DNA指纹图谱技术
DNA指纹技术PPT课件
三、DNA指纹的特点
• 多位点性 高分辨率的DNA指纹图谱通常由 15-30条带 组成，看上去就像挂号信上的条码签一样。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， 这不同于人的指纹。DNA指纹区带遵循简单的孟德尔遗 传方式。后代图中的每一条带都可以在双亲之一的图中找 到，只有0.004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 DNA指纹图完全相同，并能在培养的细胞株中维持下去 。需要说明的是，同卵双胞胎的DNA指纹图完全相同。
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第一个DNA指纹
• 早在1984年，英国莱斯特大学的遗传学家Jefferys及 其合作者首次通过DNA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，这些图纹极少有两个人完全 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。
• 人类历史上第一个用DNA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 斯特郡的奸杀案中，Jefferys使用DNA指纹成功的证明 了当时一名嫌疑男子并非真正凶手。
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• 高度变异性 不同的个体或群体有不同的DNA指 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 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 的概率为3000亿分之一，两个同胞个体具有相 同图谱的概率也仅仅为200万分之一。7来自二、DNA指纹图谱的构建
• 国外在20世纪70年代发展起来的DNA片段分析技术—— 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。
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• 4、在胶板尺寸较长的凝胶电泳仪中，对酶解完 全后的DNA片段进行电泳，各酶切片段就会按其 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DNA 片段变性为单链片段，然后将凝胶板夹在尼龙膜 中，并永久性地固定在尼龙膜上。
• 6、让放射性DNA探针与尼龙膜上的单链DNA 片段进行杂交。
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Байду номын сангаас
三、DNA指纹的特点
• 多位点性 高分辨率的DNA指纹图谱通常由 15-30条带 组成，看上去就像挂号信上的条码签一样。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， 这不同于人的指纹。DNA指纹区带遵循简单的孟德尔遗 传方式。后代图中的每一条带都可以在双亲之一的图中找 到，只有0.004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 DNA指纹图完全相同，并能在培养的细胞株中维持下去 。需要说明的是，同卵双胞胎的DNA指纹图完全相同。
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• “小卫星DNA”具有高度的可变性，不同个体， 彼此不同。但“小卫星DNA”中有一小段序列则 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，与不同个体 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 特征性，因人而异，因此被称为“DNA指纹”。
DNA指纹
1
Contents
1
什么是DNA指纹
2
DNA指纹图谱的构建
3
DNA指纹的特点
4
DNA指纹技术的工作原理
2
一、什么是DNA指纹
DNA指纹图谱分析
DNA指纹图谱法的基本操作：从生物样品中提取DNA（DNA一般都有部分的降解），可运用PCR 技术扩增出高可变位点（如VNTR系统，串联重复的小卫星DNA等）或者完整的基因组DNA，然后将扩增出的DNA酶切成DNA片断，经琼脂糖凝胶电泳，按分子量大小分离后，转移至尼龙滤膜上，然后将已标记的小卫星DNA探针与膜上具有互补碱基序列的DNA片段杂交，用放射自显影便可获得DNA指纹图谱。
琼脂糖凝胶电泳是分离，鉴定和纯化DNA片段的常规方法。
利用低浓度的荧光嵌入染料-溴化乙锭进行染色，可确定DNA在凝胶中的位置。
如有必要，还可以从凝胶中回收DNA条带，用于各种克隆操作。
琼脂糖凝胶的分辨能力要比聚丙烯酰胺凝胶低，但其分离范围较广。
用各种浓度的琼脂糖凝胶可以分离长度为200bp至近50kbp的DNA。
长度100kb或更大的DNA，可以通过电场方向呈周期性变化的脉冲电场凝胶电泳进行分离。
在基因工程的常规操作中，琼脂糖凝胶电泳应用最为广泛。
它通常采用水平电泳装置，在强度和方向恒定的电场下进行电泳。
DNA分子在凝胶缓冲液（一般为碱性）中带负电荷，在电场中由负极向正极迁移。
DNA分子迁移的速率受分子大小，构象。
电场强度和方向，碱基组成，温度和嵌入染料等因素的影响。
三. 实验材料和试剂1. DNA样品2.化学试剂和溶液（1）DNA样品反应缓冲液：100mM Tris，200mM NaCl，20mM MgCl2，2mM DTT，pH 8.0 （2）EcoRⅠ限制性内切酶（3）PstⅠ限制性内切酶（4）电泳缓冲液（50×TAE）Tris 242g冰醋酸57.1mlEDTA（0.5mol/L pH 8.0）100ml使用时用蒸馏水稀释50倍。
（5）样品缓冲液（DNA sample loading dye）0.25%溴酚蓝0.25%二甲苯青40%（W/V）蔗糖（6）溴化乙锭（EB）10mg/ml（7）琼脂糖agarose（电泳级）（8）DNA分子量标记物：Lambda HindⅢDNA markers3. 仪器设备和消耗品电泳仪、电泳槽、样品梳、微波炉、水浴锅、移液器（10μl，200μl，1000μl）、离心管、一次性枪头（200μl，1000μl）。
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。
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。
dna指纹识别技术在法医鉴定中的应用实例
一、概述DNA指纹识别技术是20世纪末至21世纪初以来在法医学领域迅速发展的一项重要技术。
它通过对人体细胞中的DNA进行特定区域的分析，确定一个人的唯一DNA指纹图谱，为刑事案件的破案和亲子鉴定提供了可靠的科学依据。
本文将介绍DNA指纹识别技术在法医鉴定中的应用实例，以探讨其在破案和司法公正中的重要作用。
二、DNA指纹识别技术的基本原理1. DNA结构和特点DNA是存在于人体细胞核内的一种生物分子，其结构具有高度的稳定性和唯一性。
每个人的DNA序列都是独一无二的，如同人类的“生物密码”。
2. DNA指纹的提取和分析通过各种手段（如血液、唾液、头发等）从犯罪现场或亲子鉴定样本中提取DNA，然后使用聚合酶链式反应（PCR）和电泳技术对DNA 进行放大和分析，最终得到一个特定的DNA指纹图谱。
三、DNA指纹识别技术在刑事案件中的应用实例1. 破案实例1：1988年美国弗吉尼亚州的鲍德温案该案发生于1988年，受害者是一名19岁的女性。
警方在案发现场发现了凶手留下的一根头发，通过对头发样本的DNA分析，成功将凶手与案件通联起来，最终将其逮捕归案。
2. 破案实例2：1997年我国北京的杀人案1997年，北京发生了一起特大杀人案，案发现场留下了多处血迹和遗弃的作案工具。
通过对血迹和作案工具的DNA指纹鉴定分析，成功找到了嫌疑人的DNA信息，并最终将其绳之以法。
四、DNA指纹识别技术在亲子鉴定中的应用实例1. 实例1：亲子鉴定案在一起亲子鉴定案中，一名母亲怀疑自己的孩子被非法收养，并找到了曾经的亲生父亲进行亲子鉴定。
通过对母亲、孩子和疑似亲生父亲的DNA样本进行比对和分析，最终证实孩子的身份，并为其争取到合法权益。
2. 实例2：家庭寻亲案在一位失散多年的儿童寻亲案中，通过对失散儿童和疑似亲属的DNA 指纹进行比对和分析，最终成功找到了失散多年的亲人，实现了家庭团聚。
五、DNA指纹识别技术的发展与应用前景随着科学技术的进步和法医学领域的不断发展，DNA指纹识别技术已经成为法医学中不可或缺的一部分。
dna指纹法的原理及应用
DNA指纹法的原理及应用1. 简介DNA指纹法是一种通过比较个体之间的DNA序列差异来进行身份鉴定的技术。
它的原理是利用DNA序列的唯一性和稳定性来确定个体的身份，因为每个人的DNA序列都是独一无二的。
DNA指纹法经过多年的发展和改进，已经成为法医学、亲子鉴定、犯罪侦破等领域中最为可靠和有效的一种鉴定方法。
2. 原理2.1 核酸提取DNA指纹法的第一步是从样本中提取出目标个体的DNA。
通常使用的样本包括血液、口腔拭子、头发根等。
提取DNA的过程主要包括细胞破碎、溶解蛋白质、去除杂质等步骤，最终得到纯净的DNA。
2.2 PCR扩增提取到的DNA通常只有极少量，不足以进行分析。
因此，需要使用聚合酶链式反应（PCR）对DNA进行扩增。
PCR是一种能够在体外迅速扩增DNA片段的技术，可以将数量极少的DNA扩增至足够用于分析的数量。
2.3 DNA片段分析扩增后的DNA片段可以通过多种方法进行分析，如聚丙烯酰胺凝胶电泳、毛细管电泳、聚合酶链式反应-限制性片段长度多态性（PCR-RFLP）等。
这些方法能够将DNA片段按照长度进行分离，生成DNA指纹图谱。
2.4 DNA指纹比对通过比对样本中的DNA指纹图谱，可以判断不同样本之间的相似性或差异性。
如果两个样本的DNA指纹图谱相同，那么它们很有可能来自同一个个体；如果两个样本的DNA指纹图谱不同，那么它们来自不同的个体。
3. 应用3.1 法医学在法医学中，DNA指纹法被广泛应用于犯罪侦破、鉴定遗骨、确认身份等方面。
通过对受害者、嫌疑犯等人体样本提取DNA，进行分析比对，可以帮助警方快速确认犯罪嫌疑人或者揭示未知身份的受害者。
3.2 亲子鉴定DNA指纹法在亲子鉴定中有着重要的应用。
通过对父母和子女的DNA进行比对，可以确定亲子关系。
这对于婴儿认养、亲属关系确认等方面具有重要作用。
3.3 医学研究DNA指纹法在医学研究中也有广泛的应用。
通过对不同人群的DNA指纹进行比对，可以研究不同基因型与特定疾病的关联性，探索遗传疾病的发病机制以及寻找新的治疗方法。
《DNA指纹技术》课件
本PPT课件将介绍DNA指纹技术的定义、原理、应用和局限性。通过本次课 件，您将更深入地了解DNA指纹技术的实际应用。
定义和背景
定义
DNA指纹技术是一种通过鉴定DNA序列中的 多态性位点，将不同DNA样本进行区分和鉴 定的技术。
背景
DNA指纹技术最初是用于研究物种遗传分化 和亲缘关系的一种分子生物学方法。
原理
DNA提取和纯化
通过一系列的化学、物理和生 物学方法，从生物样本中提取 并纯化DNA。
PCR扩增和基因分型技术
利用PCR扩增提取的DNA片段， 进行基因分型分析。
DNA指纹图谱的分析与解 读
对基因分型的结果进行电泳分 析，并生成DNA指纹图谱，进 行结果分析与解读。
应用领域
1
刑事案件中的身份确认问题
通过对 crime scene DNA 和罪犯的
遗传关系的鉴定和亲子鉴定
2
DNA 进行比对来解决身份确认问题。
通过对儿童、父母和其他亲属的 DNA
进行比对，来确定两人之间的亲缘关
系。
3
基因疾病的诊断和治疗
通过对人们的 DNA 进行基因测序， 来确定是否存在某些基因疾病或患病 风险，并为疾病的预防和治疗提供依 据。
民事鉴定
用于亲子关系的确定
具有相当的精确度，可以为 亲子关系的鉴定提供科、种源及其繁殖 途径等进行追溯分析和识别。
具有很高的可靠性和精确度， 是遗传保护的重要手段之一。
结论
DNA指纹技术是现代生物医学领域的一项重要技术，而且具有广泛的应用前景。同时，我们也需要认识 到DNA指纹技术的局限性，合理应用DNA指纹技术。
局限性
1 自然变异和基因突变的影响
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二、以DNA指纹图谱技术为基础的微生物多样性研究方法
变性梯度凝胶电泳（DGGE）和温度梯度凝胶 电泳（TGGE） 原理 在聚丙烯酰胺中加入甲酰胺，从正极到负 极梯度递加，或是形成温度梯度，电泳中的 DNA到达它的变性甲酰胺浓度或温度时，双链 部分解开，造成泳动速度发生变化，从而达到 分离效果。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
二、以DNA指纹图谱技术为基础的微生物多样性研究方法
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DNA指纹图谱技术在土壤微生 物多样性研究中的应用
主要内容
核糖体RNA基因的介绍
以DNA指纹图谱技术为基 础的微生物多样性研究方法
一、核糖体RNA基因的介绍
目前在微生物分类学及菌种鉴定研究中最 有用和最常用的分子是rRNA，rRNA约占细胞中 RNA总量的75%~80%。 真核生物：5S、5.8S、18S、28S四种rRNA基因 原核生物： 5S、16S、23S三种rRNA基因 其中16S、18S rRNA基因大小适中，不但含 有高度保守的基因片段，而且在不同的菌株间 也含有变异的核酸片段，因此其应用最为普遍。
3、限制性片段长度多态性（RFLP） (1)选用rDNA的恒定区序列设计引物； (2)选择性扩增rDNA片断； (3)对扩增产物用适当的限制性内切酶 进行酶切； (4)琼脂凝胶电泳分离产生限制性片断； (5)用所得到的指纹图谱进行分析，根 据片段的大小以及标记片断种类和数 量的不同，分析群落的结构及组成多 样性。
3、限制性片段长度多态性（RFLP） 根据不同生物个体或种群之间DNA片段酶 切位点有所差异的特点，利用限制性内切酶进 行消化，产生长短、种类、数目不同的限制性 片段，然后对这些特定DNA片段的限制性内切 酶产物进行分析，根据特定的限制性酶谱图可 对群落中的微生物加以区分。
二、以DNA指纹图谱技术为基础的微生物多样性研究方法
二、以DNA指纹图谱技术为基础的微生物多样性研究方法
4、末端限制性片段长度多态性（T-RFLP） 此法与RFLP原理相同，只是在 PCR引物的一端用荧光染料进 行标记，这样使得限制片段长 度多态性图谱更为简化，只需 检测被标记的末端限制性片段， 就可以分析复杂群落。
二、以DNA指纹图谱技术为基础的微生物多样性研究方法
5、随机引物扩增多态性 DNA（RAPD） 对整个基因组的DNA分子而言，某一引物 可能会与单链DNA的许多位点结合，然后对扩 增产物进行电泳，用溴化乙锭染色，就可以直 接检验出被扩增的DNA多态性。 该技术以随机寡核苷酸作为引物，扩增得 到的多态性片段较短，更方便检测两个同源或 异源等位基因的有无，适用于种内和亚种更为 细致的分类。
二、以DNA指纹图谱技术为基础的微生物多样性研究方法
6、扩增rDNA限制性酶切片段分析（ARDRA） ARDRA 是用特定引物进行 rDNA的扩增，再对 扩增产物进行RFLP分析，这项技术可以为土壤细菌 群落水平上提供可靠的基因型特征，这项技术常被 用来了解各种样品的群落结构。 ARDRA方法最大的缺点是工作量大，目前，应 用该方法进行微生物群落结构分析，还没有人设置 重复。
二、以DNA指纹图谱技术为基础的微生物多样性研究方法
除此以外，还有重复基因外回文序列PCR、核糖体间隔分析、编码蛋白质的基 因推测、质粒指纹图谱分析等现代分子生 物学技术研究方法，不需要对微生物进行 分离培养，克服了传统微生物培养技术的 局限性，能够客观分析，精确解释微生物 种类的多样性，给微生物生态学的研究带 来了光明前景。
一、核糖体RNA基因的介绍
利用rDNA测量细菌进化和亲缘关系 分析时可利用恒定区序列设计引物，将 16S rDNA进行PCR 扩增，产生长度相同但序 列有异的DNA片段混合物，然后利用可变区 序列的差异对不同菌属、菌种的细菌进行分 离。 由于16S rDNA及18S rDNA的序列，每年 都以很快的速度补充到GenBank中去，这使 得能够比较方便地利用这一数据库进行微生 物群体多样性的研究。
二、以DNA指纹图谱技术为基础的微生物多样性研究方法
利用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： 1、变性梯度凝胶电泳和温度梯度凝胶电泳 2、单链构象多态性 3、限制性片段长度多态性 4、末端限制性片段长度多态性 5、随机引物扩增多态性 6、扩增rDNA限制性酶切片段分析 。。。 。。。
1、变性梯度凝胶电泳（DGGE）和温度梯度 凝胶电泳（TGGE） 步骤 （1）样品总DNA提取； （2）样品16S或18SrDNA片段的PCR扩增及纯化； （3）制取变性梯度聚丙烯酰胺凝胶； （4）染色； （5）样品的DGGE分析； （6）割胶测序。
DGGE
二、以DNA指纹图谱技术为基础的微生物多样性研究方法
一、核糖体RNA基因的介绍
利用rDNA测量细菌进化和亲缘关系 首先， 16S rDNA 普遍存在于原核生物中，参 与生物蛋白质的合成过程，并在生物进化的漫 长历程中保持不变，是生物演变的时间钟。 其次，在 16S rDNA 分子中，既含有高度保守 区域，又有中度保守和高度变化的区域，适用 于进化距离不同的各类细菌亲缘关系的研究。 第三， 16S rDNA 的相对分子量大小适中，约 1 540 个核苷酸，便于序列分析。
2、单链构象多态性（SSCP） 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分子筛不同作 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，进而显示该特定微生物类 群的动态变化。
二、以DNA指纹图谱技术为基础的微生物多样性研究方法