2-遺傳學(xué)基礎(chǔ)-3法醫(yī)學(xué)

第二章

法醫(yī)物證檢驗(yàn)的

遺傳學(xué)根底

(Geneticbasis)

伍新堯教授

為什么要學(xué)習(xí)遺傳學(xué)根底？現(xiàn)場(chǎng)：物證〔血跡、分泌液斑、指紋、唇紋〕；可疑作案工作上的痕跡；尸體；尸體上的外源性斑跡。是誰(shuí)的？誰(shuí)用過(guò)？嫌疑人有什么特征？用什么指標(biāo)作為確定當(dāng)事人的身份？為什么要學(xué)習(xí)遺傳學(xué)根底尋找人體終生不變的特征實(shí)驗(yàn)室的局限性，如何來(lái)克服？群體遺傳學(xué)根底、概率計(jì)算思路

檢查現(xiàn)場(chǎng)樣本時(shí)，分析思路：1.是人的？個(gè)體特征〔characters〕?

終生不變的個(gè)體特征－遺傳標(biāo)記(geneticmarker)!

2.如何檢查〔工程＋技術(shù)〕?

3.如何分析?作出什么結(jié)論?法醫(yī)物證檢驗(yàn)

要解決的根本問(wèn)題

1.確定標(biāo)本〔檢材〕的個(gè)人特征(characters)

2.確定標(biāo)本的來(lái)源(origin)〔兩兩比對(duì)〕

3.判斷標(biāo)本之間的生物學(xué)關(guān)系－遺傳關(guān)系

(geneticrelationship)第一節(jié)遺傳標(biāo)記定義對(duì)生物個(gè)體進(jìn)行比較時(shí),需要用一些個(gè)體特征作為標(biāo)志(markers)。其中，由遺傳控制的個(gè)體特，稱為遺傳標(biāo)記〔geneticmarkers〕。終生不變，可以遺傳。二.遺傳標(biāo)記的特點(diǎn)1〕群體中的不同個(gè)體之間有差異〔diversity〕；2〕由遺傳決定，即與父母有關(guān);3〕可以看見(jiàn)或檢測(cè)到;注意：比較兩個(gè)個(gè)體〔或樣本〕的遺傳標(biāo)記時(shí)，要對(duì)應(yīng)位置。按照在染色體的特定位置〔基因座〕或線粒體DNA序列的特定位置進(jìn)行比較(有可比性)。第一節(jié)遺傳標(biāo)記三.遺傳標(biāo)記的分類(lèi)〔classification〕1.基因表達(dá)產(chǎn)物：1)廣義的血型物質(zhì)(bloodgroupsubstance)RBC膜上：ABO、MNSs、Rh、Lewis等HLA：I類(lèi)－A、B、C；II類(lèi)－DR、DP、DQ等；III類(lèi)〔一般不用〕酶型：PGM1，EsD，EAP，GLOI，ADA等血清蛋白型：Hp，Gc，Gm，Km等其它〔血小板型、唾液蛋白型、精液和陰道液蛋白和酶〕2)個(gè)體外觀特征

2.基因/DNA---多態(tài)性基因〔gene〕遺傳功能單位，指基因組中特定的一段DNA序列，可以編碼表達(dá)出具特定生物學(xué)功能的產(chǎn)物〔蛋白質(zhì)〕，并且可以一代一代傳下去。會(huì)有變異。遺傳表型是功能基因的產(chǎn)物。DNA片段法醫(yī)學(xué)上將其拓展：基因組中特定的一段DNA序列，個(gè)體之間可以進(jìn)行比較。不限定有功能產(chǎn)物?！材壳胺ㄡt(yī)學(xué)常用的遺傳標(biāo)記〕第一節(jié)遺傳標(biāo)記相關(guān)概念：基因座〔locus〕染色體DNA線性結(jié)構(gòu)中，基因所在的特定位置。等位基因〔allele〕單一個(gè)體的一個(gè)基因座上有2個(gè)等位基因。但對(duì)于一個(gè)群體來(lái)說(shuō)，某個(gè)基因座上，可以有2個(gè)或更多個(gè)等位基因，這些基因之間的一級(jí)結(jié)構(gòu)〔序列〕有差異，表型(phenotype)基因型(genotype)；純合子(homozygote)，雜合子(heterozygote)STR基因座的命名方法(D8S1179)〔舉例〕

13CODIS〔combinedDNAindexsystem〕STRLociwithchromosomalpositionsCSF1POD5S818D21S11TH01TPOXD13S317D7S820D16S539D18S51D8S1179D3S1358FGAvWAAMELAMEL遺傳標(biāo)記舉例D8S1179D21S11D7S820CSF1POD3S1358TH01D13S317D16S539D2S1338D19S433D18S51TPOXVWAAMELD5S818FGAGS500LIZsizestandardPowerPlex?16LaddersD3S1358D16S539D21S11D18S51PentaDD13S317CSF1POD7S820PentaETH01D5S818VWAD8S1179TPOXAMELFGA992522201099910141312827第二節(jié)遺傳標(biāo)記的遺傳規(guī)律遺傳標(biāo)記〔DNAmarkers〕的傳遞規(guī)律類(lèi)型?DNA/RNA/蛋白質(zhì)分布在什么地方?細(xì)胞核/細(xì)胞質(zhì)1.常染色體：MendelianLaw；2.性染色體:Y-男性伴性遺傳〔≠父系遺傳〕；3.線粒體DNA：母系遺傳。Mitochondrialinheritance.Spermmitochondriaareshedbeforeentryofthespermnucleus.AllmitochondrialinthezygotearecontributedbytheeggcellMendeltheory①遺傳性狀(characters)—由遺傳因子〔又稱為基因〕〔hereditarydeterminant/factor〕決定；②每一性狀由一對(duì)遺傳因子控制(分別來(lái)自一對(duì)染色體中的一條)因此，控制性狀的一對(duì)遺傳因子中，一個(gè)來(lái)自父親，另一個(gè)來(lái)自母親。孟德?tīng)柡退耐愣箤?shí)驗(yàn)MendelianLaws

1．別離律〔Lawsofsegregation〕,Mendeltheory形成生殖細(xì)胞時(shí)，每對(duì)遺傳因子〔即等位基因〕相互分開(kāi)〔即別離〕，分別進(jìn)入生殖細(xì)胞中。2．自由組合律〔Lawofindependentassortment〕控制不同性狀的遺傳因子〔等位基因〕是自由組合的；生殖細(xì)胞的結(jié)合，形成一個(gè)新的合子時(shí)，是隨機(jī)的。2．自由組合律〔Lawofindependentassortment〕控制不同性狀的遺傳因子〔等位基因〕是自由組合的。不同位置的DNA的遺傳規(guī)律1.男性伴性遺傳的特點(diǎn)

Y-chromosome傳遞男性伴性遺傳特征；前提：基因或遺傳標(biāo)記要在Y-chr.上；結(jié)果：同一父系的所有男性都具有相同的Y-chr(除非突變)。2.X-chr.的遺傳規(guī)律3.母系遺傳的特點(diǎn)(復(fù)習(xí)受精卵形成過(guò)程)第三節(jié)群體遺傳學(xué)概念群體遺傳學(xué)(populationgenetics)一個(gè)群體(population):指孟德?tīng)柸后w(Mendelianpopulation),1〕在一定地域內(nèi)繁衍后代的生物個(gè)體的集群;2〕這些個(gè)體間可以隨機(jī)婚配;3〕共有同一個(gè)基因庫(kù)(genepool);4〕能實(shí)現(xiàn)這些基因世代傳遞并保持穩(wěn)定，其基因頻率和基因型頻率在世代傳遞過(guò)程中，〔代代〕保持不變。

孟德?tīng)柸后w(Mendelianpopulation)條件是：沒(méi)有自然選擇，突變，遺傳漂變，人口遷移，近親婚配等事件發(fā)生時(shí)－即理想化的條件。自然選擇：自然選擇(selection)生物進(jìn)化過(guò)程必定伴有變異,有利的變異使生物體更易于生存和繁殖,有害或不太有用的變異將被淘汰,這就是自然選擇。某種基因型的生存力和生殖力的差異，對(duì)下一代的基因數(shù)的奉獻(xiàn)不同，例：苯丙酮尿癥苯丙酮尿癥(phenylketonuria)遺傳性疾病，缺乏苯丙氨酸羥化酶〔1〕出生4個(gè)月后出現(xiàn)智力低下，毛發(fā)顏色轉(zhuǎn)為黃褐色，皮膚白嫩易出現(xiàn)濕疹樣皮疹，鞏膜藍(lán)色，尿有“霉臭〞或“鼠尿樣〞氣味?！?〕2歲之內(nèi)出現(xiàn)神經(jīng)及精神病癥，如肌張力高，軀體常常前后擺動(dòng)，行走時(shí)姿態(tài)蹣跚。局部患者表現(xiàn)膽小，約25%患者有反復(fù)發(fā)作的驚厥。〔3〕智力在新生兒階段，無(wú)明顯差異，次后就逐漸落后。85%患者智力只在白癡水平，極少數(shù)〔1%〕能夠到達(dá)正常水平。如果不治療，患者壽命縮短，只有25%左右的患者能活到30歲。苯丙酮尿癥的發(fā)生率為萬(wàn)分之一。如果不治療，此類(lèi)基因會(huì)逐漸減少。其病因是病人12號(hào)染色體上的苯丙氨酸羥化酶基因突變，使肝臟無(wú)法合成這種酶，以致蛋白質(zhì)中的苯丙氨酸不能氧化成酪氨酸〔再變成兒茶酚胺和黑色素〕，而只能變成苯丙酮酸。大量苯丙氨酸及其酮酸會(huì)對(duì)正在迅速發(fā)育的嬰兒神經(jīng)系統(tǒng)造成損害，表現(xiàn)為進(jìn)行性智力落后。苯丙酮尿癥患者父母為近親的比較多。第三節(jié)群體遺傳學(xué)突變〔mutation)遺傳漂變〔geneticdrift〕取樣誤差而產(chǎn)生的基因頻率的波動(dòng)，稱作遺傳漂變。漂變?cè)谒腥后w中都能出現(xiàn)，但群體愈大，漂變就愈小，甚至可以忽略不計(jì)；群體愈小，漂變的效應(yīng)愈明顯。近親婚配〔inbreeding〕使某種基因的純合子比例上升。第三節(jié)群體遺傳學(xué)基因庫(kù)(genepool)：一個(gè)群體中所有個(gè)體的基因型的集合。假設(shè)為二倍體生物，有N個(gè)體的一個(gè)群體，它的每一個(gè)基因座都有2N個(gè)“基因〞。

基因頻率(allelefrequency,genefrequency〕基因型頻率〔genotypefrequency〕第三節(jié)群體遺傳學(xué)2.多態(tài)性和雜合性1)polymorphism：〔廣義〕一種生物群體內(nèi)，某一性狀方面存在有個(gè)體差異，就稱這一性狀具有多態(tài)性；〔狹義〕一個(gè)基因座(locus)上有2個(gè)或2個(gè)以上的等位基因，其中低頻等位基因的頻率要等于或大于0.01,此基因座才稱為具有多態(tài)性。2)多態(tài)性形成的機(jī)制的內(nèi)容在第3章。3)heterozygosity：對(duì)一種生物群體的某一基因座來(lái)說(shuō)，雜合子個(gè)體在該群體中的比例。

第三節(jié)群體遺傳學(xué)3.基因頻率一個(gè)群體的某個(gè)基因座的某個(gè)等位基因在該群體中的相對(duì)頻率，稱為該等位基因的基因頻率，以小數(shù)來(lái)表示。一個(gè)基因座的所有等位基因的頻率和等于1。例：ABO血型。某個(gè)群體有100個(gè)人，共有A基因50個(gè)，那么A基因的頻率為0.25。該基因座的所有等位基因〔A、B、O－指隱性基因〕頻率和等于1?；蛐皖l率一個(gè)基因座，每一個(gè)體具有2個(gè)等位基因－－基因型。如ABO血型，個(gè)體的基因型可以是A/A,A/O;A/B;B/B,B/O;O/O。這些基因型在群體中的相對(duì)頻率，稱為基因型頻率。計(jì)算方法與基因頻率相同。純合子〔homozygote〕,雜合子〔heterozygote〕第三節(jié)群體遺傳學(xué)4.Hardy-Weinberg’sequilibrium一個(gè)隨機(jī)婚配的“理想群體〞〔即孟德?tīng)柸后w〕，其基因頻率和基因型頻率在世代傳遞過(guò)程中，〔代代〕保持不變。基因座的基因頻率〔p/q/r〕和基因型頻率可以用下面的公式計(jì)算(p+q)=p2+2pq+q2=1或(p+q+r)=p2+2pq+q2+2pr+2qr+r2=1即到達(dá)了Hardy-Weinberg’sequilibrium。Hardy-Weinberg’sequilibrium檢驗(yàn)吻合度檢驗(yàn)〔X2檢驗(yàn)—chi-squaretest，exacttest〕考察群體某個(gè)基因座的等位基因頻率實(shí)際測(cè)量值與期望值之間的差異是否具有顯著性意義：自由度，p值；p值<0.05,表示實(shí)際測(cè)量值與符合Hardy-Weinberg’sequilibrium的期望值的差異沒(méi)有顯著性意義。即吻合?？梢源韺?shí)際人群的資料。否那么，不能代表該人群。符合Hardy-Weinberg’sequilibrium〔HWE〕的意義認(rèn)為該群體資料具有代表性；符合HWE的群體資料,可用于該群體中發(fā)生的案件處理〔法醫(yī)學(xué)概率的計(jì)算〕。其計(jì)算結(jié)果可以作為分析判斷案件的依據(jù)。第四節(jié)常用的遺傳標(biāo)記的法醫(yī)學(xué)應(yīng)用參數(shù)雜合度〔heterozygosity〕對(duì)于一個(gè)基因座來(lái)說(shuō)，雜合子個(gè)體在該群體中的比例。

雜合度

雜合度高，表示該基因座的多態(tài)性高。假設(shè)各個(gè)等位基因頻率分布較為平衡，雜合子〔基因型〕數(shù)目多，分析該基因座作個(gè)體識(shí)別時(shí)的價(jià)值高。第四節(jié)遺傳標(biāo)記的法醫(yī)學(xué)應(yīng)用參數(shù)二.個(gè)體識(shí)別力(discriminatingpower，DP)

在某個(gè)群體中隨機(jī)抽取兩個(gè)體，檢測(cè)一個(gè)基因座的遺傳標(biāo)記，兩者具有不同基因型的概率。用DP值表示。DP值越高，這個(gè)基因座作為個(gè)體識(shí)別的工具的效率越高。

個(gè)體識(shí)別力(DP值計(jì)算公式)

單基因座

Pm=該基因座的偶合率，Pi=第i個(gè)基因型頻率，n=基因型總數(shù)

偶合率=檢查該基因座后出現(xiàn)基因型相同的概率=各種基因型頻率的平方和。

多基因座

累積

Pj=第j個(gè)多態(tài)性基因座的偶合率

m=該次檢測(cè)的總基因座數(shù)

∏為乘積

基因座非父排除率的計(jì)算單個(gè)基因座的非父排除率計(jì)算公式

Pi代表該基因座i等位基因的頻率(i=1~n)(孩子帶有i基因，母親不帶該基因，父親也不帶此基因的概率和)

累積多個(gè)多態(tài)性基因座的非父排除率Pc=1-(1-p1)(1-p2)(1-p3〕..(1-pn)Pn=各單個(gè)基因座的非父排除率第四節(jié)遺傳標(biāo)記的法醫(yī)學(xué)應(yīng)用參數(shù)三.非父排除率(probabilityofexclusion,PE