DNA指纹技术的原理与应用.pdf

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1、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

2、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

3、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。1.1.2DNA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

4、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

5、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）单核苷酸多态是指由单个核苷酸替代、插入或缺失而形成的分子多态性，有时也包括由多个核苷酸插入或缺失造成的点突变，SNPs是人类基因组中最常见、分布最广泛DNA多态性类型，人类基因组中总共有300万个SNP，平均每1000个碱基中就有一个SNP。SNP是一种双等位基因形式的多态性；而微卫星DNA是多等位基因形式的多态。DNA芯片技术的建立使人们有可能迅速大量搜寻SNP，而人类基因组中SNP的数量远远多于微卫星多态，相当一部

6、分SNP还直接或间接与个体间的表型差异、人类对疾病的易感性或抵抗力相关，这使人们重新认识到检测SNP更为重要。1.2.DNA指纹技术1.2.1DNA指纹图谱的产生1980年，Wyman与WhiteL21在人类基因组DNA的研究中发现了一个高度变异位点。1982年，Bell等发现并证实了高度多态区域串联着重复的短序列单位，重复单位数目的差异导致了这种高度的可变性，称之为小卫星。1985年，英国莱斯特大学遗传系的Jeffrey等用人的肌红蛋白基因内含子高变区重复序列的核心作为探针，从人的基因库中筛选出8

7、个小卫星的重组克隆。尽管这8个小卫星的重复单位的长度(16～64bp)和序列不完全相同，但都含有一段相同的核心序列。他们用小卫星33．15做探针，与人基因组酶切片段进行Southern杂交，在低严谨条件下杂交产生由10多条带组成的杂交图谱，不同个体杂交图谱上，产生的带的位置是千差万别的。随后他们用另外一个小卫星探针33．6进行测试，获得了类似的图谱。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。因此称为DNA指纹图谱(DNAfingerprint)，采用的方法称

8、DNA指纹技术(DNAfingerprinting)。1.2.2DNA指纹技术的基本原理DNA指纹是基于生物DNA序列多态性的差异。（1）不同种生物体含有不同的DNA序列；（2）同种生物体既有相同的DNA序列，又具有不同的DNA序列。由于核苷酸序列是相对稳定的，因而可以利用现代分子生物学技术寻找这些差异，进而达到鉴别生物种类的目的。基于上述原理，DNA指纹技术应运而生，通过进行琼脂糖凝胶电泳，电泳结果显示的DNA带型差异在紫外光下成像，从而得到DNA指纹图，通过DNA