分子生物学genomics

分 子 生 物 学 Molecular Biology,蒋小英生物化学与分子生物学系西安交通大学医学部基础医学院,分子生物学是从分子水平研究生命现象、生命规律和生命本质的学科。核心内容是从分子水平研究基因和基因的活动，这些活动主要通过核酸和蛋白质的活动来实现。医学分子生物学主要研究人体生物大分子和大分子体系的结构、功能、相互作用及其与疾病发生、发展的关系。,What is Molecular Biology?,一、分子生物学的孕育阶段：19281952,二、分子生物学的创立阶段：19531965,三、分子生物学的发展阶段：1966现在,Molecular biology(分子生物学),核酸的发现和功能的初步研究,双螺旋结构模型,操纵子学说,DNA重组技术,1970年，Temin 和Baltimore发现逆转录酶。1972年 Stanford大学P. Berg 构建第一个重组DNA分子(猿猴病毒DNA和噬菌体DNA)Arber,Smith,Nathans发现限制性内切酶,获1978年诺贝尔生理学和医学奖。1977年 旧金山建立世界上第一家遗传公司，专门应用重组DNA技术制造医学药物。1980年 开始建造第一家应用重组DNA技术生产胰岛素的工厂Sanger 测定核酸序列，1980年与伯格(Berg)（重组DNA技术）分享Nobel 生理医学奖。1985年由Mullis 创立PCR技术，因此获得了1993年诺贝尔化学奖。1989年Altman、 Cech发现核酶共享Nobel化学奖.1990年 荷兰科学家 培育世界第一头转基因牛 用牛奶生产乳铁蛋白1991年 英国罗林研究所和PPL公司培育转基因羊 用羊奶生产抗胰蛋白酶转基因动物、转基因植物1990 启动人类基因组计划1993年Roberts & Sharp发现Splitting gene2000年人类基因组草图测序完成；果蝇、线虫及其他功能基因组学基因治疗技术,发展阶段,How to learn?,Base on but exceed the textbook(基于教材但高于教材)Refer to the new technique,discovery and theory（阅读文献，跟踪最新进展）Experimental operation （实验设计和操作）,授课方式：按主题讲述,Research :,1.the structure and the function of macromolecules.（大分子的结构与功能）,2.the regulation and control of gene expression.（基因表达的调控）,3.the DNA recombination technique.（DNA重组技术）,4. the structure and the function of genome , Bioinformatics .(基因组结构和功能，生物信息学),分子生物学常用参考书目,1.分子遗传学( 孙乃恩)2.现代分子生物学（朱玉贤、李毅等)3.分子生物学 (Instant Notes in Molecular Biology, 2nd Edition by P Turner）4.分子生物学(闫隆飞)5. Molecular Biology of the Cell (4th Edition by B Alberts)6. Molecular Cell Biology (4th Edition by H Lodish)7. Molecular Biology (2nd Edition by R Weaver) 8. Advanced Molecular Biology (by R Twyman),分子生物学实验参考书目,1 . 分子克隆实验指南2. 精编分子生物学实验指南3. PCR技术实验指南4. 分子生物学实验基础5. 细胞生物学实验方案6. 现代分子生物学实验技术7. 分子生物学实验技术8. 分子生物学基础技术,基因及基因组(Gene and genome),一、基因(Gene)的概念,基因简史: Mendal (1866): 遗传因子Sutten (1903): 染色体Johannson (1909): 基因、基因型、表型Morgan (1910): 基因学说Bendle and Tatum: 一个基因,一个酶Avery (1944): 证实基因是由DNA组成Walson and Crick (1953): DNA的双股螺旋结构1960s: 遗传密码1990s: 基因序列测定2000s: HGP,基因(Gene)的概念,分子生物学概念：是指贮存生物功能产物(RNA和蛋白质)序列信息以及表达这些信息所必需的全部核苷酸序列，大多生物基因为DNA，少数为RNA。,二、DNA (脱氧核糖核酸) 的结构,组成碱基：腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、 胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)脱氧核苷(碱基+脱氧核糖=脱氧核苷)脱氧核苷酸(脱氧核苷+磷酸)3、5磷酸二酯键连接脱氧核糖核苷酸形成一条多核苷酸链,2. DNA的双螺旋结构Walson and Crick (1953-4-25) 在英国杂志发表了一文, 开启了生物医学的新时代 (see Nature 1953; 171(4356): 738-739)。,3.DNA的超螺旋结构,三级结构即超螺旋结构(supercoil)。核小体(nucleosome)：DNA双链盘绕组蛋白(H2A, H2B, H3, H4)核心的表面,许多核小体连接成串珠状, 再反复盘旋折叠形成染色单体(chromatid)。,4. DNA的理化性质,多元酸紫外吸收：最大吸收峰在260nm处变性、复性与杂交,基因的结构,结构基因：编码区序列（coding region sequence ）,转录调控序列：非编码序列（non-coding sequence）,基因表达需要的调控区（regulatory region）序列，包括启动子（promoter）、增强子（enhancer）等。,在细胞内表达为蛋白质或功能RNA的DNA序列,三、基因的结构特点和分类,（一）、结构基因,1. 概念,在细胞内表达为蛋白质或功能RNA的DNA序列,2. 结构基因结构特点原核生物: 连续真核生物: 断裂基因, 外显子(exon)与内含子(intron)病毒：连续或间断，取决于宿主。,真核基因结构不连续，为断裂基因（split gene）。,真核基因结构,外显子（exon）；在基因序列中，出现在成熟mRNA分子上的序列。内含子（intron）：外显子之间、与mRNA剪接过程中被删除部分相对应的间隔序列。,（二）、转录调控序列1 原核生物的转录调控序列启动子：-35区（识别）， -10区（结合）终止子：操纵元件正调控蛋白结合位点,2. 真核生物的转录调控序列(顺式作用元件)启动子：转录因子(TF)上游启动子元件：CAAT, CACA及GC盒增强子：反应元件：热休克反应元件, 糖皮质激素反应元件Poly(A)信号：,位于基因转录区前后，对基因表达起调控作用的区域，因其是紧邻的DNA序列，又称旁侧序列。,转录调控序列（顺式作用元件）：,真核生物有3类启动子，分别对应于细胞内存在的三种不同的RNA聚合酶和相关蛋白质。,UPE:上游启动子元件rInr: 核糖体起始因子,Inr: 起始元件DPE: 下游启动子元件,基因组的概念,基因组（genome）：细胞或生物体中，一套完整单倍体的遗传物质的总和。 1个配子（精子或卵子），1个单倍体细胞或1个病毒所包含的全套基因，称为基因组。人类基因组包含多染色体和XY两条性染色体上的全部遗传物质（核基因组）以及胞线粒体上的遗传物质（线粒体基因组）。,基因组：细胞或生物体的一套完整单倍体遗传物质的总和。,基因组的功能是贮存和表达遗传信息。 物种间基因组差异大。 结构与组织形式各异。 基因组的结构主要指不同的基因功能区域在核酸分子中的分布和排布情况.进化程度越高的生物其基因组越复杂,基因组学（genomics）： 发展和应用DNA制图、测序技术，及计算机程序分析生命体全部基因组结构及功能的科学。 包括： 结构基因组学 功能基因组学 三个亚领域. 比较基因组学,一、病毒基因组二、原核生物基因组三、真核生物基因组,一、病毒基因组 基因组（genome） 1个配（精子或卵子），1个单倍体细胞或1个病毒所包含的全套遗传物质的总和。病毒核酸或为DNA或为RNA，可以统称为病毒染色体。 完整的病毒颗粒具有蛋白质外壳，以保护病毒核酸不受核酸酶的破坏，并能识别和侵袭特定的宿主。,病毒基因组结构特点,1.不同病毒基因组大小相差较大。 2.不同病毒基因组可以是不同种类、结构的核酸。3.病毒基因组有连续的也有不连续的，取决于宿主。 4. 编码区非编码区（95%/5%）。5.单倍体基因组 除逆转录病毒外。6.基因有连续的和间断的。节段性基因7.相关基因丛集 转录出多顺反子mRNA8.基因重叠 9.病毒基因组含有不规则结构基因,常用病毒载体结构,反转录病毒的结构及生活周期,反转录病毒,较小，简单无真正的染色体染色体基因组、也有质粒,二、原核生物基因组,原核生物基因组,原核生物染色体基因组特点 1. 通常仅有一条环状双链DNA分子组成 2.只有一个复制起点 3.具有操纵子结构 4.编码序列一般不重叠 5.基因是连续的 6.编码区在基因组中所占比例约为50% 7.基因组中重复序列很少 8.有编码同工酶的基因（isogene） 9.存在可移动的DNA序列，包括插入序列和转座子 10.具有多种功能的识别区质粒,三 真核生物基因组,庞大、复杂多样 复杂精细的基因调控机制两个部分：染色体DNA、染色体外DNA非编码序列占95%以上,（一） 真核生物基因组结构与功能特点,1.体细胞一般为双倍体，即含有两份同源的基因组2.基因组大，结构复杂、基因数庞大、具有许多复制起点，每个复制子大小不一3.转录产物为单顺反子,4.含大量重复序列5.非编码序列占95%以上6.基因是断裂基因7.功能相关的基因构成各种基因家族8.存在可移动的遗传因素,人类基因组的染色体DNA,环状DNA分子，16569bp, 37 genes (13 protein genes, 2 mt-rRNA genes and 22mt-tRNA genes)基因排列紧密、无间隔区且部分重叠突变频率高，约为染色体DNA的10-20倍异质性和阀值效应200余种疾病有关母系遗传,线粒体DNA,真核基因组中存在大量重复序列,重复序列中，除编码rRNA、tRNA、组蛋白及免疫球蛋白的结构基因外，大部分是非编码序列。功能主要与基因组的结构稳定、组织形式以及基因表达的调控有关已发现一些重复序列与遗传病有密切联系,可以通过测定重复次数而协助遗传病的诊断。,1 高度重复序列,主要存在于染色体的着丝粒区域，成串排列，在人基因组中约占5%6%。,重复频率可达106以上，不编码蛋白质或RNA。短核苷酸重复序列，在人基因组占基因组长度20% 。分两类：,反向重复序列（inverted repeat sequence）,卫星DNA（satellite DNA）,两个相同顺序的互补拷贝在同一DNA链上反向排列而成，重复单位长度约300 bp，多数散在于基因组中，总长度约占人基因组的5 。,串联重复顺序（tandem repeats）所有串联重复DNA序列都称为-卫星DNA。 按重复长短分大卫星、小卫星(15-65bp)和微卫星(2-6bp) 。,*卫星DNA（satellite DNA sat -DNA）又称随体DNA。这部分DNA是在用cscl密度梯度离心时发现的。,2 中度重复序列,重复数十至数千次,大多数与单拷贝基因间隔排列。中度重复序列在基因组长度1-30% 。,平均长度约300 bp500 bp，与长度约为1000 bp的单拷贝序列间隔排列。拷贝数可达数十万。如Alu家族、KpnI家族、Hinf家族。,平均长度为3500 bp5000bp，与长度约为13000bp的单拷贝序列间隔排列。,短分散重复片段 (short interspersed nuclear elements，SINEs),长分散重复片段 (long interspersed nuclear elements，LINEs),3. 单拷贝序列 (低度重复序列),在单倍体基因组中只出现一次或数次，大多数为蛋白质编码的基因。贮存遗传信息两侧分布重复序列,假基因（pseudogene) 在多基因家族中某些与正常功能基因在核苷酸序列上相似，但不能转录或转录后生成无功能基因产物的DNA序列，被称为假基因。 假基因常用符号表示，如1 表示与1 相似的假基因.,基因的结构和功能分析,一 基因一级结构分析 二 启动子的结构及功能分析 三 编码序列结构分析 四 基因拷贝数的分析,基因及基因组的分析,一 基因一级结构分析,基因一级结构:脱氧核苷酸的排列顺序。,基因一级结构的分析: DNA测序 DNA sequencing,DNA测序技术的发展,1. 核酸测序最初在20世纪60年代，用部分酶解法测RNA，费时费力。2. 1977年英国F.Sanger创建了双脱氧法， 同年美国A.Maxam和W.Gilbert创立了化学降解法。3人获得1979年诺贝尔化学奖。3. 1986年，L.M.Smith用4色荧光代替放射性核素标记。4. Taq DNA聚合酶应用于双脱氧法，建立了PCR测序。5. 1987年， DNA序列自动测定仪问世。是双脱氧法，荧光标记法和激光检测法的结合。,Sanger双脱氧终止法 (chain-terminator method),原理： 在模板指导下，聚合酶不断将dNTP加到引物的3-OH末端，使引物延长，合成出新的互补的DNA链，如果加入双脱氧三磷酸核苷（ddNTP）,由于双脱氧核糖的3位置上缺少一个羟基，故不能同后续的dNTP形成磷酸二酯键，即形成一种全部具有相同5-引物端和以ddNMP残基为3端结尾的一系列长短不一片段的混合物。采用聚丙烯酰胺凝胶电泳区分长度差一个核苷酸的单链DNA，从而读取DNA的核苷酸序列。, 引物标记法, 终止物标记法,Maxam-Gilbert化学修饰法,原理： 一个末端标记的DNA片段在4组互相独立的化学反应中分别得到部分降解，其中每一组反应特异的针对某一种或某一类碱基。生成4种放射性标记的分子，从共同起点（放射性标记末端）延续到发生化学降解的位点。通过聚丙烯酰胺凝胶电泳进行分离，再通过放射自显影来检测末端标记的分子。,DNA化学裂解反应体系,60,二 启动子的结构及功能分析,一）、启动子的结构分析二）、启动子的功能分析,启动子（promoter）是一段能被蛋白质识别的、参与特定基因转录调控的DNA序列。II型启动子通常位于结构基因的上游。共通序列(consensus sequence)是其特征性序列。,原核基因的共通序列：-10区：Pribnow box（T77A76T60A61A56T82序列）-35区：T69T79G61A56C54A54 序列 真核基因的共通序列： 真核基因启动子在-50区域附近（大约5%30%基因启动子在-25-30区域）有TATA box（TATAAA序列）,TATAAT,TTGACA,一、启动子的结构分析,主要方法：利用PCR技术克隆启动子利用核酸-蛋白质相互作用方法研究启动子生物信息学预测启动子,95变性,55退火,72延伸,30 cycles,PCR是一种对特定的DNA片段在体外进行快速扩增的技术。,将微量的目的DNA在体外扩增100万倍以上,PCR反应五要素:,引物（primer）:化学合成的寡聚核苷酸 酶 : Taq DNA polymerase 底物: dNTP （dATP,dGTP,dCTP,dTTP） 模板 （template）: DNA Mg2+ （magnesium）: Buffer,（一）利用PCR技术克隆启动子,特异性基因序列,基因上游序列,基因组DNA,根据基因序列合成一条反向引物正向引物用随机引物,PCR扩增,随机引物,特异引物,克隆及测序分析,根据已知基因序列直接进行PCR扩增,（二）利用核酸-蛋白质互作方法,启动子是一段能被蛋白质识别和结合的DNA序列，因此，能够检测核酸-蛋白质相互作用的研究方法都可以用于启动子的研究中,主要方法：足迹法（酶足迹法，化学足迹法）电泳迁移率变动实验（EMSA）染色体免疫沉淀（ChIP）,I 足迹法（Footprinting） 利用DNA电泳条带连续性中断的图谱特点判断与蛋白质结合的DNA区域. (酶足迹法，化学足迹法）,基本流程：,DNA与蛋白质相互作用,切割DNA,凝胶电泳,分析电泳图谱,酶足迹法 (Enzymatic footprinting),用能切割DNA的酶处理DNA-蛋白质混合物，然后电泳分析,DNase I足迹法 (DNase I footprinting),核酸外切酶III足迹法 (Exonucleoase III footprinting),DNase I 足迹法,dsDNA,单链末端标记,DNA结合蛋白,DNase I,酶切消化（控制反应时间）,产生长短不同的片段但蛋白质结合区被保护,蛋白质结合区,M,No-pro,Pro-DNA,对在凝胶上出现空白区域的DNA进行克隆测序，即可确定结合蛋白质的DNA序列,变性凝胶电泳,化学足迹法 (Chemical footprinting),是利用能切断DNA骨架的化学试剂处理DNA-蛋白质复合物，从而通过化学试剂无法接近结合蛋白质的DNA区域而确定DNA的蛋白质结合位点主要方法：羟自由基足迹法 体内足迹法,羟自由基足迹法（Hydroxyl radical footprinting）,化学试剂,羟自由基,利用化学试剂产生的羟自由基攻击DNA分子表面脱氧核糖骨架使DNA断裂当DNA结合蛋白将脱氧核糖遮盖时，自由羟基无法攻击而使这个区域的DNA受到保护,电泳图谱上出现空白区的地方就是结合蛋白质的DNA,变性凝胶电泳,体内足迹法（In vivo footprinting）,用化学试剂对活细胞进行体内处理，使DNA在细胞内受到化学修饰，然后裂解细胞，用化学法或酶法进行足迹实验。,甲基化干扰实验 (Methylation interference assay) 利用化学试剂如硫酸二甲酯（Dimethyl sulfate, DMS）对活细胞DNA进行甲基化修饰，从而干扰蛋白质与DNA的结合。,乙基化干扰实验 (Ethylation interference assay) 是利用化学试剂对活细胞DNA进行乙基化修饰，从而干扰蛋白质与DNA的结合。,化学试剂,提取DNA,DNase I 或化学试剂,变性凝胶电泳分析,切割DNA,化学修饰对蛋白质与DNA的结合有干扰，因此，体内足迹实验也叫干扰实验电泳图谱需与未修饰的DNA样品进行比较，在未修饰样品中出现空白区的位置是体内发生化学修饰的DNA区域,正常对照,化学修饰,提取DNA,(electrophoretic mobility shift assays),原理： DNA凝胶电泳中，DNA朝正极移动的速度与分子量负相关，如果该DNA分子与某种蛋白质结合，则分子量增大，它在凝胶中的迁移便会受到阻滞。又称为凝胶阻滞实验(Gel retardation assay),II DNA/RNA EMSA,电泳迁移率变动实验,EMSA步骤： 制备探针DNA（32P） 提取蛋白质 探针及蛋白质提取物一起温育，形成DNA-蛋白质复合物 进行非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳， 放射自显影显现,细胞蛋白质提取物,标记的DNA片段,蛋白质与DNA结合,蛋白质-DNA复合物电泳迁移滞后,凝胶电泳,显影,滞后条带表明DNA是与蛋白质结合的区域,在生理状态下，把细胞内染色体DNA与蛋白质交联在一起，将染色体切割成小片段并沉淀下来,甲醛或其他交联剂固定蛋白质复合物特异抗体沉淀复合物接触偶联，纯化目的片段检测,III 染色体免疫沉淀技术 (Chromatin immunoprecipitation, ChIP),细胞的甲醛固定超声波断裂染色质氯化铯等密度离心纯化交联的染色质染色质免疫沉淀和复合物的纯化交联反应的逆转和DNA的纯化沉淀下来的DNA的分析和蛋白质在DNA上结合位点的鉴定目的蛋白和DNA靶序列特异结合的进一步验证,ChIP的主要步骤,EPD (Eukaryotic promoter databases)TRRD (Transcription regulatory regions databases)基因转录起始点数据库 (DBTSS),启动子数据库,这些数据库主要通过计算机识别、判断及分析，在数据库中寻找启动子的特异性特征结构。,（三）生物信息学预测启动子,二、启动子的功能分析,通过连接报告基因研究启动子的功能。,1. 报告基因 (Reporter gene),在培养细胞或动植物体内作为筛选标志的易检测信号，通过分子生物学操作将发光蛋白或酶的编码基因附加到一个感兴趣基因上或插入基因调控序列下游，从而监测感兴趣基因的表达或分析基因调控序列的活性。,常用的报告基因,荧光蛋白编码基因：绿色荧光蛋白 (GFP)红色荧光蛋白 (dsRed)蛋白酶：荧光素酶 (luciferase)-半乳糖苷酶,在蓝色光源照射下发绿光,能催化荧光素 (luciferin)发生氧化反应发光,能使细菌在X-gal存在条件下变成蓝色,2. 报告基因的应用,监测基因的转染效率 报告基因与目的基因分别插入各自启动子下游，实现报告基因的组成性表达模式监控目的基因的表达 报告基因与目的基因融合共同受控于一个启动子，报告基因的表达即代表目的基因的表达研究启动子的活性 报告基因插入被研究启动子下游，通过观察报告基因的表达情况推测启动子活性,启动子捕获技术 (promoter trapping)： 是一种研究启动子活性的筛选方法基本流程：构建启动子捕获载体观察报告基因的表达,报告基因,MCS,ori,候选启动子序列,插入MCS,转染细胞,观察报告基因的表达,启动子捕获载体,重组DNA的基本过程,制备目的基因载体的选择目的基因和载体的连接将重组体导入受体细胞DNA重组体的筛选和鉴定,酵母单杂交,酵母转录因子GAL4结构特点,DNA结合域（DNA-BD）：N端1-147氨基酸,可识别并结合酵母半乳糖苷酶的上游激活序列(UAS) 。转录激活域（AD）：C端786-881氨基酸,通过同转录机制的其它成分之间的结合以启动上游激活序列（UAS）下游的基因转录。,酵母单杂交,步骤：,设计含目的基因（诱饵）和下游报告基因的质粒， 将其转入酵母细胞中。 将文库蛋白的编码基因片段与GAL4转录激活域（AD）融合表达的cDNA文库质粒转化入同一酵母细胞中。 若文库蛋白与目的基因相互作用，可通过报告基因的表达将其筛选。,编码序列 (coding sequence)： 通常是指能体现在蛋白质氨基酸序列中的基因信息。,三 编码序列结构分析,一）、基因编码序列的结构特征,特征性序列：开放阅读框架蛋白质翻译的起始密码子和终止密码子真核基因的外显子（编码序列）和内含子（非编码序列）之间有特殊序列,开放阅读框架 (open reading frame, ORF) 指生物基因组中含有潜在编码蛋白质的一段核苷酸序列 在基因序列中，ORF位于起始密码子（start codon）和终止密码子（stop codon）之间,密码子： 是由三个核苷酸组成的DNA序列，也称作三联密码子 生物体基因组中总共有64种密码子，其中三个终止密码子，61个编码氨基酸的密码子,分析一段DNA序列中是否存在ORF： 一般需要对双链DNA序列的6种阅读框架进行分析，每一条链分析三种阅读框架 例如：,1）5-UCU AAA AUG GGU GAC-3 (其中AUG是起始密码子)2）5-U CUA AAA UGG GUG AC-33）5-UC UAA AAU GGG UGA C-3 (其中UAA是终止密码子),只有真正的ORF可以不遇到终止密码子,mRNA的选择性剪接 (alternative splicing) 是指基因外显子转录产物RNA以不同方式进行切割再连接的过程经剪接所产生的mRNA可以翻译成不同的蛋白质，从而导致一个基因可以编码一个以上蛋白质,真核基因的内含子与外显子交界区域有共通序列：内含子的5端有GU序列，3端有AG序列,基因外显子的序列特征,基因外显子可以被分成三部分能够被翻译成蛋白质的编码区5-非翻译区（5UTR）3-非翻译区（3UTR）,有作为蛋白质翻译起始重要元件的Kozak序列： 由起始密码子AUG及其周围序列组成,3UTR位于终止密码子下游，含有poly A尾的加尾信号AATAAA序列,二）、基因编码序列的结构分析,基因的编码序列是指能体现在成熟mRNA中的核苷酸序列，因此，与mRNA互补的cDNA成为研究编码序列的主要切入点.,主要方法：cDNA文库的编码序列筛选RNA剪接分析编码序列用数据库分析编码序列,高通量分析RNA剪接的方法主要有三种：基于DNA微点阵分析、交联免疫沉淀（CLIP）和体外报告基因测定法,对各种方法所获得的cDNA片段的序列在基因数据库中进行同源性比对， 通过染色体定位分析、内含子/外显子分析、ORF分析及表达谱分析等,四 基因拷贝数的分析,分析某种基因的种类及拷贝数，实质上就是对基因进行定性和定量分析，常用的技术包括DNA印迹（Southern印迹）、实时定量PCR技术等。 DNA印迹是根据探针信号出现的位置和次数判断基因的拷贝数。 实时定量PCR是通过被扩增基因在数量上的差异推测模板基因拷贝数的异同。DNA测序是最精确的鉴定基因拷贝数的方法。,人类基因组中的多态性,在人类进化过程中DNA序列会发生变异，而且能不断积累，在人群中其DNA序列某特定位点变异频率高于1%就叫DNA分子多态性。基因组中DNA的多态性可分为DNA位点的多态性（DNA site polymorphism）和串联重复顺序多态性（tandem repeats polymorphism）.,1 DNA位点多态性(DNA site polymorphism),DNA位点多态性（DNA site polymorphism）：是由于等位基因间在特定位点上DNA序列的差异造成的。在各种DNA位点多态性系统中,HLA(人类白细胞抗原)是最复杂的一种. 限制性片段长度多态性（restriction fragment length polymorphism, RFLP）：即用同一种限制性内切酶消化不同个体的DNA时，会产生各不相同的限制性片段类型,串联重复顺序多态性（tandem repeats polymorphism）：其重复单位很小，重复次数变化较大，也称可变数目串联重复顺序（variable number of tandem repeats, VNTRs）是一种长度多态性小卫星DNA多态性微卫星DNA多态性DNA的多态性可以作为遗传标记，用于基因诊断或个体鉴定，其与疾病的相关研究正在进行之中。,2 重复顺序长度多态性,研究DNA多态性的意义,1、人类学研究中的应用、人类的起源、人类的迁移等。2、遗传病的诊断和疾病的关联分析。3、疾病相关基因的定位和克隆。4、法医学中的个体识别和亲权鉴定。5、个体化疾病预防，真正进入预防医学时代。6、新药设计与发明，个体化疾病治疗与用药。,DNA Markers,1980 RFLPs ( restriction fragment length polymorphisms)1985 VNTRs (variable number tandem repeats , small-satellites) STRs (short tendem repeats, Micro- satellites )1990s SNPs (single-nucleotide polymor- phisms),限制性片段长度多态性 RFLPs ( restriction fragment length polymorphisms),可变数目串联重复序列VNTRs (variable number tandem repeats),每个 VNTR 都含有10-65 bp核心序列，VNTR与STR比较类似，但是重复顺序更长；多态性及分布方面不如STR，因而VNTR作为遗传标记只是一种过渡，目前已较少使用，但是，VNTR曾经对STR的基因定位运用起到推动作用。,重复单位长度 15-65bp，序列总