《微陣列分析導(dǎo)論》PPT課件

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1、易圖永生物安全科學(xué)技術(shù)學(xué)院生物信息系二Ｏ一Ｏ年三月生物芯片原理與技術(shù)課程學(xué)時(shí)安排學(xué)時(shí)：50學(xué)時(shí)安排：講課34學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)學(xué)分：3分成績：考試占70％，實(shí)驗(yàn)和出勤占30％生物芯片相關(guān)書籍生物芯片分析－M.謝納著生物芯片技術(shù)－邢婉麗程京著生物芯片技術(shù)與應(yīng)用詳解－G.哈德曼著生物芯片－馬立人、蔣中華著基因芯片數(shù)據(jù)分析與處理－李瑤著DNAMicroarrayDataanalysis－IirisHovattaetal.2005IirisHovattaetal.,(2005)DNAmicroarrayDataAnalysis,2ndEdition.,CSC;2005.在許多情況下，生物學(xué)

2、問題最終的解決都源于技術(shù)上的突破?！狹arkSchena本書共分為十六章，分屆于三大部分，第一部分為基礎(chǔ)知識(shí)，包括概述、微陣列基因芯片制備和檢測技術(shù)以及統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)；第二部分內(nèi)容是數(shù)據(jù)處理方法，包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、圖像的獲得和數(shù)據(jù)的前處理、數(shù)據(jù)的須處理和歸一化、差異表達(dá)基因分析、芯片數(shù)據(jù)的可靠性分析、聚類分析和可視化以及微陣列實(shí)驗(yàn)中的分類方法；第三部分主要是與數(shù)據(jù)挖掘和應(yīng)用相關(guān)的內(nèi)容，包括微陣列技術(shù)的標(biāo)難化、基因芯片數(shù)據(jù)的基因注釋和功能分析、系統(tǒng)生物學(xué)及基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)、基因芯片技術(shù)的應(yīng)用——從基因篩選到臨床診斷、主要數(shù)據(jù)分析軟件的介紹和展望。芯片打印儀芯片雜交儀芯片掃描儀生物芯片技術(shù)簡介每

3、個(gè)組織和細(xì)胞中包含各種生物大分子，如蛋白質(zhì)、DNA和RNA，為了解生物大分子與生命現(xiàn)象的關(guān)系，需要研究生物中所有不同種類蛋白質(zhì)和核酸的功能，而傳統(tǒng)檢測方法一次只能檢測一個(gè)生物大分子，生物芯片技術(shù)提供了高通量檢測生物大分子的方法。生物芯片：把生物活性大分子（如蛋白質(zhì)和核酸）或細(xì)胞等，密集排列在固定的固相載體上，形成微型的檢測器件，固相載體通常是硅片、玻片、聚丙烯或尼龍膜等。①狹義：微陣列芯片，主要包括cDNA微陣列、寡核苷酸微陣列、蛋白質(zhì)微陣列和小分子化合物微陣列等②廣義：能對生物成分或生物分子進(jìn)行快速并行處理和分析的厘米見方的固體薄型器件，主要還包括微流體芯片和“芯片實(shí)驗(yàn)室”。生物

4、芯片主要特點(diǎn)微型化自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)化生物芯片類型基因芯片genechip蛋白質(zhì)芯片proteinchip組織芯片tissuemicroarray微流體芯片和縮微芯片實(shí)驗(yàn)室微陣列(microarray):是一種平面的基質(zhì)載體，它上面規(guī)則地、特異性地吸附著基因或基因產(chǎn)物。細(xì)胞什么是微陣列？微陣列芯片基因表達(dá)資料mRNA對mRNA進(jìn)行標(biāo)記雜交定量How?靶標(biāo)標(biāo)記探針genemRNA微陣列分析微陣列分析（microarrayanalysis):利用微陣列芯片通過一些實(shí)驗(yàn)步驟來研究生物、化學(xué)及物理方面的問題。在微陣列分析中，從細(xì)胞中抽提得到mRNA，把mRNA進(jìn)行熒光標(biāo)記，然后和含有基因序列的玻璃

5、芯片進(jìn)行雜交。芯片上每個(gè)點(diǎn)能和雜交液中的熒光標(biāo)記的特異性cDNA雜交，使得每個(gè)點(diǎn)的熒光信號(hào)和基因表達(dá)的豐度成正相關(guān)。能夠在基因組規(guī)模上對基因表達(dá)譜、患者基因型、藥物代謝、疾病的發(fā)生和進(jìn)展過程進(jìn)行快速和定量的分析。應(yīng)用領(lǐng)域：醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、食品微陣列的起源生物芯片是隨人類基因組計(jì)劃啟動(dòng)和實(shí)施應(yīng)運(yùn)而生；1991年Fodor等人首先提出DNA芯片的概念；1991年Affymetrix率先生產(chǎn)世界上第一塊基因芯片；1995年第一塊以玻璃為載體的基因芯片在美國斯坦福大學(xué)P.O.Brown實(shí)驗(yàn)室誕生，由Schena及其同事研究出來的。目的是研究擬南芥的轉(zhuǎn)錄因子，從而快速而準(zhǔn)確的研究植物的基因表達(dá)過

6、程，標(biāo)志著生物芯片技術(shù)步入廣泛研究和應(yīng)用時(shí)期；生物芯片技術(shù)已成為功能基因組研究中最基本的實(shí)驗(yàn)手段基因芯片技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展DNA體外聚合重組DNA技術(shù)PCR（聚合酶鏈反應(yīng)）技術(shù)DNA雜交技術(shù)核酸分子固相雜交方法菌落原位雜交（Colonyinsituhybridization）Southern印跡雜交（Southernblot）Northern印跡雜交（Northernblot）斑點(diǎn)雜交（Dotblot）組織原位雜交（Tissueinsituhybridization）反向雜交，基因芯片的前身探　針探針標(biāo)記放射性同位素標(biāo)記，125I、32P、33P和35S非放射性標(biāo)記熒光法，化學(xué)發(fā)光法

7、，電化學(xué)發(fā)光法，生物發(fā)光，顯色法探針種類（Probetype）基因組探針cDNA探針寡聚核苷酸探針（Oligo）探針的來源DNA探針根據(jù)其來源有3種：一種來自基因組中有關(guān)的基因本身，稱為基因組探針（genomicprobe）；另一種是從相應(yīng)的基因轉(zhuǎn)錄獲得了mRNA，再通過逆轉(zhuǎn)錄得到的探針，稱為cDNA探針（cDNAprobe）。與基因組探針不同的是，cDNA探針不含有內(nèi)含子序列。此外，還可在體外人工合成堿基數(shù)不多的與基因序列互補(bǔ)的DNA片段，稱為寡核苷酸探針。微陣列是