第13章 DNA芯片技术
基因芯片技术简介
基因芯片技术简介引言随着基因组学的快速发展，基因芯片技术作为一种高通量、高效率的基因表达分析方法，越来越受到科学家们的关注和广泛应用。
本文将介绍基因芯片技术的定义、原理、应用领域以及发展趋势。
定义基因芯片技术，又称DNA芯片技术，是利用半导体芯片上固定携带有特定DNA序列或cDNA序列的探针，通过杂交技术测定样本中的基因表达水平的一种新兴技术。
它通过将大量DNA序列固定在芯片表面上，可以同时检测成千上万个基因的表达水平，从而实现了高通量、高灵敏度、高速度的基因表达分析。
基因芯片技术的原理主要包括芯片设计、样本处理、杂交和信号检测四个步骤。
芯片设计芯片设计是基因芯片技术的核心环节。
通过将感兴趣的DNA序列打印到芯片表面上，实现对这些DNA序列的同时检测。
芯片设计要考虑到实验的目的、样本来源、携带探针的芯片类型等因素。
样本处理样本处理是基因芯片技术中非常重要的一步。
首先，需要提取样本中的RNA，并转录成cDNA。
然后，对cDNA进行标记，常见的方法是采用荧光标记。
标记完成后，将标记的cDNA与芯片上的探针进行杂交。
杂交是将标记的cDNA与芯片上的DNA探针进行特异性结合的过程。
通过杂交反应，可以使标记的cDNA与芯片上的探针发生碱基配对，从而检测基因表达水平。
信号检测信号检测是基因芯片技术的最后一步。
常见的检测方法包括荧光扫描、激光检测和图像分析等。
这些方法可以量化样本中的基因表达水平，并生成可视化的热图或散点图，以方便科学家对数据进行分析和解读。
应用领域基因芯片技术在生物学、医学和农业等领域具有广泛的应用。
生物学研究基因芯片技术的高通量性能使其成为生物学研究的重要工具。
研究人员可以通过基因芯片技术分析不同组织、不同时间点或不同个体中的基因表达变化，探究基因在生物体发育、疾病发展等过程中的功能。
医学诊断基因芯片技术在医学诊断中有着重要的应用价值。
通过分析患者样本中的基因表达谱，可以为医生提供辅助诊断和治疗的信息。
基因芯片技术及其应用
基因芯片技术及其应用随着生物学、生命科学的发展，基因芯片技术越来越受到关注。
基因芯片又称为DNA芯片，是一种利用微阵列技术来检测基因表达水平的高通量方法。
基因芯片技术的发展带来了许多应用领域的新成果，包括疾病预测、药物研发等。
本文将介绍基因芯片技术及其应用。
一、基因芯片技术的原理基因芯片技术是一种高通量的生物技术，它利用微阵列生物芯片来检测基因表达的水平。
这种技术利用了DNA分子的特异性与完整性，它可以在任何生物样品中高效地检测出其蛋白质表达水平和基因组变异情况。
基因芯片技术的工作原理基于蛋白质表达水平与基因组变异情况的探测。
首先，需要将基因DNA序列通过逆转录过程转换成mRNA序列，进而使用荧光标记标记mRNA序列。
接下来将标记好的mRNA序列通过微阵列技术固定到芯片上，并使用高通量扫描技术来观察标记后荧光强度的变化程度。
荧光值越高，则说明该基因表达水平越高。
基因芯片技术不仅可以检测基因表达水平，还可以检测基因序列的变异情况，用于了解某种疾病或细胞状态的基因组变化情况。
比如，可以用这种技术针对某种疾病相关的单核苷酸多态性位点检测基因变异情况。
二、基因芯片技术的应用1. 癌症筛查基因芯片技术可用于癌症筛查，将肿瘤组织中的RNA与正常细胞组织的RNA进行比较，寻找表达水平具有显著差别的基因，进而确定这些基因是否与癌症发展相关。
利用这种方法可以更加准确地判断某个癌症的种类、发展程度等。
2. 个性化药物设计基因芯片技术可用于个性化药物设计，通过基因芯片可以确定某个病人，是否会对某种药物产生不良反应，从而确定是否使用该药物。
同时，可以利用基因芯片技术根据病人的基因组变异情况，设计出一种更加适合该病人的药物。
3. 遗传疾病筛查基因芯片技术可用于遗传疾病筛查，利用基因芯片技术可以检测出某些基因的表达水平是否异常，从而确定在某些疾病中，基因的表达水平是否存在异常。
4. 农业和环保应用基因芯片技术不仅可以应用在医学领域，还可以应用于农业和环保领域，例如种植业、畜牧业、水产养殖业等。
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参考答案:循环核酸5.下列关于循环核酸说法错误的是（）参考答案:利于肿瘤等疾病的早期检测，正常人体内不存在第二章测试1.下列关于分子生物标志物说法错误的是（）参考答案:分子生物标志物仅指能够反应机体病理状态的生物大分子2.下列叙述哪项是错误的（）参考答案:原核生物结构基因是断裂基因3.卫星DNA序列属于（）参考答案:串联重复序列4.以下哪项不是真核生物核基因组的特点（）参考答案:重复序列少见5.大肠杆菌类核结构的组成是（）参考答案:蛋白质+DNA1.下列关于DNA分离纯化说法错误的是（）参考答案:DNA提取过程要加入RNA酶抑制剂抑制RNA酶活性2.下列关于RNA分离纯化说法错误的是（）参考答案:RNA提取过程要加入DNA酶抑制剂抑制DNA酶活性3.常利用哪些性质进行分离纯化蛋白质（）参考答案:分子大小不同、溶解度不同、表面电荷不同、与配体的特异亲和力都是4.蛋白质分离纯化方法叙述错误的是（）参考答案:琼脂糖凝胶常用于蛋白质的分离5.纯DNA溶液的A260/ A280值为（）参考答案:1.81.以等位基因特异的寡核苷酸探针杂交法诊断某常染色体隐性遗传病时，若能与突变探针及正常探针结合，则该样本为（）。
参考答案:携带者2.下列探针标记方法中，（）法在标记之前探针的长度已经确定.。
参考答案:化学法全程标记3.Southern杂交通常是指（）。
参考答案:DNA和DNA杂交4.基因芯片技术的本质是（）。
参考答案:核酸分子杂交技术5.检测的靶序列是RNA的技术是（）。
DNA芯片技术
DNA芯片技术DNA芯片技术是一种基于基因信息和分子生物学原理的高通量检测技术，具有快速、准确、高通量和多样化等特点，在基因组学、生物医学研究和诊断检测等领域具有广泛的应用前景。
DNA芯片技术的基本原理是通过将大量的DNA片段固定在一个非常小的芯片上，然后使用探针对目标DNA片段进行杂交反应，通过检测探针与目标DNA的杂交程度来确定目标DNA的存在和数量。
DNA芯片技术可以同时检测成千上万个DNA序列，相比传统的分子生物学技术，具有高通量的优势。
DNA芯片技术的应用范围非常广泛。
在基因组学研究中，DNA芯片可以用于检测基因的表达水平、寻找与疾病相关的突变基因、分析基因表达的调控网络等。
在生物医学研究中，DNA芯片可以用于疾病的早期诊断、研究疾病的发病机制、评估药物疗效等。
在农业领域，DNA芯片可以用于植物和动物的基因组学研究、品质改良和遗传育种等。
此外，DNA芯片技术还可以应用于环境监测、食品安全和犯罪侦破等领域。
DNA芯片技术的发展离不开基因测序技术的进展。
在过去的几十年中，随着基因测序技术的不断发展和降低成本，DNA芯片的设计和制备变得越来越容易和经济。
目前，常见的DNA芯片包括基因表达芯片、SNP芯片、外显子芯片、甲基化芯片等。
随着技术的不断改进，芯片上可以固定的DNA序列数量也在不断增加，检测的敏感性和准确性也得到了显著提高。
DNA芯片技术的发展面临一些挑战。
首先，数据分析和处理是一个重要的问题。
由于芯片上会固定数以万计的DNA序列，产生的数据量非常庞大，如何高效地从大数据中提取有效信息是一个关键问题。
其次，样本制备和处理也是一个技术挑战。
DNA芯片技术对样本的质量和纯度要求较高，样本制备过程中的失真和偏差会影响最终的结果。
总之，DNA芯片技术是一种高通量的分子生物学技术，在基因组学、生物医学研究和诊断检测等领域具有广泛应用前景。
随着技术的不断进步和降低成本，DNA芯片技术将进一步推动基因领域的研究和应用，有望为疾病的早期诊断、个性化治疗和精准医学的发展提供重要支持。
dna芯片的基本方法和原理
dna芯片的基本方法和原理DNA芯片是一种基于生物分子相互作用原理的微阵列分析技术，可以在一个玻璃片或硅片表面上固定上千种DNA分子，用于高通量的DNA测序、基因表达分析、基因突变检测等领域。
下面将介绍DNA芯片的基本方法和原理。
DNA芯片的制备方法主要分为六个步骤：DNA选择、DNA标记、芯片制备、杂交反应、芯片成像和数据分析。
第一步是DNA选择。
DNA芯片需要将目标DNA序列固定在芯片表面，这需要首先从样品中提取目标DNA序列。
目标DNA可以是基因组DNA、全长cDNA、PCR扩增产物等。
DNA的选择也可以是针对特定基因、突变位点等。
第二步是DNA标记。
目标DNA需要标记一个荧光信号，以便于测量和定量。
标记有两种常见方法：直接标记和间接标记。
直接标记是将目标DNA末端直接连接上荧光染料；间接标记是在目标DNA上连接一个标记物，如生物素或荧光素，后续再与荧光标记的探针杂交。
第三步是芯片制备。
DNA芯片通常采用玻璃片或硅片作为芯片载体，表面经过特殊处理，如Aminosilanation等，使其能够与DNA分子固定。
目标DNA序列通过共价键或非特异性吸附固定在芯片上，形成一个以单链DNA为特征的微阵列。
第四步是杂交反应。
杂交反应是指将标记好的目标DNA和未标记的探针DNA一起加到芯片上，使它们互相配对结合。
这种配对可以是理论上的完全互补，也可以是部分互补。
标记的荧光在杂交反应中会与芯片上的DNA结合，形成荧光信号且强度与目标DNA浓度有关。
第五步是芯片成像。
芯片成像是用一个高分辨率的荧光显微镜对芯片进行扫描，使各个荧光信号分别对应到芯片上的特定位置。
荧光信号的强度和颜色会通过相应的仪器进行测量和记录，从而得到芯片成像的结果。
第六步是数据分析。
芯片成像后，需要对成像数据进行处理和分析。
这包括元数据的提取，噪音的去除，荧光强度的标准化，数据归一化，聚类分析等。
数据分析的目的是研究芯片上不同的DNA分子之间的相互作用关系，找出差异性基因和表达模式。
生物芯片技术原理
生物芯片技术原理生物芯片技术是一种在微型芯片上集成了生物学实验室所需基本组件的技术，它允许在单个芯片上进行高通量、高灵敏度和高可重复性的生物分子检测。
生物芯片技术在基因组学、蛋白质组学等领域具有广泛的应用前景。
生物芯片技术可分为两类：基于DNA和RNA的芯片和基于蛋白质的芯片。
本文将主要介绍基于DNA和RNA的芯片。
DNA芯片技术主要用于基因表达的研究。
其基本原理是在芯片表面上固定一系列已知基因序列的DNA探针，通过杂交实验检测样品中的核酸是否与探针杂交，从而实现对基因表达水平的分析。
生物芯片技术的主要流程包括样品处理、芯片制备、试验操作和数据分析。
一、样品处理：样品处理是整个实验中最为关键的一步。
主要包括RNA/DNA提取、放大、标记、杂交等。
样品的选择和质量的好坏决定了分析结果的准确性和可重复性。
二、芯片制备：芯片制备的主要步骤包括芯片表面处理、探针的合成和连接、芯片包覆等。
芯片表面的化学修饰能够改变探针的亲和性和特异性，从而优化芯片的检测性能。
三、试验操作：试验操作包括芯片杂交、成像和数据获取等。
芯片样品通过加热和振动使样品中的RNA/DNA与芯片上的探针结合，随后将样品从芯片上洗掉并用成像仪或扫描仪获得芯片上的图像数据。
四、数据分析：数据分析是生物芯片技术中最为繁琐和复杂的一个环节。
数据分析主要有三个方面：首先是图像预处理，包括背景校准、排除异常值等；其次是数据提取，包括简单或复杂的数据处理和统计分析；最后是结果呈现，通常通过聚类、差异表达分析等手段对结果进行可视化展示。
生物芯片技术具有样品需求量小、实验周期短、重现性强等优点。
它在医学、农业、环境保护等领域有着广泛的应用，如基因突变、疾病诊断、药物筛选、农作物育种、环境污染检测等领域。
近年来，生物芯片技术已经得到了广泛的应用和发展。
在医学方面，生物芯片技术被广泛应用于疾病的早期诊断、疗效评估和药物筛选等方面。
生物芯片技术也能从基因水平为疾病的发生与发展提供关键信息，对于个体化医疗有着巨大的潜力。
dna芯片测序原理
dna芯片测序原理DNA芯片测序原理是通过基因芯片技术对DNA序列进行检测和分析的一种方法。
它是一种新兴的DNA测序技术，在生物医药和基因工程领域有着广泛的应用。
DNA芯片测序原理是基于基因芯片技术的，因此首先需要了解基因芯片的原理。
基因芯片是将成千上万的DNA序列固定在一个微型晶片上，用来检测样本中与这些DNA序列互作的情况。
其中DNA序列的固定通常采用微喷技术，将DNA序列以极高的密度固定在芯片上，在芯片上的每个位置都是一个微型探针，用于检测样本中的基因信息。
基因芯片技术可以高通量地测量RNA、DNA或蛋白质等分子间的相互作用，从而检测和分析样本中的生物分子信息。
而DNA芯片测序就是基于基因芯片技术的一种测序方法。
其原理可以分为以下几步：第一步，将需要测序的DNA片段进行加标标记。
这里常使用的是荧光染料或伞形结构寡核苷酸进行标记。
通过标记的方式，可以将样本中固定的DNA片段与特定的检测探针区分开来。
第二步，将加标标记的DNA样品加入到芯片上，并与芯片上的DNA探针结合。
此时，芯片上的每个DNA探针都会与样品中的特定DNA位置进行匹配，并形成DNA双链结构。
此时，DNA探针和被测序的DNA样品通过配对形成了分子杂交。
第三步，检测芯片上所有匹配的DNA标记，以及每个标记的位置和密度。
在这个步骤中，使用荧光扫描和火焰燃烧式检测等技术来对芯片上的标记进行测量和分析。
通过这一步骤的结果可以得到每个加标DNA样品匹配到的探针，由此获得被测序的DNA样品的测序数据。
通过这些步骤，就可以得到DNA芯片测序的结果。
这种方法具有不需要分离DNA分子和实现全自动操作等优点，同时可以实现微型化，速度快且灵敏度高等特点。
由于其可以高通量地捕获很多样本信息，因此得到了广泛的应用，如基因组比较研究、生命科学实验等领域。
总而言之，DNA芯片测序方法是一种非常先进的生物技术，它可以对基因组信息进行大规模和快速的检测和分析。
未来，随着DNA芯片测序技术的不断发展和完善，它将在生物医药和基因工程领域发挥更加巨大的作用。
dna芯片技术检测流程
dna芯片技术检测流程DNA芯片技术是一种高通量的基因分析工具，可以在短时间内同时检测大量的基因信息。
它在医学、生物学和农业等领域具有广泛的应用前景。
下面将为你介绍DNA芯片技术的检测流程。
首先，进行样本准备。
样本可以是人体组织、细胞、血液、土壤等，需要提取其中的DNA。
样品提取是DNA芯片检测的关键步骤之一，样品质量的好坏直接影响到后续的实验结果。
接下来，进行杂交。
将提取的DNA与特定的探针序列进行杂交反应，这些探针序列是预先固定在DNA芯片上的。
探针序列可以是已知的基因序列，也可以是已知功能的RNA或DNA序列。
然后，进行洗涤。
将芯片置于洗涤液中，去除未与探针序列杂交的DNA，保留杂交反应成功的DNA。
接着，进行扫描。
使用激光扫描仪将芯片上的DNA探针与杂交的DNA相互作用所产生的光信号进行捕捉和记录。
扫描仪会将每个探针的荧光信号进行定量分析，生成一个数值化的结果。
最后，进行数据分析。
将扫描得到的数据导入计算机软件，通过与数据库中的参考数据进行比对，识别样本中的基因序列。
数据分析可以揭示样本中的基因表达、遗传变异等信息，从而为研究者提供丰富的数据解读和研究方向。
DNA芯片技术的检测流程是一个高效、快速和自动化的过程。
相比于传统的基因检测方法，DNA芯片技术具有高通量、高灵敏度、准确可靠的优势。
它可以同时检测上千个基因，为复杂生物系统研究提供了强大的工具。
在医学领域，DNA芯片技术可以用于疾病诊断、药物筛选和个性化治疗等方面。
在农业领域，可以用于遗传改良、品种鉴定和农作物病虫害检测等。
在生物学研究中，可以揭示基因调控网络、疾病发生机制等方面的知识。
总之，DNA芯片技术的检测流程包括样本准备、杂交、洗涤、扫描和数据分析等步骤。
它为研究者提供了快速、高通量、准确可靠的基因分析平台，并在医学、农业和生物学等领域发挥着重要的作用。
DNA芯片
DNA芯片技术的原理与应用
基因测序：大规模、高通量基因 测序推动基因组学研究
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药物研发：加速药物筛选和研发 降低研发成本
个性化医疗：根据个体基因信息 制定个性化治疗方案提高治疗效 果
感谢观看
汇报人：
阵列
化学合成技术： 通过化学合成 方法制造DN
片段
生物合成技术： 利用生物合成 方法制造DN
片段
芯片检测技术： 利用荧光标记 技术检测DN 芯片上的DN
片段
DN芯片上的分子识别机制
原理：利用DN分子与互补DN 分子之间的特异性结合
过程：将待测DN分子与芯片上 的DN探针进行杂交形成双链 DN
检测：通过荧光标记或电化学 方法检测杂交信号
技术挑战：DN芯片技术需要高精度、高灵敏度的检测设备以及复杂的数据 处理和分析方法。
成本挑战：DN芯片技术的研发和生产成本较高需要投入大量的资金和人力 资源。
应用挑战：DN芯片技术在临床诊断、药物研发等领域的应用还需要进一步 推广和普及。
解决方案：通过技术创新降低成本提高检测精度和灵敏度；加强与医疗机 构、制药企业的合作推动DN芯片技术的应用和普及。
基因组测序
原理：利用DN芯片技术对基因组进行测序 应用：用于研究基因突变、遗传病、肿瘤等 优势：快速、准确、成本低 挑战：数据量大需要强大的数据处理能力
药物筛选与个性化医疗
DN芯片技术在药物筛选中的应用：通过检测基因表达水平筛选出有效的药物 个性化医疗：根据患者的基因信息制定个性化的治疗方案 药物基因组学：研究基因与药物反应之间的关系为个性化医疗提供科学依据 药物研发：通过DN芯片技术加速药物研发进程降低研发成本
04
DN芯片技术的优势与挑战
教学课件第十三章DNA芯片技术
第三节 DNA芯片技术的应用
DNA测序；杂交测序（SBH） 基因表达分析：
基因组研究：作图、测序、和检测与疾病相关的基因 及在RNA水平上检测致病基因的表达
药物研究与开发：
cDNA microarray expression patterns of small (S) and large (L) neurons
2.压电打印法
压电毛细管喷射器 产率较高
喷墨打印技术
Syringe Pump
Reservoir
Switching Valve
Connecting Tubing
High-Speed MicroSolenoid Valve
Removable Tip Orifice
Controller
（三）DNA微集阵列的制备 方式：预先合成DNA或制备基因探针然后
产率较低
原位合成(In Situ Synthesis)
Light directed oligonucleotide synthesis.
A solid support is derivatized with a covalent linker molecule terminated with a photolabile protecting group. Light is directed through a mask to deprotect and activate selected sites, and protected nucleotides couple to the activated sites. The process is repeated, activating different sets of sites and coupling different bases allowing arbitrary DNA probes to be constructed at each site.
dna芯片的基本方法和原理
dna芯片的基本方法和原理DNA芯片是一种高通量分析工具，用于检测和分析DNA序列信息。
它是一种微阵列技术，将大量的DNA片段固定在芯片上，通过对DNA的杂交反应，可以同时检测并分析多个DNA序列。
DNA芯片的基本方法包括：芯片制备、DNA样品制备、杂交反应和检测分析。
首先，制备DNA芯片需要在玻璃片或硅片上固定DNA片段。
制备芯片的方法有两种主要技术：光刻技术和喷墨技术。
光刻技术利用光刻胶和紫外光刻系统，通过光刻胶的相位态变化，在玻璃片或硅片表面形成具有特定空间结构的区域。
而喷墨技术则是利用墨水喷墨机将DNA片段直接打印在芯片表面。
其次，为了进行杂交反应，需要对样品中的DNA进行制备。
这包括DNA提取、PCR扩增和标记化。
DNA提取是从待测样品中提取DNA分子，并将其纯化。
PCR扩增可以通过复制DNA片段来增加数量，以满足芯片上的检测需求。
标记化是将DNA片段与标记物（通常是荧光染料）结合，以实现检测和分析。
在杂交反应中，待测样品中的DNA与固定在芯片上的DNA片段进行互补配对，形成DNA双链。
通过加热和冷却过程，使DNA样品中的DNA和芯片上固定的DNA杂交，形成稳定的DNA双链。
最后，通过光信号检测和分析来确定杂交反应的结果。
利用荧光染料标记的DNA分子可以通过激光和光电检测系统来检测和记录荧光信号。
通过分析光信号的亮度和强度，可以确定待测样品中的DNA序列信息。
DNA芯片的原理是基于互补配对原则。
DNA是由四种碱基（腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶）组成的，这些碱基可以通过氢键形成稳定的双链结构。
在杂交反应中，待测样品中的DNA与芯片上固定的DNA片段进行互补配对，形成DNA双链结构。
因为碱基之间的互补性很高，任何与芯片上的DNA片段互补的DNA序列都可以与之杂交，从而实现DNA的检测和分析。
DNA芯片具有高通量、高灵敏度和高特异性的优点，在基因组学、遗传学、疾病诊断和药物研发等领域具有广泛的应用。
DNA芯片技术的原理与应用
DNA芯片技术的原理与应用首先，DNA芯片的制备过程主要包括固相合成和打印阵列。
固相合成是利用化学合成方法将DNA片段通过一系列化学反应逐步生长出来，形成特定的DNA探针。
打印阵列则是将DNA探针以特定的阵列方式固定在玻璃片或硅片上，形成DNA芯片。
其次，杂交反应是DNA芯片技术的核心步骤，也是基于亲和性的分子识别过程。
待测DNA样品经过预处理后，与DNA芯片上的DNA探针进行杂交反应。
杂交反应进行的条件包括温度、盐浓度和杂交时间等，可以根据需要进行调整。
通过探针与样品DNA的互补碱基配对，可以实现DNA序列的特异性识别和结合。
然后，检测系统是用来检测DNA芯片上的杂交反应结果的设备。
常用的检测方法包括荧光检测、电化学检测和质谱检测等。
其中，荧光检测是最常用的方法。
通过附加荧光标记在芯片上，如DNA探针或待测DNA样品，可通过荧光激发和发射光信号来判断DNA序列的有无和含量。
检测系统可将荧光信号转化为电信号，并通过电子读取器进行信号的采集和分析。
最后，数据分析是DNA芯片技术的重要环节，旨在从大量的数据中提取有用的信息。
通过对芯片上所有探针的信号强度进行定量分析，可以获得样品中不同DNA序列的含量和变化趋势，进而得到生物学实验的识别和解读。
数据分析可以应用各种统计学和计算机算法，如聚类分析、差异表达分析和信号路径分析等。
1.基因表达分析：通过检测不同组织或不同物种中基因的表达水平，可以研究基因功能和表达调控网络。
这有助于揭示疾病的发生机制和新药靶点的发现。
2.基因突变检测：通过检测人类基因组中的SNP（单核苷酸多态性）和突变位点，可以为个体医疗和人群遗传学研究提供便利。
3.病原体检测：通过检测病原体DNA序列，如细菌、病毒和真菌等，可以快速诊断传染病和进行临床微生物学研究。
4.农业基因组学：DNA芯片技术可用于研究作物基因组和品种鉴定，为品种改良和农业生产提供科学依据。
5.药物作用和代谢研究：DNA芯片技术可以用于筛选候选药物和评估药物毒性，为药物研发和临床用药提供指导。
cdna芯片
cdna芯片CDNA芯片是一种常用于基因表达分析的生物芯片技术。
CDNA芯片利用反转录酶将mRNA转录成cDNA，再将其标记并杂交到芯片上的探针上，通过探针与标记的cDNA的杂交程度来测定基因的表达水平。
以下是关于CDNA芯片的一篇1000字的详细介绍：CDNA芯片是一种常用于基因表达分析的生物芯片技术，其原理是将mRNA转录成cDNA，并通过探针与标记的cDNA 进行杂交，从而评估基因的表达水平。
这种技术在基因研究、疾病诊断和药物开发中都具有重要的应用价值。
CDNA芯片制备的首要任务是获取组织或细胞的总RNA，然后利用反转录酶将其转录成cDNA。
通常，反转录酶首先合成一条cDNA链，然后通过DNA聚合酶合成第二条链，形成双链cDNA。
这一步骤包括了寡聚体引物、反转录酶、dNTPs和缓冲液的反应，反应温度一般为42°C。
接下来，将cDNA标记并纯化，以便后续的杂交分析。
在标记反应前，需要通过PCR或其他方法增加cDNA浓度，以提高标记效率。
标记反应通常使用具有光反应性的杂交标记物，如生物素、荧光染料等。
标记反应采用文库建立的PCR产物为模板，引物序列包含有荧光染料、生物素或核酸情况下可以与特定的PCR产物结合的带有打靶位点的荧光染料标签。
标记的cDNA往往需要通过纯化来去除非特异性杂交物质。
纯化过程中可以使用各种方法，如离心柱、酸性酚/氯仿提取和凝胶纯化等。
纯化后的标记cDNA通常进行定量测定，以保证后续的杂交反应的有效性。
制备好的标记cDNA可以与芯片上的探针进行杂交，以评估基因的表达水平。
芯片上的探针可以是具有已知序列的cDNA、荧光引物或其他与基因相关的序列。
杂交反应一般在高温下进行，以保证探针与标记cDNA的特异性结合。
杂交后，芯片上的探针与标记的cDNA之间的结合程度可以通过检测标记物的荧光强度来评估。
荧光信号的强弱可以反映基因的表达水平。
CDNA芯片的分析结果可以通过图像处理软件进行分析和解释。
高密度DNA芯片技术在基因组学研究中的应用
高密度DNA芯片技术在基因组学研究中的应用随着科学技术的不断发展，基因组学研究逐渐成为了科学界的热门话题之一。
而在基因组学研究领域中，高密度DNA芯片技术的出现无疑给研究带来了重大的变化，使科学家们在基因研究中迎来了新的机遇和挑战。
本文就将从这一角度出发，探讨高密度DNA芯片技术在基因组学研究中的应用。
一、DNA芯片技术的基本原理DNA芯片技术，又称为基因芯片技术，是指通过制作一种具有高密度DNA探针阵列的芯片，来同时检测大量DNA分子的技术。
这种技术能够在很短的时间内，甚至在数小时内，同时检测数万到数十万个基因。
整个技术流程大致可以分为以下几个步骤：1. DNA探针的设计和合成。
探针是指在芯片上固定的一系列DNA片段，它们能够与DNA样本中的互补片段结合。
因此，DNA探针的设计和合成就非常重要。
通常需要有相关专业的生物学家、化学家和计算机科学家等来进行技术支持和协作。
2. 样本的制备和标记。
样本通常是指从人类或动物体内获得的DNA片段。
然后需要将DNA标记成不同颜色，如红色或绿色。
这样，当DNA探针与样本中的DNA结合时，就能够很轻松地检测到。
3. DNA芯片的加工和检测。
在样本片段加工过程中，需要将标记的DNA样本制成明显的芯片，用来检测研究芯片中每个小点的信号。
4. 数据处理和分析。
通过对芯片上检测到的信号进行数据处理和分析，可以得到与研究相关的分析结果，如基因型、基因表达等等。
二、1. 基因功能研究高密度DNA芯片技术的一个主要应用就是用于基因功能的研究。
这是因为DNA芯片技术能够同时检测数万到数十万个基因，使得科学家们可以在短时间内对所有基因进行全基因组分析，探索每个基因的生物学特征和分子功能等方面的信息。
例如，科学家可以通过组织样本、细胞样本等来收集基因材料，首先通过测序技术提取基因DNA序列，然后制备DNA芯片，再通过检测采集到的芯片数据来对最初的原始材料进行进一步的信息学分析，从而发现新的基因功能。
dna芯片技术原理
dna芯片技术原理生物的现象或者形态是由成百上千的基因共同组成的，传统的分子生物学技术不能将全部的基因表达情况测量出来，只能对少数几个基因起作用，要实现大量基因的表达图谱的方式，DNA芯片技术就发挥了很大作用。
这种生物高新技技术融合了计算机科学、化学、生物信息学等多方面的成就，可以将成千上万的基因片段排列在介质上，能够对基因高效快速的检测，随着DNA芯片技术的发展，将会产生一定的社会效益和经济效益。
DNA芯片是基于分子杂交基础上的扩展应用，其原理与核酸印迹相差不多，都是利用DNA的双螺旋互补的性质，在寡聚核苷酸链之间形成两个或者三个氢键。
DNA芯片的基质材料一般采用尼龙膜、塑料等，在进行试验的时候一般载体的面积约为1平方厘米，然后将特定顺序的DNA单链探针固定在载体上，点布成千上万的DNA，将芯片与标记的待测DNA或者RNA进行杂交，被检测物一般都用荧光染料或者生物素标记。
在杂交过程中，探针会产生杂交信号，杂交信号的强弱代表了碱基因配对正确性。
杂交过程完毕后，通过激光共聚焦显微镜进行试验扫描，然后用计算机软件分析杂交结果，将杂交信号划分等级并获取分布模式图。
根据结果的分析可以反映出样品中基因表达的情况，对于探针的样品量可以相对应的计算出来。
一张DNA芯片上探针的数量与芯片的设计与制作方法有很大的关系，一般都是采取在一张芯片上杂交两种样本，这样可以避免不同芯片产生的误差。
二、DNA芯片技术在动物医学中的应用1、基因表达谱的研究应用基因表达谱是DNA芯片中研究最为广泛且很成熟的一种技术。
传统的基因检测只能了解到极少数的基因表达情况，而DNA芯片上可以承载数以万千的探针，这样就可以将数量多的基因同时检测出来，转录水平不受基因和条件的限制，可以对比不同条件下的一个基因组的转录情况，也可以将不同基因组的转录情况对比出来，这是研究病原微生物全新的里程碑。
在基因表达图谱上有着不同的应用，比如在热休克状态下枯草芽胞杆菌的表达图谱，可以观察出有将近100多个的上调基因。
dna芯片技术检测流程
dna芯片技术检测流程DNA芯片技术检测流程DNA芯片技术是一种高通量的分子生物学技术，可以用于检测和分析DNA序列。
它通过将数以万计的DNA探针固定在芯片上，与待测DNA样本杂交反应，并利用荧光信号或其他检测方法定量测定样本中特定DNA序列的存在与否。
下面将详细介绍DNA芯片技术的检测流程。
一、样本准备在进行DNA芯片技术检测之前，首先需要准备待测的DNA样本。
样本可以来自于不同的来源，如人体组织、细胞、血液等。
样本的提取方法根据具体情况而定，但通常包括细胞破碎、DNA提取和纯化等步骤。
提取得到的DNA样本需要经过质量检测，确保样本的完整性和纯度。
二、芯片设计与制备DNA芯片上的探针是进行DNA杂交反应的关键。
探针的设计需要根据待测DNA序列的特点和研究目的进行，通常包括引物设计、探针序列选择和探针的合成等步骤。
设计好的探针需要通过化学方法固定在芯片表面，形成探针阵列。
芯片的制备过程需要精确控制各项参数，以确保探针的稳定性和高效性。
三、样本标记与杂交为了进行DNA芯片技术的检测，需要将待测样本中的DNA标记。
标记可以通过不同的方法实现，常用的方法有荧光标记和生物素标记等。
标记后的DNA样本与芯片上的探针进行杂交反应，将待测DNA与芯片上的探针进行特异性结合。
杂交反应的条件和时间需要根据具体实验要求进行优化，以提高反应的特异性和灵敏度。
四、芯片扫描与数据分析完成杂交反应后，需要对芯片进行扫描，获取杂交信号。
扫描过程可以使用芯片扫描仪等设备进行。
获得的图像数据需要进行图像分析和数据处理，以提取有效信息。
常用的数据分析方法包括背景校正、信号强度计算、差异分析和聚类分析等。
通过这些分析方法可以得到样本中特定DNA序列的存在与否，从而实现对DNA样本的检测和分析。
五、结果解读与验证得到的数据结果需要进行解读和验证。
根据实验设计和研究目的，可以对结果进行统计分析和生物信息学分析，以获得更深入的信息。
此外，为了验证检测结果的准确性，可以使用其他独立的实验方法进行验证，如聚合酶链式反应（PCR）和基因测序等。
浅谈DNA芯片的基本原理及技术
浅谈DNA芯片的基本原理及技术DNA芯片是一种微阵列生物芯片，通过固定在芯片表面上特定的DNA序列来实现对DNA的检测。
其基本原理是利用DNA的互补配对特性，将待检测的DNA与芯片上固定的DNA序列进行杂交反应，通过检测杂交信号来确定样本中的DNA序列种类和数量。
DNA芯片的制备技术主要包括探针设计、芯片表面处理和样品准备等步骤。
首先，根据目标基因的序列确定设计适当长度的DNA探针，探针一般为20至30个碱基，具有与目标序列互补的碱基序列。
接着，将设计好的DNA探针固定在芯片表面上，一般采用光刻法或打印法将DNA探针阵列化，并在芯片上形成一个个微小的反应腔室。
最后，对待测样品进行基因提取和标记，通常使用荧光染料或放射性标记物标记待测DNA片段，将标记的DNA样品与芯片上固定的探针进行杂交，再经过洗涤和扫描等步骤，最终通过计算机分析采集到的信号来确认目标DNA序列。
DNA芯片的技术方法主要有两种，即杂交法和扩增法。
杂交法是通过DNA样品与芯片上的探针进行互补杂交反应来检测DNA的序列和数量。
扩增法是先对DNA样品进行扩增反应，使得目标DNA序列得以放大，再将扩增产物与芯片上的探针进行杂交反应来进行检测。
杂交法可以直接检测待测DNA序列，而扩增法可以对DNA进行扩增放大，提高检测灵敏度和特异性。
DNA芯片的应用范围十分广泛，主要应用于基因表达分析、基因突变检测、单核苷酸多态性分析和单基因疾病检测等领域。
在基因表达分析中，可以通过比较不同条件下基因的表达水平来研究基因的功能和调控网络。
在基因突变检测中，可以通过检测样品中的基因突变来分析与疾病发生相关的基因变异。
在单核苷酸多态性分析中，可以通过检测不同个体之间的核苷酸差异来研究与个体特征相关的基因变异。
在单基因疾病检测中，可以通过检测患者的DNA样品来确定与疾病相关的基因突变。
总之，DNA芯片是一种重要的生物芯片技术，利用DNA互补配对特性实现对DNA的检测。
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第十三章DNA芯片技术DNA芯片技术是在分子生物学与微电子学基础上发展起来的一种高新技术，具有重要的理论意义和广泛的应用前景。
本章重点讨论：DNA chips技术的基本概念；基本原理与方法及其应用。
第一节概述一、DNA chips技术的基本概念DNA chips技术：是指在固相支持物上原位合成寡核苷酸或直接将大量DNA probe以显微打印的方式有序地固定在支持物表面上，然后与标记的样品进行杂交，通过对杂交信号进行检测分析，即可得出样品的遗传信息（基因序列及表达信息）。
DNA chips=gene chips=DNA arrayDNA chips：检测Nc与PrBiochips protein chips：检测Pr其它芯片样品制备芯片核酸扩增芯片毛细管电泳芯片广义Biochips:还包括缩微芯片实验室（laboratory on a chip, microlab）。
二、DNA chips的主要类型按其制备的方式不同分为两类1．原位合成芯片（synthetic gene chip）：应用显微光蚀刻（photolithograpy）技术，在芯片的特定部位合成寡核苷酸而制成的芯片。
优点：集成度高，10—40万点阵/ cm2。
缺点：Probe长度较短，<50Nt。
2．DNA微集阵列（DNA microarray）：将预先制备的DNA Probe，以显微打印的方式有序的固定在固相支持物的表面上而制成的。
又称DNA微集芯片（microchips）。
优点：探针组来源灵活，合成的Probe长，可达500Nt。
缺点：集成度较低，1—10万点阵/cm2。
第二节DNA芯片技术的基本原理与方法主要包括四个方面：一、芯片的制备实性材料（一）支持物膜性材料：聚丙烯膜，尼龙膜，硝酸纤维素膜实性材料表面要引入活性基因（如—OH，—NH2），并用光敏保护基团进行保护，引入的基团能与活化的Nt或者DNA中的基团形成共价键，结合于支持物的表面。
膜性材料要包被氨基硅烷或polylys（多聚赖氨酸），使其带上正电荷以吸附带负电荷的DNA Probe。
（二）原位合成芯片的制备制备技术有两种：1．显微光蚀刻（photolithography）技术合成时，不需要聚合的部位用光刻掩膜进行保护，需要聚合的部位由于无掩膜，经激光点光源照射后，光敏保护基团被去除，其活性基团就可以与加入的经亚磷酰胺活化的Nt发生共价偶联，该Nt的另一端用光敏保护基团X保护，以便下一个Nt 的延伸：然后更换掩膜，使支持物上的其它部位分别去保护，依次偶联上其它的Nt，完成第一循环，共4步反应（每加一个Nt为一步反应）。
图：光刻掩膜（mask）T—XX掩膜保护重复X X X XT G C A然后按上述步骤依次进行反应，逐个接上不同的Nt，直至合成所需长度的寡核苷酸。
优点：合成速度快，步骤少，Probe数目量n次方增加。
例如：八聚核苷酸，经4×8=32步反应，不到8h，可合成48=65536个不同序列的Probe。
缺点：产率低，每步反应产率为95%，合成30Nt的寡核苷酸，产率仅为20%，合成的Probe较短。
若去保护不彻底，会使杂交信号模糊，信噪比低。
2．压电打印（piezoelectric printing）技术是喷墨打印技术的一种，其核心组件是一个压电毛细管喷射器；其上端装有储液囊，中端有一个压电感应元件，通过压电感应装置的舒缩，控制液滴的喷射与否。
图：如此完成第一个循环，然后固定、洗脱、去保护；再继续进行寡核苷酸延伸的下一个循环，直至合成所需长度的寡核苷酸。
优点：合成的Probe长，可达40—50Nt；产率高，30Nt可达74%。
（三）DNA微集阵列的制备先制备Probe，然后再打印在芯片上。
1．Probe的制备1）已克隆的基因片段；2）PCR扩增的基因片段；3）人工合成的DNA片段（基因片段）。
Probe可以是寡核苷酸片段；DNA或基因组中的基因片段，可以是双链也可以是单链的DNA或RNA片段；也可以用肽核酸作为Probe。
2．打印有喷墨打印和针式打印两种方式。
1）喷墨打印：应用喷墨打印工业的技术制备DNA微集阵列，其原理与压电打印法基本相同。
即将合成的DNA Probe置于滴定盘中，用打印头从滴定盘中吸取探针试剂，然后用热敏式或声控式喷射器的动力把液体喷射到支持物上。
优点：①打印速度快；②液滴定量准确，重现性好，使用寿命长；③喷送液体不受支持物的影响；④无来自支持物表面的污染；⑤对易破碎的支持物表面无损害，尤其适用于膜性支持物。
缺点：斑点大，探针密度低，易受DNA浓度的影响，导致液体分配不均。
2）针式打印：通过不锈钢打印针与支持物的接触来完成液体转移的一种方式，故又称点样法。
通过接触留下液体，然后将打印针洗净干燥后，再进行下一个位点的打印；也可以多针同时打印。
优点：①操作简单，成本低；②打印液滴小，探针密度高；③探针液损失少。
缺点：定量准确性及重显性差；打印针易阻塞且使用寿命短。
3．Probe的固定固定探针，封闭支持物上未打印的区域。
固定探针可用紫外线照射，使探针中的胸腺嘧啶（T）与支持物上带正电荷的—NH2形成共价键而固定。
二、样品的制备首先从组织细胞中提取DNA或mRNA，加以纯化；然后将纯化的核酸加以扩增，扩增时可采用固相的PCR系统。
样品标记目前主要采用荧光素标记法，也可采用同位素和生物素进行标记，但较少用。
样品标记在PCR或RT-PCR过程中进行。
常用荧光素或生物素标记dNTP，若用生物素标记，还需要用链霉亲合素—荧光素引导进一步检测。
待测样品和正常对照可采作双色荧光标记。
三、分子杂交上述制备的样品即可与DNA芯片进行杂交。
DNA芯片上的杂交与经典的分子杂交不同，经典的分子杂交所需时间长（4—24h），固定的是样品，标记的是Probe，故检测的样品少；而DNA芯片杂交所需时间短（30min），固定的是Probe，标记的是样品，这种杂交可使检测过程平行化，检测样品可以成千上万。
由于集成显微化，所需Probe和样品量均大为减少。
目前已开发的电子基因芯片可显著提高杂交的速度，可在1min到几秒内完成。
肽核酸（peptide nucleic acid , PNA）也可作为Probe，以消除DNA二级结构对杂交的影响，使杂交的稳定性及特异性显著提高，可用于单碱基突变基因的检测。
四、检测分析用激光扫描仪或激光共聚焦显微镜检测杂交点荧光的位置和强度；用相关软件进行图像分析和数据处理，并与Probe阵列位点进行比较，即可得到待测样品的信息。
荧光法检测的优点：重复性好；缺点：灵敏度差。
目前正在研究开发灵敏度高的，更快速的检测方法，如质谱法、化学发光法、光导纤维法、生物传感器法等以代替荧光法。
第三节DNA芯片技术的应用DNA芯片技术是一种能对大量生物样品进行平行、快速、灵敏、高效的基因分析的方法，应用广泛。
一、DNA测序——杂交测序法（sequencing by hybridization）将待测基因序列与DNA芯片上大量的固化探针进行杂交，产生杂交图谱，然后排列出基因序列。
例如：12Nt待测序列与原位合成的8Nt阵列上的Probe进行杂交，有5个Probe产生荧光信号，其5个Probe序列分别是：T C G G A T C GC G G A T C GG G A T C GG A T C GA T C G∴T C G G A T C G待测DNA序列是：AGCCTAGCTGAA8Nt阵列可测200个Nt序列，12Nt阵列可测1000个Nt序列。
二、基因表达分析利用基因芯片可以平行、自动化检测大量基因的表达；理论上在一张芯片上通过一次杂交反应可以检测人基因组所有基因表达与否及表达的丰度。
两种相关的细胞的表达情况可同时在一张芯片上显示出来，以便比较二者的微细差异，已用于蛋白质组研究。
三、基因组研究基因组研究的主要内容包括：作图、测序、基因鉴定和基因功能分析。
DNA芯片技术正被广泛的应用在基因组的研究中。
四、基因诊断DNA芯片技术可以检测内源性基因的变异和外源性基因的入侵，也可检测基因表达是否异常，现已用于许多病的基因诊断。
五、药物研究与开发主要用于药物的筛选、新药发现、合理用药及真假药物的辨别。
六、其它领域可用于人口健康普查、优生、法医鉴定；在工、农、林业及食品与环境监测等方面也具有极大的潜力。
第十五章癌基因与抑癌基因肿瘤的发生与细胞的增殖、分化异常有关；正常细胞的增殖与分化受到严格地调控。
原癌基因（Proto-oncogene）：与细胞增殖的正调控有关，其作用是促进细胞增殖，抑制细胞的分化，具有潜在致癌能力的基因；抑癌基因（suppressor gene）：与细胞增殖的负调控有关，抑制细胞增殖，促进分化，抑制肿瘤形成的基因。
当原癌基因与抑癌基因发生突变而表达异常时，便可导致细胞增殖失控而产生肿瘤。
第一节癌基因与抑癌基因一、癌基因（oncogene）能够促进细胞转化的基因；又分为病毒癌基因（v-onc）和细胞癌基因（c-onc）。
（一）病毒癌基因和细胞癌基因v-onc：病毒所携带的致转化基因。
现已发现了几十种v-onc，其命名一般用3个斜体小写字母来表示，如myc、ras、fos等。
c-onc：正常细胞中的具有潜在致癌能力的基因，又称癌基因，以与被激活的癌基因相区别。
现已发现c-onc有近百种。
特点？v-onc与c-onc二者结构与产物相似，其序列也具有一定的同源性。
但二者也有区别，其区别是：1．病毒癌基因通常丢失了两端的某些序列。
2．v-onc无Intron；而c-onc外显子保守，例如人和鼠src基因产物的Mw 均为60KD，脊椎动物中所含的3个c-ras(H.K.N)基因产物的Mw均为21KD（P21蛋白）。
3．v-onc与c-onc二者的编码序列也有微小差别。
例如v-H-ras与人c-H-ras 基因所编码的Pr中的189Aa残基中有3个Aa残基不同；v-K-ras 与人c-K-ras基因编码的Pr中有7个残基不同，这些差别决定了它们的转化性质。
4．v-onc易发生碱基取代或缺失等突变，而c-onc少见。
（二）癌基因家族根据癌基因的结构与功能特点可归为6个这族。
1．Src癌基因家族：包括src、abl、fes、yes等，它们均含有相似的基因编码结构，其产物具有TPK活性及与膜结合的特性。
2. ras家族：包括H、K、N-ras三种，其表达的ras 蛋白（P21）是一个信息传递分子，具有GTP酶活力。
3．myc家族：C、L、N-myc、fos等，其序列同源性很高，但编码Pr的Aa序列差别大。
其表达产物为核内DNA结合蛋白或反式作用因子。
4．sis家族：只有sis一个成员，其表达产物P28蛋白与人血小板源生长因子（PDGF）β链结构相同。