DNA多态性分析基础详解
DNA序列多态性
Biotin
T T T T TTTTTTTTTTTT T
PROBE
Examples:
Probe Specifications:
1 2 3 4 C 1.1 12-14 1.3 All but 1.3
AMPLIFIED DNA
IMMOBOLIZED ASO PROBE NYLON MEMBRANE
DQA type
PCR－SSCP法具有能快速、灵敏地检测有 无点突变或多态性的优点，但如欲阐明突 变的碱基性质，则需作序列分析。
PCR扩增
PCR-SSCP
快速复性 单链构象形成
电泳，分析
PCRSSCP
Structure of Maldi-TOF
Laser Sample
Linear Reflector
Matrix Assisted Laser Desorption Ionisation
RFLP
§3 PCR-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。
RFLP可用Southern印迹杂交法检出。
§3 PCR-RFLP
PCR与RELP相结合
A/O
CACCCCGGCTTCT
B
CACCCCAGCTTCTAl I§4 MVR 特点：既有长度差异，又有序列差异
对特定碱基（或特定类 型的碱基）进行化学修饰 修饰碱基从糖环上脱落 修饰碱基5’和3’的磷酸 二酯链断裂
Protein-DNA
Sanger
Born August 13th, 1918 in Rendcombe, Gloucestershire. His father (also Frederick Sanger), was a medical doctor who inspired his son to persue biology. Ph.D. in biochemistry during the war on lysine metabolism.
第五章 DNA序列多态性
自动序列分析仪
自动序列分析仪
荧光标记方法
Dye-Primer： 用荧光染料预先标记在测序反应引物的5′端，4种 荧光标记形成4种标记引物 在4个管中进行测序反应，特定荧光染料与相应的 ddNTP是对应关系 由同一种ddNTP终止的所有延伸链5′端都带有同一 种荧光染料。 Dye-Terminators： 用荧光染料标记ddNTP 4种荧光标记分别与4 种ddNTP底物连接 在1个管中进行测序反应， 反应产生的4组被不同ddNTP终止的延伸链分别标记 有4种不同荧光
mt DNA序列多态性在个人识别中的最大价值在于检测灵敏 度高，具有STR分析无法比拟的优势。 拷贝数多，当基因组DNA不能完成STR分型时， mt DNA序 列分析可能获得成功 尤其在毛发、指甲、骨骼等非常规检材的鉴定中有实用价值
（2）鉴定意义不在于认定，而在于排除同一性
① 母系遗传： 同一母系后代， mt DNA序列相同； 可将遗传情况追溯到一代以上，适用于失踪人员； 对于母子、母女等母系亲缘关系鉴定有参考价值。
测序反应
标准的测序反应设臵4个反应管。 每个反应管对应一种碱基，除加入待测 单链DNA模板、引物、标记dNTP、聚合酶 外以及缓冲液外，还加入一种ddNTP，合 成相应碱基为末端的系列片段。 四个管分别产生A、G、C、T四种不同 碱基为末端的长度不等的片段。
一次测序：经历变性→退火→延伸一个 循环的测序反应过程
模板与引物
模板：单链DNA 或碱变性的DNA
制备方法：构建重组体DNA
引物：通用引物
以靶DNA片段两侧翼的载体已知序列作为测 序反应的引物。 由于克隆载体的序列是已知的，可引导任何靶 DNA片段的测序反应，故被称为通用引物
模板与引物
Section 1 DNA结构多态性
PolyrC：每核苷酸沿轴上升0.311nm，C3’-endo/anti构象。
PolyrA：螺旋为右手走向，每核苷酸上升0.282nm，构象亦 为A型，每圈9个核苷酸，碱基对轴的倾角为24，反对称 方向彼此平行堆积。
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9
Poly （2‘-methyl-C）
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嘧啶型
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嘌呤型
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3.1.1 “嘧啶型”三螺旋DNA：
“嘧啶型”（Py型）三螺旋，或嘧啶-嘌呤-嘧啶（Y·RY） 型三螺旋中，第三条嘧啶链以平行于Watson-Crick双 螺旋中嘌呤链的方向，缠绕到双螺旋的大沟上；专一 性地与嘌呤链结合。例如，典型的Y·RY型三螺旋 T·AT和C+·GC，其专一性体现在T对AT，质子化的C （ C+）对GC的识别。
在DNA重组时，RecA核蛋白纤维内接合处有3条DNA 链，因而形成三链的同源重组的中间体，这种三链复 合物被称为R-DNA。 第三条链定义为R链，和双螺旋中的一条链（定义为 W-链）相同且平行。 在这种三螺旋中。其对应三碱基体的第三条链上的碱 基位置靠近双螺旋Watson-Crick碱基对的二重轴；从 而与另外两个碱基都发生相互作用。
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• P-DNA中反式Watson-Crick碱基配对方式
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2.3 DNA双螺旋族形相互转换：
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3.三链DNA结构（triplet DNA ） ：
3.1 三股螺旋DNA (triple helices ，triplex)：
寡聚嘧啶核苷酸或寡聚嘌呤核苷酸双螺旋，第三条寡聚嘌呤 或嘧啶核苷酸（位于大沟中）。1963年由Hoogsteen最早描述。 分类方式有两种：
DNA多态性分析基础教学课
dna多态性分析基础教学课件pptxx年xx月xx日CATALOGUE目录•引言•dna多态性基础知识•dna多态性分析技术•dna多态性与生物进化•dna多态性与基因组医学•讨论和总结01引言DNA多态性分析是生物信息学的一个重要领域，它涉及到遗传变异和个体差异的研究，对于深入探讨人类生物学特征、遗传疾病和个性化医疗等领域有着重要的意义。
当前研究现状和发展趋势目前，DNA多态性分析已经成为了生物信息学领域的研究热点之一。
随着测序技术的不断进步和生物信息学算法的日益优化，DNA多态性分析在研究人类遗传疾病和药物反应等领域的应用越来越广泛。
03掌握相关数据分析技巧学生需要掌握常用的数据分析技巧，如基因型比对、连锁分析和聚类分析等。
01掌握DNA多态性分析的基本概念和原理学生需要了解DNA多态性的基本概念、分类、遗传学基础以及测序技术的基本原理等。
02熟悉常用的DNA多态性分析软件和方法学生需要熟悉常用的DNA多态性分析软件、数据处理流程以及统计学分析方法等。
预期学习成果熟悉常用的DNA多态性分析软件和数据处理流程；理解DNA多态性的基本概念和遗传学基础；能够理解和应用相关的生物信息学知识和术语。
能够应用常用的DNA多态性分析方法和数据分析技巧；02dna多态性基础知识DNA是一种长链生物分子，其结构由双螺旋组成，两条链上的碱基通过氢键相互配对。
DNA双螺旋结构DNA中的碱基有四种，分别是腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和鳞喉嘧啶（C）。
碱基种类dna结构与组成DNA复制DNA的复制是指DNA双链在细胞分裂之前进行的复制过程，以保证亲代DNA的遗传信息正确传递给子代。
转录和翻译DNA的遗传信息通过转录和翻译两个过程转化为蛋白质，其中转录是指将DNA上的信息转录到RNA上，翻译是指将RNA上的信息翻译成蛋白质。
dna的复制和表达DNA多态性是指在一个生物群体中，存在两种或多种不同的DNA序列或基因型，这些序列或基因型在频率上至少相差1%。
DNA的多态性
• 基因型与发病率：通过对基因多态性与疾病的易 感性的联系研究，可阐明人体对疾病、毒物和应 激的易感性。就是从基因水平揭示人类不同个体 间生物活性物质的功能及效应存在着差异的本质 。
• 药物代谢与致病基因：致病基因的多态性使同一 疾病的不同个体，在其体内生物活性物质的功能 及效应出现差异，即疾病基因多态性影响药物代 谢的过程及清除率，导致治疗反应性上悬殊，从 而影响治疗效果。
DNA片段长度多态性
• DNA片段长度多态性(FLP)，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片段长度的变化。又称限制性片段 长度多态性，这是一类比较普遍的多态性。
DNA多态性的分类
DNA重复序列多态性
• DNA重复序列的多态性(RSP)，特别是短串联重 复序列，如小卫星DNA和微卫星DNA，主要表现 于重复序列拷贝数的变异。小卫星 (minisatellite)DNA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。这种可变数目串联重复序列(VNTR) 决定了小卫星DNA长度的多态性。
DNA多态性的检测
• 3．PCR-ASO探针法（PCR-allele specific oligonucleotide, ASO）：即等位基因特异性寡核 苷酸探针法。 • 4. PCR-SSO法：SSO技术即是顺序特异寡核苷 酸法（Sequence Specific Oligonucleotide, SSO ）。原理是PCR基因片段扩增后利用序列特异性 寡核苷酸探针，通过杂交的方法进行扩增片段的 分析鉴定。
DNA多态性的分类
单核苷酸多态性Leabharlann • 单核苷酸多态性(SNP)，即散在的单个碱基的不 同，基因组中单核苷酸的缺失,插入与重复序列不 属於SNP，但更多的是单个碱基的置换，在CG序 列上频繁出现。这是目前倍受关注的一类多态性 。
DNA多态性及其分析
DNA多态性及其分析DNA多态性是指DNA序列在人群或物种中存在的差异。
这些差异可以以单个核苷酸的替代（单核苷酸多态性，SNP）、插入（插入/缺失多态性，INDEL）或重复序列（重复序列多态性）等形式存在。
这些多态性可以对个体之间的遗传差异进行研究，并被广泛用于种系关系、疾病易感性、药物反应等方面的研究。
DNA多态性的分析是指通过不同的实验方法来研究DNA中的差异。
常用的分析方法包括PCR（聚合酶链式反应）、测序、引物扩增长度多态性（PCR-RFLP）、串联重复序列（STR）等。
下面将详细介绍各种分析方法及其应用。
PCR是一种广泛应用的DNA分析方法，通过特定的引物扩增特定DNA序列，从而实现对该序列的研究。
PCR通常通过选择性引物来扩增目标序列，然后通过电泳或测序等方法来检测PCR产物。
PCR在研究DNA多态性中被广泛应用，例如通过扩增SNP位点来研究个体的遗传差异。
测序是一种可以直接读取DNA序列的方法，可以精确地测定DNA中的碱基序列。
测序方法包括Sanger测序、NGS（Next-Generation Sequencing）等。
测序方法可以用于鉴定SNP、INDEL等多态性，并且可以在同一次实验中检测多个位点。
PCR-RFLP（引物扩增长度多态性）是一种通过PCR扩增特定DNA序列后再通过限制性酶切来检测DNA多态性的方法。
不同的基因型会产生不同的酶切片段，从而可以通过电泳等方法来检测不同的基因型。
PCR-RFLP方法简单、便宜，并且适用于大规模筛查。
STR（串联重复序列）是指在DNA中串联重复的小片段DNA序列，STR位点的多态性通常由重复单元的数目和结构差异所决定。
STR是DNA指纹分析的主要依据，可以在法医鉴定、亲子鉴定等方面发挥重要作用。
DNA多态性的分析在生物学、医学等领域有广泛的应用。
例如，在种系关系研究中，通过分析DNA多态性可以揭示不同群体或物种之间的遗传关系。
在疾病研究中，通过对DNA多态性的研究可以发现与疾病相关的位点，从而对疾病的易感性进行分析。
特种医学课件-DNA长度多态性
Unknown Samples ~2.5 ng
Calibration standards
0.63 ng
10 ng 5 ng
2.5 ng 1.25 ng 0.63 ng
1.25 ng 2.5 ng 5 ng 10 ng 20 ng
琼脂糖凝胶电泳结合GoldView荧光燃料测定
11
12
三、DNA纯化
1985年，美国PE-Cetus公司的Mullis等人 发明了聚合酶链反应（PCR）, 基本原理是在试 管中模拟细胞内的DNA复制。最初采用E-coli DNA聚合酶进行PCR，由于该酶不耐热，使这一 过程耗时，费力，且易出错。耐热DNA聚合酶的 应用使得PCR能高效率的进行，随后PE-Cetus 公司推出了第一台PCR自动化热循环仪。
1
DNA多态性分析技术
长度多态性
序列多态性
VNTR/小
STR/微卫
mtDNA
SNP
卫星DNA 星DNA
RFLP DNA指纹 Amp-FLP MVR-PCR
Amp-FLP/STR-PCR
DNA提取/纯化/ 定量，PCR及其 产物的检测
RFLP-PCR、ASO-PCR DHPLC、SSCP MALDI-TOF MVR-PCR、DNA Chip Sequencing，et al
[提取步骤] 溶血，然后加入NaOH ，80℃孵育10 min ，离心，保存上清液。
8
Chelex-100法：操作简单快速，检材用量少， 一管到底，样本DNA损失小，样本差错概率小； 不能用紫外法和凝胶电泳法定量 ，干扰抑制物未 去除。
酚/氯仿法：稳定，纯度高；繁复， 试剂毒性，检材用量大，样本DNA损 失多，样本差错概率大。
DNA多态性分析基础详解
DNA多态性分析基础详解DNA多态性分析（Polymorphism Analysis of DNA）是一种用以研究个体之间基因组差异的分析方法。
DNA多态性是指DNA序列的差异，这些差异可能会导致个体之间的遗传差异。
DNA多态性可以作为人类遗传学、分子进化学和医学研究的重要工具之一DNA多态性分析可以通过不同的方法进行。
其中常用的方法包括限制性片段长度多态性（Restriction Fragment Length Polymorphism，RFLP）、单点突变（Single Nucleotide Polymorphism，SNP) 分析、序列分析和扩增子长度多态性（Amplified Fragment Length Polymorphism，AFLP）等。
RFLP是一种具有高度位点特异性的分析技术。
这种方法是基于限制酶特异性切割DNA，然后通过电泳将产生的DNA片段分离，并通过染色剂将其可视化。
RFLP可以用于检测DNA序列的特定变异位点，从而确定个体之间的差异。
SNP分析是目前最常用的DNA多态性分析方法之一、这种方法利用PCR扩增待检测的DNA片段，然后使用特异性引物结合DNA序列进行扩增。
产生的扩增产物将通过电泳分离，并通过测序或其它方法来检测SNP位点的具体变异。
序列分析是一种直接检测DNA序列的方法。
它利用测序技术来确定个体之间的差异，通常应用于长序列的DNA分析。
序列分析可以提供更精确的结果，但是相对较为耗时和费用较高。
AFLP则是一种无需基因序列信息即可研究DNA多态性的方法。
这种方法将限制酶切割DNA，然后使用引物对产生的DNA片段进行扩增。
产生的扩增产物经过电泳分离并可视化，从而了解个体之间的差异。
DNA多态性分析在人类遗传学研究中具有广泛的应用。
它可以用于亲子鉴定、个人特征分析、基因功能研究以及疾病易感性筛查等领域。
在医学研究中，DNA多态性分析可以用于确定特定基因变异与特定疾病之间的关系，从而为疾病的早期诊断和个体化治疗提供依据。
Section 1 DNA结构多态性
外形 螺旋方向 螺旋直径 碱基数/圈 螺距 糖环折叠
粗、短 右手 2.55nm
major 11
细长 左手 1.84nm 12 4.56nm
minor
适中 右手 2.37nm 10.4 3.4nm C2’内式 宽、深
minor major
2.46nm
minor C3’内式
嘧啶C2’内式； 嘌呤C3’内式 平坦
螺旋的稳定因素为氢键和碱基堆积力；
双 螺 旋 平 均 直 径 =2nm ， 螺 距 =3.4nm ， 每 圈 螺 旋 包 含 10bp
B型双螺旋DNA的结构特征
碱 基 配 对 及 氢 键 形 成
T：A
C：G
2.2 DNA的其它双螺旋构象：
(1) A-DNA： • 相对湿度92% —B 型；相对湿度<75% —A 型DNA • A 型：较宽、短的右手螺旋，碱基倾角19 • 存在：RNA分子双螺旋区、 RNA-DNA杂交链 (2) Z-DNA： • 为左手双螺旋，螺距=4.56nm，每圈12nt。螺旋细长，只 有小沟。 • 磷酸及核糖骨架呈现Z字形走向。 • 必须含G，且嘌呤碱与嘧啶碱基交替出现，盐或有机溶 剂、DNA甲基化，导致B-DNA→Z-DNA • 存在：天然DNA局部区；人工合成寡核苷酸链 (3) C、D、E-型：类似于B 型，属于B-族DNA
• P-DNA中反式Watson-Crick碱基配对方式
2.3 DNA双螺旋族形相互转换：
3.三链DNA结构（triplet DNA ） ：
3.1 三股螺旋DNA (triple helices ，triplex)：
寡聚嘧啶核苷酸或寡聚嘌呤核苷酸双螺旋，第三条寡聚嘌呤
或嘧啶核苷酸（位于大沟中）。1963年由Hoogsteen最早描述。
DNA多态性及其分析(共51张PPT)
反转重复序列，即旋转对称结构
一般为4~8个碱基对
例如 EcoRI 的识别序列：
5＇-GA A T T C-3＇
3＇-C T T A A G-5’
BamHI 识别序列：
5’-GGATCC-3’
3’-CCTAGG-5’
2．核酸探针
由于人基因组DNA链很长，用某一限制性内切酶消化后，酶解
出来的各种不同长度的片段往往数量巨大，电泳后几乎是连续排 列的，无法进行分析比较。
扩增DNA的限制性酶切片段长度多态性（Amplification
一．RFLP分析技术
（一）基本原理
限制性酶切片段长度多态性技术，简称 RFLP技术（restriction fragment length
polymorphism，RFLP）
1. 限制性核酸内切酶（restriction endonuclease） 能够识别DNA双链上特异的碱基序列并能将之切断。 不同的限制性内切酶有各自特异的识别序列，一般 为4~8个碱基对 。
Y染色体——在哺乳动物的染色体中Y染色体似乎是
最少保守性的。
用不同的限制性内切酶和DNA探针，可以揭示出Y
染色体特异性片段的多态性。
四．线粒体的DNA多态性
线粒体DNA属于核外基因，表现为非孟德尔规律 遗传。
人mtDNA D环一端347bp的序列分析资料证明，两 个无关个体间，这一段mtDNA序列完全相同的可能 性只有0.27%（即1/370）。
采用合适的限制性内切酶 切出一系列长度的DNA片段
根据片段是否长度一致来推测其DNA序列是否相同 用标记好的相应的DNA探针与这些片段进行杂交 图谱反映出基因组DNA碱基序列组成是否存在差
异。
RFLP——通过核酸的限制性酶切片段长度多态性 来揭示DNA碱基序列组成的不同，因而称为限制性
DNA多态性及其分析
特点：G＋C含量高
插入或缺失此类序列的事件发生频繁 ，有时还会 发生跳跃复制的现象。 1985年，Jeffreys等 首先用人肌红蛋白基因内含子中一段高度重复的 小卫星DNA为探针，获得了具有个体特异性的 DNA指纹图谱。
中度重复的散在重复序列 ：
BamHI 识别序列：
5’-GGATCC-3’ 3’-CCTAGG-5’
2．核酸探针
由于人基因组DNA链很长，用某一限制性内切酶消化 后，酶解出来的各种不同长度的片段往往数量巨大， 电泳后几乎是连续排列的，无法进行分析比较。 选取某种特定的DNA片段作为探针，标上一定的标记 物（如同位素、生物素等），利用碱基互补的两条 DNA单链能结合（杂交）的原理，就可以在连续排列 的一系列DNA片段中显示出与探针有同源序列的某些 DNA片段。 不同的DNA探针会显示出不同类型的 RFLP 图谱。
（3）重复序列探针 如α小卫星DNA，其重复单位群集在 基因组的某一特定区域。 重复序列探针能检测出基因组中多 处具有此类重复序列的DNA片段。
特点：能一次性检测出多个位点的 DNA片段多态性
Jeffreys等从第22号染色体上肌红蛋白基因的内 含子中分离出来的高度可变的“小卫星DNA” 探针。 并证明两个无关个体之间，这类多态性相同的 机会极微（只有3×10－11），因而他称这种 RFLP图谱为DNA“指纹”。
四．线粒体的DNA多态性
线粒体 DNA 属于核外基因，表现为非孟德尔规 律遗传。 人mtDNA D环一端347bp的序列分析资料证明， 两个无关个体间，这一段 mtDNA 序列完全相同 的可能性只有0.27%（即1/370）。
dna多态性名词解释
dna多态性名词解释
DNA多态性是指生物体内某一基因或某一基因座上存在的多
种不同的等位基因，表现为基因型和表型上的变异。
它是生物进化和遗传研究的重要内容之一，对于研究物种的遗传多样性、分子进化和种群遗传结构具有重要意义。
DNA多态性的存在为物种的进化提供了变异的基础。
基因座
上不同等位基因的存在导致了个体之间的基因型差异，使得个体间的表型差异出现。
这种基因型和表型的变异在生物进化过程中扮演着重要的角色。
通过在环境中的竞争和适应，在物种中选择出适应环境的个体。
这种选择导致了不同等位基因在物种中的频率变化，进而影响物种的进化速度和方向。
DNA多态性还可以用于研究物种的遗传多样性和分子进化。
通过对基因座上不同等位基因的频率分布进行分析，可以确定不同等位基因间的遗传距离和遗传关系。
通过构建遗传距离矩阵和系统聚类分析，可以研究物种间的遗传相似性和进化关系。
此外，DNA多态性还有助于研究种群遗传结构和人类遗传疾病。
基因座上不同等位基因的频率分布和组合形式可以反映种群内部的遗传结构和遗传流动情况。
通过对不同等位基因的相关性进行分析，可以研究种群间的遗传差异和种群分级。
在人类遗传学中，DNA多态性的研究可以帮助解析与遗传疾病相
关的基因组变异和个体易感性。
总的来说，DNA多态性是生物体内某一基因或某一基因座上
存在的多种不同的等位基因，它在生物进化、遗传多样性和分
子进化以及人类遗传疾病等方面具有广泛的应用价值。
通过对DNA多态性的研究，可以深入了解物种的遗传特征和进化历史，为人类健康和物种保护提供重要的参考依据。
DNA多态性和遗传疾病的关联分析
DNA多态性和遗传疾病的关联分析在人类遗传研究的领域中，DNA多态性是一项重要的研究内容。
DNA多态性指的是在不同个体之间，DNA序列存在变异，表现出来的遗传差异。
这些差异很小，但是却可能导致个体之间的生理、心理等方面表现不同。
同时，DNA多态性与许多遗传疾病的关联也备受关注。
本文将从DNA多态性与遗传疾病的基本概念、研究方法以及典型案例三个部分来论述DNA多态性和遗传疾病的关联分析。
一、DNA多态性与遗传疾病的基本概念1、DNA多态性的概念DNA多态性，指的是基因组DNA序列上的一些位点（例如单核苷酸多态性（SNP）和串联重复序列（STR），结构变异（CNV）等），在不同个体之间存在的变异。
这些变异是由随机突变和自然选择等环境、生物、遗传等多种因素引起的。
然而，这些变异却可能对个体的生理、行为、心理等方面产生一定的影响。
2、遗传疾病的概念遗传疾病是由遗传因素引起的一类疾病，其中包括单基因遗传病、复杂遗传病等，由于单基因遗传病的遗传模式比较简单，因此研究上相对容易。
而复杂遗传病则比较复杂，与多个基因和环境因素有关，研究上较为困难。
3、DNA多态性与遗传疾病的关联DNA多态性对个体的生理、行为、心理等方面产生影响，其中部分影响与遗传疾病有关，例如单基因遗传病中常常与某些位点的DNA序列变异有关，这些变异可能导致个体易患某种疾病。
同时，复杂遗传病中也具有类似的关联，多个DNA位点变异的复合影响可能会导致遗传疾病的发生。
二、DNA多态性与遗传疾病的研究方法1、多态性检测方法多态性检测方法包括PCR变性分析、基因芯片探测、测序等技术，并根据检测到的遗传变异量化来研究DNA序列的变异情况，是分析DNA多态性的重要手段。
2、遗传病研究方法遗传病研究方法包括单基因遗传病和复杂遗传病的研究方法。
单基因遗传病的研究方法包括串联分析和关联分析，复杂遗传病的研究方法则主要包括基因关联、全基因组关联研究等多种方法。
3、生物信息学方法生物信息学方法包括序列比对、成对末端序列拼接、组装等方法，通过对DNA序列数据进行分析，发现对于遗传疾病相关基因的多态性与疾病的关联，同时也需要结合动物模型，细胞实验等方法。
第3章 DNA多态性分析基础
1）一个基因或基因座DNA序列可以用两种方式表示 2）重复序列中的核心序列可以书写成两种
如：D16S539基因座
GATCCCAAGCTCTTCCTCTTCCCTAGATCAATACAGACAGACAGA CAGGTGGATAGATAGATAGATAGATAGATAGATAGATAGATAT CATTGAAAGACAAAACAGAGATGGATGATAGATACATGCTTAC AGATGACACACAAACA TGTTTGTGTGTCATCTGTAAGCATGTATCTATCATCCATCTCTGTT TTGTCTTTCAATGATATCTATCTATCTATCTATCTATCTATCTAT CTATCCACCTGTCTGTCTGTCTGTATTGATCTAGGGAAGAGGAAG AGCTTGGGATC
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DNA定量分析
OD（光密度 optical delnsity）：被检测物吸收掉 的光密度。 1) 双链DNA： 1ODA260双链DNA=50µg/ml DNA浓度(µg/µl)=(OD260值×50×稀释倍数)/1000 2) 单链DNA： 1ODA260单链DNA=40 µg/ml DNA浓度(µg/µl)：(OD260值×40×稀释倍数)/1000
8
寡核苷酸(oligonucleotide) 一般是指二至几 十个核苷酸残基以磷酸二酯键连接而成的线性多 核苷酸片段。 寡核苷酸可由仪器自动合成，它可作为DNA合 成的引物(primer)、基因探针(probe)等，在分子生 物学研究中具有广泛的用途。 DNA和RNA单链都是由一个一个的核苷酸头尾 相连而形成的。RNA多聚核苷酸链一般以单链形式 存在，而DNA多聚核苷酸链则一般以双链形式存在。 RNA平均长度大约为2000个核苷酸，而人的DNA 却是很长的， 人DNA全长约有3X10 9个核苷酸对， 每条染色体含一个DNA分子链，含5千万致2.5亿不 等的核苷酸对。
第5章 DNA序列多态性分析
（一）Sanger双脱氧末端终止法测序过程
1.用M13噬菌体做载体获得单链DNA模板，克隆并扩增
待测DNA片段，使其变性。 2.选择一条与DNA单链互补的短链引物，引物先同单 链模板复性 3.引物的延长和合成阻断
55℃水浴中 保温30min
Sequencing of DNA by the Sanger method (Layer 3)
高压凝胶电泳 与放射自显影
高压凝胶电泳与 放射自显影
Sequencing of DNA by the Sanger method (Layer 4)
人工判 读图谱
人工判读图谱
然后再利用 PCR 直接测定序列； 采用了PCR热循环高效合成 DNA 的特性并 结合双脱氧核苷酸终止法，使引物链终止的 延伸产物数量在热循环过程中得到增加，因 此称为循环测序。
先利用PCR扩增靶序列片段，制备测序模板，
（二）PCR循环测序
每个测序循环包括：
①PCR扩增制备的模板DNA变性成单链形 式；②标记引物与其中的一条链上的互补序 列退火； ③退火后的引物在耐热DNA聚合 酶催化下发生链延伸终止反应。 上述循环步骤重复20~40次，使链终止 产物以线性方式获得扩增。
（三）荧光标记循环测序全自动分析
PCR扩增 靶序列模 板
4种不同荧光 Radioactively 染料标记置于 labeled with 32P 1管中
PCR循环
激光检 测装置
荧光检测自动分析序列
（三）荧光标记循环测序全自动分析
DNA等位基因多态性遗传规律解读
DNA等位基因多态性遗传规律解读DNA等位基因多态性是指同一基因座上存在两个或以上等位基因。
等位基因多态性的存在在基因组范围内是普遍的，它对物种的多样性和适应性起着重要的作用。
本文将侧重解读DNA等位基因多态性的遗传规律，探讨其在个体间分布、遗传传递和进化中的重要性。
DNA等位基因多态性是由基因突变等因素产生的。
基因突变是指产生新等位基因或改变现有等位基因表达的DNA序列变异。
基因突变可以分为点突变、插入/缺失、倒位和复制等类型。
这些突变事件导致了等位基因多样性的产生，从而为物种的适应性演化提供了基础。
在个体间分布上，等位基因多态性通常表现为多态基因频率，即不同等位基因在一个群体或种群中的比例。
在同一种群中，多态基因频率常常呈现正态分布，这表明群体中个体的基因型是多样且连续的。
多态基因频率的分布受到多种因素的影响，包括自然选择、突变、基因漂变和迁移等。
遗传传递是等位基因多态性的重要表现形式。
通过遗传传递，等位基因多态性可以在个体之间传递并维持下去。
常见的遗传传递方式有孟德尔遗传、连锁不平衡和复杂遗传模式。
孟德尔遗传是基因遗传学的基础，它描述了通过有性生殖传递等位基因的方式。
连锁不平衡是指不同基因座上的等位基因之间相互组合的非随机性现象。
复杂遗传模式体现了多基因和环境的相互作用对等位基因多态性的影响。
等位基因多态性对进化过程起着重要的作用。
通过自然选择，适应环境的等位基因可在群体中增加频率，而不适应环境的等位基因则会减少甚至消失。
这种选择作用促使物种适应环境的演化。
此外，等位基因多态性还可以提供有效的基因交换和遗传重组方法，促进了群体间或物种间的遗传融合，从而推动了进化进程的发生。
深入理解DNA等位基因多态性的遗传规律对于癌症、遗传疾病和物种适应性等方面具有重要意义。
在癌症研究中，等位基因多态性可以帮助识别易感基因和风险因子，为早期诊断和治疗提供依据。
对于遗传疾病的研究，等位基因多态性提供了理解基因突变对疾病发生和发展的机制。
DNA多态性分析基础详解
DNA多态性分析基础详解DNA多态性是指细胞或个体间在DNA序列上的差异。
这种差异可以是单核苷酸多态性（Single Nucleotide Polymorphism, SNP）、插入缺失多态性（Insertion/Deletion Polymorphism, Indel）、重复序列多态性（Tandem Repeat Polymorphism, TRP）等，是生物学中一个重要的遗传变异现象。
对DNA多态性的分析可以帮助我们了解基因间的差异、对个体间遗传关系的研究、对疾病易感性的预测等，因此在医学、生物学、法医学等领域有着重要的应用价值。
在进行DNA多态性分析时，首先需要从个体样本中提取DNA，并经过一系列的处理步骤进行扩增和测序，最终得到目标DNA序列。
接下来我们将详细介绍DNA多态性分析的基本原理及常用的技术方法。
1.DNA多态性的基本原理DNA多态性是由基因上的变异所致。
人类有大约3亿个碱基对，而这些基因组都是类似的。
然而，在这些基因组中却存在一些微小的差异，也就是DNA多态性。
这种多态性可以是单个碱基对的差异，也可以是较大的插入/删除（Indel）或者重复序列的差异。
其中最常见的是单核苷酸多态性（SNP），即在基因组中一些位置上的碱基对发生了变异。
例如，在一些位置上，有的个体的DNA序列是"A"，而另外一些个体的DNA序列却是"G"，这种变异就构成了一个SNP。
SNP是最基础也是最常见的DNA多态性，因此在大部分DNA多态性分析中都会对SNP进行检测。
2.DNA多态性分析的技术方法（1）PCR-SSPPCR-SSP（Polymerase Chain Reaction-Sequence Specific Primers）是一种常用的DNA多态性分析方法。
它通过使用特异性引物扩增出目标DNA片段，然后进行电泳检测，根据不同的片段长度判断样本中的多态性。
PCR-SSP方法简单高效，广泛应用于HLA基因型分析、疾病易感性研究等领域。
三章DNA多态分析基础
复 制
转录
DNA
RNA 翻译
蛋白质
逆转录
阶段：转录～DNA分子作为模板直接指导RNA分子旳合成过程
翻译～RNA分子上旳核苷酸序列信息转变成蛋白质中氨基酸
四、DNA旳损伤与修复
1.DNA损伤----是指DNA双螺旋构造出现旳任何变化 体内 复制错误 DNA复制错配率10-1，10-2
自发损伤 碱基脱嘌呤～A或G被切下来→造成突变 碱基脱氨基～C 脱氨成为 U→U与A配对
配对原则旳意义
1.复制旳分子学基础 遗传信息传给子代 2.转录旳分子学基础 RNA合成旳模板 –蛋白质 3.DNA多态性分析旳分子学基础 DNA遗传多态性
三级构造---超级螺旋构造 构造特征
真核生物DNA三级构造--核小体 140bpDNA双链缠绕组蛋白8聚体 60bp旳连接链（结合有组蛋白H1）
第一节 DNA分子构造与功能
一、DNA旳分子构造
DNA是由4种核苷酸经过磷酸二酯键连接成旳线性多聚体
1.DNA旳基本构造单位
碱基 A
G
C
T
核苷
核苷酸
脱氧核苷酸=碱基+脱氧核糖+磷酸
dNTP dNDP dNMP
2.DNA旳分子构造
一级构造--DNA分子中核苷酸旳排列顺序
链接方式
3’,5’磷酸二酯键连接 戊糖和磷酸构成多聚核苷酸对骨架 含氮碱基突出于骨架上
2.基因外DNA 功能不清，多拷贝或低拷贝形式；30%串联反复
3.反复序列 概念：在基因组中反复出现，在基因组中具有一种以上相同
顺序拷贝旳DNA序列称为反复序列---DNA多态性基础 分类：反向反复序列----两个序列相同旳拷贝在DNA上呈反向排列
反复序列间有间隔 位于基因调控区内 反复序列间无间隔 与基因旳转录、复制有关
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小卫星DNA ( minisatellite DNA ) 与染色体折叠压缩 微卫星DNA (microsatellite DNA） 和染色体配对有关 散在重复序列----相同序列的重复单位散在分布 短散布元件〈 500bp Alu序列 序列长平均250bp，含有Alu I酶切位点（AGCT）
配对原则的意义
1.复制的分子学基础 遗传信息传给子代 2.转录的分子学基础 RNA合成的模板 –蛋白质 3.DNA多态性分析的分子学基础 DNA遗传多态性
三级结构---超级螺旋结构 结构特征
真核生物DNA三级结构--核小体 140bpDNA双链缠绕组蛋白8聚体 60bp的连接链（结合有组蛋白H1）
DNA多态性分析基础
人类DNA遗传标记----法医物证学应用研究的热点 ♦由常量检材到微量检材 ----微量检材的检验 ♦由蛋白质水平到DNA水平 ----陈旧检材的检验、取材的广泛性 ♦实现了仅能否定到高概率肯定 ----提高了法庭证据的可靠性
人类DNA遗传标记----特定的座位上出现等位基因 ♦出现在编码区或非编码区 ♦表现为序列多态性或长度多态性
** 局部碱基序列具有同源性的DNA分子也能形成局部杂交产物。
杂交技术：在复性条件下，探针与靶DNA单链形成杂交双链 用以分析两核酸分子间的碱基互补程度
探 针：标记有失踪物的寡核苷酸片段
三、DNA的复制和基因表达
1.DNA的复制
概念：复制是指以原来的DNA为模
板合成相同DNA分子的过程
复制的基础--碱基互补原则
第一节 DNA分子结构与功能
一、DNA的分子结构
DNA是由4种核苷酸通过磷酸二酯键连接成的线性多聚体.
1.DNA的基本结构单位
碱基 A
G
C
T
核苷
核苷酸 脱氧核苷酸=碱基+脱氧核糖+磷酸
dNTP dNDP dNMP
2.DNA的分子结构
一级结构--DNA分子中核苷酸的排列顺序
链接方式
3’,5’磷酸二酯键连接 戊糖和磷酸构成多聚核苷酸对骨架 含氮碱基突出于骨架上
产物：编码 R N A ～ snRNA, tRNA, rRNA 编码蛋白质 ～ 组蛋白、珠蛋白、生长激素
位置：同一个染色体上或不同染色体上 分类：多 基 因 家 族（rRNA基因家族）
散在基因家族（珠蛋白基因家族） 超 基 因 家 族（免疫球蛋白、组织相容性复合体）
6.转位因子：DNA分子内部或分子间可以移动的DNA片段
♦ 大肠杆菌DNA聚合酶I—由polA基因编码的多功能酶
68kd C端2/3 5’-3’ 聚合酶活性—合成
103kd
N端1/3 3’-5’ 外切酶活性—校对作用
35kd
5’-3’ 外切酶活性—切除
♦ 真核生物DNA聚合酶—四种酶都具有5’-3’方向聚合作用
α— 参与核 DNA的合成（链合成的引发）
β— 具有外切酶的活性（修复、校对）
下，DNA双链间的氢键断裂，形成两条单链DNA分子的过程。
变化：溶液粘度降低,沉降速率增加,浮力密度上升,紫外线吸收增强
增色效应～随温度上升，DNA溶液的紫外线吸收增强，A260nm值 ♦ DNA对紫外线吸收强度与变性程度成正比 ♦ OD260值：双链DNA < 单链DNA < 单核苷酸
融链温度～随温度上升，一半DNA分子变性时的温度 (Tm值) ♦ Tm值与DNA分子中G/C含量呈线性关系 估计DNA的GC含量 ( G+C)% = (Tm—69.3)× 2.44 估算引物的Tm 值 Tm = 4 ( G + C ) + 2 ( A + T ) ♦ Tm值受介质中离子强度的影响 在高离子强度溶液中相对稳定（1mol/L NaCl）
方式：♦ 半保留复制
♦ 半不连续复制
过程：复制的起始
引物合成 DNA链延伸 5’-3’方向
DNA聚合酶 复制的终止 引物切除
缺口连接
双链解开
DNA聚合酶--催化脱氧核苷三磷酸聚合成DNA链的酶
条 件：必须有引物、复制模板、合成DNA的原料dNTP及微量
Mg2+
作 用：具有合成、切除和校对的综合功能
♦ 等电点低--中性或弱碱性溶液--带负电 电泳技术进行分离的分子基础
♦ 可以与金属离子（Na,K,Mg.Mn）结合成盐 DNA+盐（乙醇或异丙醇）DNA沉淀析出
♦ 可以和组氨酸结合 使DNA分子更具有稳定性
吸收紫外线 碱基含有共轭双链 ( 最大吸收波长260nm )
♦ 对DNA样品进行定量分析
1.DNA的变性 概念：在加热、溶液碱性、有机溶剂、二甲基亜砜、甲酰胺等条件
配 离子强度～足够盐浓度—中和DNA分子携带负电荷—利于复性 分子结构～简单序列的、小分子DNA--易发现互补序列-复性快 溶液浓度～高浓度DNA溶液较低浓度DNA溶液易复性
** 影响复性过程的主要因素：复性温度与溶液的离子强度。
杂交：在复性的条件下，来源不同、但具有碱基互补的DNA单链按碱
基 配对原则形成双链DNA分子的过程称作杂交。
同源性高达80%，但具有种属特异性
人类Alu序列长300bp（130bp+31bp+130bp）
长散布元件 〉6-7kb Kpn序列 约6500bp
卫星DNA
发现：DNA主带以外有多个小的卫星带 分类：大卫星---根据浮力密度不同
1.687 Ⅰ卫星DNA（25-48bp） 1.693 Ⅱ卫星DNA（5bp-ATTCC-） 1.697 Ⅲ卫星DNA（5bp-ATTCC-） 1.700 Ⅳ卫星DNA（隐蔽的卫星DNA) α卫星DNA 171bp 灵长类特有 β卫星DNA 68bp 富含GC γ卫星DNA 220bp
编码序列----外显子( n ) 10%~50%
插入序列----内含子(n-1) 50%~90% 决定基因长度
编 码 率----编码序列长度占整个基因序列的比例
外显子
内含子
转录：模板DNA
初级RNA
GT AG
GT
AG
成熟RNA
剪接方式：特定外显子+不同外显子---表达多种产物
表现为外显子/或 内含子---表现多种功能
线粒体基因组：线粒体内包含的全部DNA分子，16569bp ** 每个细胞平均有800个线粒体 ** 每个线粒体含有10个DNA拷贝
一、人类核基因组DNA 1.基因与基因有关序列
基因组成：包括合成有功能的多肽链或RNA所必需的全部序列
真核生物---断裂基因
基因中编码序列被若干个插入序列分隔的不连续的镶嵌结构
不同小卫星高度同源性---DNA指纹技术
4.假 基 因：与正常功能基因在核苷酸序列上相似，但不能转录或
转录后生成无功能基因产物的DNA序列。 突变：复制-失去调控；转录-拼接信号；翻译-终止信号 其他：丢失5’或3’端部分而失去活性—基因片段
5.基因家族：基因组中来源相同，结构相似，功能相关的一组基因
成分：GC含量少于主带中的DNA 特征：DNA呈串联重复形式
各类型家族成员序列G/C含量近似 具有相同的浮力密度
但是重复序列特征有明显差异
所有串联重复DNA序列都称为---卫星DNA
根据重复序列长度和序列特征分类
小卫星DNA
微卫星DNA
（minisatellite DNA ） （microsatellite DNA）
生物学意义
压缩DNA分子体积，有利于在细胞 中包装组蛋白对DNA分子完整性的 保护作用
统计数据
人类基因组DNA直线长2m 细胞核直径5um DNA分子被压缩了近一万倍
二、DNA的理化性质
DNA是生物大分子，因此具有高分子物质的一般性质
粘 性 较大 溶液的粘性与溶质分子的不对称性有关 两性电解质 DNA含有磷酸基团（-）和含氮碱基（+）
重复单位 15bp-30bp
2bp-6bp
重复次数 数次至数百次
10bp-60次
序列总长 100bp-20kd
300bp
序列特征 核心序列
单拷贝
多态原因 VNTR
STR
形成机制 不等交换，重组
复制滑动
主要分布 近端粒处，着丝点
内含子、间隔DNA
有特定的基因座定位 有特定的基因座定位
核心序列----富含G/C或A/T的保守序列
2.基因外DNA 功能不清，多拷贝或低拷贝形式；30%串联重复
3.重复序列 概念：在基因组中反复出现，在基因组中含有一个以上相同
顺序拷贝的DNA序列称为重复序列---DNA多态性基础 分类：反向重复序列----两个序列相同的拷贝在DNA上呈反向排列
重复序列间有间隔 位于基因调控区内 重复序列间无间隔 与基因的转录、复制有关
外界 物理因素 紫 外 线 嘧啶间诱导形成共价键→嘧啶二聚体（TT）
嘌呤间形成异常化学键 电离辐射 机理～构成基因的化学物质电离
结果～碱基破坏、核糖分解、DNA分子断裂 化学因素 烷 化 剂 烷基置换碱基的氢原子
---碱基被烷化，造成基因改变 类 似 物 替代正常碱基掺入DNA链中引起错配
5-溴尿嘧啶、2-氨基嘌呤
◆ 只转录产生相应RNA，而不翻译成蛋白质
相关序列 前导序列和尾随序列---能被转录，但不被翻译 启 动 子：RNA聚合酶与DNA结合起始部位 位置：基因转录起点上游（5’-1kb) 作用：能与RNA酶结合，调控基因表达 增 强 子：调节基因产物与DNA结合的部位 位置：基因上游，促进基因转录活性 作用：促进转录活性，增强启动子
由同一DNA序列可以得到不同的mRNA，从而编码多种
具有部分重叠序列的蛋白质的基因称为重叠基因