四、DNA指纹术的工作原理
• 1、将送检的各种生物学检样如毛发、血痕、精 、将送检的各种生物学检样如毛发、血痕、 人体组织或白骨等，把其中所含的DNA提取 斑、人体组织或白骨等，把其中所含的 提取 出来。 出来。 • 2、如果提取的 量很少，可以将DNA样品 、如果提取的DNA 量很少，可以将 样品 进行PCR扩增，得到大量的所需 扩增， 进行 扩增 得到大量的所需DNA。 。 • 3、选用与探针配对的限制性核酸内切酶，在长 、选用与探针配对的限制性核酸内切酶， 位置上加以切割， 链DNA位置上加以切割，将分子量很大的 位置上加以切割 将分子量很大的DNA 长链切成许多长度不同的小片段 。
第一个DNA指纹 指纹 第一个
• 早在 早在1984年，英国莱斯特大学的遗传学家Jefferys及 年 英国莱斯特大学的遗传学家 及 其合作者首次通过DNA分子生物学实验方法获得了一系 其合作者首次通过 分子生物学实验方法获得了一系 列可以在胶片上看到的图纹， 列可以在胶片上看到的图纹，这些图纹极少有两个人完全 相同，故称为“DNA指纹 指纹”， 相同，故称为“DNA指纹”，意思是它与人的指纹一样是 每个人所特有的。 每个人所特有的。 • 人类历史上第一个用 人类历史上第一个用DNA指纹破案的例子也是由 指纹破案的例子也是由 Jefferys参与完成的。在1986年的一起发生在英国列 参与完成的。 参与完成的 年的一起发生在英国列 斯特郡的奸杀案中， 使用DNA指纹成功的证明 斯特郡的奸杀案中，Jefferys使用 使用 指纹成功的证明 了当时一名嫌疑男子并非真正凶手。 了当时一名嫌疑男子并非真正凶手。
• “小卫星DNA”具有高度的可变性，不同个体， 具有高度的可变性， 小卫星 具有高度的可变性 不同个体， 彼此不同。 小卫星DNA”中有一小段序列则 彼此不同。但“小卫星 中有一小段序列则 在所有个体中都一样，称为“核心序列” 在所有个体中都一样，称为“核心序列”。如果 把核心序列串联起来作为分子探针， 把核心序列串联起来作为分子探针，与不同个体 进行分子杂交， 的DNA 进行分子杂交，就会呈现出各自特有的 杂交图谱，它们与人的指纹一样，具有专一性和 杂交图谱，它们与人的指纹一样， 特征性，因人而异，因此被称为“ 指纹” 特征性，因人而异，因此被称为“DNA指纹”。 指纹
• 高度变异性 不同的个体或群体有不同的 不同的个体或群体有不同的DNA指 指 纹图。 纹图。一般选用任何一种识别四个碱基的内切酶 来切DNA，经过电泳后，这种个体间差异性就能 来切 ，经过电泳后， 表现出来。 表现出来。英国遗传学家杰弗里斯对白种人研究 表明，两个随机个体具有完全相同的DNA指纹图 表明，两个随机个体具有完全相同的 指纹图 的概率为3000亿分之一，两个同胞个体具有相 亿分之一， 的概率为 亿分之一 同图谱的概率也仅仅为200万分之一。 万分之一。 同图谱的概率也仅仅为 万分之一
遗传学家Jefferys和第一张 和第一张DNA指 和第一张 指 纹
• 人类基因组 人类基因组DNA中贮存着可供正常生存和遗传的信息， 中贮存着可供正常生存和遗传的信息， 中贮存着可供正常生存和遗传的信息 这些信息以基因、密码的形式排列组合在DNA分子之中 这些信息以基因、密码的形式排列组合在 分子之中 其中能够制造蛋白质的基因约有8万个 万个。 ，其中能够制造蛋白质的基因约有 万个。 • DNA序列中存在三种类型：单拷贝序列、中等程度重复 序列中存在三种类型： 序列中存在三种类型 单拷贝序列、 序列和高度重复序列。重复序列就是一种序列在DNA分 序列和高度重复序列。重复序列就是一种序列在 分 子中重复出现几百次、几千次、几万次甚至百万次， 子中重复出现几百次、几千次、几万次甚至百万次，它们 总序列的3%-4%。每个重复序列在 占DNA总序列的 总序列的 。每个重复序列在300个核苷 个核苷 酸长度之内。 酸长度之内。由于高度重复序列经超速离心后以卫星带出 现在主要DNA带的邻近处，所以也被称为“卫星 带的邻近处， 现在主要 带的邻近处 所以也被称为“卫星DNA” 。卫星DNA中的重复序列单元则称为“小卫星DNA”。 卫星 中的重复序列单元则称为“小卫星 。 中的重复序列单元则称为
二、DNA指纹图谱的构建
• 国外在 世纪70年代发展起来的 国外在20世纪 年代发展起来的 片段分析技术—— 世纪 年代发展起来的DNA片段分析技术 片段分析技术 限制性片段长度多态性标记（ 限制性片段长度多态性标记（RFLP）在许多领域都有成功 ） 的应用，也常用于构建各种DNA指纹图谱。 的应用，也常用于构建各种 指纹图谱。 指纹图谱 • 但目前人们已普遍感到RFLP方法技术步骤繁琐费时费力， 但目前人们已普遍感到RFLP方法技术步骤繁琐费时费力， 方法技术步骤繁琐费时费力 应用不便。 世纪80年代中期 技术诞生以来， 应用不便。自20世纪 年代中期 世纪 年代中期PCR技术诞生以来，因其 技术诞生以来 操作简便、不需使用同位素、灵敏度高、特异性强等优点， 操作简便、不需使用同位素、灵敏度高、特异性强等优点， 迅速被用于相关领域。从常规PCR发展而来的应用随机引 迅速被用于相关领域。从常规 发展而来的应用随机引 物扩增的随机扩增多态性DNA标记或称任意引物 标记或称任意引物PCR 解决 物扩增的随机扩增多态性 标记或称任意引物 了未知特异DNA序列的情况下检测 序列的情况下检测DNA的多态性。RAPD 的多态性。 了未知特异 序列的情况下检测 的多态性 技术目前广泛用于中药DNA指纹图谱的构建，在目前绝大 指纹图谱的构建， 技术目前广泛用于中药 指纹图谱的构建 多数药用动植物DNA序列还未知的情况下，RAPD技术具 序列还未知的情况下， 多数药用动植物 序列还未知的情况下 技术具 有广阔的应用前景。 有广阔的应用前景。
• 7、用放射性胶片与尼龙薄膜叠放，尼龙膜上的 、用放射性胶片与尼龙薄膜叠放， 放射性探针便会发出X射线使胶片曝光 射线使胶片曝光， 放射性探针便会发出 射线使胶片曝光，从而使 杂交探针的长度不同的DNA片段位置显影在胶片 杂交探针的长度不同的 片段位置显影在胶片 这样的特征DNA片段条状图谱，便是所谓的 片段条状图谱， 上。这样的特征 片段条状图谱 DNA指纹。 指纹。 指纹
三、DNA指纹的特点
• 多位点性 高分辨率的 高分辨率的DNA指纹图谱通常由 15-30条带 指纹图谱通常由 条带 组成，看上去就像挂号信上的条码签一样。DNA指纹区 组成，看上去就像挂号信上的条码签一样。 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 中的绝大多数区带是独立遗传的，因此一个 指纹探 针能同时检测基因组中数十个位点的变异性。 针能同时检测基因组中数十个位点的变异性。 • 简单的遗传方式 DNA指纹图中的区带是可以遗传的， 指纹图中的区带是可以遗传的， 指纹图中的区带是可以遗传的 这不同于人的指纹。 这不同于人的指纹。DNA指纹区带遵循简单的孟德尔遗 指纹区带遵循简单的孟德尔遗 传方式。 传方式。后代图中的每一条带都可以在双亲之一的图中找 只有0.004的可能性使子女中的一条带不能在其父 到，只有 的可能性使子女中的一条带不能在其父 母中的图中找到。同一个体无病变的不同组织产生的 母中的图中找到。 DNA指纹图完全相同，并能在培养的细胞株中维持下去 指纹图完全相同， 指纹图完全相同 需要说明的是，同卵双胞胎的DNA指纹图完全相同。 指纹图完全相同。 。需要说明的是，同卵双胞胎的 指纹图完全相同
• 4、在胶板尺寸较长的凝胶电泳仪中，对酶解完 、在胶板尺寸较长的凝胶电泳仪中， 全后的DNA片段进行电泳，各酶切片段就会按其 片段进行电泳， 全后的 片段进行电泳 长度大小在电场中进行分离。 长度大小在电场中进行分离。 • 5、先用碱性溶液使凝胶板中分离开的双链 、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， 片段变性为单链片段，然后将凝胶板夹在尼龙膜 并永久性地固定在尼龙膜上。 中，并永久性地固定在尼龙膜上。 • 6、让放射性 探针与尼龙膜上的单链DNA 、让放射性DNA探针与尼龙膜上的单链 探针与尼龙膜上的单链 片段进行杂交。 片段进行杂交。
DNA指纹指纹
Contents
1 2 3 4
什么是DNA指纹 指纹 什么是 DNA指纹图谱的构建 指纹图谱的构建
DNA指纹的特点 指纹的特点
DNA指纹技术的工作原理 指纹技术的工作原理
一、什么是DNA指纹
• 我们每个人的指纹都是独一无二的，目前世界上尚未发现 我们每个人的指纹都是独一无二的， 有完全一样的指纹。我们的DNA也是如此，每个人都有 有完全一样的指纹。我们的 也是如此， 也是如此 一套属于自己的“ 指纹” 那么什么是DNA指纹呢 一套属于自己的“DNA指纹”。那么什么是 指纹 指纹呢 其实就是把DNA作为像指纹那样的独特特征来识别不 ？其实就是把DNA作为像指纹那样的独特特征来识别不 同的人。 指纹技术能够检测出我们的DNA指纹，并 指纹， 同的人。DNA指纹技术能够检测出我们的 指纹技术能够检测出我们的 指纹 被用于个体识别、确定亲缘关系、 被用于个体识别、确定亲缘关系、医学诊断及寻找疾病连 锁的遗传标记。 锁的遗传标记。在动物进化研究中可用于探明动物种群的 起源及进化过程； 起源及进化过程；在物种分类学中可用于区分不同物种以 及同一物种不同品系的潜力， 及同一物种不同品系的潜力，在作物的基因定位以及育种 上也有广泛的应用。 上也有广泛的应用。