法医生物物证检验.docx
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法医生物物证检验
法医生物物证检验
第一章 绪 论
学习目的和要求：
本学科工作的内容、任务，完成任务的手段及对法医物证检材正确处理的基本知识。
第一节 法医物证概述
法医物证学是应用多种学科的理论知识和技术研究并解决涉及法律方面有关生物性检材的检验与鉴定的一门学科。
应用的学科包括：
医学、生物学、遗传学、免疫学、血型血清学、生物化学及分子生物学等。
一、法医物证
（一）生物物证的定义及其范围
1．生物物证，物证是指对案件的真实情况有证明作用的物品。
物证包括的内容很多。
其中生物体（人或动物）的组织器官、各种体液、分泌液、排泄物及其斑痕等生物性检材是本学科研究对象。
2．生物检材的范围。
（1）体液及其斑痕。
（2）各种人体组织、器官。
（二）法医物证的鉴定
1．概念，凡对案件有关的生物性检材进行专门检验，判断它们在该案件能否作为证据的过程，称为法医物证鉴定。
2．鉴定的法律程序。
（1）案件的委托：
检查委托书、了解案情、清点检材等。
（2）物证鉴定：
受过训练的技术人员，根据检材的情况，实验室的条件，决定作出结果有保证的检验内容。
（3）鉴定书的出具所包括的内容：
①委托单位；
②委托人；
③委托时间；
④简要案情；
⑤物证检材；
⑥检验要求；
⑦检验；
⑧检验结果；
⑨检验意见。
最后签字
年 月 日
第二节 法医物证的任务
一、任务：
解决生物性检材的个人识别及亲子鉴定等问题。
二、意义：
法医物证的鉴定可以为侦察破案提供线索，缩小侦察范围，可揭露犯罪事实真相为案件的审判提供科学依据。
三、民事案件或刑事案件需作法医物证所涉及的情况。
第三节 法医物证学研究方法
法医物证是一门应用科学，研究的方法涉及多种学科包括
一、化学
二、物理学
三、电子计算机
四、形态学
五、免疫血清学
六、生物化学
七、分子生物学
八、遗传学等方法
第四节 法医物证检材发现、提取、包装、保存及送检
一、物证的发现：
仔细查找，尤其对暗处、不引人注意的地方
（一）现场勘察；
（二）搜查嫌疑人和作案工具；
（三）检查受害人。
二、提取
提取前，提取中，提取后的注意事项：
（一）提取前注意记录物证的位置、大小、形态等；
（二）小件可整取；
（三）大件可刮取部分，但留有空白对照处；
（四）提取检材时避免用手直接触及；
（五）包装好，编好号。
三、包装、保存与送检
（一）蛋白水平常规物证检验检材的保存、送检
1．不同检材分别包装；
2．及时送检，条件不允许，应放阴凉通风处防止霉变和热变
3．送检时应附委托书，应同时送对照检材。
（二）DNA分析用检材的提取和保存
1．与一般物证的提取基本一致；
2．有核的组织、器官，均可作为检材；
3．取血用EDTA抗凝，作多位点DNA指纹图，需采1～5ml，单位点、PCR检验用血量少；亦可用滤纸或纱布沾取血液阴凉风干后作成血痕送检；
4. 短时间保存要冷藏，长时间保存要冷冻，血痕可干燥保存。
第二章 法医生物物证检验的遗传学基础
学习目的和要求：
一些基本概念，遗传规律。
第一节 遗传的物质基础
一、人类个体细胞分类：
可分二类
（一） 体细胞
体细胞又称二倍体细胞，含有23对46条染色体，即含有23对46条DNA分子。
人二倍体细胞中23对染色体是由精子的23个染色体和卵子的23个染色体形成合子后配对而成。
其中22对为常染色体，男、女性共有。
一对为性染色体，决定性别。
男性为xy，女性为xx。
人的二倍体细胞经有丝分裂产生下一代同类的细胞。
（二）性细胞
性细胞又称单倍体细胞，含23个染色体。
即含有23个DNA分子。
经减数分裂形成下一代同类细胞。
二、真核细胞中的二套遗传物质及遗传规律
DNA存在于人类细胞核及线粒体中。
形成二套遗传物质，分别称为染色体DNA（核内DNA）和线粒体DNA（核外DNA），二者的遗传规律不同。
它们没有组织特异性，但有个体和种属特异性。
（一）染色体DNA
1．概念，细胞核中含染色体，染色体由DNA和蛋白质组成，染色体中的DNA称为染色体DNA。
人类染色体中的DNA是双链线性多核苷酸，每个染色体中含有一个双链DNA分子。
2．遗传特点：
遗传方式符合孟德尔分离律和自由组合率。
（二）线粒体DNA
1．概念：
真核细胞核外部分组成分之一细胞器又称线粒体，含有DNA和核糖体。
其中含有的DNA称线粒体DNA（mtDNA）。
人线粒体DNA为双链环状。
2．遗传特点：
（1）无有丝分裂和减数分裂的周期变化；
（2）遗传方式不按孟德尔分离律和自由组合律；
（3）子代只表现母方的特征；说明遗传特征是通过卵细胞传递的。
三、遗传方式
遗传信息传递的特点称为遗传方式。
人类性状遗传方式可分二大类，即单基因遗传和多基因遗传。
单基因遗传基本按孟德尔遗传规律进行，它又分为常染色体遗传和性染色体遗传（伴性遗传）。
多基因遗传的性状受2对或2对以上的基因所控制。
四、一些基本概念
1．基因：
是具有特定的核苷酸顺序的核酸片段，是储存特定遗传信息的功能单位。
2．等位基因：
指在一对同源染色体同一位置的基因。
3．显性：
在子一代表现出来的性状。
隐性：
在子一代中未表现出来的性状。
4．基因型：
一对等位基因组成基因型。
基因型是指一个或几个基因座位上等位基因的加合，是生物体全部基因的总称。
5．纯合子，杂合子：
一对等位基因相同时，称为该基因的纯合子，不同时则称为基因的杂合子。
6．基因连锁：
指同一染色体上二个非等位基因相伴遗传。
7．完全连锁：
基因连锁群在遗传过程中不能独立分配，而是随着这条染色体作为一个整体传给子代的现象。
8．不完全连锁：
连锁基因在配子形成过程中发生了基因互换的现象。
9．结构基因：
决定蛋白质分子结构的基因。
10．遗传：
一般指亲代的性状又在下代表现的现象。
但在遗传学上，指遗传物质从上代传给后代的现象。
11．遗传性：
生物体的一种属性。
指亲代性状通过遗传物质传给后代的能力。
12．变异性：
生物体的一种属性。
是生物体因环境的改变而同化了的新的生活条件之后，能改变自身遗传性的一种特性。
13．基因表达：
基因的表达是指遗传信息从DNA转递给mRNA再翻译为蛋白质的进程。
14．显性基因：
凡单个等位基因可以决定性状的基因。
15．无效基因（隐性基因）：
是指不产生任何可见性状的基因。
16．复等位基因：
二个以上的等位基因。
17．基因突变：
指染色体上一个座位的遗传物质发生变化，也称点突变。
基因突变分二种：
（1）碱基替代：
是指一个碱基被另一个碱基取代。
分二种：
①转换：
嘌呤由嘌呤替代，嘧啶由嘧啶替代。
②颠换：
嘌呤替代嘧啶或嘧啶替代嘌呤。
（2）移码突变：
是指增加或减少一个或几个碱基对，使全部密码发生了变化。
18．基因组：
指某物种的总DNA。
人有二套基因组、即染色体基因组和线粒体基因组。
第二节 遗传物质——DNA
一、DNA携带着二种不同的遗传信息
除少量RNA病毒之外，DNA几乎是所有生物遗传信息的携带者。
DNA携带二种不同的遗传信息：
（一）一类是负责蛋白质氨基酸组成的信息，是众所周知的三联体密码子方式进行编写的。
（二）另一类是关于基因选择性表达的信息。
二、DNA结构
（一）核酸
生物界的核酸可分二大类，即脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。
二者均由三种基本成分即含氮的有机碱，戊糖和磷酸组成。
核酸也称多核苷酸。
核苷酸：
由一个含氮的碱基，一个五碳糖环和一个磷酸组成。
（二）DNA的碱基组成
1．组成：
由4种主要的碱基：
腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T）。
2．具有的特征：
（1）所有DNA中腺嘌呤与胸腺嘧啶的克分子含量相等，即A=T；鸟嘌呤与胞嘧啶的克分子含量相等，即G=C。
因此，嘌呤的总数等于嘧啶的总数即A+G=C+T。
（2）DNA碱基组成具有种的特异性，即不同种属生物的DNA具有自己独特的碱基组成。
（3）DNA的碱基组成没有组织、器官特异性，即同一生物体的各种不同组织，不同器官的DNA具有相同的碱基组成。
（4）年龄、营养状态、环境条件不影响DNA的碱基组成。
（三）DNA的一级结构
DNA的一级结构是由数量极其庞大的四种脱氧核糖核苷酸，通过3’，5’一磷酸二酯键彼此连接起来的直线形或环状分子。
（四）DNA的二级结构
DNA分子由两条反向平行的多脱氧核苷酸链组成，两条链依靠彼此碱基之间形成的氢键相连系而结合在一起，碱基必须是A与T配对，G与C配对。
这种碱基之间互相匹配的情形称为碱基互补。
这种结构也称为DNA双螺旋结构。
（五）DNA的三级结构
（五）DNA的三级结构
在双螺旋结构的基础上的进一步扭曲，DNA还可以形成三级结构，双链环型DNA的超螺旋型和开环型。
超螺旋DNA有更为紧密的结构，更高的浮力密度，更高的熔点。
（六）DNA的一些理化性质
1．核酸的酸碱性。
由于碱基对之间氢键的性质与其解离状态有关，而碱基的解离状态又与PH有关，所以溶液的PH直接影响核酸双螺旋结构中碱基对之间氢键的稳定性，对DNA来说，碱基对在PH4.0—11.0之间最为稳定。
超过此范围，DNA就要变性。
2．核酸的变性。
变性作用是核酸的一个极其重要的物理化学性质。
变性是指核酸的双螺旋结构解开，氢键断裂，并不涉及核苷酸间共价键的断裂，不引起分子量的降低。
多核苷酸链内共价键断裂则叫降解。
引起变性的因素很多，由于温度升高而引起的变性叫热变性，由酸碱度改变而引起的则叫酸碱变性。
3．核酸复性。
当温度低于Tm（熔点一解链温度）值时，分开的DNA互补链，还可以再结合形成双螺旋式，这一过程称为复性，或叫退火。
DNA的变性和复性在核酸研究中有重要作用。
4．核酸杂交。
如果把不同的DNA链放在同一溶液中作变性处理或把单链DNA与RNA放在一起，只要有某些区域有形成碱基配对的可能，它们之间就可形成局部的双链，这过程为核酸杂交。
5．DNA复制。
二条平行链之间碱基氢键断裂，双螺旋变成二条单链，每一条链作模板，与互补链结合形成新链。
三、DNA的功能
（一）DNA作为信息载体的功能
1．复制，DNA复制使用母链模板，严格遵从碱基配对规律，子链就是母链的准确抄本。
即把遗传信息传给子代DNA，以保证自身的准确。
2．转录，把DNA的碱基序列抄录成RNA的碱基序列，RNA把遗传信息从核内输至核外，作为蛋白质合成的直接模板。
即将传递信息给mRNA而翻译成蛋白质。
DNA通过复制把遗传信息传递给子代DNA，通过转录来表现亲代DNA信息所携带的性状，这就是基因表达，通过修复保持DNA遗传信息的稳定性，这三方面表示了基因的保守性。
（二）解释Crick提出的中心法则：
┏━ ABO
┃ 同工酶
遗传信息流DNA RNA 蛋白质━┃
┃ 血清型
┗━ HLA
第三节 遗传的基本规律
基因世代间传递的方式，概括的可分为单基因遗传和多基因遗传二大类。
基因的分配与组合都遵循着遗传的基本规律。
这些规律包括孟德尔的分离律、自由组合律和摩尔根的联锁与交换定律。
一、分离律
体细胞通过碱数分裂形成配子时，成对的基因随着染色体彼此分离，各自进入一个配子中，每个配子只含亲代一对基因中的一个，即不同性状独立遗传。
该定律阐述的是等位基因间的遗传规律。
二、自由组合律
不同位点上的基因在形成配子时自由组合形成子代的基因型。
决定着子代的遗传性状，子代半数基因来自父亲，半数基因来自母亲。
该定律主要阐述不同染色体之间基因的自由组合规律。
三、连锁和交换定律
同一条染色体上的遗传因子可连在一起一同遗传，二个同源染色体上遗传因子可以交换。
第四节 DNA翻译产物
一、蛋白质,蛋白质是由无数个氨基酸亚单位——称为氨基酸残基聚合而成。
以不同的氨基酸序列先形成特异的肽链，然后再以非共价键结合形成具有高级结构的蛋白质。
蛋白质是表现细胞功能的重要生物大分子。
各种酶、肽激素、抗原和抗体、受体、各种调节因子，各种结构蛋白都是蛋白质。
（一）蛋白质的组成
氨基酸（amino acid）是蛋白质的基本组成单位。
组成蛋白质的基本氨基酸有20种。
（二）蛋白质的结构
1．蛋白质的一级结构：
是指蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序。
不同的氨基酸组成和不同的排列顺序，形成不同的蛋白质。
蛋白质分子中氨基酸连接的基本方式是肽键。
2．蛋白质的二级结构；是指多肽链主链骨架中的若干肽段各自沿着某个轴盘旋或折迭，形成氨基酸残基的相对空间位置并以氢键维持，从而形成有规则的构象。
如α—螺旋、β—折迭等。
3．蛋白质的三级结构：
是指一条多肽链在二级结构的基础上，进行范围广泛的盘旋和折叠，从而产生特定的不规则的球状构象。
4．蛋白质的四级结构：
是指各个亚基（具有一、二、三级结构的每条肽链）在寡聚蛋白中的空间排布及亚基间的相互作用。
（三）蛋白质的酸碱性质
蛋白质是两性电解质，能和酸或碱发生作用。
各种蛋白质都有自己特定的等电点。
在小于等电点的pH溶液中，蛋白质分子作为阳离子向阴极移动。
相反地，大于等电点的pH溶液中，蛋白质分子作为阴离子向阳极移动。
（四）蛋白质变性作用
蛋白质受到某些物理或化学因素作用时，引起生物活性的丧失、溶解度的降低以及其他的物理化学常数的改变，这种变化称为蛋白质的变性作用。
变性的实质是由于维持高级结构的次级键遭到破坏而造成的天然构象的解体。
二、酶
酶是生物体内特有的催化剂。
（一）酶的化学本质
除了极少数核酸代谢反应以核糖核酸作为催化剂以外，生物体内绝大多数酶的本质为蛋白质。
（二）酶蛋白的结构与功能（催化活性）
酶蛋白的结构
蛋白质酶主要由20种L—氨基酸组成，具有一、二、三或四级结构。
三、催化性能与结构关系
酶的催化功能依赖于完整的蛋白构象。
改变或破坏酶蛋白构象，酶的催化功能也随之为减弱，甚至完全失去活性。
（一）酶蛋白的一级结构和催化功能
1．结构：
是指组成酶蛋白分子的氨基酸序列。
2．催化活性：
一级结构是酶催化的基础，结构中的主要化学键——肽键，二硫键破坏酶活性会减弱或丧失。
（二）酶蛋白的二、三级结构与催化功能
1．结构：
是由特定的一级结构派生的。
酶的二、三级结构是所有酶都必备的空间结构。
2．催化功能：
二、三级结构是维持酶活性中心的必需构型。
当在底物诱导下发生某些改变，使催化基团形成正确配位，使酶的催化功能更好的发挥出来。
（三）酶蛋白的四级结构和催化代谢调节功能
1．结构：
与催化作用有关具有四级结构的酶是由数个相同亚基组成，每个亚基都有一个活性中心。
2．催化功能：
四级结构完整时，酶的催化功能充分发挥。
3．代谢调节功能：
与代谢调节有关的四级结构酶，其组成的亚基中有活性中心的，可与底物结合发挥催化功能。
亚基中有调节中心，分激活和抑制中心，可与激活剂和抑制剂结合调解酶反应速度和调控代谢作用。
酶是球状蛋白质，不同的酶各有其特有的空间构象。
同功酶的多态性在法医的个人识别和亲子鉴定中有重要意义。
四、蛋白质结构与DNA结构的关系
一特定基因中碱基对的序列，决定相应多肽链中氨基酸的序列。
因此一个个体所能制造的所有酶和蛋白质结构与性质是由基因的碱基对序列所决定的。
第五节 群体遗传学
一、孟德尔群体
（一）孟德尔群体：
指在一定地域内一群能互相交配的个体；
（二）基因库：
群体中全部基因的总和；
（三）群体遗传学研究的对象是孟德尔群体。
二、基因频率
（一）基因频率：
是群体中某个基因数目与该座位等位基因总数目的百分比；
（二）基因频率可以从调查的基因型频率推算；
（三）基因型频率通过群体的表型频率调查获得；
（四）任何一个基因座位全部等位基因频率之和等于1。
三、基因型频率
（一）基因型频率是指不同基因型在全部个体中所占的比率；
（二）全部基因型频率的总和等于1；
（三）纯合子基因型频率是基因频率的平方；
（四）杂合子基因型频率是2倍一对等位基因频率的乘积。
四、表型频率 表型频率是基因型频率的数学和，亦是各种表型占总调查人数的百分数。
五、Hardy-Wernberg平衡定律
Hardy-Wemberg平衡定律亦称遗传学平衡定律，是指在一个大的随机交配的群体里，在没有迁移、突变和选择的条件下，基因频率和基因型频率世代相传不变，处于平衡状态。
（一）基因频率和基因型频率的恒定。
（二）复等位基因的遗传平衡Hardy-Wemberg公式适用于复等位基因遗传，根据平衡定律推算复等位基因的基因频率。
第六节 遗传多态性
一、遗传多态性
同一群体中，同一基因座存在2个或2个以上等位基因的现象。
通常以等位基因频率大于0.01为标准。
二、遗传多态性形成机制
人类个体千差万别，其物质基础在于基因组DNA的差异。
基因一般表现为极为稳定的实体，表现为它的保守性，即子代同于亲代的特征。
但基因也会发生突变和重排，结果出现一个在功能上与原来不同的新单位或等位基因，即基因变异。
结果以新的形式进行复制，使子代不同于亲代，变异的积累引起生物多态性
和进化，生物得以发展。
人们对于这些差异的认识始于基因表达产物的差异，在群体中表现为该蛋白质的多态性。
如经抗体识别结构的差异（ABO、MN血型），同工酶迁移率的差异（酶型）。
三、如何衡量多态性水平
多态性的水平常以一些计算数据衡量，如群体遗传学中的杂合率、个人识另识别机率。
第三章 电泳技术
学习目的和要求：
了解一般的电泳知识，掌握常用的凝胶电泳技术。
第一节 电泳的概念
一、电泳的定义
带电颗粒在电场的作用下，向着与其所带电荷相反电极移动，称为电泳。
二、电泳分类
以不同的根据，分类不同。
如：
（一）根据分离原理分
1．区带电泳；
2．等电聚焦电泳；
3．移界电泳；
4．等速电泳等。
（二）根据支持介质分
1．聚丙烯酰胺凝胶电泳；
2．琼脂糖凝胶电泳；
3．淀粉凝腹电泳；
4．膜电泳；
5．纸电泳等。
（三）根据电泳方式分
1．水平板电泳；
2．垂直板电泳；
3．圆盘电泳等。
第二节 电泳
一、电泳装置组成
（一）电源
提供稳定的直流电，控制电流、电压和功率的输出。
（二）电泳槽，包括：
1．电极；
2．缓冲液槽；
3．电泳支持介质的支架；
4．连有冷却水管的冷却板；
5．槽盖。
（三）低温浴槽
为冷却系统，不断地把冷水通过橡皮管灌人冷却板中
二、影响电泳迁移率的因素
（一）样品
1．电荷量；
2．分子大小；
3．分子形状。
（二）电场
1．电流；
2．电压；
3．电阻。
（三）缓冲液的pH值，离子强度
（四）支持介质
对介质的选择取决于所分析样品的类型，不同的介质有不同的效应。
1．吸附；
2．电渗；
3．分子筛。
第三节 凝胶电泳
用凝胶作支持介质的电泳称为凝胶电泳。
目前法医常用的凝胶电泳有以下二种。
一、琼脂糖凝胶电泳
（一）用途
1．主要用于分离，鉴定和纯化DNA片段。
用溴化乙啶（EB）染色，在紫外灯下，凝胶中1ng的DNA即能直接观察到。
2．分离鉴定同功酶。
（二）优点
1．简单、条件易具备；
2．大小分子均可很好地分离；
3．有较高的分辨能力。
二、聚丙烯酰胺凝胶电泳
（一）目前用于法医的电泳种类
1. 聚丙烯酰胺凝胶平板电泳；
2. 聚丙烯酰胺凝胶等电聚焦电泳；
3. 聚丙烯酰胺凝胶毛细管电泳。
（二）用途
1．DNA片段分析。
2．同功酶的亚型分析及血清蛋白型分析。
（三）凝胶形成和影响孔径因素
1．形成：
聚丙烯酰胺凝胶是通过单体丙烯酰胺（acr）和交联剂甲叉双丙烯酰胺（Bis）在催化剂的作用下聚合而成。
2．决定凝胶孔径的因素：
凝胶溶液中单体和交联剂的浓度，以及聚合程度和交联度，决定凝胶的浓度、孔径、弹性和机械强度。
凝胶浓度可以用T和C来定义。
（1）凝胶浓度T：
代表100ml凝胶溶液中含有的单体和交联剂的总克数
T＝ ×100％
T越大、孔径越小
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