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第第 三三 章章 DNADNA多多态性分析根底性分析根底人人类DNADNA遗传标志志--------法医人法医人证学运用研学运用研讨的的热点点 ♦由常量由常量检材到微量材到微量检材材 ---- ----微量微量检材的材的检验 ♦由蛋白由蛋白质程度到程度到DNADNA程度程度 ---- ----陈旧旧检材的材的检验、取材的广泛性、取材的广泛性 ♦实现了了仅能否能否认到高概率一定到高概率一定 --- ---提高了法庭提高了法庭证据的可靠性据的可靠性人人类DNADNA遗传标志志--------特定的座位上出特定的座位上出现等位基因等位基因 ♦出如今出如今编码区或非区或非编码区区 ♦表表现为序列多序列多态性或性或长度多度多态性性 第一节第一节 DNA DNA分子构造与功能分子构造与功能一、一、DNADNA的分子构造的分子构造 DNA DNA是由是由4 4种核苷酸经过磷酸二酯键衔接成种核苷酸经过磷酸二酯键衔接成的线性多聚体的线性多聚体1.DNA1.DNA的根本构造单位的根本构造单位碱碱 基基 A G C A G C T T核核 苷苷核苷酸核苷酸 脱氧核苷酸=碱基+脱氧核糖+磷酸dNTPdNDPdNMP2.DNA2.DNA的分子构造的分子构造一一级级构造构造--DNA--DNA分子中核苷酸的分子中核苷酸的陈陈列列顺顺序序 链链接方式接方式 3’,5’ 3’,5’磷酸二磷酸二酯键酯键衔衔接接 戊糖和磷酸构戊糖和磷酸构成多聚核苷酸成多聚核苷酸对对骨架骨架 含氮碱基突出含氮碱基突出于骨架上于骨架上 不不对对称末端称末端 5’- 5’-自在的磷自在的磷酸，酸，3’-3’-游离的游离的羟羟基基 生物学意生物学意义义 1. 1. 遗传遗传信息的信息的载载体体 2. 2. 构成构成DNADNA遗传遗传标标志的构造根底志的构造根底二二级构造构造----两条两条DNADNA单链构成的双螺旋构造构成的双螺旋构造 双螺旋构造的特征双螺旋构造的特征 1. 1. 两条两条单链逆向平行逆向平行陈列，列， 绕同一中心同一中心轴构成双螺旋构成双螺旋 2. 2. 两条两条单链间以以氢键衔接接 碱基互碱基互补原那原那么：么：A=T,C=G A=T,C=G ** ** 稳定性与定性与G+CG+C含含量呈正比量呈正比 ** ** 嘌呤和呤和嘧啶相相等等: A+G=C+T : A+G=C+T 配配对原那么的意原那么的意义 1.1.复制的分子学根底复制的分子学根底 遗传信息信息传给子代子代 2. 2.转录的分子学根的分子学根底底 RNA RNA合成的模板合成的模板 ––蛋白蛋白质 3.DNA 3.DNA多多态性分析的性分析的分子学根底分子学根底 DNA DNA遗传多多态性性 三级构造三级构造------超级螺旋构造超级螺旋构造 构造特征构造特征 真核生物真核生物DNADNA三级构造三级构造----核小体核小体 140bpDNA 140bpDNA双链缠绕组蛋双链缠绕组蛋白白8 8聚体聚体 60bp 60bp的衔接链〔结合有的衔接链〔结合有组蛋白组蛋白H1H1〕〕 生物学意义生物学意义 紧缩紧缩DNADNA分子体积，有利于在细胞分子体积，有利于在细胞 中包装组蛋白对中包装组蛋白对DNADNA分子分子完好性的完好性的 维护作用维护作用 统计数据统计数据 人类基因组人类基因组DNADNA直线长直线长2m 2m 细胞核直径细胞核直径5um 5um DNA DNA分子被紧缩了近一分子被紧缩了近一万倍万倍二、二、DNADNA的理化性的理化性质 DNA DNA是生物大分子，因此具有高分子物是生物大分子，因此具有高分子物质的的普通性普通性质粘粘 性性 较大大 溶液的粘性与溶溶液的粘性与溶质分子的不分子的不对称性称性有关有关两性两性电解解质 DNA DNA含有磷酸基含有磷酸基团〔〔- -〕和含氮碱基〕和含氮碱基〔〔+ +〕〕 ♦ 等等电点低点低----中性或弱碱性中性或弱碱性溶液溶液----带负电 电泳技泳技术进展分展分别的的分子根底分子根底 ♦ 可以与金属离子〔可以与金属离子〔Na,K,Mg.MnNa,K,Mg.Mn〕〕结合成合成盐 DNA+ DNA+盐〔乙醇或异丙〔乙醇或异丙醇〕醇〕DNADNA沉淀析出沉淀析出 ♦ 可以和可以和组氨酸氨酸结合合 使使DNADNA分子更具有分子更具有稳定定性性吸收紫外吸收紫外线 碱基含有共碱基含有共轭双双链 ( ( 最大吸收波最大吸收波长260nm )260nm ) ♦ 对DNADNA样品品进展定量分析展定量分析 1.DNA1.DNA的的变变性性概念：在加概念：在加热热、溶液碱性、有机溶、溶液碱性、有机溶剂剂、二甲基亜、二甲基亜砜砜、甲、甲酰酰胺等胺等条件条件 下，下，DNADNA双双链间链间的的氢键氢键断裂，构成两条断裂，构成两条单链单链DNADNA分子的分子的过过程。

程变变化：溶液粘度降低化：溶液粘度降低, ,沉降速率添加沉降速率添加, ,浮力密度上升浮力密度上升, ,紫外紫外线线吸吸收加收加强强 增色效增色效应应～随温度上升，～随温度上升，DNADNA溶液的紫外溶液的紫外线线吸收加吸收加强强，，A260nmA260nm值值 ♦ DNA DNA对对紫外紫外线线吸收吸收强强度与度与变变性程度成正性程度成正比比 ♦ OD260 OD260值值：双：双链链DNA < DNA < 单链单链DNA < DNA < 单单核核苷酸苷酸 融融链链温度～随温度上升，一半温度～随温度上升，一半DNADNA分子分子变变性性时时的温度的温度 (Tm(Tm值值) ) ♦ Tm Tm值值与与DNADNA分子中分子中G/CG/C含量呈含量呈线线性关系性关系 估估计计DNADNA的的GCGC含量含量 ( G+C)% = (Tm— ( G+C)% = (Tm—69.3)× 2.44 69.3)× 2.44 估算引物的估算引物的Tm Tm 值值 Tm = 4 ( G + C ) + 2 ( A + T ) Tm = 4 ( G + C ) + 2 ( A + T ) ♦ Tm Tm值值受介受介质质中离子中离子强强度的影响度的影响 在高离子在高离子强强度溶液中相度溶液中相对稳对稳定定〔 〔1mol/L 1mol/L NaClNaCl〕 〕 某些要素影响下某些要素影响下→DNA→DNA分子共价分子共价键键断裂断裂→→小片段小片段DNADNA的的过过程：程：DNADNA降解降解2.DNA2.DNA的复性的复性概念：当撤除概念：当撤除变变性要素后，原性要素后，原变变性的两条互性的两条互补补DNADNA单链经过单链经过基配基配对对又重又重 新新缔缔合成合成为为双双链链构造的构造的过过程叫复性。

程叫复性 ** ** 加加热热后后变变性的性的DNADNA在温度降低在温度降低过过程中的程中的复性有称复性有称为为退火退火影响：温度影响～最适影响：温度影响～最适为为TmTm以下以下25℃25℃，，过过高不易复高不易复性；性；过过低碱基低碱基错错配配 离子离子强强度～足度～足够盐浓够盐浓度度——中和中和DNADNA分子携分子携带带负电负电荷荷——利于复性利于复性 分子构造～分子构造～简单简单序列的、小分子序列的、小分子DNA--DNA--易易发发现现互互补补序列序列- -复性快复性快 溶液溶液浓浓度～高度～高浓浓度度DNADNA溶液溶液较较低低浓浓度度DNADNA溶溶液易复性液易复性 ** ** 影响复性影响复性过过程的主要要素：复性温度程的主要要素：复性温度与溶液的离子与溶液的离子强强度度 杂杂交：在复性的条件下，来源不同、但具有碱基互交：在复性的条件下，来源不同、但具有碱基互补补的的DNADNA单链单链按碱基按碱基 配配对对原那么构成双原那么构成双链链DNADNA分子的分子的过过程称作程称作杂杂交。

交 ** ** 部分碱基序列具有同源性的部分碱基序列具有同源性的DNADNA分子也分子也能构成部分能构成部分杂杂交交产产物物 杂杂交技交技术术：在复性条件下，探：在复性条件下，探针针与靶与靶DNADNA单单链链构成构成杂杂交双交双链链 用以分析两核酸分子用以分析两核酸分子间间的碱基的碱基互互补补程度程度 探探 针针：：标标志有失踪物的寡核苷酸片段志有失踪物的寡核苷酸片段三、三、DNADNA的复制和基因表达的复制和基因表达1.DNA1.DNA的复制的复制 概念：复制是指以原来的概念：复制是指以原来的DNADNA为模模 板合成板合成一一样DNADNA分子的分子的过程程 复制的复制的根底根底----碱基互碱基互补原原 方式：方式：♦ 半保管半保管复制复制 ♦ 半不延半不延续 过程：复制的起始程：复制的起始 双双链解开解开 引物合成引物合成 DNA DNA链延伸延伸 5’-3’ 5’-3’方向方向 DNADNA聚合聚合酶 复制的复制的终止止 引物切除引物切除 缺口缺口衔接接 DNADNA聚合聚合酶酶----催化脱氧核苷三磷酸聚合成催化脱氧核苷三磷酸聚合成DNADNA链链的的酶酶条条 件：必需有引物、复制模板、合成件：必需有引物、复制模板、合成DNADNA的原料的原料dNTPdNTP及微及微量量Mg2+ Mg2+ 作作 用：具有合成、切除和校正的用：具有合成、切除和校正的综综合功能合功能 ♦ 大大肠肠杆菌杆菌DNADNA聚合聚合酶酶I—polAI—polA基因基因编编码码的多功能的多功能酶酶 68kd C 68kd C端端2/3 5’-3’ 2/3 5’-3’ 聚合聚合酶酶活性活性——合成合成 103kd N 103kd N端端1/3 3’-5’ 1/3 3’-5’ 外切外切酶酶活性活性——校正作用校正作用 35kd 5’-3’ 35kd 5’-3’ 外切外切酶酶活性活性——切除切除 ♦ 真核生物真核生物DNADNA聚合聚合酶酶——四种四种酶酶都具有都具有5’-3’5’-3’方向聚方向聚协协作用作用 α— α— 参与核参与核 DNA DNA的合成的合成〔 〔链链合成的引合成的引发发〕 〕 β— β— 具有外切具有外切酶酶的活性的活性〔 〔修复、校正修复、校正〕 〕 γ— γ— 线线粒体粒体 DNA DNA的复制的复制 δ— δ— 参与核参与核 DNA DNA的合成的合成〔 〔链链的延伸及其他的延伸及其他〕 〕忠忠实实性：是保性：是保证证生物信息准确生物信息准确传传送的必要条件送的必要条件 机制机制 专专注性注性识别识别碱基碱基----合成控制：碱基合成控制：碱基对对、、酶酶、引物、引物 3’-5’ 3’-5’外切酸活性外切酸活性----校正控制：校正控制：复复制制蛋白蛋白质 转录转录逆转录逆转录 翻译翻译DNADNARNARNA2.2.基因表达基因表达概念：将储存于概念：将储存于DNADNA中的遗传信息转变成中的遗传信息转变成RNARNA和蛋和蛋白质分子，经过这白质分子，经过这 些蛋白质分子的功能活动使声明体表现各些蛋白质分子的功能活动使声明体表现各种各样的生理功能种各样的生理功能 和千差万别的生物性状。

和千差万别的生物性状阶段：转录～阶段：转录～DNADNA分子作为模板直接指点分子作为模板直接指点RNARNA分子分子的合成过程的合成过程 翻译～翻译～RNARNA分子上的核苷酸序列信息转变分子上的核苷酸序列信息转变成蛋白质中氨基酸成蛋白质中氨基酸四、四、DNADNA的的损伤与修复与修复1.DNA1.DNA损伤--------是指是指DNADNA双螺旋构造出双螺旋构造出现的任何改的任何改动体内体内 复制复制错误 DNA DNA复制复制错配率配率10-110-1，，10-2 10-2 自自发损伤 碱基脱碱基脱嘌呤～呤～A A或或G G被切下来被切下来→→导致致突突变 碱基脱氨基～碱基脱氨基～C C 脱氨成脱氨成为 U→U U→U与与A A配配对外界外界 物理要素物理要素 紫紫 外外 线 嘧啶间诱导构成共价构成共价键→→嘧啶二聚体〔二聚体〔TTTT〕〕 嘌呤呤间构成异常化学构成异常化学键 电离离辐射射 机理～构成基因的化学机理～构成基因的化学物物质电离离 结果～碱基破坏、核糖果～碱基破坏、核糖分解、分解、DNADNA分子断裂分子断裂 化学要素化学要素 烷 化化 剂 烷基置基置换碱基的碱基的氢原子原子 --- ---碱基被碱基被烷化，化，呵斥基因改呵斥基因改动 类 似似 物物 替代正常碱基替代正常碱基掺入入DNADNA链中引起中引起错配配 5- 5-溴尿溴尿嘧啶、、2-2-氨氨基基嘌呤呤2.DNA2.DNA修复修复切除修复切除修复——恢复正常构造恢复正常构造 重重组组修复修复------损伤损伤可以保可以保管管  第二节 人 类 基 因 组基因组概念 广义概念：一个生物体的一切基因或遗传物质 狭义概念：一大组基因、一个染色体或几个染色体的基因 ** 基因组包含基因序列(20-30%) + 非基因序列(70-80%)基因组构成 核 基 因 组：单倍体细胞内的全部DNA分子，3×109 bp 体细胞～22对常染色体和1对性染色体 性细胞～22条常染色体和1条型染色体 ** 每个细胞含一样的基因组拷贝〔特殊除外〕 ** 平均每个细胞含有6～10pg的DNA 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、人类核基因组一、人类核基因组DNADNA1.1.基因与基因有关序列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基因组成：包括合成有功能的多肽链或RNARNA所必需所必需的全部序列的全部序列真核生物真核生物---断裂基因断裂基因基因中编码序列被假设干个插入序列分隔的不延续的镶嵌构基因中编码序列被假设干个插入序列分隔的不延续的镶嵌构造造 编码序列编码序列----外显子外显子( n ) 10%~50% 插入序列插入序列----内含子内含子(n-1) 50%~90% 决议基因长决议基因长度度 编编 码码 率率----编码序列长度占整个基因序列的比例编码序列长度占整个基因序列的比例 外显子外显子 内含子内含子转录：模板转录：模板DNA 初级初级RNA 成熟成熟RNA 剪接方式：特定外显子剪接方式：特定外显子+不同外显子不同外显子---表达多种产物表达多种产物 表现为外显子表现为外显子/或或 内含子内含子---表现多种功表现多种功能能 由同一由同一DNA序列可以得到不同的序列可以得到不同的mRNA，从而编码多种，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具有部分重叠序列的蛋白质的基因称为重叠基因GT AG GT AG基因分基因分类 构造基因：合成构造蛋白、催化生化反响的构造基因：合成构造蛋白、催化生化反响的酶 调理基因：阻遏蛋白或激活蛋白，控制基因活性理基因：阻遏蛋白或激活蛋白，控制基因活性 ◆ ◆ 既可以既可以转录成成RNARNA，又可以翻，又可以翻译成蛋白成蛋白质 rRNA rRNA基因：基因：产物是核糖体的核糖体物是核糖体的核糖体RNARNA tRNA tRNA基因：基因：产物是物是转移移RNARNA ◆ ◆ 只只转录产生相生相应RNARNA，而不翻，而不翻译成蛋白成蛋白质相关序列相关序列 前前导序列和尾随序列序列和尾随序列------能被能被转录，但不被翻，但不被翻译 启启 动 子：子：RNARNA聚合聚合酶与与DNADNA结合起始部位合起始部位 位置：基因位置：基因转录起点上游〔起点上游〔5’-1kb)5’-1kb) 作用：能与作用：能与RNARNA酶结合，合，调控基因表达控基因表达 增增 强 子：子：调理基因理基因产物与物与DNADNA结合的部位合的部位 位置：基因上游，促位置：基因上游，促进基因基因转录活性活性 作用：促作用：促进转录活性，加活性，加强启启动子子 2.2.基因外基因外DNADNA 功能不清，多拷功能不清，多拷贝或低拷或低拷贝方式；方式；30%30%串串联反复反复3.3.反复序列反复序列概念：在基因组中反复出现，在基因组中含有一个以上一样概念：在基因组中反复出现，在基因组中含有一个以上一样 顺序拷贝的顺序拷贝的DNADNA序列称为反复序列序列称为反复序列---DNA---DNA多态性根底多态性根底分类：反向反复序列分类：反向反复序列--------两个序列一样的拷贝在两个序列一样的拷贝在DNADNA上呈反向陈上呈反向陈列列 反复序列间有间隔反复序列间有间隔 位于基因调控区内位于基因调控区内 反复序列间无间隔反复序列间无间隔 与基因的转录、复制有关与基因的转录、复制有关 串联反复序列串联反复序列--------相对恒定的序列为反复单位，首尾相相对恒定的序列为反复单位，首尾相接接 大卫星大卫星DNADNA〔〔macrosatellite DNAmacrosatellite DNA〕〕 主要在在非编主要在在非编码区码区 小卫星小卫星DNA ( minisatellite DNA ) DNA ( minisatellite DNA ) 与染色体折与染色体折叠紧缩叠紧缩 微卫星微卫星DNA (microsatellite DNADNA (microsatellite DNA〕〕 和染色体配对和染色体配对有关有关 散在反复序列散在反复序列--------一样序列的反复单位散在分布一样序列的反复单位散在分布 短分布元件〈短分布元件〈 500bp Alu 500bp Alu序列序列 序列长平均序列长平均250bp250bp，含有，含有Alu IAlu I酶切位点酶切位点〔〔AGCTAGCT〕〕 同源性高达同源性高达80%80%，但具有种属特异性，但具有种属特异性 人类人类AluAlu序列长序列长300bp300bp〔〔130bp+31bp+130bp130bp+31bp+130bp〕〕 长分布元件长分布元件 〉〉6-7kb Kpn6-7kb Kpn序列序列 约约6500bp 6500bp 卫星卫星DNADNA 发现：：DNADNA主主带以外有多个小的以外有多个小的卫星星带分分类：大：大卫星星------根据浮力密度不同根据浮力密度不同 1.687 Ⅰ 1.687 Ⅰ卫星星DNADNA〔〔25-48bp25-48bp〕〕 1.693 Ⅱ 1.693 Ⅱ卫星星DNADNA〔〔5bp-5bp-ATTCC-ATTCC-〕〕 1.697 Ⅲ 1.697 Ⅲ卫星星DNADNA〔〔5bp-5bp-ATTCC-ATTCC-〕〕 1.700 Ⅳ 1.700 Ⅳ卫星星DNADNA〔〔隐蔽的蔽的卫星星DNA)DNA) α α卫星星DNA 171bp DNA 171bp 灵灵长类特特有有 β β卫星星DNA 68bp DNA 68bp 富含富含GCGC γ γ卫星星DNA 220bp DNA 220bp 成分：成分：GCGC含量少于主含量少于主带中的中的DNADNA特征：特征：DNADNA呈串呈串联反复方式反复方式 各各类型家族成型家族成员序列序列G/CG/C含量含量近似近似 具有一具有一样的浮力密度的浮力密度 但是反复序列特征有明但是反复序列特征有明显差差别 一切串联反复一切串联反复DNADNA序列都称为序列都称为------卫星卫星DNADNA 根据反复序列长度和序列特征分类根据反复序列长度和序列特征分类 小卫星小卫星DNA DNA 微卫星微卫星DNADNA ( minisatellite DNA ) ( minisatellite DNA ) (microsatellite DNA(microsatellite DNA〕〕 反复单位反复单位 15bp-30bp 2bp-6bp 15bp-30bp 2bp-6bp 反复次数反复次数 数次至数百次数次至数百次 10bp-60 10bp-60次次 序列总长序列总长 100bp-20kd 300bp 100bp-20kd 300bp 序列特征序列特征 中心序列中心序列 单拷贝单拷贝 多态缘由多态缘由 VNTR STR VNTR STR 构成机制构成机制 不等交换，重组不等交换，重组 复制滑动复制滑动 主要分布主要分布 近端粒处，着丝点近端粒处，着丝点 内含子、间隔内含子、间隔DNADNA 有特定的基因座定位有特定的基因座定位 有特定的基因座定位有特定的基因座定位 中心序列中心序列--------富含富含G/CG/C或或A/TA/T的保守序列的保守序列 不同小卫星高度同源性不同小卫星高度同源性---DNA---DNA指纹技术指纹技术4.4.假假 基基 因：与正常功能基因在核苷酸序列上因：与正常功能基因在核苷酸序列上类类似，但不能似，但不能转录转录或或 转录转录后生成无功能基因后生成无功能基因产产物的物的DNADNA序列。

序列 突突变变：复制：复制- -失去失去调调控；控；转录转录- -拼接信号；翻拼接信号；翻译译- -终终止信号止信号 其他：其他：丧丧失失5’5’或或3’3’端部分而失去活性端部分而失去活性——基因基因片段片段5.5.基因家族：基因基因家族：基因组组中来源一中来源一样样，构造，构造类类似，功能相关的一似，功能相关的一组组基因基因 产产物：物：编码编码 R N A R N A ～～ snRNA, tRNA, rRNA snRNA, tRNA, rRNA 编码编码蛋白蛋白质质 ～～ 组组蛋白、珠蛋白、生蛋白、珠蛋白、生长长激激素素 位置：同一个染色体上或不同染色体上位置：同一个染色体上或不同染色体上 分分类类：多：多 基基 因因 家家 族族〔 〔rRNArRNA基因家族基因家族〕 〕 散在基因家族散在基因家族〔 〔珠蛋白基因家族珠蛋白基因家族〕 〕 超超 基基 因因 家家 族族〔 〔免疫球蛋白、免疫球蛋白、组织组织相容性相容性复合体复合体〕 〕6.6.转转位因子：位因子：DNADNA分子内部或分子分子内部或分子间间可以挪可以挪动动的的DNADNA片段片段 特点：保管原位的序列，新合成复本的插入，特点：保管原位的序列，新合成复本的插入，可以可以遗传遗传 部位：不固定部位：不固定〔 〔内含子、基因内含子、基因侧侧翼序列、插入翼序列、插入编编码码区区 〕 〕7.7.端粒端粒 存在于真核生物染色体末端，一段存在于真核生物染色体末端，一段DNADNA和蛋白质构成的复和蛋白质构成的复合构造合构造特点：仅存在于真核生物，富含特点：仅存在于真核生物，富含G G的寡核苷酸序列的寡核苷酸序列 多个串联反复序列组成，反复单位为多个串联反复序列组成，反复单位为 5bp-8bp 5bp-8bp〔〔-TTAGGG--TTAGGG-〕〕 反复次数为反复次数为800-3000800-3000次，总长度次，总长度5 5～～15kb15kb作用：在端粒酶参与下，封锁染色体末端，维持染色体稳定性作用：在端粒酶参与下，封锁染色体末端，维持染色体稳定性的作用的作用 DNA DNA复制：由于受复制：由于受DNADNA聚合酶特性限制，子代聚合酶特性限制，子代DNADNA链的最链的最后后 一个片断去除引物后，无法填补空隙，易呵一个片断去除引物后，无法填补空隙，易呵斥子代斥子代 DNA DNA链的缩短。

链的缩短 端端 粒粒 酶：由酶：由RNARNA与蛋白质组合成的酶，以本身携带的与蛋白质组合成的酶，以本身携带的RNARNA为模板为模板 合成互补链，直接从末端起始合成互补链，直接从末端起始DNADNA的合成的合成意义：端粒长度与年龄、细胞分裂次数有关，存在性别、种族意义：端粒长度与年龄、细胞分裂次数有关，存在性别、种族和组织差和组织差二、二、线粒体粒体DNADNA独一的独一的细胞核外胞核外DNADNA，携，携带有有编码蛋白蛋白质和和RNARNA的基因的基因构造：构造：闭环双双链--- 16569bp--- 16569bp组成成 外外环——重重链(H(H链) ) 富含富含嘌呤呤 内内环——轻链(L(L链) ) 富含富含嘧啶 分子裸露分子裸露--------无无组蛋白蛋白 容易破坏，不容易破坏，不稳定定 功能：储存信息功能：储存信息------编码参与氧化磷酸化蛋白质和编码参与氧化磷酸化蛋白质和RNARNA的基因的基因 H H 链：链：2 2个个rRNArRNA，，1414个个tRNAtRNA，，1212个蛋白质个蛋白质 L L 链：链：8 8个个rRNArRNA，，1 1个蛋白质个蛋白质 本身复制本身复制------单向单向: :置换环复制或置换环复制或D-D-环环(D-loop)(D-loop)复制复制 特点：不对称的复制，特点：不对称的复制， H H链和链和L L链各有一个复制起点，先复制链各有一个复制起点，先复制H H链，链， H H链复制到达链复制到达L L链起始点后，链起始点后，L L链开场复制链开场复制 D- D-环：新合成第三条环：新合成第三条H H链姊妹链链姊妹链 ，序列与，序列与L L链互补链互补 H H链复制起点附近〔链复制起点附近〔 520-700 520-700 〕，高变异〕，高变异 转录功能转录功能----两条链同时转录合成两条链同时转录合成RNA--RNA--对称转录对称转录 特征〔特征〔1 1〕碱基构造〕碱基构造紧凑、凑、简约：以最少碱基数：以最少碱基数编码尽量多的蛋白尽量多的蛋白质和和RNARNA ♦ 基因基因间无无间隔序列隔序列 ♦ 基因内无内含子、前基因内无内含子、前导序列、序列、带帽序列和帽序列和终止信号止信号 ♦ 相相邻基因甚至有碱基的重叠基因甚至有碱基的重叠 〔〔2 2〕不存在同源基因〕不存在同源基因间的重的重组与交与交换 结果：果：mtDNAmtDNA一切序列一切序列变异呈异呈单倍型特性倍型特性 〔〔3 3〕母系〕母系遗传：同一母系后代：同一母系后代mtDNAmtDNA序列，在排除突序列，在排除突变情况下情况下是一致是一致 缘由：精子尾部由：精子尾部线粒体不粒体不进入或少量入或少量进入卵入卵细胞胞精细胞精细胞卵细胞卵细胞 〔〔4 4〕突〕突变率比率比较高高 主要分布主要分布 控制区〔控制区〔D-D-环区〕区〕- - 含有启含有启动子和重子和重链复制的起点复制的起点 跨距跨距约1100bp1100bp，个体，个体间存在存在较大差大差别 高高 变 区区 HV-I 29 HV-I 29 ～～ 408 408号碱基号碱基 HV-II 15996 HV-II 15996 ～～ 16401 16401号碱基号碱基 HV-III 438 HV-III 438 ～～ 574 574号碱基号碱基 主要主要缘由由 A : mtDNA A : mtDNA没有没有组蛋白的蛋白的维护 B : DNA B : DNA聚合聚合酶缺乏缺乏3’-5’3’-5’外切外切酶校正功能校正功能 C : C : 缺乏缺乏DNADNA损伤的修复体系的修复体系 D : mtDNA D : mtDNA极少或不受来自极少或不受来自选择压力的影响力的影响 突突变类型型 碱基的碱基的错配配------序列多序列多态性性 主要主要为转换〔〔90%90%〕：〕：嘧啶转换 HV-I 80% HV-I 80% HV-II 20% HV-II 20% 少数是顛少数是顛换〔〔10%10%〕：〕： C→A C→A 或或 A→C A→C 插入或缺失插入或缺失--------长度多度多态性性 poly—C poly—C：：nt16184-nt16193 ( HV-I )nt16184-nt16193 ( HV-I ) CA CA 反复：反复：nt514-nt523 ( HV-III ) nt514-nt523 ( HV-III ) 〔〔5 5〕异质性〕异质性 同一个体同一个体mtDNAmtDNA出现两种或两种以上碱基序列的景象出现两种或两种以上碱基序列的景象 方式：同一个体的不同组织有不同的方式：同一个体的不同组织有不同的mtDNAmtDNA序列序列 同一组织中含有一种以上的同一组织中含有一种以上的mtDNAmtDNA序列序列 异质性仅出如今个别组织中，其他组织那么无异质性仅出如今个别组织中，其他组织那么无 类型：点异类型：点异 质质 性性------异质性序列之间差别仅限于单个碱基异质性序列之间差别仅限于单个碱基 长度异质性长度异质性------异质性出如今多聚胞嘧啶〔异质性出如今多聚胞嘧啶〔poly-Cpoly-C〕〕 HV-I nt16184 HV-I nt16184，， HV-II nt303-nt315 HV-II nt303-nt315 成因：拷贝数目多、不对称复制、缺乏校正修复机制成因：拷贝数目多、不对称复制、缺乏校正修复机制 运用运用 1. 1.含含 量量 多：数以百计线粒体多：数以百计线粒体/ /人类细胞，人类细胞，2-102-10个拷贝个拷贝/ /线粒体线粒体 2. 2.母系遗传：单亲鉴定或母系遗传的研讨出现率为母系遗传：单亲鉴定或母系遗传的研讨出现率为2%-8%2%-8% 3. 3.异异 质质 性：出现率为性：出现率为2%2%～～8%8%，对个体识别鉴定的影响值得留意，对个体识别鉴定的影响值得留意  第三节第三节 基基 因因 突突 变变 概念：基因碱基组成的改动，又称为点突变。

概念：基因碱基组成的改动，又称为点突变 野生型野生型----自然界存在的，无自然界存在的，无DNADNA分子改动的分子改动的个体表型个体表型 突变型突变型----突变后的表型突变后的表型 方式：碱基的交换方式：碱基的交换 转换转换------同一类型碱基的交同一类型碱基的交换换 顛换顛换------不同类型碱基的交不同类型碱基的交换换 插入和缺失插入和缺失 在在DNADNA序列中插入或缺失一序列中插入或缺失一个或几个碱基个或几个碱基 后果：编后果：编 码码 区区------碱基突变导致相应密码子的改碱基突变导致相应密码子的改动动 同义突变同义突变 -- -- 氨基酸不变氨基酸不变 中性突变中性突变 -- -- 氨基酸改动，不氨基酸改动，不影响蛋白质功能影响蛋白质功能 错义突变错义突变 -- -- 氨基酸改动，影氨基酸改动，影响响/ /不影响功能不影响功能**** 无义突变无义突变 -- -- 终止密码子构成，终止密码子构成，产物无功能产物无功能 移码突变移码突变 -- -- 阅读框改动，肽阅读框改动，肽链延伸或缩短链延伸或缩短 非编码区非编码区------没有表达产物，多不构本钱质没有表达产物，多不构本钱质性影响性影响 人类非编码区的序列变异远比人类非编码区的序列变异远比编码区多编码区多第四节第四节 DNA DNA 多多 态态 性性DNA DNA 多多 态态 性性 基因组基因组DNADNA中中, ,由不同碱基构造的等位由不同碱基构造的等位基因所构成的多态性基因所构成的多态性产活力制　点产活力制　点 突突 变变------ＤＮＡ序列多ＤＮＡ序列多态性态性 　　　插入或缺失　　　插入或缺失------ＤＮＡ长度多ＤＮＡ长度多态性态性存在部位　编存在部位　编 码码 区区 非编码区非编码区DNADNA遗传标志遗传标志 是特定的碱基序列是特定的碱基序列　　　　　　　　 遵照孟德尔遗传规律遗传遵照孟德尔遗传规律遗传　　　　　　　　 具有终身不变的遗传特征具有终身不变的遗传特征一、一、DNADNA长度多度多态性性同一基因座上个等位基因之同一基因座上个等位基因之间DNADNA片段片段长度差度差别构成的多构成的多态性性1.1.可可变数目串数目串联反复序列反复序列 (variable number of tandem repeats, VNTR (variable number of tandem repeats, VNTR〕〕特征：反复特征：反复单位位9bp-24bp9bp-24bp、反复数次至数百次、、反复数次至数百次、 总长0.1-2.0kd0.1-2.0kd，有特定的染色体定位，有特定的染色体定位分布：小分布：小卫星星DNA--DNA--可可变数目串数目串联反复序列反复序列 微微卫星星DNA--DNA--短片段反复序列短片段反复序列 多多态性构造根底性构造根底------不同个体所含串不同个体所含串联反复序列拷反复序列拷贝的差的差别 ♦不同的个体，不同等位基因的串不同的个体，不同等位基因的串联次数不同，次数不同， 构成不等构成不等长度的等位基因度的等位基因 ♦同一基因座，每个等位基因之同一基因座，每个等位基因之间的的长度差度差别 刚好是反复好是反复单位的整倍数位的整倍数 ♦不同基因座，小不同基因座，小卫星星VNTRVNTR序列序列间具有同源性具有同源性——中心序列中心序列 可以可以发生相互生相互杂交交 ** **多基因座多基因座DNADNA探探针RFLPRFLP分析的分析的实际根底根底♦ 高度多高度多态态性性——个人个人识别识别的重要根据的重要根据 某基因座某基因座杂杂合度高合度高100%100% 例：反复例：反复单单位位 17bp 17bp 反复次数反复次数 70-450 70-450次次 片段片段长长度度 1190-7650bp 1190-7650bp 等位基因数等位基因数 = 381 = 381 基基 因因 型数型数 = 72771 = 72771个个 H=0.9974 H=0.9974 DP=0.99999992 DP=0.99999992 VNTR VNTR等位基因等位基因频频率率0.1%-10% 0.1%-10% DNA指纹图指纹图♦中心序列中心序列----DNA----DNA指指纹纹技技术术的的实际实际根底根底发现发现：：19851985年年JeffreysJeffreys报报告告 人肌人肌红红蛋白基因第一内含子蛋白基因第一内含子 反复反复单单位位3333个碱基，反复个碱基，反复4 4次次 中心序列中心序列1616个碱基个碱基探探针针：挑：挑选选出出8 8个阳性克隆个阳性克隆 中心序列中心序列--GGAGGTGGGCAGGAXG-- --GGAGGTGGGCAGGAXG-- 确定探确定探针针:33.6 AGGGCTGGAGG:33.6 AGGGCTGGAGG 33.15 AGGTGGGCAGGTGG 33.15 AGGTGGGCAGGTGG分析：分析：DNADNA酶酶切片段切片段〔 〔HinfIHinfI〕 〕 电电泳分析泳分析 转转移印迹移印迹 探探针杂针杂交交 RFLP RFLP图谱图谱〔 〔2020条左右的片段条左右的片段〕 〕 ** **巧合几率巧合几率10-11-10-1210-11-10-12♦小小卫卫星星变变异反复多异反复多态态性性 部分反复部分反复单单位内部的出位内部的出现现碱基交碱基交换换 反复反复单单位位 AGGTCGG 变变异异单单位位 AGGTTGG 等位基因等位基因A 等位基因等位基因B 酶酶切分析：切分析： PCR扩扩增增2.2.短串联反复序列〔短串联反复序列〔short tandem repeats, STR)short tandem repeats, STR)特征：反复单位特征：反复单位2bp-6bp 2bp-6bp 不宜用不宜用RFLPRFLP方法分析方法分析 　　　　　　　本质也是一种　　　　　　　本质也是一种VNTR PCRVNTR PCR扩增没有优势扩扩增没有优势扩增增 反复次数反复次数5 5次次-60-60次，总序列长度次，总序列长度<400bp<400bp 微卫星微卫星DNA DNA 适用于降解适用于降解DNADNA的鉴定的鉴定 最常见是二核苷酸，法医常用的是四核苷酸反复最常见是二核苷酸，法医常用的是四核苷酸反复 必需用高分辨率的电泳方法分别必需用高分辨率的电泳方法分别 分布广泛，人类基因组的分布广泛，人类基因组的5%5%，估计，估计20-5020-50万个万个 检出检出80008000多个，遗传标志数目多多个，遗传标志数目多 绝大多数分布非编码区，极少三核苷酸位于编码区绝大多数分布非编码区，极少三核苷酸位于编码区 类型：根据反复单位的碱基组成分为以下三类：类型：根据反复单位的碱基组成分为以下三类： 反复单位长度反复单位长度 反复单位组成反复单位组成 简单反复序列简单反复序列 根本一致根本一致 根本一致根本一致 复合反复序列复合反复序列 根本一致根本一致 组成不同组成不同 复杂反复序列复杂反复序列 长度不同长度不同 组成不同组成不同挑选挑选 根本条件：根本条件： 多态性程度高多态性程度高 、扩增稳定性好、扩增稳定性好 1. 1.等位基因长度等位基因长度<300bp<300bp 2. 2.反复单位为反复单位为4 4核苷酸，无非反复单位碱基核苷酸，无非反复单位碱基 3. 3.等位基因数等位基因数8-128-12个个 4. 4.基因座杂合度基因座杂合度>0.8>0.8，个人识别才干，个人识别才干>0.9>0.9 5. 5.基因频率分布比较平均基因频率分布比较平均 6.PCR 6.PCR扩增稳定、突变率低扩增稳定、突变率低命名命名 基基 因因 座座 ♦构造基因内含子中构造基因内含子中STRSTR基因座基因座 ---GenBank ---GenBank注册基因称号命名注册基因称号命名 例：例：TH01 TH01 酪氨酸酪氨酸羟化化酶基因第基因第1 1内含子内含子 ♦非非编码区区/ /定位不清的定位不清的STRSTR基因座基因座 ---Genome Database ---Genome Database原始序号原始序号 例：例：D3S9 3D3S9 3号染色体号染色体; ;单拷拷贝;9;9号号 等位基因等位基因 不同不同实验室室检验结果的可比性和反复性果的可比性和反复性 ♦按照反复按照反复单位次数命名位次数命名 5’-GGTCATCATCATGG-3’ “TCA TCA TCA 5’-GGTCATCATCATGG-3’ “TCA TCA TCA〞〞 “CAT CAT CAT “CAT CAT CAT〞〞 ** ** 从离从离5’5’端最近的核苷酸开端最近的核苷酸开场定定义 ♦含有不完全反复的等位基因含有不完全反复的等位基因 〔完好反复等位基因数〕〔完好反复等位基因数〕··〔不完全碱基数〔不完全碱基数〕〕 例例:TH01:TH01基因座基因座9.39.3基因基因 [ATG]4ATG[AATG]5 [ATG]4ATG[AATG]5 3.3.长长度多度多态态性构成机制性构成机制〔 〔1 1〕 〕同源重同源重组组概念：概念：发发生在生在联联会复合体内的，同源染色体的两条非姊妹染会复合体内的，同源染色体的两条非姊妹染 色色单单体之体之间间的的遗传遗传物物质质交交换换 条件条件 1. 1.交交换换区域的核苷酸序列必需一区域的核苷酸序列必需一样样或或类类似似 2. 2.交交换链间换链间碱基互碱基互补补，重，重组发组发生在同生在同样样基因座基因座 3.DNA 3.DNA序列的交序列的交换换在重在重组组酶酶催化下催化下进进展展机制：不等交机制：不等交换换----交交换换双方位置平等，但数量不一定相等双方位置平等，但数量不一定相等证证据：中心序列据：中心序列G/CG/C含量与碱基序列和大含量与碱基序列和大肠肠杆菌杆菌χχ序列序列类类似似 χ χ序列原核生物基因序列原核生物基因组组DNADNA重重组组的信号的信号 以中心序列以中心序列为为探探针针与减数分裂中期的人染色体与减数分裂中期的人染色体杂杂交交 信号集中在染色体着信号集中在染色体着丝丝点及附近点及附近意意义义：法医学：法医学------构成构成DNADNA片段片段长长度多度多态态性性 遗传遗传学学------减减轻编码轻编码区区选择压选择压力，力，维维持物种持物种稳稳定定〔〔2 2〕基因的构造重排〕基因的构造重排概念：概念：经过基因的基因的转座，座，DNADNA的断裂的断裂错接使正常基因接使正常基因顺序序发 生改生改动机制：构造重排是一种机制：构造重排是一种DNADNA双双链断裂的修复断裂的修复过程。

程 DNA DNA断裂〔断裂〔5’5’端的反复序列内〕端的反复序列内〕----构成两个游离末构成两个游离末 修复修复过程中：末端的因程中：末端的因摆动或或错位位——基因基因转移挪移挪动部位：基因内重排部位：基因内重排------单链末端的碱基率先复复性末端的碱基率先复复性 然后合成空缺的碱基，构成插入反复然后合成空缺的碱基，构成插入反复单位位 TCC TCC TCC TCC TCC TCC TCC TCC TCC TCC TCC TCC TCC TCC TCC TCC AGG AGG AGG AGG AGG AGG AGG AGG AGG AGG AGG AGG AGG AGG AGG AGG 基因基因间重排重排------游离游离单链末端侵入末端侵入对应染色染色单体基因体基因 构成同源染色构成同源染色单体基因挪体基因挪动 〔〔1 1〕部分反复〕部分反复单位的位的转移移 〔〔2 2〕基因共〕基因共转移〔部分反复移〔部分反复单位位+ +侧翼翼SNPSNP〕〕 〔〔3 3〕基因〕基因间重重组交交换〔〔3〕复制滑〕复制滑动类型：正向型：正向链3’-5’的滑的滑动错配配 在正向在正向链中插入中插入1个反复个反复单位位 反向反向链3’-5’的滑的滑动错配配 正向复制正向复制链中缺失中缺失1个反复个反复单位位特点：特点：1.多多发生在生在类似碱基构造区域，更似碱基构造区域，更倾向向较短反复序列短反复序列 是是STR多多态性那个的主要性那个的主要缘由由 2.插入比缺失多插入比缺失多见，，卫星序列有自我加速复制、延伸星序列有自我加速复制、延伸 该序列可以减序列可以减轻编码区接受的区接受的选择压力力 3.滑滑动错配是配是DNA半保管复制的关系半保管复制的关系 只需出只需出现不不对称称环，多，多为滑滑动错配配二、二、DNADNA序列多序列多态性性概念：是指一个基因座上，因不同个体概念：是指一个基因座上，因不同个体DNADNA序列有一个或多序列有一个或多 个碱基的差个碱基的差别而构成的多而构成的多态性。

性 即：同一基因座上一切的等位基因即：同一基因座上一切的等位基因DNADNA长度一度一样 但它但它们之之间的序列存在差的序列存在差别缘由：点突由：点突变 物种物种进化化——对自然自然选择的回的回应 法法 医医 学学——提供大量的提供大量的遗传标志志 单核苷酸多核苷酸多态性〔性〔single nucleotide polymorphism,SNP)single nucleotide polymorphism,SNP) --- ---在人在人类基因范基因范围内，假内，假设任何任何单碱基突碱基突变使特定核使特定核苷酸位置上苷酸位置上 出出现两种碱基，其中最少的一种在群体中的两种碱基，其中最少的一种在群体中的频率不率不少于少于1%1%特点：二特点：二态基因基因------利于信息的自利于信息的自动化分析化分析 含量丰富含量丰富------在基因在基因组中至少有中至少有300300万个万个SNPSNP期望：高通量分型期望：高通量分型检测的技的技术难题 遗传标志 分析方法 VNTR DNA指纹技术 STR PCR扩增技术 SNP DNA芯片技术概念：概念：半保管复制半保管复制 DNA DNA变性变性 DNA DNA降解降解DNADNA复性复性 分子杂交分子杂交 Tm Tm值值 基因表达基因表达 断裂基因断裂基因 重叠基因重叠基因 反复序列反复序列 串联反复序列串联反复序列 多基因家族多基因家族端粒端粒 异质性异质性 DNA DNA多态性多态性 DNADNA长度多态性长度多态性 DNA DNA序列多态性序列多态性 中心序列中心序列小卫星变异单位多态性小卫星变异单位多态性 同源重组同源重组 VNTR STR VNTR STR 小卫星小卫星DNADNA和微卫星和微卫星DNADNA的主要区别的主要区别线粒体线粒体DNADNA复制的特点复制的特点线粒体线粒体DNADNA的主要特征的主要特征。

DNADNA一级构造的生物学意义主要有一级构造的生物学意义主要有------------和和------------碱基配对原那么的生物学意义碱基配对原那么的生物学意义------，，------和和------影响复性的主要要素是影响复性的主要要素是----------和和------------DNADNA复制的过程包括复制的过程包括----------、、--------和和--------DNADNA聚合酶具有聚合酶具有----------、、--------------和和------------功能聚合酶实现聚合酶实现DNADNA复制的条件是复制的条件是----------、、----------、、----------和和--------保证复制忠实性有保证复制忠实性有----------和和--------两种机制两种机制基因表达包括基因表达包括--------和和 ---- ----两个过程两个过程主要的主要的DNADNA修复方式是修复方式是----------和和------------基因分为基因分为----------、、------、、----------和和------------三。

三真核生物基因的特点是真核生物基因的特点是------------反复序列分反复序列分----------、、--------、和、和------------三类线粒体线粒体DNADNA突变率高的缘由有突变率高的缘由有--------、、--------、、--------和和--------线粒体线粒体DNA DNA 的特点的特点----------、、----------、、----------、、----------和和----------基因突变的后果基因突变的后果------、、------、、------、、------和和------STRSTR的三种构造类型有的三种构造类型有--------------、、--------------和和--------------STRSTR挑选条件挑选条件------、、--------、、--------、、--------、、--------和和--------长度多态性构成的机制长度多态性构成的机制。