DNA指纹图谱技术
新课标高中生物人教版必修第一册第二册生物世界〖DNA指纹图谱的建立与识别〗
DNA指纹图谱的建立与识别
小卫星DNA是基因组中可变数目的串联重复DNA（variabe number of tandem re reeat，简称STR，是由2～4个核苷酸组成的短串联重复序列）的发现和PCR技术的应用，DNA 指纹分析技术也在不断改进。
现在这一技术开始应用对样本微卫星DNA序列的分析，因为这种序列在环境中留存的概率更大。
PCR技术则使得样本的需/要量大大减少，如一根头发甚至一个精子就可以进行检测，这对于法医物证检验尤为重要，并且PCR技术还能极大地提高DNA指纹分析的灵敏度。
从个体的血液或其他组织提取DNA样本后，采用PCR技术扩增STR区域，扩增产物再经聚丙烯酰胺凝胶电泳后，用溴化乙锭或其他染料染色即可获得结果。
DNA指纹技术凭借其独特的优势，在司法鉴定、物种分类鉴定、遗传病诊断、肿瘤研究等领域都发挥着巨大的应用价值。
1。
DNA指纹技术PPT课件
• 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。
6
• “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
学生制作课件DNA指纹技术操作过程
DNA指纹技术的操作方法
生物样品中提取DNA 扩增
DNA 酶切
DNA片段 电泳
按大小分开
在电泳仪中，对酶切 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。
DNA指纹技术的操作方法
生物样品中提取DNA 扩增
DNA 酶切
DNA片段 电泳
按大小分开 转移
将分开的双链DNA片 段解旋为单链片段，然后 永久性地固定在尼龙膜上。
标记的DNA探针和膜 上DNA片段杂交
1、酶切
2、电泳
3、转膜
尼龙膜上的 DNA条带
4、杂交
5、显影
DNA指纹技术的操作流程（书本P58页）
应用DNA指纹技术，首先需要合适的酶将待检 测的样品DNA切成片段，然后用电泳的方法将这些 片段按大小分开，再经过一系列的步骤，最后形成 如下图所示的DNA指纹图。
DNA指纹技术的操作方法
生物样品中提取DNA
将送检的各种生
物学检样如毛发、血 痕、精 斑、人体组
织或白骨等，把其中 所含的DNA提取出来。
DNA指纹技术的操作方法
生物样品中提取DNA 扩增
DNA
如果提取的 DNA 量很少， 可以将DNA样 品进行PCR扩增，
得到大量的所 需DNA。
DNA指纹技术的操作方法
生物样品中提取DNA 扩增
DNA 酶切
DNA片段
选用合适的限制酶，
在长链DNA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 。
DNA片段 电泳
位置显影在胶片上。这样 的特征DNA片段条状图谱， 便是所谓的DNA指纹。
按大小分开 转移
放射自显影技术
尼龙滤膜上
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指纹图谱技术发展及其在十字花科蔬菜育种中的应用
DNA指纹图谱技术发展及其在十字花科蔬菜育种中的应用
邢啸林;汪精磊;胡天华;黎炎;王益奎;王五宏;胡海娇;魏庆镇;严亚琴;甘德芳;包崇来
【期刊名称】《中国蔬菜》
【年(卷),期】2024()5
【摘要】十字花科蔬菜作物在我国蔬菜生产和市场供应上占有重要地位。
DNA指纹图谱技术是研究植物种质资源遗传多样性、种子纯度等的有效方法,近年来该技
术逐渐成熟,可以快速且准确地检测物种的真实性并对其进行鉴定和分类。
本文综
述了十字花科蔬菜DNA指纹图谱技术研究进展及其在品种鉴定、遗传多样性分析、杂种优势群等遗传育种中的应用,并对该技术在十字花科蔬菜育种应用中存在的问
题进行分析讨论。
【总页数】10页(P23-32)
【作者】邢啸林;汪精磊;胡天华;黎炎;王益奎;王五宏;胡海娇;魏庆镇;严亚琴;甘德芳;包崇来
【作者单位】安徽农业大学园艺学院;浙江省农业科学院蔬菜研究所;广西壮族自治
区农业科学院蔬菜研究所
【正文语种】中文
【中图分类】F32
【相关文献】
1.RAPD在十字花科蔬菜遗传育种研究中的应用
2.DNA指纹图谱技术及其在甘蔗育种上的应用
3.DNA指纹图谱技术及其在玉米遗传育种上的应用
4.DNA指纹图谱在遗传育种中的应用
5.DNA指纹技术及其在动物遗传育种中的应用
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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。
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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
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 。。。 。。。
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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
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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
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。
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（Fra bibliotek-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
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
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。
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
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
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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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。