第六章生物芯片检测技术.ppt

第六章 生物芯片检测技术 掌握基因芯片和蛋白质芯片的原理和应用 了解其操作过程。 生物芯片（Biochips）是90年代中期发展起来的一项尖端技术。它以玻片，硅为载体，在单位面积上高密度地排列大量的生物材料，从而达到一次试验同时检测多种疾病或分析多种生物样品的目的。它有时也被称为基因芯片、DNA芯片或微阵列（Microarrays）。 其概念来源于计算机芯片，它们的外形也有几分相似。生物芯片种类很多，有基因芯片、蛋白质芯片、芯片实验室、细胞芯片、组织芯片等。目前，基因芯片和芯片实验室作为生物芯片的代表，已经走出实验室，开始产业化了。 广义的生物芯片指一切采用生物技术制备或应用于生物技术的微处理器。 狭义的生物芯片就是微阵列，包括基因芯片、蛋白质芯片、细胞芯片和组织芯片等。 生物芯片的应用 1、基因表达水平的检测 2、基因诊断 3、药物筛选 4、个体化医疗 5、测序 6、生物信息学研究 在实际应用方面，生物芯片技术可广泛应用于疾病诊断和治疗、药物基因组图谱、药物筛选、中药物种鉴定、农作物的优育优选、司法鉴定、食品卫生监督、环境检测、国防等许多领域。 第一节 基因芯片检测技术 基因芯片的核心原理与Southern blot和Northern blot相同，只是相反将各种探针固化到基质上，用以检测受检样品中与各种探针互补的核酸物质的变化。 二、芯片制备 制作方法有两大类：原位合成法和直接点样法 1、原位合成法是在固相介质表面特定区域合成已知序列的寡聚核苷酸探针的一类技术的总称。 2、合成点样法是将以合成好的探针，通过PCR技术扩增cDNA或基因组DNA经纯化。定量后，通过阵列复制器、阵列点样机或电脑控制的机器人，准确、快速地将不同的探针定量点样于带正电荷的尼龙膜或硅片等预先处理的支持物的相应位置上，在用紫外线交联固定，得到DNA微阵列或芯片 三、检测流程 （一）靶基因样品的制备与标记 （二）杂交 （三）信号检测与结果分析 四、基因芯片应用前景 （一）基因结构与功能研究 1、基因测序 2、基因表达分析 3、基因突变和多态性检测 （二）食品科学 1、转基因食品的检测 2、食品卫生检测 四、基因芯片应用前景 （三）医学 1、临床疾病诊断 2、药物筛选和药物开发 （四）环境保护 （五）农业与畜牧业 （六）军事和司法 第二节 蛋白质芯片检测技术 蛋白质芯片又称蛋白质阵列或蛋白质微阵列,蛋白质芯片是一种新型的生物芯片,是由固定于不同种类支持介质上的抗原或抗体微阵列组成,阵列中固定分子的位置及组成是以知的,用标记(荧光物质,酶或化学发光物质等标记)的抗体或抗原与芯片上的探针进行反应,然后通过特定的扫描装置进行检测,结果由计算机分析处理。 一、原理 与基因芯片的原理相似，不同之处有二： 一是芯片上固定的分子是蛋白质，如抗原或抗体等 其二，检测的原理是依据蛋白质分子之间、蛋白质与核酸、蛋白质与其他分子的相互作用。 二、芯片制备 （一）固相载体的选择及其处理 （二）蛋白质的预处理 （三）蛋白质微阵列的制备 （四）载体上蛋白质样点的固定 三、检测流程 （一）待测样品的标记 （二）反应过程 （三）蛋白微阵列的信号检测与结果分析 四、蛋白质芯片的应用前景 （一）生物学标志物的检测 （二）用于生物分子间的相互作用的研究 （三）药物靶标及其作用机理的研究 （四）蛋白质功能的研究 （五）疾病诊断 （六）在卫生检验中的应用 （七）蛋白质芯片在食品分析中应用 （八）蛋白质芯片在毒理学中的应用 * 酵母整个基因组基因芯片 1 样品制备 2 DNA提取 3 荧光标记 4 分子杂交 5 信号检测 6 点阵分析 DNA芯片样品制备系统 DNA样品的提取纯化 DNA样品的PCR扩增 探针的合成与标记等 芯片成品 基因芯片 微 点 阵 制备系统 基因芯片荧光侦测仪 高密度微点阵检测扫描系统 * * *