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1、生物芯片的研究与应用黄燕huangyan@fudan.edu.cn付旭平xupingfu@fudan.edu.cn教学内容基因芯片原理一些重点基因芯片类型介绍基因表达谱芯片生物信息学基因芯片表达谱数据分析基因芯片在“组学”中的应用其他类型的基因芯片和生物芯片的介绍关于考试期末考试占60％：开卷平时成绩占35％：选取文章解读（作业），课堂讲解点名计5％PLOSBIOLNEWENGLJMEDMOLSYSTBIOLNATREVCANCERTRENDSGENETNATGENETNUCLEICACIDSRESCANCERCELLGENOMEBI
2、OLJCLININVESTBIOINFORMATICSEMBOJBMCGENOMICSCANCERRESBMCBIOINFORMATICSONCOGENESYSTEMATICBIOLMOLBIOLCELLPLOSCOMPUTBIOLAMJHUMGENET参考书目高新技术科普丛书《基因芯片技术——解码生命》，化学工业出版社，2004年5月。《基因芯片与功能基因组研究》，化学工业出版社，2004年7月。《基因芯片数据处理与分析》,化学工业出版社,2006年7月生物芯片概述第一讲生物芯片的出现生物芯片的概念来源于计算机芯片微处理芯片是由硅、
3、锗等半导体材料经微电子加工技术制作的集成电路设备，将不同功能单元集成在一块微型器件上；生物芯片只是一种执行生物检测和分析的微型设备从起源和制造工艺来说，生物芯片还是与微处理芯片有一定的渊源关系。早期微处理器芯片的制造经历了由大变小的过程，使微电子工业发生质的飞跃微处理器芯片这种制造上的微型化启发了生物学家的思路，使他们产生了用微电子平板印刷技术制造用于生命科学研究和医疗诊断的微型仪器的想法，从而导致了生物芯片的出现基因芯片是生物芯片的代表基因芯片发展历史Southern&NorthernBlotDotBlotMacroarrayMic
4、roarray基因芯片的标志性事件Affymetrix公司在20世纪80年代末到九十年代初率先开始研究。1991年，在1cm2左右的玻璃片上原位合成寡核苷酸片段，诞生世界上首张寡核苷酸芯片。94年俄罗斯研制出一种基因芯片，用于检测β-地中海贫血病人血样的基因突变，筛选了100多个β-地中海贫血已知的基因突变。95年，第一块以玻璃为载体的微矩阵cDNA微阵列在斯坦福大学P.O.Brown实验室诞生。生物芯片的概念生物芯片是泛指利用微电子技术和微加工技术在硅，玻璃和高分子材料等基底材料上制作的，用以执行生物样品分析，临床诊断，环境监测，卫
5、生检疫，法医鉴定，生化武器防御，新药开发等用途的微型化精密器件。生物芯片借用了计算机芯片的集成化的特点，把生物活性大分子（目前主要是核酸和蛋白质）或细胞等，密集排列固定在固相载体上，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，因此狭义的生物芯片也称微阵列芯片，主要包括cDNA、寡核苷酸、蛋白质、细胞和组织微阵列。广义的生物芯片是指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，将微阵列技术与生物微机电技术相结合，通过微加工和微电子技术在固体基片表面构建的微型生物化学分析系统，以实现对细胞、蛋白
6、质、DNA以及其他生物组分的准确、快速、大信息量的检测。生物芯片的特点在面积不大的基片上有序地点阵排列了一系列固定于一定位置、可寻址和识别的生物分子微电子学的并行处理和高密度集成的特点，可对生物分子进行快速并行处理高通量，高信息量、快速、自动化生物芯片与“组学”研究生物学过程是许多分子相互作用的结果，需要知道“wholepicture”：组学特征；各种组学研究应运而生：基因组学，转录组学，蛋白组学，代谢组学，药物基因组学等等基因组序列的可获得性计算机辅助的可能性微电子学、物理学、化学、计算机科学与生命科学交叉综合的高科技技术生物芯片在
7、组学研究极具优势Source:GenBankThereareapproximately85,759,586,764basesin82,853,685sequencerecordsinthetraditionalGenBankdivisionsand108,635,736,141basesin27,439,206sequencerecordsintheWGSdivisionasofFebruary2008.GenBankbasepairgrowthgrowthofbiologicaldatabasesgrowthofbiological
8、databases3Dstructuresgrowthhttp://www.rcsb.org/pdb/holdings.htmlFERN160,000,000,000LUNGFISH139,000,000,000SALA
