Microarray_Printing基因微阵列打印
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微阵列名词解释介绍如下:
微阵列(microarray)是基因芯片技术的一种,它是一种用于检测大量的DNA、RNA或蛋白质的平台。
微阵列技术用于评估基因和蛋白质的表达模式,以研究复杂疾病发病的机制、诊断和治疗。
微阵列技术的核心部分是由数千到数百万个小的“探针”组成的芯片。
这些探针可以精确地探测目标分子(如DNA、RNA或蛋白质),并测定其在样本中的数量和表达水平。
使用微阵列技术,研究人员可以比较正常、疾病或治疗后人体中基因或蛋白质的表达水平,以此来确定哪些基因或蛋白质与疾病相关。
微阵列技术的应用非常广泛。
在生物学研究中,微阵列技术可用于检测细胞中的大量基因表达水平,以便确定其与细胞功能、代谢途径和发育等方面的联系。
在医学研究中,微阵列技术可以加速疾病的诊断和治疗。
例如,它可以帮助确定肿瘤细胞基因表达的差异,从而指导治疗方案的制定和个体化治疗的选择。
总之,微阵列技术是一种用于检测大量基因表达的高通量技术,具有广泛的应用前景。
通过微阵列技术,可以了解基因与疾病之间的关系,从而在医学诊断和治疗上提供更准确、更有效的解决方案。
功能基因组研究方法功能基因组学是一种研究基因产物在特定情况下(如特定发育阶段或疾病)的动态表达,并尝试建立基因型(功能)与表型联系的模型。
以下是功能基因组学的一些常见研究方法:1. 基因敲除(Knockout):通过随机突变或特定的基因编辑技术(如CRISPR-Cas9)使细胞或生物体失去一个或多个基因的功能,以研究该基因的功能。
2. 基因过表达(Overexpression):通过转染或转化技术使细胞或生物体表达更多的特定基因,以研究该基因的功能。
3. RNA干扰(RNAi):利用RNA干扰技术来抑制或减少特定基因的表达,以研究该基因的功能。
4. 转录组学(Transcriptomics):研究所有基因的转录产物(mRNA或非编码RNA)的表达和调控。
5. 基因芯片(Gene chips):用于测定基因表达水平的高通量技术,可在同一实验中同时分析数千个基因的表达水平。
6. 体内或体外分子相互作用研究(In vivo or In vitro molecular interaction studies):通过分析蛋白质和DNA、RNA等分子之间的相互作用,以了解它们之间的功能和关系。
7. Microarray 微阵列芯片(Microarray)是DNA探针的集合,探针通常是“喷墨印刷”在载玻片(Agilent)上或原位合成(Affymetrix)的挂衣核苷酸链(oligo)。
来自目标样品的标记单链DNA或反义RNA片段在特定调节下与DNA微阵列杂交,随后检测特定探针的杂交量。
杂交量与样品中的核酸片段数量成正比。
Microarray可分为:单色和双色。
以上信息仅供参考,如需获取更多详细信息,建议查阅相关书籍或咨询专业人士。
微阵列芯片(Microarray)以高密度阵列为特征。
其基础研究始于20世纪80年代末,本质上是一种生物技术,主要是在生物遗传学领域发展起来的。
微阵列分为cDNA微阵列和寡聚核苷酸微阵列.微阵列上"印"有大量已知部分序列的DNA探针,微阵列技术就是利用分子杂交原理,使同时被比较的标本(用同位素或荧光素标记)与微阵列杂交,通过检测杂交信号强度及数据处理,把他们转化成不同标本中特异基因的丰度,从而全面比较不同标本的基因表达水平的差异.微阵列技术是一种探索基因组功能的有力手段.其发展契机主要来自于现代遗传学的一些重要发现,并直接收益于该领域的某些重要研究成果,即在载体上固定寡核苷酸的基础上以杂交法测序的技术。
因此发展早期,微阵列芯片有时被通俗的称为“生物芯片(Biochip)”,目前媒体和科普读物中仍然常用该名称。
微阵列芯片经过近十年的主要发展期,国内外学术界渐渐采用名称Microarray(微阵列芯片),而Biochip(生物芯片)由于这名称容易混淆微阵列芯片和微流控芯片,渐渐该领域用的越来越少了。
比较基因组杂交技术比较基因组杂交(comparative genomic hybridization,CGH)是自1992年后发展起来的一种分子细胞遗传学技术,它通过单一的一次杂交可对某一肿瘤整个基因组的染色体拷贝数量的变化进行检查。
其基本原理是用不同的荧光染料通过缺口平移法分别标记肿瘤组织和正常细胞或组织的DNA制成探针,并与正常人的间期染色体进行共杂交,以在染色体上显示的肿瘤与正常对照的荧光强度的不同来反映整个肿瘤基因组DNA表达状况的变化,再借助于图像分析技术可对染色体拷贝数量的变化进行定量研究。
CGH技术的优点:1.实验所需DNA样本量较少,做单一的一次杂交即可检查肿瘤整个基因组的染色体拷贝数量的变化。
2.此法不仅适用于外周血、培养细胞和新鲜组织样本的研究,还可用于对存档组织的研究,也可用于因DNA量过少而经PCR扩增的样本的研究。
微阵列数据分析(MicroarrayDataAnalysis)蔡政安副教授(台湾前⾔在⼈类基因组测序计划的重要⾥程碑陆续完成之后,⽣命科学迈⼊了⼀个前所未有的新时代,在⼈类染⾊体总长度约三⼗亿个碱基对中,约含有四万个基因,这是⽣物学家⾸次以这么宏观的视野来检视⽣命现象,⽽医药上的研究⽅针亦从此改观,科学研究从此正式进⼊后基因组时代。
微阵列实验(Microarray)及其它⾼通量检测(high-throughput screen)技术的兴起,⽆疑将成为本世纪的主流;微阵列实验主要的优势在于能同时⼤量地、全⾯性地侦测上万个基因的表达量,通过基因芯⽚,可在短时间内找出可能受疾病影响的基因,作为早期诊断的⽣物标记(biomarker)。
然⽽,由于这⼀类技术的⾼度⾃动化、规模化及微型化的特性,使得他们所⽣成的数据量⾮常庞⼤且数据形态⽐⼀般实验数据更加复杂,因此,传统统计分析⽅法已经不堪使⽤。
在此同时,统计学家并未在此重要时刻缺席,提出⾮常多新的统计理论和⽅法来分析微阵列实验数据,也⼴受⽣物学家所使⽤。
由于微阵列数据分析所牵涉的统计问题层⾯相当⼴且深⼊,本⽂仅针对整个实验中所衍⽣的统计问题加以介绍,并介绍其中⼀些新的图形⼯具⽤以呈现分析结果。
基因芯⽚的原理微阵列芯⽚即⼀般所谓的基因芯⽚,也是基因组计划完成后衍⽣出来的产品,花费成本虽⾼,但效⽤⽆限,是⽬前所有⽣物芯⽚中应⽤最⼴的,由于近年来不断改进,也是最有成效的⽣物技术。
⼀般⽽⾔,基因芯⽚是利⽤微处理技术,先把⼈类所有的基因分别固着在⼀⼩范围的玻璃⽚(glass slide)、薄膜(membrane)或者硅芯⽚上;然后,可以平⾏地、⼤量地、全⾯性地侦测基因组中mRNA的量,也就是侦测基因的调控及相互作⽤表达。
⽬前微阵列芯⽚⼤致分为以下两种平台:cDNA芯⽚及⾼密度寡核⽢酸芯⽚(high-density oligonucleotide),两种系统⽆论在芯⽚的制备及样本处理上都有相当的差异,因此在分析上也略有不同,以下便就芯⽚的特性简略介绍。
植物基因功能研究的主要方法随着植物基因组计划的实施和完成,大量的基因组数据库和EST数据库得以建立和完成,因此产生的问题是成千上万新基因的功能有待分子生物学家鉴定。
研究植物基因功能主要有两种策略:正向遗传学和反向遗传学策略。
正向遗传学是传统的方法,策略是通过筛选天然或人工产生的突变体进而克隆相关目标基因,即从功能(表型)-突变体-基因,最后得到具有相关功能(如对干旱敏感或耐旱)的基因,常用手段是图位克隆并结合一些基因差异表达筛选技术(如差减杂交、差异显示PCR、差异显示分析等)。
反向遗传学的策略是从已知的基因序列入手鉴定其功能,研究手段包括基因的互补实验、超表达、反义抑制、基因敲除、基因激活等。
采用反向遗传学鉴定基因功能是基因组计划由结构基因组学过渡到功能基因组学的必然要求。
目前,植物抗逆性功能基因的研究策略主要集中在利用差减杂交、差异显示PCR、差异显示分析、cDNA微阵列(或基因芯片)等技术筛选与逆境胁迫相关的表达序列标签(EST)或转录因子,然后利用反向遗传学等技术对转录因子的功能进行研究。
正向遗传学手段主要集中在抗逆性状的遗传分析和QTL定位方面,然而目前尚无抗逆性状QTL基因克隆的报道;通过突变体抗逆筛选的途径主要是在模式植物拟南芥中,特别是克隆了一大批与ABA合成或ABA 敏感性有关的基因,例如ABA不敏感的abi8突变体(Brocard-Gifford et al., 2004)。
近年来许多国家(特别是我国)的水稻突变体数量剧增,为通过抗逆筛选克隆基因奠定了基础。
综合利用这些研究手段可以全面地了解植物对胁迫响应的复杂机制和相互作用以及相应的信号传导途径,从而为更加高效地利用基因工程技术来提高植物的抗逆性奠定基础。
下面就几种常见的研究抗逆基因功能的策略作简要介绍。
1. 超量表达(Over-expression)超量表达是指将目的基因全长序列与高活性的组成型或组织特异型启动子融合,通过转化获得该基因产物大量积累的植株,从而扩大该基因在生理生化过程中的效应,这部分扩大的效应带来的与正常植株在各种表型上的差异有助于帮助理解基因功能。
研究植物基因功能的策略和方法研究植物基因功能主要有两种策略:正向遗传学(forward genetics)和反向遗传学(reverse genetics)策略。
正向遗传学即通过生物个体或细胞基因组的自发突变或人工诱变,寻找相关表型或性状改变,然后通过图位克隆并结合一些基因差异表达筛选技术(如差减杂交、差异显示PCR、差异显示分析等)从这些特定性状变化的个体或细胞中找到对应的突变基因,并揭示其功能,例如遗传病基因的克隆。
反向遗传学的原理正好相反,人们首先是改变某个特定的基因或蛋白质,然后再去寻找与之有关的表型变化,例如基因剔除技术或转基因研究。
简单地说,正向遗传学是从表型变化研究基因变化,而反向遗传学则是从基因变化研究表型变化。
研究植物体内基因功能的方法主要有以下几种:(1)基因功能丧失或减少,即筛选目的基因功能部分丧失或全部丧失的突变体,比较其与野生型的表型差异来确定该基因功能;(2)基因功能增加或获得,即筛选目的基因高水平表达的植株,比较其与相应对照植株(野生型植株,功能丧失突变体或模式植物植株)差异,观察其表型性状变化来鉴定基因功能;(3)基因异位表达(Ectopic expression),通过定向调控靶基因的时空表达模式来研究基因功能;(4)微阵列(Microarray)是一种在全基因组水平对基因表达进行高通量检测的技术;(5)酵母双杂交技术(Yeast two-hybrid system)用于分析基因产物即蛋白质之间的互作。
1 基因功能丧失或减少以前,通常通过筛选自然突变体来获得基因功能部分或全部丧失的突变体,但概率较低;现在一般通过各种人工方法来获得合适突变体。
人工产生基因功能丧失的方法有插入突变、反义抑制(antisense suppression)、共抑制(cosuppression)、双链RNA干扰(double-stranded RNA interference, dsRNAi)。