基因芯片 潘麗華2014808100

基因芯片技術(shù)及其應(yīng)用潘麗華20148081001.什么是基因芯片

生物芯片，將大量生物識(shí)別分子按預(yù)先設(shè)置的排列固定于一種載體（如硅片、玻片及高聚物載體等）表面，利用生物分子的特意性親和反應(yīng)，如核酸雜交反應(yīng)，抗原抗體反應(yīng)等來(lái)分析各種生物分子存在的量的一種技術(shù)?；蛐酒╣enechip），又稱DNA微陣列（microarray），是由大量DNA或寡核苷酸探針密集排列所形成的探針陣列，其工作的基本原理是通過(guò)雜交檢測(cè)信息。五十年代DNA分子結(jié)構(gòu)和半保留復(fù)制模型的建立六十年代基因編碼的確定七十年代限定性內(nèi)切酶的發(fā)現(xiàn)和DNA重組技術(shù)的建立八十年代PCR的發(fā)明九十年代人類基因組計(jì)劃的實(shí)施2.基因芯片的誕生生物科學(xué)正迅速地演變?yōu)橐婚T信息科學(xué)。我們正由結(jié)構(gòu)基因組時(shí)代邁入功能基因組時(shí)代。隨著這個(gè)功能基因組學(xué)問(wèn)題的提出（后基因組時(shí)代，蛋白組學(xué)），涌現(xiàn)出許多功能強(qiáng)大的研究方法和研究工具，最突出的就是細(xì)胞蛋白質(zhì)二維凝膠電泳（2-D-gel）（及相應(yīng)的質(zhì)譜法測(cè)蛋白分子量）和基因芯片（Genechip）技術(shù)分子生物學(xué)的發(fā)展推動(dòng)了基因的研究美國(guó)繼開展人類基因組計(jì)劃以后，于1998年正式啟動(dòng)基因芯片計(jì)劃，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生部、能源部、商業(yè)部、司法部、國(guó)防部、中央情報(bào)局等均參與了此項(xiàng)目。同時(shí)斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院及部分國(guó)立實(shí)驗(yàn)室如ArgonneOakridge也參與了該項(xiàng)目的研究和開發(fā)。英國(guó)劍橋大學(xué)、歐亞公司正在從事該領(lǐng)域的研究。世界大型制藥公司尤其對(duì)基因芯片技術(shù)用于基因多態(tài)性、疾病相關(guān)性、基因藥物開發(fā)和合成或天然藥物篩選等領(lǐng)域感興趣，都已建立了或正在建立自己的芯片設(shè)備和技術(shù)。目前全世界有幾百家基因芯片公司，有多種生物芯片問(wèn)世，而且這些芯片的特點(diǎn)較以前密度更高，檢測(cè)方法更精確，特異性更強(qiáng)的特點(diǎn)。而主要仍以少數(shù)幾家公司為主，如Affymetrix、Brax、Hysep等。國(guó)內(nèi)目前主要如清華大學(xué)（程京）、中科院生命科學(xué)院、上海復(fù)旦大學(xué)、北京軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院、南京東南大學(xué)、西安等四十余家公司，而且可能還有一大批公司相繼成立?；蛐酒切畔r(shí)代的產(chǎn)物生命科學(xué)、物理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、微電子技術(shù)光電技術(shù)、材料科學(xué)等現(xiàn)代高科技3.基因芯片的分類根據(jù)探針的類型和長(zhǎng)度，基因芯片可分為兩類。其中一類是較長(zhǎng)的DNA探針（

100mer）芯片這類芯片的探針往往是PCR的產(chǎn)物，通過(guò)點(diǎn)樣方法將探針固定在芯片上，主要用于RNA的表達(dá)分析。另一類是短的寡核苷酸探針芯片其探針長(zhǎng)度為25mer左右，一般通過(guò)在片（原位）合成方法得到，這類芯片既可用于RNA的表達(dá)監(jiān)控，也可以用于核酸序列分析。元件型微陣列芯片生物電子芯片凝膠元件微陣列芯片藥物控釋芯片

通道型微陣列芯片毛細(xì)管電泳芯片PCR擴(kuò)增芯片集成DNA分析芯片毛細(xì)管電層析芯片生物傳感芯片光學(xué)纖維陣列芯片白光干涉譜傳感芯片一般基因芯片按其材質(zhì)和功能，基本可分為以下幾類6400點(diǎn)的基因芯片（面積12X14mm)核酸雜交技術(shù)是基因芯片應(yīng)用的基礎(chǔ)。4.基因芯片的原理基因芯片的基本原理任何線狀的單鏈DNA或RNA序列均可被分解為一個(gè)序列固定、錯(cuò)落而重疊的寡核苷酸，又稱亞序列（subsequence）。例如可把寡核苷酸序列TTAGCTCATATG分解成5個(gè)8nt亞序列：

原理--通過(guò)雜交檢測(cè)信息一組寡核苷酸探針—TATGCAATCTAGCGTTAGATACGTTAGAATACGTTAGATCTACGTTAG由雜交位置確定的一組核酸探針序列GTTAGATC雜交探針組TATGCAATCTAG重組的互補(bǔ)序列靶序列TACGTTAGACGTTAGAATACGTTACGTTAGATGTTAGATC

ATACGTTA原位合成直接點(diǎn)樣原位光蝕刻合成原位噴印合成

分子印章法針式點(diǎn)樣噴墨點(diǎn)樣光導(dǎo)原位合成法

基因芯片的制作方式1、原位光蝕刻合成寡聚核苷酸原位光蝕刻合成技術(shù)是由Affymetrix公司開發(fā)的，采用的技術(shù)原理是在合成堿基單體的5'羥基末端連上一個(gè)光敏保護(hù)基。合成的第一步是利用光照射使羥基端脫保護(hù)，然后一個(gè)5'端保護(hù)的核苷酸單體連接上去，這個(gè)過(guò)程反復(fù)進(jìn)行直至合成完畢。使用多種掩蓋物能以更少的合成步驟生產(chǎn)出高密度的陣列，在合成循環(huán)中探針數(shù)目呈指數(shù)增長(zhǎng)。