生物科技-基因工程

DNA 指紋鑒定技術 (DNA Fingerprinting)

DNA 指紋鑒定技術是Alec J. Jeffrey和一班科學家於1984年在英國Leicester大學開始發展的技術。當時Alec J. Jeffrey正在研習肌紅蛋白 (Myoglobin)的基因。

他發現這些肌紅蛋白的基因中，有一種DNA片段表面上是沒有任何功能的。每個人體或動物體內都有這種DNA片段，但它們的大小和成份都是不同的。

Jeffrey 稱這些DNA片段為微細隨體(Minisatellites)DNA，因為它們是一些很短的DNA，並且見於所有真核染色體中。

這些微細隨體DNA的數量大約是少於整個人體DNA的百分之一。

DNA 探查物

Jeffrey將這些微細隨體DNA分離出來。

注入細胞體內進行大量複製，並將複製出來的DNA序列純化。

加上放射性同位素 (Radioactive isotopes)，從而製造合宜的DNA探查物 (Probes)。

主要的DNA指紋鑒定技術方法

限制性斷片長度多態現象
Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP)

位點多態現象的其中一個例子 :

1. 分離DNA
a. 從血液﹑精液﹑髮根或唾液收集DNA樣本。

b. 樣本中的個別細胞被打開，並從中抽取DNA。(DNA提取技術)

c. 利用PCR技術，就能大量複製DNA片段。

2. 利用限制性內切酶切割
(Cutting with restriction enzyme)
a. 利用限制性內切酶將分離出來的DNA切割成細小的片段。

b. 形成一系列不同大小的DNA斷片。

c. 來自不同個體的微細隨體DNA，具有或缺乏某特殊限制酶切點的情形。微細隨體DNA經該酶處理後，比較所得斷片的長度，即可檢測此種情形。

d. 此乃限制性斷片長度多態現象(RFLPs)。

3. 凝膠電泳
(Gel electrophoresis) a. 將DNA斷片放入瓊脂凝膠 (Agarose gel)。

b. 把瓊脂凝膠通電一段時間。

c. DNA斷片的負電荷會從瓊脂凝膠的負電極走向正電極。

d. 較短的DNA斷片會走得快一點和遠一點。

e. 因此，DNA斷片便可分離成個別橫紋(Band)。

4. 印跡技術
(Blotting)
a. 經電泳分開後留在瓊脂凝膠的DNA斷片，會被轉移到一個尼龍纖維濾膜 (Nylon membrane) 上，再在此層纖維濾膜上加上一疊吸濕紙 (Paper towels)。

b. 吸濕紙會將瓊脂凝膠的水份吸走，DNA斷片會轉移到尼龍纖維濾膜的表面。

c. 將尼龍纖維濾膜泡浸 (Soaking) 一晚。

5. 加入探查物作為檢測
(Probing)
a. 以有放射性同位素的DNA探查物沖洗印有DNA斷片的尼龍纖維濾膜表面。

b. 跟探查物互補的DNA斷片會與由微細隨體DNA所造的探查物結合。

c. 大部分(過百數量)的DNA斷片不能與DNA探查物結合，只有少量可以。

6. DNA指紋
(DNA Fingerprinting)
a. 要看到DNA橫紋的模樣 (Pattern of bands)，研究員先將一張菲菻片 (Photographic film) 放在尼龍纖維濾膜上面。

b. 放射性同位素會暴曬菲菻片，並形成厚薄不一的黑色橫紋。

c. 這些黑色橫紋便是DNA指紋。

長度多態現象的其中一個例子

1. 分離DNA

2. 用PCR將一段特定的DNA片段大量複製

3. 以電泳方法將複製出來的片段分開

4. 將以上的片段作比較

5. 不同人的片段模樣會因不同的長度多態現象而有所不同

DNA指紋鑒定技術的應用

個人身份鑑定
- 罪案偵查
- 人口記錄

親屬關係鑑定
- 親子 (父 - Paternity) 鑑定
- 親子 (母 - Maternity) 鑑定
- 祖父母關係 (Grandparentage) 鑑定
- 兄弟姊妹關係鑑定
- 死者關係

基因改良動植物的辨認

人口研究，例如民族的遷徙

案例一︰誰是親生父親？

兒子的DNA橫紋 (C)，可以從母 (M) 和男士 (F2) 的橫紋模樣內找到，但在男士(F1)則找不到。

所以F2才是該兒子(C) 的親生父親。

案例二︰誰是案中的犯人？

行一︰分子量標準
行二︰受害者
行三︰證物
行四︰疑犯一
行五︰疑犯二
証物中的DNA模樣與疑犯二的DNA模樣相同。

所以疑犯二是案中的犯人。

參考網站
1. DNA 指紋鑒定服務 (http://www.geneprolab.com)
2. 親子鑑定問與答 (http://www.geneticid.com/we01001.htm)
3. 怎樣找出真疑兇 (http://www.faseb.org/genetics/gsa/careers/bro-05.htm)
4. 法庭內的DNA指紋鑒定 (http://library.thinkquest.org/19037/court.html)

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1. 分離DNA	a. 從血液﹑精液﹑髮根或唾液收集DNA樣本。
	b. 樣本中的個別細胞被打開，並從中抽取DNA。(DNA提取技術)
	c. 利用PCR技術，就能大量複製DNA片段。
2. 利用限制性內切酶切割 (Cutting with restriction enzyme)	a. 利用限制性內切酶將分離出來的DNA切割成細小的片段。
	b. 形成一系列不同大小的DNA斷片。
	c. 來自不同個體的微細隨體DNA，具有或缺乏某特殊限制酶切點的情形。微細隨體DNA經該酶處理後，比較所得斷片的長度，即可檢測此種情形。
	d. 此乃限制性斷片長度多態現象(RFLPs)。
3. 凝膠電泳 (Gel electrophoresis)	a. 將DNA斷片放入瓊脂凝膠 (Agarose gel)。
	b. 把瓊脂凝膠通電一段時間。
	c. DNA斷片的負電荷會從瓊脂凝膠的負電極走向正電極。
	d. 較短的DNA斷片會走得快一點和遠一點。
	e. 因此，DNA斷片便可分離成個別橫紋(Band)。
4. 印跡技術 (Blotting)	a. 經電泳分開後留在瓊脂凝膠的DNA斷片，會被轉移到一個尼龍纖維濾膜 (Nylon membrane) 上，再在此層纖維濾膜上加上一疊吸濕紙 (Paper towels)。
	b. 吸濕紙會將瓊脂凝膠的水份吸走，DNA斷片會轉移到尼龍纖維濾膜的表面。
	c. 將尼龍纖維濾膜泡浸 (Soaking) 一晚。
5. 加入探查物作為檢測 (Probing)	a. 以有放射性同位素的DNA探查物沖洗印有DNA斷片的尼龍纖維濾膜表面。
	b. 跟探查物互補的DNA斷片會與由微細隨體DNA所造的探查物結合。
	c. 大部分(過百數量)的DNA斷片不能與DNA探查物結合，只有少量可以。
6. DNA指紋 (DNA Fingerprinting)	a. 要看到DNA橫紋的模樣 (Pattern of bands)，研究員先將一張菲菻片 (Photographic film) 放在尼龍纖維濾膜上面。
	b. 放射性同位素會暴曬菲菻片，並形成厚薄不一的黑色橫紋。
	c. 這些黑色橫紋便是DNA指紋。