DNA指紋電泳原理

 

DNA指紋電泳原理

原理如下: (留意，以下的不是DNA電泳的操作方法)

1. 不同人體內的DNA有99.9%是相同的(註)，但有約0.1%是每個人不同的，這段DNA稱為「可變數目串聯重複(VNTR)」。不同人這段DNA內可重複的數目不同，因此每個人這段DNA的鹼基序列皆不同。

2. 使用這VNTR的DNA片段，利用相同的限制酶，便可切出不同長度的DNA片段，每個人不同。

3. 由於DNA帶負電。

4. 於電泳裝置，DNA片段便會向正極移動。不同大小的DNA片段移動速度不同。較短的移動較快，較長的較慢，因此不同長度的DNA片段便可形成不同的DNA橫紋，稱為DNA指紋。

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註: 留意，這裡所說的不同人體內DNA有99.9%相同，指的不是鹼基序列，而是基因。不同人的基因基本是相同的(不同人種則會有極少量不同的基因差異)，祇是同一基因，不同人可能擁有不同的等位基因而已。同一基因中不同的等位基因的長度基本是一樣的，因此不可能用以作為DNA指紋分析之用，因為DNA指紋分析依靠的是DNA片段的長度，而不是鹼基序列。

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相關問題: (建議答案在最後)

1.     為何要使用相同的限制酶切斷DNA?

2.     為何VNTR這段DNA片段，每個人也不同?

3.     每個人的基因組合皆不同(即等位基因不會完全相同)，那為何一定要使用VNTR片段才能進行DNA指紋分析?

4. 每一條DNA橫紋代表的是甚麼?

5 為何不同的DNA橫紋有不同的寬度?

6. 有親緣關係的DNA指紋之間，應有甚麼特點?

7. 相同大小的DNA片段，是否代表鹼基序列相同?

8. 一般而言，採樣時祇取得少量DNA樣本，如何足夠以進行DNA指紋分析?

9. 如果想知道受測樣本每一條橫紋代表的鹼基序列大小的話，需要一個標記樣本。試加以解釋。

10. 利用DNA指紋分析，能否檢測出某人是否有遺傳病等位基因?

11. 利用單一的DNA指紋，是否能識別屬於誰的?

 

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相關問題(建議答案)

1.     為何要使用相同的限制酶切斷DNA?

答: 使用相同限制酶切斷DNA片段，才能更公平地比較不同的DNA片段大小。如使用不同限制酶的話，便肯定不同的DNA樣本一定被切斷成不同的大小，無法比較。

2.     為何VNTR這段DNA片段，每個人也不同?

答: 這段DNA片段內並沒有帶有影響人類正常運作的基因，因此出現突變後也不會影響人的運作，使這段DNA可不斷發生隨機的變化，使每個人也不同。

3.     每個人的基因組合皆不同(即等位基因不會完全相同)，那為何一定要使用VNTR片段才能進行DNA指紋分析?

答: 如基因相同的話，即使等位基因不同(即部份鹼基不同)，但整體長度也沒有大變化，如用作DNA指紋分析的話，便每個人也差別不大了。

4.     每一條DNA橫紋代表的是甚麼?

答: 這DNA片段的大小。例如1000bp，代表有1000個鹼基對。

5.     為何不同的DNA橫紋有不同的寬度?

答: 寬度代表含有這DNA片段大小的數量。例如1000bp的DNA片段有10條的話，便較有5條的寬。

6.     有親緣關係的DNA指紋之間，應有甚麼特點?

答: 有親緣關係的人，部分染色體是相同的，因此DNA指紋內有些DNA片段大小應是相同的。

7.     相同大小的DNA片段，是否代表鹼基序列相同?

答: 不是!

8.     一般而言，採樣時祇取得少量DNA樣本，如何足夠以進行DNA指紋分析?

答: 使用PCR技術，先大量複製DNA，才再進行DNA指紋分析處理。

9.     如果想知道受測樣本每一條橫紋代表的鹼基序列大小的話，需要一個標記樣本。試加以解釋。

答: 單純祇有一個樣本的話，其實無法確定是屬於誰的。DNA指紋法祇有在有參考的情況(即標記樣本)才能進行對比。

10.  利用DNA指紋分析，能否檢測出某人是否有遺傳病等位基因?

答: 不能。DNA指紋檢測的是VNTR片段，這段內沒有基因。檢測遺傳病等位基因需要直正檢測鹼基序列。DNA指紋法並不是檢測鹼基序列，僅檢測VNTR內的DNA片段大小。

11. 利用單一的DNA指紋，是否能識別屬於誰的?

答: 不能夠。跟手指的指紋不同，現時並沒有記錄所有人的DNA指紋用以識別個人身份的。雖然每個人的可變數目串聯重複(VNTR)的鹼基序列不同，但如使用不同的限制酶話，便會得到不同的DNA長度片段。現時使用DNA指紋分析時，必須使用其他樣本來作對比參考的。例如在親子鑑定時，祇套取單一個體的DNA指紋時，其實你還不知道跟誰的DNA指紋吻合，必須同時有相關人士的DNA指紋，比對下才能判斷的。

不過，理論上，可以記錄每個人VNTR的鹼基序列來作個人身份識別的，祇是現時還未有任何國家或地區採用這方法。

 

 

 

如何根據遺傳結果推論顯性或隱性對比性狀?

 如何根據遺傳結果推論顯性或隱性對比性狀?

 

根據以上的遺傳實驗，推論哪一特性是顯性?

 如根據以上的遺傳結果，可以有兩個方向的推論方式，一是根據親代跟子一代，另一是根據子一代跟子二代的結果。

[根據親代跟子一代的結果]:

1.      親代皆是純種的，(沒有分數)

2.      即其中一人祇有正常翅膀的等位基因，另一人則祇有殘缺翅膀的等位基因，(1)

3.      下一代的兩個等位基因必定一個來自父本，另一來自母本，(1)

4.      因此，子一代從父本及母本分別取得一個正常翅膀及殘缺翅膀的等位基因，(1)

5.      子一代是雜合的，(1)

6.      但子一代是正常翅膀的，(沒有分數)

7.      於雜合的情況下，顯現出來的特徵是顯性的。(1)

8.      因此，正常翅膀是顯性的等位基因。(1)

 

留意以上的推論過程，甚麼句子是沒有分數的(題目或圖中可直接得到的資訊)!

亦留意，有分的句子，很多基本上都是原來孟德爾的假設，但現在已看作是正確的知識。

重要提示: 使用以上方式推論的所需條件:

1.      已知親代是純種的

2.      子代是數目很多

如不是的話，其實無法按以上方式推論的。

 

[根據子一代跟子二代的結果:]

1.      子二代有殘缺翅膀的性狀，(沒有分數)

2.      殘缺翅膀的子二代個體內必定含有引致殘缺翅膀的等位基因，(1)

3.      由於子代的等位基因必來自親代，(1)

4.      因此親代中其中一人必定含有殘缺翅膀的等位基因，(1)

5.      但親代兩者皆是正常翅膀的，(沒有分數)

6.      即兩者皆含有正常翅膀的等位基因，(1)

7.      因此，親代其中一人一定是雜合的(同時含有正常翅膀及殘缺翅膀的等位基因)，(1)

8.      於雜合的情況下，顯現出來的特徵是顯性的。(1)

9.      因此，正常翅膀是顯性的等位基因。(1)

 

留意，以上的推論方式不需要特定條件，子代數目也不需要很多，祇要親代性狀相同，而子代中有一個性狀跟親代不同便可以。

雙基因雜交遺傳下一代表現型比例

 

雙基因雜交遺傳下一代表現型比例

 

雙基因雜交的遺傳，似乎較單基因雜交遺傳複雜。於單基因雜交遺傳下，如觀察下一代的表現型，祇有以下兩種，分別代表不同的親代基因型:

下一代比例	親代基因型
1:1	雜種 x 純種隱性
3:1	雜種 x 雜種

備註: 哪下一代如全是相同表現型的話，那親代基因型又是甚麼?

 

但如涉及雙基因的話，下一代的表現型比例便不是那麼容易判斷，例如以下雙基因雜交遺傳的後代表現型，同學可看得出是甚麼比例嗎?

表現型	玉米 A 的後代數目
有色穀粒、綠色植株	88
有色穀粒、黃色植株	12
無色穀粒、綠色植株	8
無色穀粒、黃色植株	92
總數	200

其實無論是單基因，抑或雙基因雜交遺傳，下一代的表現型比例類型皆是固定的，祇有幾類而已，但雙基因的遺傳，會涉及另一因素，涉及的基因是否位於同一染色體上，是會影響後代表現型比例的。

 

以下列出雙基因雜交遺傳後代表現型比例，祇有以下幾類而已，分別可推論親代的不同基因型及兩個基因的位置。

比例	兩個基因的位置	親代基因型
1:1	同一染色體上	雜合 x 純種隱性
3:1	同一染色體上	雜合 x 純種隱性
1:1:1:1	不同染色體上	雜合 x 純種隱性
9:3:3:1	不同染色體上	雜合 x 雜合

備註: 同學有沒有發現，如兩個基因位於同一染色體上的話，那比例跟單基因雜交遺傳是沒有分別的。

 

重要提示: 如不清楚為何以上的比例必定代表親代指定的基因型的話，試試自行使用遺傳圖解繪畫一次便可以。

 

哪以下的結果比例是甚麼?

表現型	玉米 A 的後代數目
有色穀粒、綠色植株	88
有色穀粒、黃色植株	12
無色穀粒、綠色植株	8
無色穀粒、黃色植株	92
總數	200

不理會數目遠較為細小的12及8的話，88: 92 應可視作1:1吧。那即是這兩個基因，即穀粒顏色及植株顏色，是位於同一染色體上。

 

那，引申的問題是，那些等位基因是位於同一條染色體上呢?

答: 是有色穀粒及綠色等位基因  及  無色穀粒及黃色等位基因。

 

另一問題是，12及8這些數目較少的後代是如何出現的? 是互換!

蛀牙成因

蛀牙成因

 

1.      食物碎屑留於牙縫間，

2.      口腔內的細菌分解食物，

3.      產生弱酸，

4.      弱酸會溶解琺瑯質，形成牙洞。

 

Causes of tooth decay:

1. Food debris left in the gaps between teeth.
2. Bacteria in the mouth cavity break down the food.
3. And produce weak acids.
4. The weak acids dissolve the enamel, causing cavities.