应用生物化学6-生物芯片ppt课件

1、生生 物物 芯芯 片片化学与生命科学学院化学与生命科学学院运用生物化学运用生物化学 一些画家把太阳画成一个黄色的点，而另外一些画家把黄色的点画成了太阳。Pablo Picasso微处置芯片微处置芯片VSVS微阵列微阵列一、概一、概 念念 生物芯片生物芯片BiochipBiochip：是将大量生物识：是将大量生物识别分子按预先设置的陈列固定于一种载体外别分子按预先设置的陈列固定于一种载体外表如硅片、玻片及高聚物载体等，利用表如硅片、玻片及高聚物载体等，利用生物分子的特异性亲和反响，如核酸杂交反生物分子的特异性亲和反响，如核酸杂交反响，抗原抗体反响等来分析各种生物分子存响，抗原抗体反响等来分析各种

2、生物分子存在的量的一种技术。在的量的一种技术。 生物芯片的主要特点：生物芯片的主要特点： 高通量、微型化和自动化高通量、微型化和自动化 常用的生物芯片的分类：常用的生物芯片的分类： 基因芯片、蛋白质芯片、芯片实验基因芯片、蛋白质芯片、芯片实验室室基因芯片基因芯片GenechipGenechip 又称又称DNADNA芯片芯片, ,是根据核酸杂交的原是根据核酸杂交的原理，将大量探针分子固定于支持物上，理，将大量探针分子固定于支持物上，然后与标志的样品进展杂交，经过检测然后与标志的样品进展杂交，经过检测杂交信号的强度及分布来进展分析。杂交信号的强度及分布来进展分析。基因芯片构造表示图 2. 2. 蛋

3、白质芯片蛋白质芯片(proteinchip) (proteinchip) 利用抗体与抗原特异性结合即免疫利用抗体与抗原特异性结合即免疫反响的原理，将蛋白质分子抗原或反响的原理，将蛋白质分子抗原或抗体结合到固相支持物上，构成蛋抗体结合到固相支持物上，构成蛋白质微阵列，即蛋白质芯片。白质微阵列，即蛋白质芯片。芯片实验室芯片实验室(labs-on-chip) (labs-on-chip) 高度集成化的集样品制备、基因扩增、高度集成化的集样品制备、基因扩增、核酸标志及检测为一体的便携式生物分核酸标志及检测为一体的便携式生物分析系统。析系统。实现生化分析全过程集成在一片芯片上实现生化分析全过程集成在一片

4、芯片上完成，从而使生物分析过程自动化、延完成，从而使生物分析过程自动化、延续化和微缩化。续化和微缩化。芯片实验室是生物芯片技术开展的最终芯片实验室是生物芯片技术开展的最终目的。目的。Lab on a ChipsLab on a ChipsPDMS Lab-on-a-ChipCapillary flowAgilent Bioanalyzer (Caliper Tech)Portable Cell Chip (Stanford University)Detection of Toxic MaterialsAb 1Ab 2Ab 1Ab 2Toxic antigen-Ab InteractionOpt

5、ical DetectionReaderDiagnostic Chip ReaderDiagnostic Chip ReaderLED SourceLED SourceCMOS Camera ModuleCMOS Camera ModuleDiagnostic ChiDiagnostic Chip pImage ControllerImage ControllerCardiac Diagnostics 二、生物芯片的制造步骤二、生物芯片的制造步骤 方阵的构建方阵的构建 样品的制备和生物分子反响样品的制备和生物分子反响 反响图谱的检测和分析反响图谱的检测和分析 生物芯片的制造步骤生物芯片的制造步

6、骤 细胞细胞对对mRNA进展标志进展标志杂交杂交基因表达资料基因表达资料微流控芯片检测仪基因芯片的阅读分析系统芯片扫描仪生物芯片的原理生物芯片的原理微阵列技术微阵列技术 有规那么：有规那么： 显微尺度显微尺度 平面平面 特异性地吸附特异性地吸附 芯片杂交盒芯片杂交盒生物芯片的分类生物芯片的分类v生物资料微阵列构成的芯片生物资料微阵列构成的芯片 vDNADNA芯片芯片v蛋白质芯片蛋白质芯片v组织芯片组织芯片 v以各种微构造为根底的微流控芯片以各种微构造为根底的微流控芯片 v毛细管电泳芯片毛细管电泳芯片vPCRPCR反响芯片反响芯片v介电电泳芯片介电电泳芯片 生物芯片的运用生物芯片的运用生物芯片的

7、运用 基因表达程度的检测 药物挑选 基因诊断 运用例如：基因芯片在肿瘤研讨运用例如：基因芯片在肿瘤研讨中的运用中的运用 v癌基因的活化癌基因的活化v原癌基因的突变原癌基因的突变v原癌基来由于启动因子而转录活性增原癌基来由于启动因子而转录活性增高高 v原癌基因的甲基化程度降低而被激活原癌基因的甲基化程度降低而被激活 v原癌基因的拷贝数添加原癌基因的拷贝数添加 v基因易位或重组使原癌基因激活基因易位或重组使原癌基因激活 能诊断癌症的基因芯片生物芯片面临的挑战生物芯片面临的挑战 l能否得到大量的组织标本。l能否制备出高密度的芯片。l荧光标志技术的改良，免疫组织化学技术的提高和计算机系统的优化。结结

8、语语 医学诊断 克隆技术 农业生物技术 生物信息产业 方阵的构建方阵的构建Basic Design - Protein MicroarraysHall, Ptacek, Snyder 2019 Mech Ageing Dev. 128: 161-167Covalently attach viaprimary amines or adsorption onto slides with nitrocelluloseHis-tag protein on nickel-derivatized slide;Biotinylated-protein on strepavidin-coated slideP

9、rotein Attachment MethodsIdentification of DNA-binding proteinCognate Site Identifier (CSI) ArraysWarren et al., PNAS 103: 867-872Query InteractionCell free expression of target proteinMulti-component ComplexesxEnzyme Substrate IdentificationNAPPA Nucleic Acid Programmable Protein ArrayEasy to make

10、DNA arrays are converted to ready to use protein arraysManufactureReporters (or probes) are bound to a glass or treated silicon chip.Many copies of different reporters can be bound to a single chip in a grid pattern.This can be accomplished by a number of different techniques.Spotting involves the u

11、se of a robotized arm which spots pre-synthesized oligonucleotides or PCR fragments onto the plate in a grid pattern. Oligonucledotide microarrays are another method. They use oligonucleotides just as spotting methods often do, but the oligonucleotides are synthesized directly onto the chip one base pair at a time.Manufacture Continued When using DNA microarra