分子考古学4DNA遗传标记.pptx

上节课内容回顾细胞内的三种DNA： 1.核DNA — 23对染色体（二倍体） 2.线粒体DNA— mtDNA（单倍体） 3.叶绿体DNA— ctDNA（单倍体）基因是什么？基因概念的演化历史。基因型和表型，等位基因和复等位基因。什么是基因组？基因组的复杂度（短串联重复序列STR）。基因突变 1.单个碱基的点突变（转换和颠换） 2.长度变化（缺失、插入） 3.倒置DNA遗传多态性标记为什么研究遗传多态性标记？分子考古主要是通过揭示古代生物之间以及古代生物与现代生物之间的关系来解决考古学问题。然而，群体间和群体内个体间的差别非常大，从肤色、发色、形态到人种千差万别，这就是遗传多态性。那么就涉及到一个问题用什么标尺来区分这些群体，反映出群体之间的差异。这个标尺就是遗传标记，它可以明确反映遗传多态性的生物特征。 遗传多态性标记的发展历史 形态、生理标记 物种的形态、生理标记可以作为群体特征、群体分化的标志，是一个最直观的遗传标记。 例如：动物的毛色、体态等。人的肤色，体毛多寡，颅相，面部特征，身材等体质形态。 染色体标记染色体标记主要是指染色体核型(染色体数目、大小、随体、着丝点位置等)及带型(C 、G、N 带等)。 血型和蛋白质标记DNA遗传标记DNA遗传标记是最好的遗传标记，因为它反应了遗传的本质。无表型效应、不受环境限制和影响等。 DNA标记在数量上几乎是无限的。DNA标记的分类 长度多态性标记 ※限制性片段长度多态性标记(Restricted fragment length polymorphism，RFLP)。 ※简单串联重复序列(Simple Tandem Repeat, STR) 序列多态性标记 ※单核苷酸多态性标记(Single Nucleotide Polymorphism, SNP) 限制性片段长度多态性标记限制性内切酶（RE,Restriction Endozymes）能够识别DNA上的特殊序列，能够切割DNA分子。长度多态性表现在两个方面：1.片段数量不同 2.分割片段数量相同但长度不同。ABC在常规研究中，一般要选择多个内切酶联合使用来确定DNA的型。单核苷酸多态性标记不同个体基因组DNA序列同一位置上的单个核苷酸的差别。其比较的不是DNA的片段长度，而是相同序列长度里的单个碱基的差别。SNP 在人类基因组中广泛存在，平均每500～1000 个碱基对中就有1 个，估计总数可达300 万个甚至更多。SNP不仅分布在基因组非编码区域, 而且存在于基因的编码序列中，称为编码SNP (coding SNP, cSNP)SNP的检测方法如果SNP产生和消除了某个限制性内切酶位点，则可以通过对目标片段PCR产物进行酶切、电泳加以检测，我们称为酶切分型（PCR-RFLP）。实际中大约一半的SNP位点并不改变限制性酶切位点,可以通过直接测序来检测。用于分子考古的两类DNA有两种类型的DNA具有特别的意义： （1）只通过雄性遗传的Y染色体DNA （2）只通过雌性遗传的线粒体DNA(mtDNA)。由于这两种DNA均无重组，因此利用Y染色体和线粒体DNA重建进化史要比利用常染色体更加容易。 mtDNA遗传特点 母系遗传 在受精过程中，受精卵内几乎所有的mtDNA均来自于卵子，父亲不能将其mtDNA传递给后代，因此表现为母系遗传（maternal inheritance）。多拷贝数 mtDNA比核DNA 拥有更多的拷贝数，体细胞大约含有200－1700个mtDNA拷贝。高突变率 mtDNA 的突变率比核DNA快5～10倍，因而，在相同的时间内，它比核DNA能积累更多的突变，在人群中这些突变大都属于中性突变，即这些突变对线粒体的氧化磷酸化功能并无影响，因此，并不表现出临床症状。中性突变在地理上隔离的人群中变异度很高。人类mtDNA 1981年，Anderson等年发表了人类第一个完整的mtDNA序列，长度为16 569bp (也称为剑桥标准序列，Cambridge Reference Sequence，CRS)。 Nature，290，457-465线粒体遗传标记（mtDNA Maker)环状双链DNA分子，外环为重链，内环为轻链。基因组共含有37个基因。mtDNA含有一个非编码区，称为控制区（Control region），又称D－环区（D－loop）位于tRNAPro和tRNAPhe基因之间 人类和家畜mtDNA控制区结构图 mtDNA之间的序列差异主要存在于D-loop环中线粒体高可变区人类线粒体控制区包括3个高可变区Hypervariable （HV）Region ，称为第一高可变区HVI、第二高可变区HVII和第三高可变区HVIII。S. Lutz et al. / Forensic Science Interna