文档介绍：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
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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％
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生物相杂交方法
菌落原位杂交（Colony in situ hybridization）
Southern印迹杂交（Southern blot）
Northern印迹杂交（Northern blot）
斑点杂交（Dot blot）
组织原位杂交（Tissue in situ hybridization）
反向杂交，基因芯片的前身
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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（Probe type）
基因组探针
cDNA探针
寡聚核苷酸探针（Oligo）
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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（genomic probe）；
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cDNA 探针（ cDNA probe）。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DN***段，称为寡核苷酸探针。
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微阵列是如何定义的？
微阵列必须符合：
①有规则的；
②显微尺度的；
③平面的；
④特异性的。
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吸附在玻璃基片上的靶标DNA分子。单链的靶标DNA分子和溶液中荧光素标记的探针发生杂交结合，使得芯片上的点呈现出荧光信号，信号的强度和对应的基因表达水平成正相关，荧光信号的强度按照彩色模式来赋予不同的颜色，基因的表达情况能够通过检测芯片上不同位置的荧光信号来定量。
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规则的微阵列
规则的阵列是指阵列上待分析的单元按照行和列的方式进行排列的集合
微阵列上的点按照行和列规则地排列而非无规则排列；点的大小和点间距均一而非不均一；点的位置明确而非模棱两可。
微阵列定义
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显微尺度的点
显微尺度（microscopic):是一个物体若没有显微镜的帮助，不能清楚地被看见。一般以小于1mm为界。
微阵列：①光引导原位合成的点：15～30µm
②点制的点：50～350µm
③组织芯片的点：200～600µm
微阵列定义
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平面基片
平面基片是像玻璃、塑料、硅片一样平行不能弯曲的基质载体。玻片是微阵列中用得最为广泛的基质载体。
非平面基片：尼龙膜、***纤维素膜等。
平坦的表面优点：适合大规模自动化生产；为光掩膜、接触式针点样、喷墨式非接触点样和其它制备工序提供了精密的距离，确保制备微阵列的高质量；使扫描和成像变得容易。
微阵列定义
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特异性吸附
微阵列上的每一个点能与标记好的探针混合物中的一种分子发生吸附，才能对此基因或基因产物进行精确的检测
微阵列定义
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探针混合物中一种标记好的探针分子能和cDNA微阵列芯片上唯一的一个cDNA靶标进行杂交，或者与寡聚核昔酸微阵列芯片上的一组相应的寡聚核苷酸进行杂交。含有短的寡聚核苷酸阵列上的靶标和单一的探针分子杂交时常会产生不能分辨的多个杂交信号。
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微阵列的类别
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实验设计
每次微阵列分析实验应该包括阳性对照、阴性对照和实验对象
阳性对照是指在微阵列上的点，不管实验对象得到的是什么样的结果，这些点都能产生可按识别的信号。阳性对照产生的可识别信号极大地改善了评估实验数据的能力，特别在实验对象得到阴性结果时尤显突出。阳性对照得到了强烈信号后，就能排除对实验失败的错误解释，例如可排除问题出在杂交、清洗、扫描或数据分析的步骤上。只有阳性对照中也末产生可识别的信号，才能对微阵列分析的阴性结果下一个确切的结论。
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阴性对照是指在微阵列上的点，不管实验对象得到的是什么样的结果，这些点都不能产生信号。阴性对照能排除或减小非特异性反应(如染色和交叉杂交)带来的信号而增加实验数据的可信度。若分析时没有阴性对照做参考而对微阵列分析实验下结论是一件很冒险的事。
实验对象是指在实验中要寻找的新信息。这些信息包括基因表达谱、基因型、其他生物过程或途径。
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Expression profiling with DNA microarrays
cDNA “A”
Cy5 labeled
cDNA “B”
Cy3 labeled
Hybridization
Scanning
Laser 1 L