五千年(敝帚自珍)

主题:【原创】从台湾诈保案聊起——DNA鉴定的前世今生 -- 游识猷

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    • 家园 别喝水了,赶快填坑吧
    • 家园 DNA鉴定发展简史(一)

      要说DNA鉴定,咱就得先从DNA这个分子本身说起。

      1952年时,科学界就基本确定了人的遗传物质是DNA。进一步研究也表明,除了同卵双胞胎,每个人的DNA都各不相同。但DNA第一次真正被用在刑事鉴定上,则是1986年的事情。

      要比对DNA,一般最直觉的想法就是对DNA测序。众所周知,DNA分子是由ATCG四种碱基组成。如果把碱基比成字,那么一个人的整套DNA就像一本由这些字组成的天书。而这本天书里究竟有几个字呢?足足三十亿!所以假如想用DNA测序的方法来比对DNA的话,就像为了比对两本书是不是同一本,结果要要一字字把这书里的三十亿个字读完——费事、费时、费钱。再者,测序对DNA的纯度、数量也要求很高,一般司法鉴定中,不能也不会用这种方法来比对DNA。

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      英国莱斯特大学的遗传学家Alec Jeffreys就是DNA鉴定的开山祖师,他首次通过DNA的限制性片段长度多态性(Restriction Fragment Length Polymorphism)来比对不同人的DNA。

      如果你觉得“DNA的限制性片段长度多态性”太过不知所云的话,那么这项技术还有个更通俗易懂的名字——DNA指纹技术。

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      这就是Alec Jeffreys,他手上举着的那张底片,就是所谓的DNA指纹。

      DNA的限制性片段长度多态性里的“限制性”三字来源于这个技术里所用的限制性内切酶。那是一大类在细菌里发现的蛋白质,它们能特异性地辨认出DNA的某些4-8个碱基长的特殊序列,然后把那个序列切开。比如限制性酶中的特别常用的一个EcoRI,就是在大肠杆菌中发现的 ,它专认GAATTC这个序列。其他的限制性内切酶,辨认的序列又各有不同。

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      DNA分子的形状就像一条长长的飘带,当将限制性内切酶和DNA加在一起时,那酶就顺着这条飘带一路认,认出它所特异对应的序列后,就在那儿,像把剪刀一样“咔嚓”把DNA一切。一条连续的DNA就这么被限制性内切酶咔嚓咔嚓地切成了数段。

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      每个人的DNA被限制性内切酶切后,形成的片段数量不同、大小各异,这就是所谓的“DNA的限制性片段长度多态性”,也是第一代DNA鉴定的原理。

      一个人的DNA被酶切后出来的片段们固然是各不相同,可怎么比对呢?

      这就得介绍DNA片段们的赛跑场——琼脂糖凝胶。

      【被催出来的下文…… 此坑依然很大…… = = 】

      通宝推:小丘,龙驹坝,

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      • 家园 只记得DNA是在细胞核里的

        您说的内切酶能进入细胞核;还是剪切之前,细胞核已经被打开?

      • 家园 看到DNA的纯度,想到了考古中的DNA鉴定

        纯度是个大问题啊,弄不好就到别人家去了,呵呵。

        考古老芒正在申请验证,请有投票权的老河友们看着合适就支持一票,老芒在此先谢过啦。

      • 家园 进坑送花。。。呵呵

        鲜花已经成功送出,可通过工具取消

        提示:此次送花为此次送花为【有效送花赞扬,涨乐善、声望】。

      • 家园 所谓DNA测序比对不是全基因组序列比对

        而是对一些STS之类的多态性标签序列进行测序后多重比对

        测序对DNA的纯度要求当然很高,至于数量,由于测序实验中包括两轮PCR扩增,其用量其实并不多嘛。

        • 家园 谢谢,STS是现在的做法

          我还没讲到那个呢…… 大坑才开挖,请大家保持耐心…… orz

          另外,数量的多少是相对的,咱们做实验的时候那当然要多少有多少,但作为罪案证据的DNA,考虑到降解啊污染啊,有的时候确实是少到无法测序的。

      • 家园 好文章,跳个小刺

        RFLP是DNA指纹技术的一种,SSR, RAPD,也都是DNAfingerprint

      • 家园 DNA鉴定发展简史(二)

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        说琼脂糖可能大多数人不知道,不过等它变成一种叫果冻的玩意儿,那认识的人就多了。

        酶切后的DNA片段们被加进琼脂糖做成的胶里,然后在电场的作用下,在胶里慢慢地向正极方向移动。长点的DNA片段质量大,吭哧吭哧地跑得就慢点儿。 短点的DNA片段质量小,呼嗨呼嗨地跑得就快点儿。起跑点虽然相同,但跑上一阵子之后,它们之间的距离就拉开了。

        最后,我们用溴化乙锭给已经拉开距离的DNA片段们染色,溴化乙锭能在紫外光下发出肉眼可见的橙色光,把这片含有发光的DNA片段的琼脂糖胶拍下来以后,就成了一张张DNA指纹图了。

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        这样子,我们在比对DNA的时候,就不再是一字一字地去读那三十亿字的天书,而是好似把天书以一种特定的编译方式,转换成了对应的一套条形码,之后,我们所需做的,只是比对条形码的形状即可。

        Alec Jeffreys发展出这套技术是在1984年,两年后,英国警方就来敲他的门了。当然不是来逮他,警方是来找他帮忙的。

        1983年11月,在英国的Narborough这个地方,一个叫Lynda Mann的15岁花季少女被残忍地强暴后杀害了。狡猾的凶手留下的线索非常少,警方最后只能确定罪犯是一个A型血的男性。这个案子一直悬而未决。

        1986年7月,又一名15岁的少女Dawn Ashworth遭到了同样的噩运。这个案子里,罪犯的行为模式与犯罪手法,在在与1983年的案子高度吻合,并且非常重要的一点是,这个罪犯也是A型血!

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        右边是Lynda,左边是Dawn,两朵早早凋谢的小花。

        警方把怀疑的目光投向了当地的一个17岁少年,Richard Buckland。

        【第二把土,我很努力填坑了…………】

        通宝推:otto,大地窝铺,

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        • 家园 外行提个问题。。。

          外行提个问题。。。

          DNA的碱基对应该是纳米尺度的东西,片段应该也很小啊,荧光怎么能看见放大成那么大的胶片啊。。

          还有一个没看懂的是,dna被切成片后,在琼脂里跑一遍,形成前前后后的队列后~怎么比呢?

          比如A样品里DNA链分成6段,B样品分成7段,怎么比呢?会不会B多出的那一段是因为B样品两条DNA链分出的。。A样里的6段式一条DNA分的。。

          我基本是生物盲。。就高中生物知识。。。不知道我的疑问表达清楚没有。。。多担待。。

          • 家园 试着简单答一下

            DNA的碱基对应该是纳米尺度的东西,片段应该也很小啊,荧光怎么能看见放大成那么大的胶片啊。。

            DNA的单个碱基确实很小,但是人的一个细胞里的46条染色体,就包含30亿个碱基。

            而且这里的样品是从一大堆细胞里提取出来的。

            所以这里讨论的每一个条带,是由数以万计的“DNA片段”组成。而每个DNA片段,都包含有数以万计的碱基——这样分子量就不会太小了。

            比如A样品里DNA链分成6段,B样品分成7段,怎么比呢?会不会B多出的那一段是因为B样品两条DNA链分出的。。A样里的6段式一条DNA分的。。

            不会的,AB样品都会是双链。DNA的两条链间是有分子引力存在的,内切酶只能咔嚓地把它拦腰截断,要让两条链分开,还需要另外施加外力。

            谢谢你的提问,不知道我讲清了没。

            • 家园 还是不太懂。。。

              前面那个问题大概明白了,我用光学显微镜看过染色体,你的意思是这个被酶切开的片段大小也就毙染色体本身再小一到两个数量级~这样还可以接受。。

              后面那个关于比对的就没太明白,这两种样品怎么比对DNA的片段呢?是不是同样的酶去切,如果AB都发现了切到的片段那么就是一样的DNA,如果一个切到一个没切到就是不一样的呢?

              • 家园 是用同样的酶去切

                一般都会有切到的。

                这么说吧,

                比如两人A和B,每人的DNA都含有30亿左右的碱基,被同样的酶C切以后,

                A被切后:

                30亿=11亿+8亿+7亿+3亿+1亿

                于是你就看到A那边有五条带。

                B被切后:

                30亿=9亿+7亿+2*4亿+2*3亿

                于是你就看到B那边有四条带。

                当然,实际的条带数目要多得多了,但是一样大小的片段在同一片胶上会始终齐头并进,这样就可以比较了。

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