中央民族大学生命与环境科学学院
遗传学实验报告
人类指纹的采集识别与分析
2014 年11月9日
人类指纹的采集识别与分析
前言
遗传学研究中根据遗传性状的表现特征将其分为两类，即数量性状（
quantitative
character ）和质量性状（ qualitative
character ）。质量性状通常差异显著， 呈不连续变
异，
由主基因决定，杂交子代的表型呈现出一定的比例，可直接采用孟德尔遗传原理进行分
析。
数量性状不同于质量性状，
数量性状是可以度量的性状， 呈连续变异， 由多基因决定，
各基
因作用微小并且是累加的，
呈剂量效应， 因此通常要采用统计学方法分析。
指纹性状就
是属
于数量形状。 1880 年 henry fauld 及 william herschel 相继提出利用指纹鉴定个人身份的设想。
galton 研究了有血缘关系的人群的指纹证明了指纹花样对人来说是一个稳定的性状。
1924 年挪威女科学家 bonnevie 提出指嵴数计数法。指纹在胚胎发育第 13 周开始形成，第
19 周 完成。
因此如有某种遗传或生理因素造成嵴纹发育不良既能在指纹上反映出来。 本实
验中，同学采用石墨粉填充沟纹再用透明胶粘手指的方法取自己的指纹， 并利用这 些指纹进
行指嵴数计数、分析，从而对多基因遗传的特点有了更深刻地认识。
材料和方法 &设备和方法
2b
铅笔一只；约
20cm× 10cm 的复印纸一张；透明胶带；直尺一把个人电脑及
adobe
photoshop 软件；拍照设备一台。
2.
实验原理
人类指纹的形成： 指纹是指人手上的条状纹路， 它们的形成依赖于 胚胎发育时的环境
和遗传因素。
指纹属于多基因遗传， 在胚胎第 12~13 周（也有人提出 15～16 周）即已形成 并保持终生不变。
每个人的指纹都是独一无二的， 两人之间甚至双 胞胎之间， 不存在相同的手指指纹。拥有相同指纹的 可能性在 10 亿分之一以下。
因此指纹被称做是无法伪 造的身份证。对一个个体而言，指纹具有唯一性和稳定性。
肤 ( 皮纹 ) 与指纹 皮纹包括指纹、 掌纹和褶纹。
指纹为最常用的皮纹。
大量研究表明，
某些遗传病，特别是一些染色体病 和先天畸形常伴有特殊的皮纹异常。所以皮纹检查可 以
作为某些遗传病诊断的辅助指标。 3. 指纹分析的常用指标——
a. 类型—— 3 类：弓 (a) ，箕 (l) ，斗 (w) ,6 亚类： as ，at ； lu ， lr ； ws ， wd；
b. 总嵴纹数—— trc (tfrc
，指纹总嵴线数 c.atd 角
d. 指纹强度指数 (pattern intensity index, pid ) —— pid = (2 w +l) ／ n = (2 w +l)
／ 10
(w 是斗型纹的百分率， l 是箕型纹的百分率， n 是常数 (10 个手指 ) ． )
类型分类
弓形纹：由几条平行的弧形嵴纹组成。纹线由指的一侧延伸到另一侧，中间隆起成弓
形。
弓形纹又可分为两种， 一种是中间隆起较平缓的弧形弓， 另一种是中央隆起很高的帐形
弓。
b. 箕形纹：这种纹有两个特征，①有几条嵴纹从手指一侧发出，向指尖方向弯曲，再折
回 发出的一侧，形成一种簸箕状的纹线；②有一个由三组纹线形成的三叉点或称三角区
（ delta ）。根据箕口的开口方向分为尺箕（或正箕，开口朝本手尺骨一侧，即小指方向） 和
桡箕（或反箕，开口朝着桡骨一侧，即拇指方向） 。
c. 斗形纹（又称螺纹或涡形纹） ：它有
两个特征， ①有两个三叉点 （如果你在一个指纹上 找到三个或三个以上的三叉点， 那可能是
杂形纹）；②由几条环形线或螺形线的嵴纹绕 着中心点形成一个回路，或者有形成回路的趋
势。通常将斗形纹分为普通斗、囊形斗、 双箕斗等类型。囊形斗是在指纹的中心，有一条或
多条闭合的曲线形嵴纹与其内部的几 条弧线共同组成一个囊状结构形成的， 这种斗有一个特
点：用一条直线连接两个三叉点 的中心，形成囊形斗的螺线均在此线上方不会与直线相交 （普
通斗则相交）。双箕斗是 两个箕形纹绞在一起形成的斗形纹。
混合型：由以上三种指纹中的两种混合而成，如箕、斗混合，箕、箕并列等。此指纹
状奇特，无法归类，在总指嵴数的记数中不作统计。）
实验步骤
指纹采集（印取法）
1. 印取指纹： 用铅笔在复印纸上画出 10 个格子，用于贴印取的指纹。 10 个格子分成上
下两排，每排 5 个。在格子最左边写上“左手” 、“右手”，表格上方写上“大指” “食指”“中
指”“环指” “小指”字样，并标明姓名、班级。 用肥皂洗净双手，擦干。用铅笔在 6cm×
9cm 的纸片上涂黑 3~4cm见方的一小快。 将手 指在涂黑区域涂抹， 直至第一指节的腹面及两
侧均匀涂黑。揭下一条胶带，胶面向上放在桌 子边缘，按住“不黏区” ，将涂黑的指尖一侧
轻轻按在胶面上，慢慢翻转 90°，滚压至另一 侧。将印好的指纹剪下，贴在复印纸的相应
位置。重复这一步骤， 直至获得十个手指的指纹。 2. 处理图像 将获取的指纹用手机拍照传
到电脑上。
3. 结果辨析 辨析指纹的类型
用 adobe photoshop 打开这张文件，处理图片，获得每个手指的指纹类型，和相应的指 嵴数，计算个人的 trc （总嵴指数） 。指纹类型有很多分类，目前应用最多的是 henry 分
类系统。这一系统将人类指纹分为弓形纹、 箕型纹、斗形纹及混合型四种类型。 2. 采集对
象
提取自己的指纹（注明民族、性别）
至少提取 10 位同学的指纹 （同一民族、 注明性别， 男女各 5 位） 3. 指纹分析指标
(1) 指纹类型（左右手、各指间） (2) trc
结果
注：a 代表什么 （注释用小五号楷体 _gb2312 ，数字和英文字母用小五号 times new roman
格式
1 本人左右手十个指头指纹图
备注：每一项数据为所统计总人数中存在的人数.
.
备注：每一项数据为所统计总人数中存在的人数 .
备注：每一项数据为所统计总人数中存在的人数 .
5 一手五指纹型组合频率 n/(%)
6 左右手对应纹型组合频率 n/(%) 篇二：指纹识别系统 - 开放实验报告 -
开放性实验报告
《指纹识别系统》
小组成员：
姓名：
学号：
指导老师：
年 月
【实验名称】 指纹识别系统
【实验目的】 1. 对指纹识别系统的图像预处理有一定的掌握；
对后续操作只简单了解；
通过功能模块实现指纹识别系统。【实验内容】 1. 系统需求分析；
系统设计；
系统实现。【实验步骤】
一、系统需求分析
1 、目的与背景 在网络化时代的今天，我们每个人都拥有大量的认证密码，比如开机密码、邮箱密码、银行密码、论坛登录密码等；并配备了各种钥匙，如门钥匙，汽车钥匙，
保险柜钥匙等。
这些都是传统的安全系统所采用的方式， 随着社会发展， 其安全性越来越弱。而我们的生活随时都需要进行个人身份的确认和权限的认定，尤其是在信息社会，人们对于
安全性的要求越来越高，同事希望认证的方式简单快速。为了解决这一问题，人们把目光转向了生物识别技术，希望能借助人体的生理特征或行为来进行身份识别。这样人们可以不用携带大串钥匙，不用费心去记各种密码。另外，生物特征具有唯一性，不可复制性，例如指
纹。生物特征识别技术所研究的生物特征包括脸、指纹、手掌纹、虹膜、视网膜、声音（语
音）、体形。而人类在追寻文档、 交易及物品的安全保护的有效性与方便性经历了三个阶段的发展。第一阶段也就是最初
始的方法，是采用大家早已熟悉的各种机械钥匙。第二阶段是由机械钥匙发展到数字密
钥如密码或条形码等。第三阶段是利用人体所固有的生物特征（指纹识别）来辨识与验证身
份。生物识别 （指纹识别） 是当今数字化生活中最高级别的安全密钥系统。 对生物识别 ( 指纹
识别 ) 技术来说， 被广泛应用意味着它能在影响亿万人的日常生活的各个地方使用。 通过取代
个人识别码和口令，生物识别（指纹识别）技术可以阻止非授权的访问
，可以防止盗用
atm 、蜂窝电话、智能卡、桌面 pc 、工作站及其计算机网络；在通过电话、网络进行的金融交易时进行身份认证；在建筑物或工作场所生物识别技术（指纹识别）可以取代钥匙、
证件、图章等。生物识别 ( 指纹识别 ) 技术的飞速发展及其广泛应用将开创个人身份鉴别的新时代！
指纹识别
二．系统设计
总体设计及系统架构
本系统有两大功能：指纹登记和指纹比对。指纹登记主要包括指纹采集、指纹图像预处
理、特征点提取、特征模板存储和输出显示；指纹比对的前三步与指纹登记相同，但在特征点提取后，是将生成的特征模板与存储在指纹特征模板库中的特征模板进行特征匹配，最后
输出显示匹配结果。自动指纹识别系统的基本原理框图如图 1 所示。
1 自动指纹识别的基本原理框图
本系统在结构上分为三层：系统硬件平台、操作系统和指纹识别算法。系统层次结构如
2
图 2 系统层次
第二层是操作系统，采用 μc/osii 。μ c/osii 是一个基于抢占式的实时多任务内核，可固化、可剪裁、具有高稳定性和可靠性。这一层提供任务调度以及接口驱动，同时，通过硬
件中断来实现系统对外界的通信请求的实时响应，如对指纹采集的控制、对串口通信的控制等。这种方式可以提高系统的运行效率。
最上层是指纹识别核心算法的实现。该算法高效地对采集到的指纹进行处理和匹配。采用 c 语言在 fpga 的集成开发环境（ ide ）中实现。
2 . 系统硬件的设计与实现
2.1 fpga 嵌入式软核处理器简介
fpga 嵌入式处理器是 altera 公司于 2004 年 6 月推出的第二代用于可编程逻辑器件的可
配置的软核处理器， 性能超过 200 dmips 。fpga 是基于哈佛结构的 risc 通用嵌入式处理器软
核，能与用户逻辑相结合，编程至 altera 的 fpga 中。处理器具有 32 位指令集， 32 位数据
通道和可配置的指令以及数据缓冲。它特别为可编程逻辑进行了优化设计，也为可编程单芯
片系统（ sopc ）设计了一套综合解决方案。 fpga 处理器系列包括三种内核：一种是高性能的内核（ fpga/f ）；一篇三：开放性实验报告 _指纹识别系统
开放性实验报告
《指纹识别系统》
小组成员：
姓名：
学号：
指导老师：
2011 年11月
目录
摘
要
.............................................................................
......................................................... iii
第
一
章
概
述 ..............................................................................
................................................4
1.1
指
纹
及
其
识
别
.............................................................................
................................4
1.2
指
纹
识
别
算
法
概
述
.............................................................................
.........................4
1.3
采
集
指
纹
图
像
的
技
术
.............................................................................
......................5
1.4
指
纹
预
处
理
.............................................................................
...................................6
1.5 指 纹
图
像 预
处 理
过 程 及
一
般 算
法
.............................................................................
....7
1.6
特
征
拾
取
、
验
证
和
辨
识
.............................................................................
...................8
1.7
指
纹
识
别
的
主
要
应
用
.............................................................................
.....................9
1.8
本
次
设
计
的
任
务
要
求
.............................................................................
....................
10
第
二
章
设
计
方
案 ..............................................................................
.......................................
11
2
．
1
平
滑
处
理 .............................................................................
..................................
11
2.1
．
1
增
强
对
比
度 .............................................................................
.....................
11
2
．1
．2
指
纹
图
像
规
格
化
和
滤
波 ..............................................................................
11
2
．
2
锐
化
处
理 .............................................................................
..................................
12
2
．
3
二
值
化 .............................................................................
......................................
13
2.4
细
化 .............................................................................
............................................
14
2.5
特
征
值
的提
取 .............................................................................
..............................
15
2.6
伪
特
征
点
的去
除 .............................................................................
..........................
16
2.7
本
章
小
结 .............................................................................
......................................
17
第
三
章
matlab
软
件
设
计 .............................................................................
...................
18
3.1matlab
的简
介 .............................................................................
...........................
18
3.2
程
序
调
试 .............................................................................
.....................................
20
3.2.1
设
计
思
路 .............................................................................
..........................
20
3.3
图
像
处
理
.............................................................................
...................................... 21
3.4
本
章
小
结
.............................................................................
...................................... 30
结
束
语 ..............................................................................
..................................................... 30
参
考
文
献
.............................................................................
.................................................. 30
摘要
指纹图像预处理是指纹识别的前提 , 它的好坏直接影响到指纹识别的成败， 但由于指纹图
像降质带来的困难 , 并根据指纹图像的特征提出了合理的假设， 再根据假设提出了增强指纹图
像对比度的算法、提取指纹有效区域的算法、根据方向信息分割图像的算法以及去除图像中
气泡噪声的算法，这些算法处理效果好，能有效地解决指纹图像的预处理问题。
用 matlab 实现这种方法， 既能分步对指纹图像预处理算法进行仿真测试， 又可以很直观
地看到图像预处理算法的效果。 实验证明， 用 matlab 实现的处理结果比较理想， 满足识别的应用性。
本文介绍用 matlab 实现了指纹图像的对比度增强、 有效区域的选取、 指纹图像的二
值化、指纹的特征值提取等。
并选取较好的处理步骤和算法参数解决指纹图像预处理的问题。
第一章概述
1.1 指纹及其识别
指纹是人类手指末端指腹上由凹凸的皮肤所形成的纹路。指纹能使手在接触物件时增加摩擦力，从而更容易发力及抓紧物件。是人类进化过程式中自然形成的。目前尚未发现有不同的人拥有相同的指纹，所以每个人的指纹也是独一无二
。由于指纹是每个人独有的标记，近几百年来，罪犯在犯案现场留下的指纹，
均成为警方追捕疑犯的重要线索，使得指纹识别技术得到了飞快的发展。现今鉴别指纹方法已经电脑化，使鉴别程序更快更准。
指纹识别技术源于 19 世纪初，科学家依靠指纹纹脊式样的唯一性和式样终生不改变的特
[7] ，把某个人同他的指纹对应起来， 通过采集他的指纹并与预先保存的指纹进行比较来验证其真实身份。随着现代科技的不断进步与广泛应用，可靠高效的个人身份识别变得越来越
需要，每个人的指纹具有惟一性，终身不变，难以伪造，因此指纹识别是替代传统身份识别手段的最安全、最可靠、最方便的方法。指纹图像本身的信息量和数据量是很大的因此直接基于指纹图象的匹配识别是不可取的，而要采用专门高教的指纹识别与处理方法。
指纹识别的一般过程是指纹图象预处理、指纹特征提取和特征匹配。但由于采集设备噪声干扰、指纹采集时手指皮肤的干燥程度、汗渍、污渍等原因使待分析的指纹图像噪声较多
并对细节点有较强干扰， 影响指纹的特征提取 [16] 。指纹图像是通过将模拟信号采样量化后，以矩阵形式存入计算机，图像平滑处理指纹图像生成方向数组后，为了消除较强烈的局部噪
声干扰，需要对生成的方向数组图像进行预处理。预处理是指纹识别的前提，也是整个工作
的基础，因此指纹图象预处理工作的好坏直接关系到指纹特征提取的可行性和准确性。
[1]
1.2指纹识别算法概述
指纹是手指末端正面皮肤上凹凸不平产生的纹路，这些纹路就是通常所说的脊和谷
[4] 。
指纹虽小，但它蕴涵了大量信息。其中，包括纹型在内的全局特征，为指纹的分类提供了基
础；同样，指纹还有许多局部特征
( 根据美国国家标准局规定，包括脊末梢、分岔点、复合特
征和未定义四种 ) ，称为细节点 (minutia) 。不同人的指纹的细节点是唯一的、稳定不变的，
这为指纹识别提供了可能。目前，最常用的方法是用 fbi 提出的指纹细节点模型来做细节匹
配。而最常用的细节特征 [2]
有脊末梢和分支点两种。
基于点模式匹配的自动指纹识别系统 (afis) 的基本流程一般由图像采集、图像预处理、
细节点提取和指纹匹配几部分组成。
首先，指纹要通过指纹采集设备 ( 常见的有光学取像设备、 超声波扫描取像设备、 晶体传感器，现在广泛使用的是晶体传感器 ) 转化为计算机内的数字图像 ( 一般为灰度图 ) 。由于采集过程中难免因手指或仪器的原因而使图像存在较多的噪声，所以为了使图像更清晰以便于后
续特征提取，必须对采集到的图像进行增强和滤波，并进一步二值化、细化 [5] 。
之后，在细化后的点线图上提取特征值，删除伪特征值，最终得到用于匹配的细节点。采集到的图像细节点与模板中的细节点进行比对，最终完成指纹匹配。各个环节环环相扣，对整个系统都起着十分重要的作用。本文着重研究了图像预处理和细节特征提取这两个关键部分。
1.3 采集指纹图像的技术
获得良好的指纹图像是一个十分复杂的问题。因为用于测量的指纹仅是相当小的一片表皮，所以指纹采集设备应有足够好的分辨率以获得指纹的细节。目前所用的指纹图像采集设备，基本上基于三种技术基础：光学技术、半导体硅技术、超声波技术。
光学技术 [10]
借助光学技术采集指纹是历史最久远、使用最广泛的技术。将手指放在光学镜片上，手
指在内置光源照射下，用棱镜将其投射在电荷耦合器件（ ccd ）上，进而形成脊线（指纹图像中具有一定宽度和走向的纹线）呈黑色、谷线（纹线之
间的凹陷部分）呈白色的数字化的、可被指纹设备算法处理的多灰度指纹图像。
光学的指纹采集设备有明显的优点：它已经过较长时间的应用考验，一定程度上适应温度的变异，较为廉价，可达到 500dpi 的较高分辨率等。缺点是：由于要求足够长的光程，因此要求足够大的尺寸，而且过分干燥和过分油腻的手指也将使光学指纹产品的效果变坏。
硅技术（ cmos 技术） [10]
世纪 90 年代后期，基于半导体硅电容效应的技术趋于成熟。硅传感器成为电容的一个极板，手指则是另一极板，利用手指纹线的脊和谷相对于平滑的硅传感器之间的电容差，
形成 8bit 的灰度图像。篇四：指纹签到系统实验报告
1
《学生签到管理信息系统》
学
院：
实验小组序号：
指导老师：
完成日期： 2012 年 6 月 1 日
目录
前言 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
2
一、系统分析
1.
可行性分析
,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
2
2.
组织结构图
,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
3
3.
管理功能图
,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
4
4.
业务流程图
,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
4
5.
数据流程图
,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
5
6.
数据字典
,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
5
7.
数据加工处理的描述 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
11
8.
管理信息系统流程设想图 / 方案 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,
12
二、系统设计
1.
功能结构图设计 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
12
2.
新系统信息处理流程设计 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
13
3.
输出设计 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
13
4.
存储文件格式设计 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
14
5.
输入设计 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
14
6.
代码设计 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
15
7.
程序设计说明书 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
15
三、系统实施 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
16
四、系统评价 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
18
五、参考文献 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
20
前言
、 系统设计背景及意义
在学校，我们上课往往会需要签名或由老师点名签到， 但是最大的缺点就是： 容易代替。
为了杜绝这种不良的现象，提高课堂到课率，我们萌发了设计一个指纹签到系统的想法。
众所周知，指纹就像公民身份证一样，具有唯一性。所以指纹是一种非常好的区别身份的天然特性，指纹具有独特性、难于伪造等非常优良的特性，而面对类似签到这样的情况，指纹签到无疑是非常好的选择。
这个系统不仅能够实现签到功能，而且能够实现出勤统计功能。
、小组成员一、系统分析
、可行性分析
1）管理上的可行性
在逐渐步入现代化的今天，作为高等学府的里仁学院更应尽早实现系统管理。指纹考勤
系统是运用高科技术来实行管理的一种方式， 有利于提高学校的管理效率和学生的学习效率，该系统的管理方法也是十分科学的，相应的管理制度改革时机也已经成熟。学校领导
对于这系统的开发表示大力的支持。
2）技术上的可行性
现代科技的发展已经对这方面的软硬件技术能满足对系统提出的要求。此外，现在社会
已涌现出一大批该方面的专业人员，技术力量雄厚。
（3）经济性的可行性
学校为改善管理现状对该系统的实施投入大量财力能够满足主机、
外围设备、软件开发、
人员培训等相关费用。利用该系统能有效提高学生上课出勤管理的效率。
2
、组织结构图
2
、
管理功能图
业务流程图
5 、 数 据 流 程 图
篇五： dna 指纹的遗传分析实验报告
dna
指纹的遗传分析
【实验原理】
“dna 指纹” 是指可以利用
dna 差异来进行与传统指纹分析相似的身份识别。
dna 指纹是
以 dna 的多态性为基础，而卫星 dna 的发现则是其最重要的奠基石。卫星 dna 是由一短序列
（即重复单位或核心序列）多次重复而成，因此也有人称其为可变数目串联重复序列
variable numbers of tandem reprat，vntr ） , 在人类基因组中存在多种由不同重复单位
组成的卫星 dna，重复单位的碱基序列在不同个体中具有高度的保守性，而卫星 dna 的多态
性则来源于重复单位的重复次数不同，并形成了众多的等位基因。列如，人类 1 号染色体上
的 vntr d1s80 ，核心序列由 16 个核苷酸组成，拷贝数在 14～ 41 个之间，已知 29 种不同的等位基因。
1984 年 jefferys 等人首次将分离的人源小卫星 dna 用作基因探针，同人类核 dna 的酶
切片段杂交， 产生了由 10 多条带组成的杂交图谱， 不同个体杂交图谱上带的位置就像指纹一
样因人而异，因而 jefferys 等人称之为 dna 指纹图谱。产生 dna 指纹图谱的过程叫做 dna
指纹分析，目前包括 pcr 、 rflp （限制性内切酶酶切片段长度多态性）和 rapd （随机扩增多
态性 dna）等方法。
dna 指纹图谱的基本特点：
（1）多位点性： 基因组中某些位点的小卫星重复单位含有相同或相似的核心序列。
定的杂交条件下，一个小卫星探针可以同时与十几个甚至几十个小卫星位点上的等位基因杂
交。
在一
（2）高变异性： dna 指纹图谱反应的是多个位点上的等位基因的特征，具有很高的变异
性。发现两个无血缘关系个体具有相同 dna 指纹图谱的概率仅为 5×10-19 ，因此，除了同卵
双胞胎，几乎不可能有两个人的 dna 指纹图谱完全相同。
（3）稳定的遗传性： dna 指纹图谱中的谱带能够稳定遗传， 杂合带遵守孟德尔遗传规律。
子代 dna 指纹图谱中产生与双亲都不同的新带的概率（基因突变）仅在 0.001 ～ 0.004 之间。
dna 指纹图谱还具有体细胞稳定性，即用同一个体的不同组织如血液、肌肉、毛发、精液等的 dna 作出的 dna 指纹图谱是一致的。
由于 dna 指纹图谱具有这些显著的特征，他已经成为最具吸引力的遗传标记。 jeffreys
是第一个意识到 dna 指纹可以建立个人身份识别系统的人，并且首先将其用于亲子鉴定，移
民审查和凶杀侦破。
1989 年该技术获美国国会批准作为正式法庭物证手段。此外，它还被用于医生诊断及寻找与疾病连锁的遗传标记，探明动物种群的起源及进化过程，在作物的基因定位及育种上也有非常广泛的应用。
【实验材料、仪器及试剂】
人类口腔细胞。
2 ．仪器：微量移液器，小型离心机，恒温水浴锅，漩涡振荡器， pcr 仪，电泳仪，电泳
槽，透射式紫外分析仪（或凝胶成像仪） 。枪头， 1.5ml ， 0.2 ml 离心管，棉签，使用前均需
121℃高温灭菌
3 ．试剂： nacl ，琼脂糖，溴化乙锭， na2-edta ， sds ， tris ， proteinase k ，冰醋酸，
溴酚蓝，二甲苯腈蓝，蔗糖，甘油， dna 相对分子质量标记， chelex 100 树脂（ bio-rad ），
pcr pre-mix(takara) 。
4 ．溶液配制：
（1）5%chelex 树脂：chelex 100(bio-rad) 0.5g 、50mmol/l tris-hcl 10ml 、用 4mol/l
naoh 调 ph 至 11，室温可保存 3 个月，使用前充分混匀。
（2）2.0 ％琼脂糖凝胶：称 2.0g 琼脂糖放入 250ml 三角烧瓶，加入 1× tae 溶液 100ml
微波炉加热溶解，冷却至 60℃左右加入 1μ g/ml 溴化乙锭（ eb），缓慢混匀后倒胶板。
（3）溴化乙锭（ eb）：用无菌水配制 5mg/ml 储藏液，工作浓度 1μg/ml 。
注意；溴化
乙锭为诱变剂，有致癌作用。配制、稀释和染色时必须戴手套。
（4） 0.5mol/l edta(ph8.0) ： na2-edta 18.61g 、naoh 2g ，蒸馏水定容至 100ml，室温
保存。
（5）10× tae 电泳缓冲液： tris
48.4g 、冰醋酸 11.42ml
、0.5mol/l edta(ph8.0)
20ml，
蒸馏水定容至
1000ml ，室温保存。
6）10×上样缓冲液 （ loading dye ）：溴酚蓝 0.25g 、二甲苯腈蓝 0.25g 、蔗糖 50.00g
（或甘油 50ml），用 60ml 无菌水（用甘油
50ml 时， 49ml）溶解上述试剂，再定至
100ml, 室
温保存即可。
7） 10%sds： sds 10g 用无菌水溶解后（可加热） ，定容至 100ml，室温保存。
8）蛋白酶 k 溶液： 20mg/ml 蛋白酶 k 水溶液 5ml 、 10%sds 1ml 、无菌水 94ml ，冰箱
冷藏。
9）无菌水：蒸馏水或去离子水，高温灭菌。
（10） 1mol/l tris-hcl(ph8.0) ：将 12.1g tris 溶解在 80ml 蒸馏水中， 加盐酸调节
ph 至 8.0 ，加蒸馏水定容至 100ml 。
．引物
primer1
primer2
： 5’ -gaaactggcctccaaacactgcccgccg-3
： 5’ -gtcttgttggagatgcacgtgccccttgc-3
’
’
【实验操作】
1 ．收集 dna 样本
（1）先漱口，然后用灭菌的牙签充分擦刮口腔内壁，将该牙签放入 1.5ml 装有 1ml 无
菌水的小离心管中，使粘附在牙签表面的口腔细胞悬浮其中（以能看到悬浮物为好） 。震荡
10s ， 10000 r/min 离心 1min。
（2）从离心管中吸出 970μ l 无菌水，注意不要吸到沉淀。
（3）向离心管中加入 200μ l 5% chelex 100 ，震荡 10s 混匀。
4）加入 2μ l 蛋白酶 k，混匀， 56℃保温 5min。
5）剧烈震荡 10s, 沸水浴 8min。
（6） 10000r/min 离心 3min，离心管中溶液分成上下两层：下层为 chelex100 和细胞碎
片的沉淀，上层溶液含 dna 分子，可以直接用作 pcr 模板。
此 dna 样本可在 4℃或 -20 ℃保存，必要时可在使用前再次加热并离心， 使管内物质分层。
． pcr 扩增 d1s80 等位基因
1）每个人用记号笔在 0.2ml pcr 管上做好标记。
2）准备冰盒，开始反应前尽量使pcr 管保持在冰上。
（3）依次加入下列成分，配制 25μ l 体系的 pcr 反应溶液：
pcr pre-mix
12.5
μ l
引物 1 1 μ l
引物 2 1 μ l
口腔细胞 dna 样本 10 μ l
加无菌水至总体积 25ul 。
4）轻弹管壁，混匀溶液。
5）离心 10s ，使管壁上的液滴落下。
6）按下列程序开始 pcr 反应：
94 ℃， 1 min
℃， 15s
℃， 15s
℃， 15 s
个循环
72 ℃， 10min
℃暂时放置，直至开始电泳
． pcr 扩增产物鉴定与 d1s80 等位基因分析
1）准备冰盒。
2）取出完成反应的 pcr 管，放冰上待用。
（3）取出 10μ ld1s80 pcr 扩增产物放入 0.5ml 离心管。
4）加入 2μ l 上样缓冲液。
5）轻弹管壁混匀，再瞬时离心，使管壁上的液滴下落。
6）用 1× tae 电泳缓冲液配制 2.0%琼脂糖电泳凝胶。
7） 60v 预电泳 1～2min。
8）在凝胶上选一孔加 6μldna 相对分子质量标记（ dna100bpladder ）。
（9）每人将刚刚准备好的 10μld1s80 pcr 扩增产物 +2 ul 的上样缓冲液各自加入凝胶
样孔，注意不要有气泡进入。
10） 60v 电泳 30～40min 。
11）取出凝胶用清水漂洗 5～10min 。
（12）凝胶用紫外分析仪观察，记录每个个体的 dna 条带数目及其位置。
．观察和分析 d1s80 多态性。四、结果与分析
本次实验所选择的方法是 d1s80 指纹图谱分析的常用方法。人群中 d1s80 座位的杂合率
约为 86％。从理论上讲，可能存在 435 种不同的等位基因组合。利用 d1s80 座位两侧序列设
计的引物（ kasai et al ， 1990 ），通过 pcr 反应，很容易确定特定个体的 d1s80 等位基因构
成，纯合体只有一条 dna 带，而杂合体有两条不同的 dna 带。
．将小组的电泳结果拍照，附于下：
．根据电泳结果，填写 d1s80 等位基因分析结果序列增加长度 16 bp 。据此可以催算：
重复数 =1+（ pcr 产物大小－ 161） /16
【讨论】
本人的条带是第二条，不是很清楚，原因可能是样品浓度过稀，也就是一开始刮取的口腔内壁细胞太少了，水浴时又洒了少许，以至于后来 pcr 也没扩增出。还有一个可能的原
因就是 dna 的纯度不够， 带有太多的杂质， 从而跑电泳时 dna 被杂质阻滞， 因此效果不太好。
2. 跑出的条带上的 dna 是人源小卫星 dna— dis80 的 pcr 产物。它是一种具有多位点、 高变异、稳定遗传的 dna 分子， 而且每个人的 dis80dna 中重复序列的数目是不同的， 所以它比传统的指纹分析更方便、快捷、准确。
实验过程中，有两次水浴的步骤，一定要注意将离心管的盖子盖紧，由于离心管是灭
菌的，所以如果盖子盖的不紧， 就会从沸水浴中炸开， 自己就是这种情况， 导致条带不清楚。思考题：
．用 pcr 、 rflp 、 rapd 方法产生 dna 指纹图谱各有哪些利弊？
答： pcr 作为现代生物学研究的一种常用方法，具有特异性高、灵敏度高、简便节约、经济的优点；但是它最大的缺点是对不同的片段条件不同，所以很难掌握，而且必须要得到目的基因片段。
rflp 这种方法比较稳定，但 rflp 实验操作繁琐，检测时间长，成本较贵，不太适合大
规模的分子育种。
papd 相对 rflp 来说，更加省时省力，不需要进行 dna 多种酶切、转膜以及探针的制备
等多个步骤， 但是它不能用来测定多态性是由父本还是母本产生的， 而 rflp 这种技术可以做
到，而且 pada 这项技术源于 pcr 技术。
2 ．如果一个个体的两个 d1s80 等位基因之间相差一个重复， 是否仍然可以用琼脂糖凝胶
电泳检测，为什么？
答：我认为若 dis80 等位基因之间只差一个重复序列的话，就不能使用琼脂糖凝胶胶电
泳检测了。因为琼脂糖凝胶电泳的原理是利用琼脂糖的网状聚合结构，分子量的 dna 不易穿
过，泳动距离就近，反之亦然。但是一个重复序列也只有 166bp。实在太小了，琼脂糖凝胶
不能将它们分离。