重庆医科大学：《分子生物学》课程教学课件（PPT讲稿）第八章 基因芯片

第八章 ①WA芯片 马永不 基础医学院生物化学与分子生物学教研室

DNA 芯 片 马永平 第八章 基础医学院生物化学与分子生物学教研室

内容提要 什么是DNA芯片？ DNA芯片的原理 DNA芯片的种类 DNA芯片的应用领域 DNA表达谱数据分析 DNA芯片技术的发展与展望

内容提要 ◼ 什么是DNA芯片？ ◼ DNA芯片的原理 ◼ DNA芯片的种类 ◼ DNA芯片的应用领域 ◼ DNA表达谱数据分析 ◼ DNA芯片技术的发展与展望

第一节概述 DNA芯片也叫基因芯片(Gene chip) 是指在固相载体（玻璃、硅等）上有 序地、高密度地（点间距<500um)排 列固定了大量的靶基因或寡核苷酸，也 叫探针。这些被固定的分子探针在基 质上形成高密度的DNA微阵列，因此， DNA芯片又叫DNA微矩阵（DNA Microarray)。第一块基因芯片1992 年诞生在美国

第一节 概述 ◼ DNA芯片也叫基因芯片（Gene chip） 是指在固相载体（玻璃、硅等）上有 序地、高密度地（点间距<500m）排 列固定了大量的靶基因或寡核苷酸,也 叫探针。这些被固定的分子探针在基 质上形成高密度的DNA微阵列，因此， DNA芯片又叫DNA微矩阵（ DNA Microarray）。第一块基因芯片1992 年诞生在美国

DNA芯片属于生物芯片(biochip)的 范畴，生物芯片分为DNA芯片、蛋白 质芯片及其它芯片（样品制备芯片、 核酸扩增芯片、毛细管电泳芯片等) 三类

◼ DNA芯片属于生物芯片（biochip）的 范畴，生物芯片分为DNA芯片、蛋白 质芯片及其它芯片（样品制备芯片、 核酸扩增芯片、毛细管电泳芯片等） 三类

第二节DNA芯片的基本原理 l.基因芯片技术是建立在Southern blota基 础之上的，可以说它是Southern blot的 改进和发展，它的原理是：变性DNA加 入探针后在一定温度下退火，同源片段 之间通过碱基互补形成双链杂交分子。 ■ S; DNA-DNA/RNA: N:RNA-DNA/RNA; W:Protein-protein/DNA;E:Genome DNA-DNA/RNA (Dot blot)

第二节 DNA芯片的基本原理 1. 基因芯片技术是建立在Southern blot基 础之上的，可以说它是Southern blot的 改进和发展，它的原理是：变性DNA 加 入探针后在一定温度下退火，同源片段 之间通过碱基互补形成双链杂交分子。 ◼ S； DNA-DNA/RNA； N：RNA-DNA/RNA； W：Protein-protein/DNA；E：Genome DNA-DNA/RNA （Dot blot）

2.基因芯片与Southern blot,之比较 基因芯片的基本原理与Southern blot技术 脉相承，点样技术和数据读取技术的发展是 基因芯片技术对传统核酸杂交的技术性突破， 因此，基因芯片技术是基因功能研究领域的 一次革命。通过基因芯片人们可以大规模 高通量（海量)地对成千上万个基因进行同 时研究。 与Southern blot相比较，基因芯片具有高密 、高通量、并行性、微量化、自动化的特 点

2.基因芯片与Southern blot之比较 ◼ 基因芯片的基本原理与Southern blot技术一 脉相承，点样技术和数据读取技术的发展是 基因芯片技术对传统核酸杂交的技术性突破， 因此，基因芯片技术是基因功能研究领域的 一次革命。通过基因芯片人们可以大规模、 高通量（海量）地对成千上万个基因进行同 时研究。 ◼ 与Southern blot相比较，基因芯片具有高密 度、高通量、并行性、微量化、自动化的特 点

3.基因芯片基本操作流程 制备总RNA→mRNA经RT-PCR用Cy3 (正常对照组)和Cy5(实验组)荧光 标记目的基因，得到cDNA探针→混 合标记探针→与表达谱芯片上核苷酸 片段（或基因)杂交→扫描→分析杂 交结果→结论 载体+寡核苷酸-探针分子+荧光染料-点 样仪-扫描仪-计算机+专业软件

3. 基因芯片基本操作流程 ◼ 制备总RNA→ mRNA经RT-PCR用Cy3 （正常对照组）和Cy5（实验组）荧光 标记目的基因，得到cDNA 探针→ 混 合标记探针→与表达谱芯片上核苷酸 片段（或基因）杂交→扫描→分析杂 交结果→结论 ◼ 载体+寡核苷酸-探针分子+荧光染料-点 样仪-扫描仪-计算机+专业软件

第三节DNA芯片的种类 ■表达谱芯片 ■ 诊断芯片 ■检测芯片

第三节 DNA芯片的种类 ◼ 表达谱芯片 ◼ 诊断芯片 ◼ 检测芯片

1.表达谱基因芯片 用于基因功能的研究。原理：用不同的 荧光染料通过RT-PCR标记不同来源的细 胞mRNA制备成探针，将探针混合后与芯 片上的基因杂交、洗涤、扫描，得到这些 基因在不同组织或个体中的表达谱，再通 过计算机分析这些基因在不同组织或个体 中的表达差异，得出这些基因表达的重要 信息。即高表达、低表达或不表达

用于基因功能的研究。原理：用不同的 荧光染料通过RT-PCR标记不同来源的细 胞mRNA制备成探针，将探针混合后与芯 片上的基因杂交、洗涤、扫描，得到这些 基因在不同组织或个体中的表达谱，再通 过计算机分析这些基因在不同组织或个体 中的表达差异，得出这些基因表达的重要 信息。即高表达、低表达或不表达。 1. 表达谱基因芯片

2.诊断芯片 在DNA和/或RNA水平上用于疾病诊断， 如肝癌、糖尿病等。 3检测芯片 HBV、HCV、结核杆菌等病原体检测，商 检等

HBV、HCV、结核杆菌等病原体检测，商 检等。 2. 诊断芯片 在DNA 和/或RNA水平上用于疾病诊断， 如肝癌、糖尿病等。 3.检测芯片