第1章+微阵列分析导论

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1、易图永生物安全科学技术学院生物信息系二Ｏ一Ｏ年三月生物芯片原理与技术课程学时安排学时：50学时安排：讲课34学时，实验16学时学分：3分成绩：考试占70％，实验和出勤占30％生物芯片相关书籍生物芯片分析－M.谢纳著生物芯片技术－邢婉丽程京著生物芯片技术与应用详解－G.哈德曼著生物芯片－马立人、蒋中华著基因芯片数据分析与处理－李瑶著DNAMicroarrayDataanalysis－IirisHovattaetal.2005IirisHovattaetal.,(2005)DNAmicroarrayDataAnalysis,2ndEdition

2、.,CSC;2005.在许多情况下，生物学问题最终的解决都源于技术上的突破。——MarkSchena本书共分为十六章，分届于三大部分，第一部分为基础知识，包括概述、微阵列基因芯片制备和检测技术以及统计学基础；第二部分内容是数据处理方法，包括实验设计、图像的获得和数据的前处理、数据的须处理和归一化、差异表达基因分析、芯片数据的可靠性分析、聚类分析和可视化以及微阵列实验中的分类方法；第三部分主要是与数据挖掘和应用相关的内容，包括微阵列技术的标难化、基因芯片数据的基因注释和功能分析、系统生物学及基因调控网络、基因芯片技术的应用——从基因筛选到临床

3、诊断、主要数据分析软件的介绍和展望。芯片打印仪芯片杂交仪芯片扫描仪生物芯片技术简介每个组织和细胞中包含各种生物大分子，如蛋白质、DNA和RNA，为了解生物大分子与生命现象的关系，需要研究生物中所有不同种类蛋白质和核酸的功能，而传统检测方法一次只能检测一个生物大分子，生物芯片技术提供了高通量检测生物大分子的方法。生物芯片：把生物活性大分子（如蛋白质和核酸）或细胞等，密集排列在固定的固相载体上，形成微型的检测器件，固相载体通常是硅片、玻片、聚丙烯或尼龙膜等。①狭义：微阵列芯片，主要包括cDNA微阵列、寡核苷酸微阵列、蛋白质微阵列和小分子化合物微

4、阵列等②广义：能对生物成分或生物分子进行快速并行处理和分析的厘米见方的固体薄型器件，主要还包括微流体芯片和“芯片实验室”。生物芯片主要特点微型化自动化网络化生物芯片类型基因芯片genechip蛋白质芯片proteinchip组织芯片tissuemicroarray微流体芯片和缩微芯片实验室微阵列(microarray):是一种平面的基质载体，它上面规则地、特异性地吸附着基因或基因产物。细胞什么是微阵列？微阵列芯片基因表达资料mRNA对mRNA进行标记杂交定量How?靶标标记探针genemRNA微阵列分析微阵列分析（microarrayana

5、lysis):利用微阵列芯片通过一些实验步骤来研究生物、化学及物理方面的问题。在微阵列分析中，从细胞中抽提得到mRNA，把mRNA进行荧光标记，然后和含有基因序列的玻璃芯片进行杂交。芯片上每个点能和杂交液中的荧光标记的特异性cDNA杂交，使得每个点的荧光信号和基因表达的丰度成正相关。能够在基因组规模上对基因表达谱、患者基因型、药物代谢、疾病的发生和进展过程进行快速和定量的分析。应用领域：医学、农业、食品微阵列的起源生物芯片是随人类基因组计划启动和实施应运而生；1991年Fodor等人首先提出DNA芯片的概念；1991年Affymetrix率

6、先生产世界上第一块基因芯片；1995年第一块以玻璃为载体的基因芯片在美国斯坦福大学P.O.Brown实验室诞生，由Schena及其同事研究出来的。目的是研究拟南芥的转录因子，从而快速而准确的研究植物的基因表达过程，标志着生物芯片技术步入广泛研究和应用时期；生物芯片技术已成为功能基因组研究中最基本的实验手段基因芯片技术的产生和发展DNA体外聚合重组DNA技术PCR（聚合酶链反应）技术DNA杂交技术核酸分子固相杂交方法菌落原位杂交（Colonyinsituhybridization）Southern印迹杂交（Southernblot）North

7、ern印迹杂交（Northernblot）斑点杂交（Dotblot）组织原位杂交（Tissueinsituhybridization）反向杂交，基因芯片的前身探　针探针标记放射性同位素标记，125I、32P、33P和35S非放射性标记荧光法，化学发光法，电化学发光法，生物发光，显色法探针种类（Probetype）基因组探针cDNA探针寡聚核苷酸探针（Oligo）探针的来源DNA探针根据其来源有3种：一种来自基因组中有关的基因本身，称为基因组探针（genomicprobe）；另一种是从相应的基因转录获得了mRNA，再通过逆转录得到的探针，称为

8、cDNA探针（cDNAprobe）。与基因组探针不同的是，cDNA探针不含有内含子序列。此外，还可在体外人工合成碱基数不多的与基因序列互补的DNA片段，称为寡核苷酸探针。微阵列是