DNA指纹

DNA多态化

DNA指纹指具有完全个体特异的DNA多态性，其个体识别能力足以与手指指纹相媲美，因而得名。可用来进行个人识别及亲子鉴定，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

技术原理

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。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，成为最具吸引力的遗传标记。

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。

发现历史

1984年10月星期一，上午9:05分，英国莱斯特大学年轻的生物学家亚历克·杰弗里斯（Alec Jeffreys）在做实验时出现了灵光一现的时刻。他发现了每个人的DNA是不同的。尽管人与人之间的DNA的空间结构差异不大，但在DNA序列的某些区域，存在一些会重复的序列，而每个人重复的次数是不同的。杰弗里斯把这些区域称为“迷你卫星体”。他意识到，通过检测“迷你卫星体”是可以确定一个人的身份的。Jefferys及其合作者首次将分离的人源小卫星DNA用作基因探针，意思是它同人的指纹一样是每个人所特有的。

半年后，可能第一次变为现实，DNA指纹技术首次应用在一桩移民案中法医鉴定。1985年，一个加纳移民家庭中最小的儿子返回加纳探亲，当他回到英国后，海关发现他的护照被涂改了，因此认定这个孩子是“冒牌货”。警方邀请杰夫里斯对这个孩子进行DNA指纹鉴别。结果证实，从遗传特征看，这个孩子是这家儿子的可能性是99．997%。这一结果促成了一家人的团聚。

1986年，DNA指纹技术第一次应用在刑事案件中，帮助警方找到了奸杀两名少女的凶手，避免无辜者蒙受不白之冤。这个标志性的历史事件随后被ITV在 2015年改编为迷你犯罪剧集 Code of a Killer。该片讲述的正是在莱斯特郡发生的两起谋杀案的破案故事，值得一提的是破案之手法是使用了DNA测试，是英国史上第一例使用DNA破案的案例。

1989年该技术获美国国会批准作为正式法庭物证手段。

进入二十世纪90年代初，杰夫里斯和他的小组被请到巴西，帮助辨认纳粹战犯约瑟夫·门格勒的尸体。

杰弗里斯意外发现“基因指纹”只是一个开端。两年之后，就有科学家提出了人类全基因组测序的设想。到21世纪初，人类基因组中超过90%的部分已经得到测定。在此期间，科学家也越来越多地认识到了特定基因的功能，包括某些基因与疾病之间的关系。看起来，基因指纹和基因测序已经成为了医学研究和现实应用中的强大工具。

主要特点

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5×10^-9。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。

操作方法

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，然后将扩增出的用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。

应用领域

法医学

DNA指纹技术具有许多传统法医检查方法不具备的优点，如它从四年前的精斑、血迹样品中，仍能提取出DNA来作分析；如果用线粒体DNA检查，时间还将延长。此外千年古尸的鉴定，在俄国革命时期被处决沙皇尼古拉的遗骸，以及最近在前南地区的一次意外事故中机毁人亡的已故美国商务部长布朗及其随行人员的遗骸鉴定，都采用了DNA指纹技术。

此外，它在人类医学中被用于个体鉴别、确定亲缘关系、医学诊断及寻找与疾病连锁的遗传标记；在动物进化学中可用于探明动物种群的起源及进化过程；在物种分类中，可用于区分不同物种，也有区分同一物种不同品系的潜力。在作物的基因定位及育种上也有非常广泛的应用。

生物学

DNA指纹技术能够从DNA分子水平给每个玉米品种一个“身份证号码”，以其准确可靠、简单快速、易于自动化的优点越来越多的应用于品种管理。

玉米DNA指纹，是从DNA分子水平给予每个玉米品种一个能够准确表明其身份的代码，就像每个人都有一张身份证，DNA指纹就是玉米的“分子身份证”。

玉米的‘分子身份证’则是采用DNA指纹技术，深入基因水平，用每个品种的特殊基因片段进行标记。

在玉米研究中心的实验室中，研究人员从各种玉米种子中取样，提取DNA，对关键的基因片段进行扩增后，将其放进先进的DNA分析仪中进行检测，信息自动发送到玉米DNA指纹库中进行对比，如果这种品种是库内已存品种，就会被系统自动报出。这就好比把玉米品种的关键性基因标记编成二维码，一‘扫’就能验明正身。

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