法医物证学各章知识整理汇总

1第二章法医物证分析的遗传学基础法医物证学：是以法医物证为研究对象，以提供科学证据为目的，研究应用生命科学技术解决案件中与人体有关的生物检材鉴定的一门学科。法医物证的特点：①法医物证的稳定性受环境条件的影响；②法医物证属于“科学证据”。法医物证学→生物检材→遗传标记→个人识别遗传（heredity）：生物繁衍过程中，子代与亲代相似的现象。变异（variation）：生物繁衍过程中，子代与亲代有所不同的现象。遗传标记（geneticmarker，GM）：个体的单位遗传性状作为标志用于法医物证分析时，这种遗传性状就称为遗传标记。遗传标记显然具有以下特点：特定性---遗传多态性稳定性---终身不变、对环境的耐受性反映性---可检测性遗传性状：生物体表现出来的形态特征和生理生化特性称为性状。如果性状的产生是由遗传因素决定的，称为遗传性状。单位遗传性状是指可检测的、由遗传决定的、并能够以一定的规律从亲代传给下一代的形态学、生理学及分子生物学特征。基因：能够表达特定功能的产物，并决定生物特定性状的一段DNA序列。基因座（locus)：基因在染色体上的一个特定位置等位基因:同一个基因座上的基因可以有不同类型，它们之间存在一级结构的差异，这种有差异的基因称为等位基因复等位基因：对群体而言，一个基因座上具有3个或3个以上的等位基因，称为复等位基因，如ABO血型、TH01基因型：个体一个或多个基因座的等位基因的组合，是生物体可见性状的实际基因组成。基因座上的等位基因都是成对存在的。纯合子：成对的等位基因相同。杂合子：成对的等位基因不同。表型：是指生物体某特定基因所表现出的性状。法医学含义：1、表型是基因型决定的2、表型是个体基因型检测的结果。3、型检测的结果可以对未知基因型进行推断。4、DNA水平的检测结果也是表型。5、表型可能和真实的基因组成之间存在偏差孟德尔分离律：指在生殖细胞通过减数分裂形成配子时，成对的等位基因彼此分离，并独立地分配到不同配子中自由组合律：在配子形成时，不同基因座上的非等位基因随机地自由组合，形成子代基因型先决条件：各基因座间没有遗传连锁关系。要求：选择符合自由组合律的遗传标记位于不同染色体上在同一染色体上相距较远的位置通过群体调查证实没有遗传连锁关系（基因座独立性检验）母系遗传(线粒体DNA)：(1)遗传物质位于细胞质中，不受核移植的影响(2)无有丝分裂和减数分裂的周期变化(3)子代只表达母方的特征应用：母系进化研究，缺乏父亲的亲子鉴定，其他男性伴性遗传(Y染色体DNA)：（1）Y染色体非重组部分的DNA序列（2）连锁遗2传（以单倍体形式遗传）（3）只遗传给男性子代应用：父系进化研究，缺乏母亲的亲子鉴定，性犯罪连锁(linkage)：每个染色体上必然集合着许多基因，基因的这种集合叫连锁。完全连锁(completelinkage)：同一条染色体上的两个非等位基因，在遗传过程中完全不分离的遗传现象群体：包含同一物种所有的个体。Hardy-Weinberg群体：在一定地域内一群随机婚配，能实现基因世代传递并保持稳定的许多个体的集群。genePool(基因库)：一个群体内所包含的全部基因的总和遗传多态性(geneticpolymorphism)：对一个群体而言，控制遗传标记的基因座上存在有2个或2个以上等位基因，并且等位基因的频率大于0.01。基因频率：群体中某等位基因数目占该基因座上所有等位基因总数的百分比。基因型频率：群体中某基因座上的基因型在全部基因型中所占百分比表型频率：就某一性状而言，某一表型在群体中所占百分比Hardy-Weinberg平衡定律：①群体无限大；②随机婚配；③没有突变；④没有大规模的迁移和没有选择因素的影响。结论是群体中的基因频率和基因型频率在逐代传递中保持不变。Hardy-Weinberg平衡定律的意义：1.反映基因频率和基因型频率的关系2.群体样本的检验。连锁平衡（linkageequilibrium，LE）：位于不同染色体的基因座，或者位于同一染色体相距较远的基因座之间常常是按照随机原则进行组合的，呈不连锁遗传。这种基因座之间没有相关性的状态称为连锁平衡连锁不平衡：在遗传过程中，如果不同基因座上的等位基因没有按照孟德尔自由组合定律的随机原则组合时，这些基因座的遗传则处于一种连锁不平衡状态。杂合度(heterozygosity)：群体中某遗传标记所有基因型中杂合子所占的比例。个人识别率(probabilityofdiscriminationpower,DP)：在群体中随机抽取两个体，两者的遗传标记表型不相同的概率。非父排除概率(excludingprobabilityofpaternity,PE)：指孩子的非亲生父亲的男子，能够被某个遗传标记系统排除的概率。第三章DNA多态性的分子基础DNA的分子结构：一级结构是指DNA分子中核苷酸的排列顺序（3’,5’-磷酸二酯键，方向：5’端→3’端）；二级结构是指两条DNA单链形成的双股螺旋结构；三级结构则是指双链DNA进一步扭曲盘旋形成的超级螺旋结构。寡核苷酸：是二至几十个核苷酸残基以磷酸二酯键连接而成的线性核苷酸片段。寡核苷酸可由仪器自动合成，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用途。探针[probe]：标记有示踪物的寡核苷酸片段。通过与靶DNA特异性结合（杂交），检测靶DNA分子。引物[primer]：与模板DNA结合，引发DNA的合成反应中合成链的延伸反应。DNA分子的理化性质：（一）核酸的高分子性质：粘性酸碱性紫外吸收（二）DNA的变性和复性：变性复性降解④杂交DNA变性[denaturation]:在一定条件下，碱基间氢键被打开，互补DNA双链变为两条3单链的过程(变性因素：加热、溶液碱性、有机溶剂)增色效应:在热变性的过程中，随变性温度升高，DNA的紫外吸收增强，A260值升高融链温度（meltingtemperature，Tm）:融链曲线的中点所示温度。是一半DNA发生变性时的温度。Tm的高低反映了DNA分子的热稳定性程度的高低（C+G含量越高Tm越高，高离子强度可以增加溶液中DNA分子的稳定性）。降解：DNA分子的共价键断裂，形成多个分子量更小的片段的过程（法医学意义：高度降解的DNA片段，有可能使待测遗传标记发生破坏，而失去检测的价值）。DNA复性：变性因素撤除后，原变性的两条互补单DNA链通过碱基配对重新结合为双链DNA的过程退火：加热后变性的DNA在温度降低过程中的复性。复性的影响因素：1、复性温度：①高：不易形成氢键，不易发生错配，特异性高。②低：氢键容易形成，易发生错配，特异性差。参考温度：Tm值下25℃2、离子强度：离子可以中和单链DNA分子中所带的负电荷，促进单链DNA分子之间的聚合①高：错配率高、特异性差②低：错配率低、特异性高3、①DNA分子大小②DNA分子序列复杂程度③DNA分子浓度杂交：在复性条件下，来源不同、但具有同源性的DNA单链按碱基配对原则形成双链DNA分子的过程。杂交条件的选择：杂交条件温度离子强度杂交效果高强度高低错配率低，特异性高低强度低高错配率高，特异性差基因组（genome）：细胞中所有DNA的总称。突变：遗传物质发生可遗传的变异。端粒（telomere）：线性形式基因组DNA的末端都有一种特殊的结构，是一段DNA和蛋白质形成的复合结构，叫做端粒。基因突变的分类：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。在DNA分子水平，DNA损伤的后果之一就是突变（mutation）。主要分为编码区碱基突变和非编码区突变两种。①编码区碱基突变：碱基替代在基因组中是最常见的突变形式，分转换（transition）和颠换（transversion）两种。②非编码区突变：非编码区DNA没有表达产物，DNA复制中也能够出现碱基的错配、插入和缺失，但是对细胞正常生理过程不构成实质性影响。无论在编码区或非编码区，突变的后果从没有效应到有害效应和有利效应，各种情况都会出现。碱基替换：碱基转换、碱基颠倒碱基序列改变基因突变碱基排列改变：倒位、易位碱基数目改变：插入、缺失、重复同义突变（samesensemutation）：是指DNA组成变了，但密码子没有改变，或密码子虽然不同，但编码产生同一种氨基酸，这种突变又称中性突变。错义突变（missencemutation）：是指DNA组成改变使编码一种氨基酸的密码子改变成编码另一种氨基酸的密码子。无义突变（nonsensemutation）：是指某一碱基的替换使氨基酸密码子变为终止密码，可过早地终止转录，形成无活性的肽链。4移码突变（frameshiftmutation）：DNA链上插入或缺失一个或n个核苷酸，使下游密码子阅读框发生变化，导致在插入或缺失部位以后的编码发生相应改变。终止密码突变：是DNA分子中的某一终止密码突变为编码氨基酸的密码子，从而使多肽链的合成至此仍继续下去，直至下一个终止密码为止，形成超长的异常多肽链。沉默突变（silentmutation）：仅改变表达产物的单个氨基酸，对蛋白质的生理功能没有影响的点突变，是形成蛋白质多态性的主要原因。DNA多态性：基因组中，由不同碱基构成的等位基因所形成的多态性叫做DNA多态性DNA长度多态性：同一基因座上各等位基因之间的DNA片段长度差异构成的多态性可变数目串联重复序列VNTR：通常把小卫星DNA中的可变数目串联重复序列称为VNTR短串联重复序列STR:把微卫星的可变数目串联重复序列称为短串联重复序列STR。是目前在法医物证学中应用最广泛的长度多态性遗传标记。它的重复单位短，仅1-6bp，其长度多态性来源于重复单位串联重复次数的个体差异。4bp重复的STR基因座最常用。筛选STR基因座的条件：①等位基因长度在300bp以下；②重复单位为四核苷酸，不含有插入的非重复单位碱基；③等位基因数8～12个；④基因座杂合度0.8以上，个体识别能力大于0.9；⑤基因频率分别比较平均，没有特别高的或特别低的频率的等位基因；⑥PCR扩增温度，突变率低。单核苷酸多态性（SNPs）：在人类基因组范围内，如果任何单碱基突变使特定核苷酸位置上出现两种碱基其中最少的一种在群体中的频率不少于1％，就形成单核苷酸多态性。第四章DNA长度多态性限制性片段长度多态性分析（RFLP）：RFLP分析是一种传统的分子生物学检测技术，广泛应用于突变分析、基因诊断、基因定位等各个方面。法医物证鉴定应用RFLP技术主要是对人类基因组中的VNTR基因座进行分型，其技术核心是DNA分子杂交，决定RFLP分析图谱个体特异性的因素是限制性核酸内切酶的特异性和探针的特异性。检测所用的探针多是由人类基因组DNA中筛选出的小卫星序列，选择特异性不同的探针，在不同的杂交条件下，可以只检出单个VNTR基因座，也可同时检出多个VNTR基因座，前者称为DNA纹印，后者称之为DNA指纹，检测所用的相应探针分别被称为单基因探针（single-locusprobe）和多基因探针(multi-locusprobe)。基本技术：①DNA提取、纯化和定量②限制性核酸内切酶酶切③电泳分离④印迹转移⑤探针选择—单基因座探针（DNA纹印），多基因座探（DNA指纹）⑥探针标记⑦分子杂交⑧谱带显示限制性酶选择要求：①识别序列位于VNTR两侧，尽量靠近VNTR；②酶活性、特异性稳定，反应条件容易控制；③不受基因组DNA是否甲基化的影响。聚合酶链式反应（PCR）：类似半保留复制，在体外以基因组DNA为模板，以一对寡核苷酸为引物，dNTP为原料，在TaqDNA聚合酶的催化下，经过变性、退火和引物延伸三步循环使目标片段得到复制百万倍。PCR反应体系：①模板DNA，②寡核苷酸引物，③dNTP，④反应缓冲液，⑤TaqDNA聚合酶。循环参数：温度、时间PCR技术特点：①灵敏度高②特异性高③适用于降解DNA检材④种属特异性好⑤操作简单，时间短⑥仪器自动完成⑦污染⑧样本要求⑨影响因素多复合扩增：经过