、STS(SSR、CAPS、SCAR)、RFLP、SSCP、SNP等的原理、特点和适用范围，简要介绍了DNA指纹技术的研究发现状以及发展前景。 关键词DNA指纹技术；分子杂交；PCR技术；DNA芯片技术 前言 DNA指纹图谱是一种在单一实验中可检测出大量DNA位点差异性的分子生物学技术。1985年，Jeffreys及其合作者[1]分析了人的肌红蛋白基因，从中获得了多位点的小卫星探针。它可同时与众多的DNA限制性酶切电泳图谱杂交，可得到具多条带的复杂图谱。这种表现出高度的种属及个体特异性的杂交图谱即称为DNA指纹图谱(DNA fingerprint)。随着各种高水平探针如报卫星探针、寡聚核苷酸探针的相继问世，成为当今最先进的分子水平上的遗传标记系统。指纹图谱具有高度的变异性及多位点性，充分体现了物种的遗传多态性，使其在动植物科学研究、遗传疾病的诊断、基因图谱的绘制，遗传标记及法医学等方面得到广泛应用。本文将对几类主要的DNA指纹技术原理及特点做简要叙述，并进一步阐述其发展前景。 1．DNA指纹技术原理及特点 2.1 基于分子杂交技术的DNA指纹技术 2.1.1 限制性片断长度多态性（Restriction Fragment Length Polymorphism, RFLP） 某些DNA序列的差异可通过限制性酶切片段长度的改变反映出来，此即限制性片段长度多态性(RFLP)。1980年Botstein等[2]首先提出利用RFLP作为标记构建遗传图图谱。其主要原因是由于DNA序列个别碱基的突变而引起某个限制性内切酶识别位点的获得或丢失，表现为不同长度的酶切片段。 RFLP的等位基因具有共显性特点。RFLP标记位点数量不受限制，通常可检测的基因座位数为1～4个[3]。RFLP结合基因探针分析的最大优点是产生的带型清楚明确。这是因为相当大量的DNA被切割，电泳和染色后的DNA片段易于显示出来。相反，PCR产生的指纹(如AP－PCR或ERIC－PCR产生的指纹)很难以再现并可能“模糊的”或“假的”带，使其难以解释。RFLP技术也存在一些缺陷，主要是
DNA指纹图谱技术
DNA指纹图谱技术在土壤微生物多样性研究中的应用pace等于1986年首次利用rrna基因确定环境样品中的微生物，通过对5s rrna基因的序列分析来研究微生物的生态和进化。该方法很快被用于微生物多样性研究领域。由于5s rrna基因相对较小，携带信息相对较少，因而揭示微生物群落多样性的能力有限。相比之下，随后开展的16s rrna基因序列分析为微生物多样性研究提供了更多信息，且效率更高。目前16s rrna基因序列分析已广泛应用于微生物多样性的研究。16s rrna基因序列分析是主要基于已建立的微生物16s rrna基因序列数据库，用以确定细菌的系统发育关系，并使序列探针用于识别未知菌成为可能。当然序列探针的确定也可根据分子标记方法，如rapd方法进行。利用16s rrna基因序列研究微生物多样性可采用不同的策略。目前一般常用以下几种方法。 一、变性梯度凝胶电泳（dgge）和温度梯度凝胶电泳（tgge ）1993年muyzer等将dgge技术引入环境微生物学多样性的研究。随后该技术被广泛用于比较不同生态系统中的微生物群落的多样 性及监测特定微生物种群的动态变化，dgge和tgge的原理是根据含有不同序列的dna片段（16s rrna基因扩增产物）在具有变性剂梯度或温度梯度的凝胶上由于其解链行为的不同而导致迁移率的 不同，部分解链的dna片段在凝胶中的迁移速率低于完全螺旋形式的dna分子，从而含有不同碱基序列的dna片段就得到有效分离。
结合pcr扩增标记基因或其转录物（rrna和mrna）的dgge方法能直接显示微生物群落中优势组成成分。由于它可同时对多个样品进行分析，使之非常适合研究微生物群落的时空变化，而且可以通过对酶切条带进行序列分析，或通过与独特的探针杂交鉴定群落组成，可以方便地了解环境被干扰后的微生物群落变化或某种指示微生物的命运。oliver等用dgge方法考察了农田微生物的变化情况，认为环境变化对农田微生物的多样性有很大影响。但是dgge/tgge 技术也存在一定的局限性。 其缺陷之一是只能分离约500 bp大小的dna片段，这限制了作为下一步用于杂交分析的探针设计。并且研究报道有些种类细菌16s rdna在dgge上不只显示1条带，而不同种细菌的16s rdna序列在dgge上也可能因为具有相同的解链行为而不能被分开。即便存在以上的一些局限性，dgge/tgge仍是分析微生物群落多样性较为敏感的方法之一。 二、单链构象多态性（sscp） sscp是对16s rrna基因扩增产物进行分析的另一种简便有效的方法。该技术最初用来检测人类dna的基因多态性，lee等在1996年首次报道将sscp技术应用到环境样品微生物群体多样性分析。不同碱基序列的单链dna分子构象不同，dna片段变性成单链后受到凝胶不同分子筛作用力最终使不同dna片段得到分离。电泳结束后可以将不同的条带切下并测序，或采用特异性探针进行杂交，进而
DNA指纹的遗传分析
DNA指纹的遗传分析 【原理】 “DNA指纹”是指可以利用DNA差异来进行与传统指纹分析相似的身份识别。DNA指纹是以DNA的多态性为基础，而卫星DNA的发现则是其最重要的奠基石。卫星DNA是由一短序列（即重复单位或核心序列）多次重复而成，因此也有人称其为可变数目串联重复序列（variable numbers of tandem reprat，VNTR）,在人类基因组中存在多种由不同重复单位组成的卫星DNA，重复单位的碱基序列在不同个体中具有高度的保守性，而卫星DNA 的多态性则来源于重复单位的重复次数不同，并形成了众多的等位基因。列如，人类1号染色体上的VNTR D1S80，核心序列由16个核苷酸组成，拷贝数在14～41个之间，已知29种不同的等位基因。 1984年Jefferys等人首次将分离的人源小卫星DNA用作基因探针，同人类核DNA的酶切片段杂交，产生了由10多条带组成的杂交图谱，不同个体杂交图谱上带的位置就像指纹一样因人而异，因而Jefferys等人称之为DNA 指纹图谱。产生DNA指纹图谱的过程叫做DNA指纹分析，目前包括PCR、RFLP（限制性内切酶酶切片段长度多态性）和RAPD（随机扩增多态性DNA）等方法。 DNA指纹图谱的基本特点： （1）多位点性：基因组中某些位点的小卫星重复单位含有相同或相似的核心序列。在一定的杂交条件下，一个小卫星探针可以同时与十几个甚至几十个小卫星位点上的等位基因杂交。 （2）高变异性：DNA指纹图谱反应的是多个位点上的等位基因的特征，具有很高的变异性。发现两个无血缘关系个体具有相同DNA指纹图谱的概率仅为5×10-19，因此，除了同卵双胞胎，几乎不可能有两个人的DNA指纹图谱完全相同。 （3）稳定的遗传性：DNA指纹图谱中的谱带能够稳定遗传，杂合带遵守孟德尔遗传规律。子代DNA指纹图谱中产生与双亲都不同的新带的概率（基因突变）仅在0.001～0.004之间。DNA指纹图谱还具有体细胞稳定性，即用同一个体的不同组织如血液、肌肉、毛发、精液等的DNA作出的DNA 指纹图谱是一致的。 由于DNA指纹图谱具有这些显著的特征，他已经成为最具吸引力的遗传标记。Jeffreys是第一个意识到DNA指纹可以建立个人身份识别系统的人，并且首先将其用于亲子鉴定，移民审查和凶杀侦破。1989年该技术获美国国会批准作为正式法庭物证手段。此外，它还被用于医生诊断及寻找与疾病
《DNA指纹技术》教学设计
一、教材分析： 《DNA指纹技术》是高中生物人教版必修二第三章第三节科学﹒技术﹒社会的内容。本节内容重点在于情感态度与价值观的目标，而不是知识目标。学习DNA指纹技术的应用，可以使学生对DNA的特异性与多样性以及它在遗传中的作用有所了解。认识科学技术在人类生活中的应用价值，认同科学技术是把双刃剑，从而学会辩证的认识问题与思考问题并持续关注科学技术对社会的影响。 二、学情分析： 我所任教的班级是普通高中的高一学生。学生的生物学知识储备有限，所以对于DNA指纹技术原理的讲解不宜太难理解，可以采用视频图片等形式，让学生有更直观的认识。为了更好地落实教学目标，应把教学重点放在DNA指纹技术的应用的讨论，让学生能够认识科学技术在人类生活中的应用价值并持续关注科学技术对社会的影响。 三、教学目标： 1、知识目标： ①概述DNA指纹技术的概念。 ②认识DNA指纹技术在人类生活中的应用价值。 ③说明DNA指纹技术的原理及特点。 2、情感态度与价值观目标： ①认同科学技术是把双刃剑，学会辩证的认识问题思考问题。 ②关注科学技术对社会的影响，对科学技术对社会的影响保持兴趣。 3、能力目标： ①完成对影片所提供信息的提炼、归纳。 ②通过对建立新生儿DNA信息库的讨论与分析，说出其利与弊，并尝试提出解决措施。 四、教学重点：认识科学技术在人类生活中的应用价值，认同科学技术是把双刃剑，学会辩证的认识问题思考问题，关注科学技术对社会的影响。 五、教学难点：认同科学技术是把双刃剑，学会辩证的认识问题思考问题，关注科学技术对社会的影响。 六、教学时长：一课时 七、教学手段：多媒体课件 八、教学过程：
DNA指纹概述
DNA指纹概述 （02生物本四王必娜） 摘要：ＤＮＡ指纹技术是分子生物学中的一种新技术.它是从分子水平区别不同种类生物之间以及同种生物之间差异的重要手段.它在法医学鉴定、物种起源进化研究、动植物及微生物ＤＮＡ指纹资料库的建立、畜牧科学研究、癌症的研究、疾病的诊断、亲子鉴定等方面具有非常重要的应用.本文简要阐述了DNA指纹科学的多个方面. 关键词：DNA指纹，发现,特点，应用 众所周知,我们每个人的指纹都是独特的,两个完全一模一样的指纹是没有的,因为两个不同的人具有相同指纹的概率仅为几十亿分之一.而人的指纹是终生不变的,因此,它就成了每个人终生所特有的特征,但由于一些特殊情况,例如外伤后无手或抹去指纹等就无法从指纹识别这个人.另外,其它生物也无法从指纹上识别.所以,怎样从细胞内部进行识别,就成为人们的一种设想.随着分子生物学的迅速发展,ＤＮＡ指纹技术就解决了这一问题. 1. DNA指纹的由来 DNA指纹是把DNA作为像指纹那样的独特特征来识别不同的人.现代分子生物学知识告诉我们，人身上的每个细胞有总数约为30亿个碱基对的DNA，而每个人的DNA都不完全相同，人与人之间不同的碱基对数目达几百万之多（克隆人除外），因此通过分子生物学方法所显示出来的人的DNA模样就会因人而异，人们就可以像指纹那样分辨人与人的不同，这也就是“DNA指纹”一词的由来. 2. DNA指纹的发现 发现DNA指纹的是英国科学家亚历克·杰夫里斯.20年前的一个清晨，他在研究基因变异时偶然发现基因上存在一些微小的结构，而这些结构足以区别不同的个体.因此，他想到是否可以利用这种结构上的差异来区分不同的人，并绘制出了世界上第一幅DNA指纹.半年后，此项技术得到了第一次应用，而DNA指纹鉴别首次用于司法调查是在1986年. 3. DNA指纹的特点 3.1 高度特异性和稳定性 DNA指纹是从血液或其他组织中提取基因的DNA，用特定方法把DNA切割成很多长短不等的片段，把这些片段通过电泳的方法按长短分开，然后转移，固定和杂交.这些杂交的片段可以通过放射自显影或染色处理显示出来，形成图谱，一般包含15-30条带(即杂交片段)，肉眼可辨.不同个体的图谱是不同的，就像人的指纹一样互不相同.而同一个体的不同生长发育阶段和不同组织的DNA指纹是相同的.所以，它既有高度的个体的特异性，同一个体又是一致和稳定的.从一滴血，一根毛发，精液，几个皮细胞等小样品，甚至从鼻中黏膜，唾液，长久的尸骨都能随时做DNA指纹分析. 3.2 多位点性 高分辨率的DNA指纹图通常由15-30条带组成，看上去就相挂号信上的条码一样. 在多个物种上的研究表明,DNA指纹区中的绝大多数区带是独立遗传的.因此，一个DNA指纹探针实际上能同时检测基因组中数十个位点的变异性.同时,在1个基因组中,用不同探针获得的ＤＮＡ指纹,在很大程度上是不一样的,用几个不同的探针所获得的信息可以累加. 3.3 简单的遗传方式
DNA指纹技术
《DNA指纹技术》教学设计 一、教材分析： 《DNA指纹技术》是高中生物人教版必修二第三章第三节科学﹒技术﹒社会的内容。本节内容重点在于情感态度与价值观的目标，而不是知识目标。学习DNA指纹技术的应用，可以使学生对DNA的特异性与多样性以及它在遗传中的作用有所了解。认识科学技术在人类生活中的应用价值，认同科学技术是把双刃剑，从而学会辩证的认识问题与思考问题并持续关注科学技术对社会的影响。 二、学情分析： 我所任教的班级是普通高中的高一学生。学生的生物学知识储备有限，所以对于DNA指纹技术原理的讲解不宜太难理解，可以采用视频图片等形式，让学生有更直观的认识。为了更好地落实教学目标，应把教学重点放在DNA指纹技术的应用的讨论，让学生能够认识科学技术在人类生活中的应用价值并持续关注科学技术对社会的影响。 三、教学目标： 1、知识目标： ①概述DNA指纹技术的概念。 ②认识DNA指纹技术在人类生活中的应用价值。 ③说明DNA指纹技术的原理及特点。 2、情感态度与价值观目标： ①认同科学技术是把双刃剑，学会辩证的认识问题思考问题。 ②关注科学技术对社会的影响，对科学技术对社会的影响保持兴趣。 3、能力目标： ①完成对影片所提供信息的提炼、归纳。 ②通过对建立新生儿DNA信息库的讨论与分析，说出其利与弊，并尝试提出解决措施。 四、教学重点：认识科学技术在人类生活中的应用价值，认同科学技术是把双刃剑，学会辩证的认识问题思考问题，关注科学技术对社会的影响。 五、教学难点：认同科学技术是把双刃剑，学会辩证的认识问题思考问题，关注科学技术对社会的影响。 六、教学时长：一课时 七、教学手段：多媒体课件 八、教学过程：