基因芯片讲义

关于基因芯片讲义第一页，共十九页，编辑于2023年，星期日定义基因芯片又称DNA芯片（DNAChip）或生物芯片(Biologicalchip),是指将大量探针分子固定于支持物上，然后与标记的样品进行杂交，通过检测杂交信号的强度及分布进而对靶分子的序列和数量进行分析。第二页，共十九页，编辑于2023年，星期日基本构造1.支持物：如玻片、硅片、NC膜、Nylon膜2.探针：高密度的探针序列按照一定的次序固定在支持物上，每个位点的序列是已知的外观探针支持物剖面图平面局部放大第三页，共十九页，编辑于2023年，星期日基因芯片技术流程

探针的设计与制备支持物的类型与预处理芯片的制作点样后处理样品的准备杂交与杂交后清洗检测分析第四页，共十九页，编辑于2023年，星期日基本过程

用生物素标记并经扩增（也可使用其它放大技术）的靶序列或样品然后再与芯片上的大量探针进行杂交用链霉亲和素(streptavidin)偶联的荧光素（常用的荧光素还有lassamine和phycoerythrin）进行显色图象的采集用落射荧光显微镜(epifluorescencemicroscope)、激光共聚焦显微镜或其它荧光显微装置对片基扫描由计算机收集荧光信号，并对每个点的荧光强度数字化后进行分析。第五页，共十九页，编辑于2023年，星期日基因芯片的分类

基因芯片有不同的分类方法：①按其片基不同可分为无机片基芯片和有机合成片基芯片；②按其应用不同，可分为表达谱芯片、诊断芯片、检测芯片；③按其结构不同可分为DNA阵列和寡核苷酸芯片；④按其制备方法不同可分为原位合成芯片和合成后交联芯片(合成后点样芯片)。第六页，共十九页，编辑于2023年，星期日制作方法光刻DNA合成法点接触法喷墨法第七页，共十九页，编辑于2023年，星期日光刻DNA合成法

寡聚核苷酸原位光刻合成技术是由Affymetrix公司开发的，采用的技术原理是在合成碱基单体的5‘羟基末端连上一个光敏保护基。合成的第一步是利用光照射使羟基端脱保护，然后一个5‘端保护的核苷酸单体连接上去，这个过程反复进行直至合成完毕。使用多种掩盖物能以更少的合成步骤生产出高密度的阵列，在合成循环中探针数目呈指数增长。优点：合成效率高，点阵密度高，实现标准化和批量化大规模生产缺点：设备昂贵，技术复杂，反应产率低第八页，共十九页，编辑于2023年，星期日点接触法(点膜法)点样法是将合成好的探针、cDNA或基因组DNA通过特定的高速点样机器人直接点在芯片上。采用的机器人有一套计算机控制三维移动装置；多个打印/喷印针的打印/喷印头；一个减震底座，上面可放内盛探针的多孔板和多个芯片。根据需要还可以有温度和湿度控制装置；针洗涤装置。打印/喷印针将探针从多孔板取出直接打印或喷印于芯片上。直接打印时针头与芯片接触，而在喷印时针头与芯片保持一定距离。优点：设备廉价，技术简便，研制周期短，灵活性高缺点：点阵密度低

第九页，共十九页，编辑于2023年，星期日喷墨法芯片原位喷印合成原理与喷墨打印类似，不过芯片喷印头和墨盒有多个，墨盒中装的是四种碱基等液体而不是碳粉。喷印头可在整个芯片上移动并根据芯片上不同位点探针的序列需要将特定的碱基喷印在芯片上特定位置。该技术采用的化学原理与传统的DNA固相合成一致，因此不需要特殊制备的化学试剂。第十页，共十九页，编辑于2023年，星期日三

种

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图第十一页，共十九页，编辑于2023年，星期日normalcancerDNADNA第十二页，共十九页，编辑于2023年，星期日第十三页，共十九页，编辑于2023年，星期日第十四页，共十九页，编辑于2023年，星期日GENERALSCANNING

-ScanArraySystem

第十五页，共十九页，编辑于2023年，星期日检测分析

第十六页，共十九页，编辑于2023年，星期日芯片技术的应用

1.DNA序列测定基因芯片不仅可对大量基因或序列同时、快速进行定性、定量分析，而且作为一种极有发展前途的测序策略也倍受人们的重视。2.蛋白质芯片基因组计划后的另一项重要计划：蛋白组计划；正常与癌变细胞蛋白谱的差异分析。3.基因突变检测与遗传病和肿瘤诊断点突变，基因缺失、扩增、插入、重复、倒位等。4.药物筛选在基因水平上寻找药物靶标，毒性对基因的影响。5.微型化分析仪器

快速、平行、重复性检测。第十七页，共十九页，编辑于2023年，星期日展望

尽管基因芯片技术已经在一些科学研究和医学临床实践中得到了一些应用，但是在一些领域尤其在兽医领域中基因芯片技术还尚处于初步的探索发展阶段，在基因治疗和基因疫苗的研制等方面基因芯片技术还没有得到广泛的应用，但随着生物信息学的进步和发展，基因芯片技术一定会进一步成熟，