第三章 DNA 分析在法医学 中的应用

1. 第三章 DNA分析在法医学 中的应用

2. 自然界的生命形式丰富多彩！ 人类的多种面孔： 人类作为一个物种来说，只有一个，但从种族上来说，却可以分为许多个人种，同一人种之间会有一些明显的遗传特征。 是什么造成了这些差异?

3. 教学内容 1. DNA的分子结构与功能 2. DNA的复制和基因表达 3.基因突变 4.人类基因组 ＊5. DNA多态性 ＊6.聚合酶链式反应

4. 第一节 DNA的分子结构与功能 一、DNA的分子结构

5. 核酸的分类及组成 核糖核酸 —— ribonucleic acid,RNA A、G、C、 U 核糖 核酸 A、G、C、 T 脱氧核糖 脱氧核糖核酸 —— deoxyribonucleic acid,DNA

6. 磷酸 脱氧核糖 碱基 脱氧核苷 脱氧核苷酸

7. 含 氮 碱 基 鸟嘌呤Guanine,G 腺嘌呤Adenine,A 胸腺嘧啶Thymine,T 胞嘧啶Cytosine,C

8. 一.DNA的分子结构

9. 3’羟基末端 1、DNA一级结构 • DNA一级结构是指DNA分子中核苷酸的排列顺序。 • DNA一级结构是遗传信息的载体，生物的遗传信息以核苷酸的不同排列顺序贮存在DNA分子中。如果核苷酸的排列顺序发生改变，它的生物学含义也就改变。 • DNA的碱基虽然只有4种，可是碱基的排列组合却是无穷尽的。 5’-磷酸末端

10. 2.DNA的二级结构 (1)Chargaff规则 • A=T, G≡C； • 不同生物种属的DNA碱基组成不同； • 同一个体的不同器官或组织的DNA碱基 组成相同。

11. (2)DNA双螺旋结构要点: • 两条链反向平行，围绕同一中心轴构成右 手双螺旋（double helix)。 2. 两条链通过碱基间的氢键相连，A对T有两 个氢键，C对G有三个氢键，这种A-T、C-G配对的规律，称为碱基互补规则。

14. (3)DNA二级结构的生物学意义 • ①双螺旋结构体现了 遗传物质的稳定性。 • 碱基互补原则（A＝T、 G ≡ C），是DNA复制、转录和修复的分子基础。是分子杂交识别、DNA复性的基础。

15. （3）DNA二级结构的生物学意义 • ②半保留复制---遗传物质准确传递的分子基础。 • 双螺旋的沟，尤其是大沟为蛋白质分子结合的场所。

16. 第一节 DNA的分子结构与功能 二、DNA的理化性质

17. DNA高分子性质 粘性 两性 电解质 紫外吸收

18. 双链 DNA变性 加热、碱性、有机溶剂等 单链 沉降速率 浮力密度 DNA的变性 粘 度 紫外吸收

19. 单链 去除变性因素 DNA复性 双链 DNA的复性 原变性的两条互补DNA单链通过碱基配对又重新缔合成为双链结构的过程叫作复性(renaturation)。 加热后变性的DNA在温度降低过程中的复性又称为退火(annealing)。

20. DNA的变性和复性 双链 DNA变性 加热、碱性、有机溶剂等 单链 去除变性因素 DNA复性 双链

21. 第二节DNA的复制和基因表达

22. RNA DNA 蛋白质 中 心 法 则 1957年，克里克提出了“中心法则”，即遗传信息的走向是由DNA传递给RNA，再由RNA传递给蛋白质,揭示了核酸与蛋白质间的内在关系。

23. DNA复制 (replication) 指以原来的 DNA为模板合成出相同DNA分子的过程。 DNA复制时，双链碱基间的氢键断裂，使双链解旋分开。然后以每条单链为模板合成新的互补链，各自形成一新的双链 DNA分子。新合成的两个子代DNA分子与亲代 DNA 分子的碱基序列完全相同。每一子代分子都有一条单链来自亲代，而另一条是新合成的，这种复制方式称为半保留复制(semiconservativereplication)。 DNA分子的碱基配对互补原则是DNA分子复制的基础。

24. DNA合成条件 • dNTP • DNA聚合酶 • 引物 • 其它：拓扑异构酶、单链结合蛋白 DNA合成方向 5’ 3’

25. 第三节 基因突变 ——生物进化的内在动力

26. 生物体的基因组DNA并不稳定，经常会出现各种各样的可遗传的改变，在子代留下变异的遗传信息。生物体的基因组DNA并不稳定，经常会出现各种各样的可遗传的改变，在子代留下变异的遗传信息。

27. AAGCTGGAAGTG AAGCTGGAAGTG AAGCTTGAAGTG AAGCTCGAAGTG 碱 基 替 换 转换transition A T G C （嘌呤变为另一种嘌呤或嘧啶变为另一种嘧啶） 碱基替换 颠换transversion A /T G/C (嘌呤变为嘧啶或嘧啶变为嘌呤)

28. AAGCTGGAAGTG AAGCTGGAAGTG AAGAAGGTCGTG ATGGAAAGCGTG 异 位 倒 位

29. 碱基转换 碱基替换 碱基颠换 碱基序列改变 碱基排列改变倒位、异位 基因突变 插入 缺失 碱基数目改变 重复

30. 插入 缺失 重复 倒位 异位

31. 第四节 人类基因组 The human genome

32. 一.基因组（genome） 生物体的整套染色体所包含的DNA分子以及DNA分子所携带的全部指令。

33. 原核生物基因组 原核细胞内构成类染色体的一个DNA分子

34. 真核生物基因组 细胞器基因组 核基因组 线粒体基因组 叶绿体基因组

35. （一）真核生物基因组 • 真核生物核基因组是单倍体细胞（单个成熟生殖细胞）核内整套染色体所含全部DNA分子. • 人类核基因组可分成24 个不同的线性DNA分子，即24条染色体（1－22号染色体和X,Y染色体）上的DNA。 • 人类体细胞为二倍体，含有分别来自父源和母源的两套基因组。

36. （二）线粒体DNA 1、线粒体的形态和功能 （1）形态： 线粒体是光镜下可以看到的一种体积较大的细胞器，呈粗线状或颗粒状。 （2）功能： 线粒体是细胞能量储存和供给的场所。细胞的“发电厂”。

37. 线粒体基因组（mitochondrial DNA,mtDNA） ——是独立于细胞核染色体外的另一基因组，能自主复制。 ——闭环双链DNA分子 含有37个基因,16569bp （2个rRNA基因、22tRNA基因和13个多肽基因） ——基因密度大，无内含子 ——序列呈单倍型 ——母系遗传

38. 母系遗传

39. 第五节 DNA多态性 DNA polymorphisms

40. 在基因组DNA中，由不同碱基结构的等位基因所形成的多态性叫作DNA多态性。在基因组DNA中，由不同碱基结构的等位基因所形成的多态性叫作DNA多态性。 当基因突变以等位基因形式在群体中得以保留，并能从亲代遗传给子代时，可形成个体间的遗传差异。不同个体间的遗传差异表现为不同的等位基因组成。 等位基因之间的差异可以是点突变引起的序列不同，也可以是因为碱基的插入或缺失引起的片段长度不同。 DNA遗传标记可出现在编码区和非编码区。

41. DNA多态性 DNA长度多态性 DNA序列多态性 差异表现在DNA片断长度上 差异表现在碱基序列上

42. 重复单位 重复单位 重复单位 一.DNA长度多态性 length polymorphism 两个固定端点间长度的差异

43. 可变数目串联重复序列 Variable number tandem repeats,VNTRs 小卫星DNA(ministatellite DNA) 重复单位长度 6-30bp，序列总长度约100bp-20kb 基因座A(VNTR) 微卫星DNA(microstatellite DNA) 重复单位长度 2-6bp，序列总长度多在400bp以下，又称短串连重复序列（short tandem repeats,STRs） 基因座B(STR)

44. 个体1 个体2 ＋ － A B

45. （一）限制性片段长度多态性 (restriction fragment length polymporphism,RFLP）

46. 1.限制性内切酶(restriction endonuclease，RE) （1）定义：是一类主要分离于原核生物, 能够识别双链DNA(ds-DNA)分子中特定核苷酸序列并将其切断的酶, 常常简称为限制酶 。

47. （2）限制性内切酶的特点 • 识别并切割特异的双链DNA序列的一种内切核酸酶。 • 限制性内切酶能分裂DNA分子在一限定数目的专一部位上。它能识别外源DNA并将其降解。

48. 它们能将外来的DNA切断，即能 够限制异源DNA的侵入并使之失去 活力，但对自己的DNA却无损害作 用，这样可以保护细胞原有的遗传 信息。

49. （3）限制性内切酶生物学功能 降解外面侵入的DNA而不降解自身细胞的中的DNA，因自身DNA的酶切位点经修饰酶的甲基化修饰而受到保护。 打击异己，保护自身

50. 2.限制性片段长度多态性 由于碱基的变异可能导致酶切点的消失或新的切点出现，从而引起不同个体在用同一限制酶切时，DNA片段长度出现差异，这种因内切酶切点变化所导致的DNA片段长度的差异，称限制性片段长度多态性（restriction fragment length polymporphism, RFLP） RFLP反映了常见的个体间DNA核苷酸的可遗传性变异，它按照孟德尔方式遗传。