基因芯片绝版复习总结
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芯片类专业高考知识点芯片是现代信息技术的核心,广泛应用于电子、计算机、通信等各个领域。
作为芯片类专业的学生,在高考中除了通用科目的考试内容外,还需要掌握一些与芯片相关的专业知识。
本文将介绍一些常见的芯片类专业高考知识点,帮助学生在备战高考时更好地理解和应对这些内容。
一、数字电子技术在芯片类专业中,数字电子技术是最基础、最重要的知识点之一。
数字电子技术主要涉及数字逻辑电路的设计与实现。
学生需要熟悉布尔代数、数字逻辑门电路的设计与实现、组合逻辑电路和时序逻辑电路的原理等。
同时,还需了解Karnaugh图、状态转换图和状态表等与数字电子技术相关的工具和方法。
二、模拟电子技术除了数字电子技术,模拟电子技术也是芯片类专业中的重要内容。
学生需要了解模拟电子元器件的特性与参数,如二极管、三极管、场效应管等。
此外,还需要掌握模拟电路的分析与设计,如放大电路、滤波电路等。
同时,还需要了解虚拟仪器的使用,如示波器、函数发生器等,这些工具在芯片类专业的实验和测试中起到重要作用。
三、计算机系统结构计算机系统结构是芯片类专业中的重要知识点,它主要包括计算机硬件结构和计算机软件结构两个方面。
学生需要了解计算机的层次结构,包括硬件层次和软件层次,以及它们之间的关系。
此外,还需要了解计算机的存储器层次结构、指令系统和中央处理器(CPU)等方面的知识。
四、数字信号处理在芯片类专业的学习中,数字信号处理也是一个关键的知识点。
学生需要了解信号的采样与量化、离散信号的时域和频域表示方法,以及滤波、傅里叶变换和数字滤波器等基本概念和算法。
此外,还需要了解一些常见的数字信号处理器(DSP)的原理和应用。
五、嵌入式系统嵌入式系统是应用领域广泛的一个技术,它结合了硬件和软件的设计与开发。
学生需要了解嵌入式系统的基本概念和架构,以及单片机的原理和应用。
此外,还需要了解实时操作系统和嵌入式软件开发等方面的知识。
总结起来,芯片类专业高考知识点主要包括数字电子技术、模拟电子技术、计算机系统结构、数字信号处理和嵌入式系统等方面的内容。
芯片简单理解知识点总结一、芯片的基本概念芯片是一种集成电路,它将电子器件如晶体管、二极管、电容等以及它们之间的连接线路集成在一个芯片上,形成一个完整的电路功能单元。
芯片可以分为数字芯片和模拟芯片两大类。
数字芯片用于处理数字信号,如计算器、微处理器等;模拟芯片则用于处理模拟信号,如放大器、滤波器等。
二、芯片的发展历程20世纪50年代,半导体技术逐渐成熟,人们开始尝试将多个晶体管和其他器件集成在一块半导体晶片上,这是芯片诞生的萌芽。
1960年Atalla和Kilby两位科学家几乎同时独立地提出将多个器件集成在一块半导体材料上的概念。
1961年,美国德州仪器公司首次制造出了集成电路。
20世纪70年代,芯片技术飞速发展,嵌入式系统芯片和微处理器芯片开始出现。
80年代末至90年代初,VLSI技术得到了广泛应用,芯片集成度和性能大幅提高。
21世纪以来,芯片技术不断创新,芯片尺寸缩小,性能提升,功耗降低,应用领域也不断扩大。
三、芯片的工作原理芯片的工作原理涉及到半导体物理、数字电路、模拟电路等多个方面的知识。
在这里简单介绍一下芯片的基本工作原理。
首先,芯片上的晶体管是芯片的基本组成单元,它可以被用来实现逻辑门、存储单元等功能。
其次,芯片上的连接线路用来连接不同的晶体管,构成复杂的电路功能单元。
最后,通过外部输入的电信号,芯片内的电路会做一系列的计算和运算,最终输出对应的电信号,实现各种功能。
四、芯片的应用领域芯片是现代电子设备中的重要组成部分,它在许多领域都有着广泛的应用。
在通信领域,芯片被用于制造手机、路由器等设备;在娱乐领域,芯片被用于制造电视机、音响设备等产品;在工业自动化领域,芯片被用于制造工业机器人、传感器等设备。
此外,医疗、军事、交通等领域也都有着大量的芯片应用。
在总结一下,芯片是现代电子设备中不可缺少的组成部分,它通过将多个电子器件集成在一个半导体晶片上,实现了复杂的电路功能。
芯片的发展历程经过了多个阶段,从最初的几个器件集成到现在的大规模集成电路,芯片的性能和应用领域不断扩大。
生物信息学讲义——基因芯片数据分析生物信息学是指运用计算机技术和统计学方法来解析和理解生物领域的大规模生物数据的学科。
基因芯片数据分析是生物信息学研究的一个重要方向,通过对基因芯片数据进行分析,可以揭示基因在生物过程中的功能和调节机制。
本讲义将介绍基因芯片数据的分析方法和应用。
一、基因芯片数据的获取与处理基因芯片是一种用于检测和测量基因表达水平的高通量技术,可以同时检测上千个基因的表达情况。
获取基因芯片数据的第一步是进行基因芯片实验,如DNA芯片实验或RNA芯片实验。
实验得到的数据一般为原始强度值或信号强度值。
接下来,需要对这些原始数据进行预处理,包括背景校正、归一化和过滤噪声等步骤,以消除实验误差和提高数据质量。
二、基因表达分析基因芯片数据的最主要应用之一是进行基因表达分析。
基因表达分析可以揭示在不同条件下基因的表达模式和差异表达基因。
常用的基因表达分析方法包括差异表达分析、聚类分析和差异共表达网络分析等。
差异表达分析常用来寻找在不同条件下表达差异显著的基因,如差异表达基因的筛选和注释;聚类分析可以将表达模式相似的基因分为一组,如聚类分析可以将不同样本中的基因按照表达模式进行分类;差异共表达网络分析可以找到一组在差异表达样本中共同表达的基因,揭示潜在的功能模块。
三、功能富集分析对差异表达基因进行功能富集分析可以帮助我们理解这些基因的生物学功能和参与的生物过程。
功能富集分析可以通过对差异表达基因进行GO(Gene Ontology)注释,找到在特定条件下富集的生物学过程、分子功能和细胞组分等。
另外,功能富集分析还可以进行KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)富集分析,找到差异表达基因在代谢通路和信号传导通路中的富集情况。
四、基因调控网络分析基因调控网络分析可以帮助我们揭示基因间的调控关系和寻找关键调控基因。
基因调控网络是基于差异表达数据构建的,它可以包括转录因子-靶基因调控网络和miRNA-mRNA调控网络等。
高三生物知识点难点总结【5篇】高三生物知识点1(1)植物基因工程:抗虫、抗病、抗逆转基因植物,利用转基因改良植物的品质。
基因工程与作物育种(抗虫农作物)单倍体育种方法:花药离体培养获得单倍体植株,再人工诱导染色体数目加倍。
单倍体育种优点:明显缩短育种年限,后代都是纯合体。
(2)动物基因工程:提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。
基因工程与药物研制(胰岛素、干扰素和乙肝疫苗等)(3)基因治疗:把正常的外源基因导入病人体内,使该基因表达产物发挥作用。
(4)基因工程与环境保护亲子鉴定:利用医学、生物学和遗传学的理论和技术,从子代和亲代的形态构造或生理机能方面的相似特点,分析遗传特征,判断父母与子女之间是否是亲生关系。
使用国产制剂进行亲子鉴定鉴定亲子关系目前用得最多的是DNA分型鉴定。
人的血液、毛发、唾液、口腔细胞及骨头等都可以用于亲子鉴定,十分方便。
利用DNA进行亲子鉴定,只要作十几至几十个DNA位点作检测,如果全部一样,就可以确定亲子关系,如果有3个以上的位点不同,则可排除亲子关系,有一两个位点不同,则应考虑基因突变的可能,加做一些位点的检测进行辨别。
DNA亲子鉴定,否定亲子关系的准确率几近100%,肯定亲子关系的准确率可达到99.99%。
(5)基因芯片的基本原理:就是最基本的DNA分子杂交,利用基因芯片检测某种基因时,先将待测样品制成荧光标记的DNA 探针,让它与基因芯片上已知序列的DNA片段杂交,杂交信号经放大后输入计算机进行统计分析,这样就可以检测出样品DNA序列。
用途:用来检测基因表达的变化、分析基因序列、寻找新的基因和新的药物分子。
利用基因芯片,可以比较同一物种不同个体或物种之间,以及同一个体在不同生长发育阶段、正常和疾病状态下基因表达的差异,寻找和发现新的基因,研究基因的功能以及生物体在进化、发育、遗传等过程中的规律。
高三生物知识点2名词:1、染色质:在细胞核中分布着一些容易被碱性染料染成深色的物质,这些物质是由DNA和蛋白质组成的。
芯片科学知识点总结一、芯片概述芯片,也称之为"集成电路芯片",简称"集成电路",英文称为"Integrated Circuit"(IC),是对在同一片半导体晶片上集成了多个元件、部件的电路,是半导体行业重要的产物,是当代信息技术的重要基础。
1. 物理结构芯片是一种微型电路板,它是由一块摄像素化的硅晶片上定义了数百万个半导体器件而成的。
晶圆是砧板上高纯度的硅片,当它们处在严格控制的环境条件下,通过光刻蚀、扩散、化合物与金属的沉积、磨损等工艺步骤制造出来。
制作出来的芯片包括了芯片上的元件构造、金属相互联系的排列及其电气线路。
2. 工作原理芯片中的电子构件通过微尺度的线与元件相互联系。
压电透明介质被用来保障线路环绕。
大多数芯片支持的电压会小于 2.5 伏斯,并且大多数尺度等于于 1 时的器件。
这比同样尺寸的电路的尺寸小很多了。
随着半导体的集成度逐渐提高,芯片上的元器件正在变得越来越小,功能越来越强大。
3. 基本特点芯片有密度高、精细适合于大、功能强、耗能小、速度快、耐磨损、外部连接便捷、重量轻等特点。
二、芯片种类1. 按功能可分为存储芯片:主要功能是存储和读取数据,如存储芯片、内存芯片等。
处理芯片:主要用于处理数据,如中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)等。
逻辑芯片:主要用于实现逻辑运算和控制逻辑功能,如分立型逻辑芯片、门阵列型逻辑芯片等。
2. 按工艺可分为廉价型芯片:采用的工艺技术是比较简单和成熟的,成本相对比较低,包括IC设计、半导体制造、封测三个方面。
先进型芯片:采用的是紧跟最新工艺的技术,能实现更高的性能和功能。
3. 按应用领域可分为通讯领域芯片:如移动终端芯片、基站芯片、通讯基带芯片等。
计算机领域芯片:如微处理器芯片、GPU芯片、北桥芯片、南桥芯片等。
消费类电子芯片:如电视芯片、MP3芯片、摄像头芯片等。
医疗、航天、工业控制等特定领域芯片。
芯片技术概论知识点总结导言芯片技术是当今信息科技领域发展最迅猛的一个领域,其在电子产品、通信、物联网、人工智能等领域扮演着重要的角色。
本文将对芯片技术进行概论,从芯片的定义、发展历程、技术分类、应用领域等方面进行详细讲解,希望能够给读者一个全面深入的了解。
一、芯片的定义与发展历程芯片,又称集成电路芯片,是一种将电子元器件如电晶体、电容、电阻等集成在一块半导体晶体上,再通过金属线或多层互连线连接起来的器件。
芯片技术是现代电子技术发展的重要基础,也是信息产业的核心技术之一。
芯片技术的发展历程可以简要概括为以下几个阶段:1. 电子管时代。
在20世纪40年代,电子管是主要的电子元器件,体积大、功耗高、寿命短、可靠性低。
20世纪50年代晶体三极管的发明,标志着半导体器件年代的到来。
2. 集成电路时代。
20世纪60年代,集成电路芯片诞生。
杰克·基尔比和罗伯特·诺伊斯两位工程师在1964年发明了世界上第一块集成电路,之后集成电路技术逐渐成熟。
3. 大规模集成电路时代。
20世纪70年代,大规模集成电路技术开始发展,集成度大大提高。
4. 超大规模集成电路时代。
20世纪80年代末至90年代初,超大规模集成电路技术开始发展,芯片集成度进一步提高。
5. 片上系统时代。
21世纪初,片上系统(SoC)技术成为主流,将处理器、内存、输入输出接口等功能集成在一块芯片上。
二、芯片技术分类根据集成度的不同,芯片可以分为普通集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路和系统片上系统(SoC)等。
此外,根据应用场合的不同,芯片还可分为通用芯片和专用芯片。
1. 普通集成电路。
普通集成电路是将数千至数十万个晶体管、二极管或其它器件集成在一块硅片上,并通过铝线将它们连接成一个电路,例如简单逻辑门、存储器等。
2. 大规模集成电路。
大规模集成电路是将百万至亿级的晶体管、二极管或其它器件集成在一块硅片上,它可以实现高度复杂的功能,例如微处理器、动态随机存取存储器等。
芯片讲解知识点总结一、芯片的基本结构芯片的基本结构通常包括晶体管、导线、电容和电阻等元件,这些元件通过微米级的工艺在芯片表面形成复杂的电路。
晶体管是芯片的基本元件,用于控制电信号的流动,实现逻辑运算和存储等功能。
导线则用于连接各个元件,形成复杂的电路结构,实现各种功能。
电容和电阻则用于调节电路的电性能,保证电路的稳定性和可靠性。
二、芯片的制造工艺芯片的制造工艺通常包括晶圆加工、工艺流程、掩膜光刻、离子注入、腐蚀蚀刻等环节。
首先,通过高纯度的硅材料制成大面积而薄的圆盘状硅片,即晶圆。
然后,在晶圆表面加工微米级的电路结构,通过掩膜光刻技术,将电路结构呈现在晶圆表面,然后进行离子注入和腐蚀蚀刻等工艺,最终形成复杂的电路结构。
整个制造工艺需要高精度的设备和技术支持,耗时耗力,成本也很高。
三、芯片的常见类型根据功能和用途的不同,芯片可以分为各种类型,包括微处理器、存储芯片、传感器芯片、集成电路等。
微处理器芯片是计算机和电子设备的核心组件,用于执行各种计算任务,是实现设备功能的重要部分。
存储芯片用于存储数据和程序,包括闪存、DRAM、SRAM等类型。
传感器芯片用于感知外界环境,包括光、声、温度、压力等各种传感器。
集成电路是指将多种功能集成在一个芯片中,实现各种复杂功能,如通信芯片、控制芯片、驱动芯片等。
四、芯片的发展趋势随着科学技术的不断发展,芯片也在不断演化和升级,主要体现在以下几个方面。
首先,芯片的制造工艺不断进步,从微米级到纳米级,将使得芯片的功能更加强大,性能更加稳定。
其次,芯片的功能不断拓展,从计算任务到图像处理、人工智能等各种复杂任务,将使得芯片的应用领域更加广泛。
再次,芯片的体积不断缩小,功耗不断降低,将使得电子设备更加轻薄、便携和节能。
最后,芯片的应用场景不断扩大,从传统的计算机、手机到物联网、智能家居等各种领域,将使得芯片的需求量持续增加,市场规模不断扩大。
在总结的部分,芯片作为电子设备的核心组件,具有重要的意义,其技术和应用场景的不断发展将对人类社会产生深远的影响,我们需要不断关注芯片技术的发展动向,掌握芯片的相关知识,从而更好地应对日益复杂的科技社会。
废旧芯片知识点总结高中一、废旧芯片的定义和分类1. 废旧芯片是指经过使用后,由于各种原因而不能再继续使用的芯片。
可以分为数字芯片、模拟芯片等不同类别。
2. 数字芯片包括微处理器、存储芯片、逻辑芯片等,模拟芯片包括放大器、滤波器、模拟综合器等。
3. 废旧芯片根据损坏程度和使用寿命可以划分为不同的等级,例如轻微损坏、中度损坏和严重损坏等。
二、废旧芯片的处理和回收1. 废旧芯片的处理主要包括回收、拆解和处理等环节。
2. 回收废旧芯片可以经过分类、清洗和检验等过程,然后重新加工利用或者进行资源回收。
3. 废旧芯片的拆解需要进行专业化设备和技术,以保证人员的安全和废旧芯片的完整性。
4. 处理废旧芯片主要有物理处理和化学处理两种方式,其中物理处理包括焚烧、粉碎和熔化等,化学处理包括溶解、还原和分离等。
三、废旧芯片的资源利用和环保问题1. 废旧芯片可以通过资源回收的方式进行再利用,例如提取金属、塑料和玻璃等资源。
2. 废旧芯片的焚烧和化学处理会产生大量的废气和废水,对环境造成严重污染。
3. 废旧芯片资源的合理利用有助于节约资源和减少环境污染,但需要严格控制废旧芯片处理的排放和危险废物的处理方法。
四、废旧芯片的再生利用和环境保护1. 废旧芯片的再生利用可以减少资源浪费和环境污染,有助于促进资源循环利用和可持续发展。
2. 废旧芯片的再生利用需要开发新的加工技术和设备,以提高资源回收的效率和质量。
3. 废旧芯片再生利用的环境保护意义重大,应该得到政府和社会的支持和重视。
五、废旧芯片的应用和价值1. 废旧芯片可以通过再生利用的方式制成新的电子产品或者其他工业产品,例如再生加工后的废旧芯片可以用于制造金属材料或者塑料制品。
2. 废旧芯片的再生利用有助于提高资源利用效率和经济效益,同时也可以减少对自然资源的依赖。
3. 废旧芯片再生利用的价值在于可持续发展和环境保护,为社会和经济的可持续发展做出了贡献。
六、废旧芯片的管理和监管1. 废旧芯片的管理和监管需要建立健全的法律法规和标准,建立完善的废旧电子产品回收体系和处理机制。
第七章基因芯片
一、学习目标
掌握基因芯片的基本概念、原理及技术流程。
熟悉基因芯片的类型、芯片探针的种类。
了解基因芯片在遗传性耳聋等疾病检验中的应用。
二、重点和难点内容
(一)基因芯片的原理
基因芯片是指将大量已知序列的寡核苷酸片段或基因片段作为探针,有序地、高密度地排列固定于支持物上,然后与标记的样品根据碱基配对的原则进行杂交,通过检测分析杂交信号的强度及分布,对基因序列及功能进行大规模、高通量的研究。
(二)基因芯片探针的种类
1. 全基因组探针
2. cDNA探针
3. 寡核苷酸探针
(三)基因芯片的技术流程
1. 芯片制备
2. 样品制备
3. 杂交反应
4. 信号检测及结果分析
(四)基因芯片的临床应用
1. 基因芯片在遗传性疾病检验中的应用
耳聋基因芯片检验(致聋基因)
2. 基因芯片在肿瘤疾病检验中的应用
肿瘤cDNA芯片检验(原癌基因、抑癌基因)
3. 基因芯片在精准医疗中的应用
药物代谢CYP450基因芯片检验(药物代谢酶基因CYP450)。
芯片基础了解知识点总结芯片指的是一种集成电路,它将电子元件和电路功能集成在一个芯片上,从而实现了更加精细化和高效化的电子设备。
芯片是现代电子设备中不可或缺的一部分,其种类和应用范围极为广泛,包括微处理器、存储芯片、传感器芯片、通信芯片等。
芯片的发展历史芯片的概念最早可以追溯到20世纪50年代,当时工程师们开始将多个晶体管集成在一个芯片上,从而实现了更加紧凑和高效的电路,这种集成电路被称为小规模集成电路(SSI)。
随着技术的进步,人们又发明了中等规模集成电路(MSI)和大规模集成电路(LSI),最终在20世纪70年代出现了超大规模集成电路(VLSI),从而实现了数千到数百万个晶体管在同一个芯片上的集成。
这一技术的突破极大地推动了电子设备的发展,并为计算机、通信、消费电子等领域带来了巨大的变革。
芯片的基础知识芯片的基本构成是晶体管、电容和电阻等电子元件,通过在芯片上布置这些元件并以一定的方式连接起来,可以实现各种电路功能。
通常情况下,一个芯片上包含了数十万到数百万个晶体管,这些晶体管可以通过布线连接形成不同的电路,例如逻辑电路、存储电路、模拟电路等。
此外,芯片上还有各种元器件和功能模块,如振荡器、时钟、计数器、多路器、解码器等,这些元器件和功能模块能够为芯片提供更加丰富和复杂的功能。
芯片的制造工艺芯片的制造是一个复杂而精密的过程,主要包括晶体管制造、电路布图设计、光刻、薄膜沉积、蚀刻、离子注入、金属化、测试等步骤。
首先,芯片的制造从设计开始,设计师会根据芯片的功能需求绘制出电路布图,然后将电路布图转化为光刻掩膜,通过光刻技术在硅片上生成晶体管。
接下来,对硅片进行薄膜沉积、蚀刻、离子注入等工艺,形成电路结构。
最后,将电路结构金属化,并进行测试和封装,最终形成完整的芯片。
芯片的分类芯片根据其功能和制造工艺的不同,可以分为不同的类别,包括数字芯片、模拟芯片、混合信号芯片、存储芯片、处理器芯片、通信芯片等。
最新高三生物重点知识点总结三篇高三生物应该是同学们比较喜欢的一门科目,相对于数学物理来说,生物难度较小,也就更好得分,为了在高考上尽量少失分,同学们要做好高三生物知识点的总结,考个好成绩。
下面就是小编给大家带来的高三生物知识点总结,希望能帮助到大家!高三生物知识点总结(一)基因对性状的控制:1、通过控制酶的合成来控制代谢过程;2、通过控制蛋白质分子结构来直接影响脱氧核苷酸是构成DNA的基本单位。
染色体是遗传物质的主要载体。
DNA分子结构:DNA双螺旋结构碱基互补配对原则碱基不同排列构成了DNA的多样性,也说明了生物体具有多样性和特异性的原因。
DNA双螺旋结构和碱基互补配对原则保证了复制能够精确、准确地进行,保持了遗传的连续性。
各种生物都公用同一套遗传密码。
中心法则的书写。
一个性状可由多个基因控制。
生物变异不可遗传:不引起体内遗传物质变化可遗传:基因突变、基因重组、染色体变异多倍体产生原因,是体细胞在有丝分裂过程中,染色体完成了复制,但受外界影响,使纺锤体形成受破坏,从而染色体加倍。
基因突变是生物变异的根本来源,为生物进化提供了最初的原材料。
通过有性生殖过程实现的基因重组,为生物变异提供了极其丰富的来源,是形成生物多样性的重要原因之一。
多倍体育种营养物质增加,但发育延迟、结实少。
单倍体育种可以在短时间内得到一个稳定的纯系品种,明显缩短了育种年限。
优生措施禁止近亲结婚;遗传咨询;适龄生育;产前诊断。
高三生物知识点总结(二)(1)植物基因工程:抗虫、抗病、抗逆转基因植物,利用转基因改良植物的品质。
基因工程与作物育种(抗虫农作物)单倍体育种方法:花药离体培养获得单倍体植株,再人工诱导染色体数目加倍。
单倍体育种优点:明显缩短育种年限,后代都是纯合体。
(2)动物基因工程:提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。
基因工程与药物研制(胰岛素、干扰素和乙肝疫苗等)(3)基因治疗:把正常的外源基因导入病人体内,使该基因表达产物发挥作用。
生物芯片原理与技术复习题一、名词解释(59)1.基因芯片:把生物活性大分子(如蛋白质和核酸)或细胞等,密集排列在固定的固相载体上,形成微型的检测器件,固相载体通常是硅片、玻片、聚丙烯或尼龙膜等2.反向杂交:是将各种不同的探针按有序的方式固定到固有的固相支持表面上,再与样本中标记的靶基因进行杂交。
3.实验设计:主要是指根据实验目的、实验材料及实验条件而选择合适的芯片,设计出最佳的样品生长、处理与收集方法,并在此基础上制定出杂交方案。
4.类型比较:通过比较不同样品类型的表达谱来找到差异表达的基因5.类型发现:通过基因表达谱的研究来对生物学样品进行分类6.MA散点图:横坐标为1/2(log2R+log2G),代表点的整体荧光读,用A(Average)表示,纵坐标为log2(R/G)=log2R-log2G,代表两种荧光强度的比值对数,即对数比,用M(minus)表示7.MA图可以更直观的观察系统偏移的形式及是否存在强度依存的系统偏移。
是log2R对log2G的散点图的一种转换形式,顺时针旋转45度并把尺度缩小为原来的1/2.8.信噪比:得到的真实荧光信号的一个重要参数,典型的信噪比是信号峰值除以信号的变异9.假阳性率:为假阳性基因数占芯片上基因总数的比例(%),其计算公式可以简化为:PFR=FP/N,其中N为芯片上的基因总数。
10.Gridding:划格,根据芯片阵列的行和列的数目由计算机生成的一个网格。
11.生物芯片:把生物活性大分子(如蛋白质和核酸)或细胞等,密集排列在固定的固相载体上,形成微型的检测器件,固相载体通常是硅片、玻片、聚丙烯或尼龙膜等。
①狭义:微阵列芯片,主要包括cDNA微阵列、寡核苷酸微阵列、蛋白质微阵列和小分子化合物微阵列等②广义:能对生物成分或生物分子进行快速并行处理和分析的厘米见方的固体薄型器件,主要还包括微流体芯片和“芯片实验室”12.生物学重复:基因芯片实验的目的是解释生物问题,因此选择来源于同一生物群体的不同样本进行实验是最好的方法13.探针(probe):使用前标记了的,用于检测特定基因或转录产物存在或表达的DNA或RNA或寡核苷酸序列。
高中生物基因工程知识点总结一、基因工程1、基因工程:通过诱导、控制、修饰和组装酶分子改造生物的技术手段,即基因工程。
2、基因是什么:基因是DNA(deoxyribonucleic acid)在调控生物表达的功能单位,它是细胞在传递遗传信息的实体,也是遗传的核心物质。
它决定着生物体的各种性状特征。
3、基因的分类:基因可以按照性质和功能分为结构基因、调控基因和其他基因。
4、基因工程改造方法:基因工程技术有多种,包括基因重组技术、克隆技术、突变技术、转基因技术和增幅技术等。
二、基因工程在实验室中应用1、基因工程在实验室中的应用:基因工程技术在实验室中的应用大大提高了有关生命科学研究的准确性和灵敏度,广泛应用于药物研发、蛋白质检测、临床诊断等领域。
2、基因芯片:基因芯片是一种微小的电子设备,它可以通过在芯片上安装的特定探针来检测特定基因的表达情况或者其他特征。
这种技术可以用来快速检测病毒、细菌等多种病原体,也可以用来研究和监测人体疾病的进展情况。
3、基因测序:DNA测序技术是利用数字技术对准确确定和分析DNA序列的一种技术。
它可以用来检测基因组DNA的结构、查找靶基因和生物多样性、研究基因变异和肿瘤等。
4、基因合成:基因合成技术是以整合DNA的方式制造新的蛋白质的技术,它是把细菌、哺乳动物等常用基因以指定的比例混合在一起。
三、基因工程的发展1、基因工程的发展趋势:基因工程的发展将继续走向优化、分析和精细化。
将进一步提升对生命系统的认识,并能更好地利用基因信息提高生物系统的性能。
2、基因工程的应用场景:基因工程可用于转基因作物的研发、制药新药研发、生物燃料的生物柴油等方面的开发应用,还可以进行生命科学的深入研究,探索新的生物机理。
3、基因工程的未来发展:基因工程技术将在药物研发、医疗诊断、育种良种、食品检测、农药残留和农作物耐药性等方面获得更大的应用,发挥更大的作用,更好地促进人类健康。
第4章基因操作的主要技术原理基因操作的方法包括:大分子DNA的提取、DNA分子的切割和连接、核酸分子杂交、凝胶电泳、细胞转化、DNA序列分析、基因的人工合成、基因定点突变、PCR扩增等。
DNA分子的切割和连接是基因操作的核心技术。
一、核酸的分离和纯化技术核酸包括DNA、RNA两种分子,在细胞中它们都是以与蛋白质结合的状态存在。
DNA:真核生物染色体DNA——双链线性;真核生物的细胞器DNA——双链环状;原核生物的核区DNA、质粒——双链环状。
RNA:RNA分子在大多数生物体内均是单链线性分子。
一般生物体基因组DNA大小为107-8bp。
DNA提取的目的(1)可用PCR从基因组中扩增基因;(2)作RAPD分析,区别两种物种之间的亲缘关系;(3)作Southern分析,检测是否转入基因;探测同源的基因;(4)作酶切图谱,用于DNA测序。
(一)总DNA的提取DNA在低浓度盐溶液中,几乎不溶解,如在0。
14 mol/L的氯化钠溶解度最低,仅为在水中溶解度的1%,随着盐浓度的增加溶解度也增加,至1mol/L氯化钠中的溶解度很大,比纯水高2倍。
总DNA:一般来说是指基因组DNA ,即细胞核内的染色体DNA分子。
核DNA分子呈极不对称的线性结构,一条染色体为一个DNA分子。
其长度与直径的比例极不对称性,使其对极械力十分敏感。
分离纯化中DNA分子的断裂是很难避免的。
尽可能保持DNA分子的完整性是DNA分离技术的关键。
(1)有效制备大分子DNA的方法主要考虑两个原则:①防止和抑制内源DNase对DNA的降解;DNase 以Mg2+、Mn2+为辅助因子,只要加入一定的螯合剂,如EDTA(乙二胺四乙酸钠)、柠檬酸便可。
②尽量减少对溶液中DNA的机械剪切力。
动作轻柔、减少涡旋、使用大口吸管。
(2)DNA提取的主要操作过程(3)DNA提取的主要问题及解决方法:①DNA沉淀呈棕色,很难酶切或扩增;多酚、单宁、色素等氧化所致。
芯片发展知识点归纳总结一、芯片的概念与分类1. 芯片是一种集成电路,又称为微电子芯片、半导体集成电路。
它是在一块半导体材料上按照电路原理图和设计要求集成了多个电子器件、电子元件和电子连接线路等元器件的微型电路的总称。
2. 芯片按照功能和用途可以分为模拟芯片、数字芯片、混合信号芯片等不同类型的芯片。
3. 芯片按照集成度可以分为SSI芯片(小规模集成电路)、MSI芯片(中规模集成电路)、LSI 芯片(大规模集成电路)、VLSI芯片(超大规模集成电路)等不同级别的芯片。
4. 芯片按照技术工艺可以分为MOS芯片、BiCMOS芯片、CMOS芯片等不同工艺的芯片。
二、芯片的发展历程与技术趋势1. 20世纪50年代,第一块集成电路芯片诞生,开启了芯片技术的发展历程。
2. 20世纪70年代,微处理器芯片和数字信号处理器芯片开始出现,标志着数字芯片的时代正式到来。
3. 20世纪80年代,CMOS技术得到了广泛应用,开启了芯片功耗降低、速度提高的新时代。
4. 21世纪以来,芯片技术不断取得突破,人工智能芯片、物联网芯片、5G通信芯片等新型芯片成为发展的热点。
5. 未来,芯片技术将朝着更高性能、更低功耗、更高集成度、更小尺寸、更低成本的方向发展。
三、芯片的关键技术与主要应用1. 芯片的关键技术包括工艺技术、封装技术、测试技术、设计技术等多个方面。
2. 芯片的主要应用包括计算机、通信、消费电子、汽车电子、工业控制、医疗电子等多个领域。
3. 在计算机领域,CPU、GPU、内存芯片等是最重要的芯片产品;4. 在通信领域,射频芯片、基带处理器芯片、光通信芯片等是最重要的芯片产品;5. 在消费电子领域,功放芯片、触摸芯片、传感器芯片等是最重要的芯片产品;6. 在汽车电子领域,汽车控制芯片、车载娱乐芯片、安全芯片等是最重要的芯片产品;7. 在工业控制领域,嵌入式处理器芯片、工业通信芯片、传感器接口芯片等是最重要的芯片产品;8. 在医疗电子领域,医疗影像处理芯片、医疗监护芯片、健康管理芯片等是最重要的芯片产品。
芯片讲解知识点总结大全首先介绍芯片的定义和分类,然后逐步深入讲解芯片的原理、制造工艺、应用和发展趋势。
接下来,将讨论各种类型的芯片,包括中央处理器(CPU)、图形处理器(GPU)、存储芯片、集成电路等,并分别介绍它们的工作原理和应用领域。
最后,会深入探讨芯片在人工智能、物联网、5G等领域的应用,以及未来芯片技术的发展方向。
**第一部分:芯片概述****1.1 定义**芯片,也称作集成电路芯片,是将几十亿甚至几百亿个微小的半导体器件,如电晶体管和电容器,集成在一个芯片上,从而实现了电路的微型化和高度集成化。
芯片是现代电子技术中最基本、最重要的组成部分之一。
**1.2 分类**根据用途和功能的不同,芯片可以分为中央处理器(CPU)、图形处理器(GPU)、存储芯片、集成电路等多种类型。
此外,还可以按照制造工艺的不同进行分类,如ASIC芯片和FPGA芯片。
**第二部分:芯片原理及制造工艺****2.1 芯片的原理**芯片利用半导体材料的电学特性,通过控制电流的流动来实现信息的处理和存储。
其中的微小器件构成了逻辑门、触发器等基本逻辑单元,然后通过布线来实现各种复杂的功能。
**2.2 制造工艺**芯片的制造工艺主要包括晶体管的制作、沟道刻蚀、金属线的铺设等过程。
其中的关键步骤有光刻、腐蚀、离子注入和金属化等。
**第三部分:芯片的类型和应用****3.1 中央处理器(CPU)**CPU是整个计算机的核心部件,它负责执行各种指令并控制计算机的运行。
CPU的内部结构包括运算器、控制器和寄存器。
**3.2 图形处理器(GPU)**GPU是一种专门负责处理图形和影像的芯片,它通常用于游戏、图像处理和科学计算领域。
GPU的架构包括流处理器、纹理单元和帧缓冲器。
**3.3 存储芯片**存储芯片主要包括动态随机存取存储器(DRAM)、闪存存储器等,它们用于存储数据和程序。
随着技术的发展,存储密度和速度逐渐提升。
**3.4 集成电路**集成电路是将大量的电子器件集成在同一片半导体晶片上,可以分为数字集成电路和模拟集成电路。
基因芯片小知识(一)背景介绍高通量、全基因组的DNA芯片已经成为生物领域十分有用的工具。
然而,芯片实验产生的数据量日益增长,由于不同的分析方法,会得出不同结论,因而分析起着关键作用。
基因芯片分析就是为了通过生物信息学方法从这些芯片数据中发现可能对生物效应起作用的关键基因,从中寻找特定模式并对每个基因给予注释,从而挖掘出隐含的生物学过程并抽提出生物学的或功能层面上的意义。
根据芯片的使用目的,一张芯片可能包含数十、数百甚至数十万的不同序列。
被排列成矩阵的DNA片段通常称为探针,而样本RNA 则被成为靶标。
基本的芯片实验中,样本mRNA首先被反转录成cDNA(在过程中同时被荧光标记),后与芯片上的核酸探针混合,互补杂交的cDNA就结合到芯片上,而未被杂交的样本被洗脱掉。
芯片被一个荧光扫描仪扫描后,芯片上某个位置探针结合上了样本中互补的核酸,就在该位置显出了一个荧光点,此位置提示基因的身份,而荧光强度则提示了原始样本中该mRNA水平的高低。
芯片技术不只用于检测基因表达,也可以用于检测单核苷酸多态性等。
在芯片技术中有两种基本方法:单染色技术和双染色技术。
单染色技术是将一个样本经一种荧光标记后单独杂交的一张芯片上,是目前使用最多的方法。
将一个样本单独与一张芯片杂交,可以方便简单地在多张芯片之间进行比较。
产生的芯片数据为单通道信号数据,这种方法产生的数据变异大,需要通过重复实验来减少误差。
双染色技术是把两个样本用不同荧光标记后一起杂交到同一张芯片上。
用于检测两种不同条件下基因表达的差异情况,如疾病组织和正常组织(往往多个正常组织DNA混合在一起,作为”pool“样本);处理组与对照组。
两个样本(如处理与对照)被两种不同荧光标记。
一个样本的cDNA用Cy5(一种显示为红色染料)标记,另一个样本用Cy3(一种显示为绿色的染料)标记。
这两种荧光标记的样本混合后与芯片上的探针竞争杂交。
这样产生的芯片数据为双通道信号数据。
第一章生物芯片概述生物芯片概念生物芯片是将大量生物分子按预先设计的排列固定于一种载体表面,利用生物分子的特异性亲和反应,来分析各种生物分子存在的量的一种技术。
生物芯片的分类根据生物芯片的结构特点根据用途不同:二、生物芯片的研究概况生物芯片的发展最初级的生物芯片DNA芯片1991 寡核苷酸芯片1994 测序芯片1995 cDNA芯片其他生物芯片生物芯片技术研究存在的问题重复性(稳定性)提高灵敏度增强标准化实现设备及软件完善操作过程简化三、生物芯片技术的基础知识生物芯片技术工作的总流程生物芯片的制备生物芯片技术主要包括四个基本技术环节:芯片制备、样品制备、生物分子反应、信号的检测与分析生物芯片的制备步骤有哪些?分别有什么目的?基片处理、点样、固定、封闭第二章核酸芯片一、核酸芯片简介概念:核酸芯片是指采用一定的技术将许多特定的DNA序列排列固定于固相支持物表面,然后与标记的样品进行杂交,通过检测杂交信号来实现对生物样品的快速、并行和高效的检测和分析。
二、核酸芯片的载体载体概念:用于连接、吸附或包埋各种生物分子使其以水不溶性状态行使功能的固相材料统称为载体。
如何选择载体?载体表面必须具有可进行化学反应的活性基团,以便于生物分子进行偶联。
使单位载体上结合的生物分子达到最佳容量载体应当是惰性的和有足够的稳定性载体具有良好的生物兼容性,以利于制作不同种类的芯片。
载体类型:玻片、硅片、硝酸纤维素膜、尼龙膜、塑料等三、寡核苷酸芯片技术oligonucleotide microarrayoligochip概念:寡核苷酸芯片是把寡核苷酸固定在玻片上,与荧光标记的待检序列在一定条件下杂交,经洗涤后扫描获得检测信息。
制作技术与原理原位合成原理(略)合成后微点样原理利用手工或自动点样装置将预先合成和纯化的寡核苷酸点在经特殊处理的载体上即可。
包括接触式与非接触式两种,主要用于中低密度芯片制备点样方式及点样针比较三种针的优缺点?使用裂缝针时,如果看到玻片上某些点没有点上,分析可能的原因?点印完以后,含有斑点的区域必须加以行列标志,为什么?如何保存?点样的后期处理目的:为了使探针能与载体表面牢固结合,同时,避免在杂交过程中非特异性的吸附对实验结果(特别是背景)造成影响。
小结:寡核苷酸芯片的基本概念寡核苷酸芯片的制备原理光引导原位合成点样针及点样过程四、cDNA微阵列芯片cDNA是与mRNA互补的DNA分子,长约0.2-5.0kb。
cDNA微阵列芯片是由固定于基质材料上的cDNA片段组成的微阵列,待测样品标记后与芯片上的探针分子杂交,通过荧光强度的检测对杂交结果进行分析。
主要内容:cDNA文库的构建提高cDNA文库构建的效率cDNA基因文库构建的步骤细胞总RNA的提取和mRNA的分离第一条cDNA合成双链cDNA合成双链cDNA克隆进质粒或噬菌体载体并导入宿主中繁殖cDNA文库构建效率cDNA文库构建的效率低的表现?造成这种低效率的主要原因?如何提高cDNA文库构建的效率?表达谱基因芯片:用来检测样本中RNA/mRNA,即基因表达(转录水平)的研究芯片。
将待测样品(处理组)与对照样品的mRNA以两种不同的荧光分子进行标记,然后同时与芯片的探针进行杂交,通过分析两种样品与探针杂交的荧光强度的比值,来检测基因表达水平的变化。
表达谱研究的方式:基因表达丰度的绝对检测基因表达发生变化的相对检测第三章蛋白芯片二、蛋白质芯片技术的概念狭义的概念:蛋白质芯片是由固定于载体上的蛋白质微阵列组成,然后与要检测的组织或细胞的混合物进行杂交,在通过自动化仪器分析得到的结果。
广义的概念:能对蛋白质进行快速、并行分析的生物芯片都可称之为蛋白质芯片三、蛋白质芯片的分类根据应用目的:蛋白质功能芯片研究DNA-protein、RNA-protein、protein-protein等相互作用的的芯片用来检测蛋白质的生物活性蛋白质检测芯片(蛋白质分析芯片、蛋白质表达芯片)主要用于识别检测复杂生物样品溶液中的目标多肽四、蛋白质芯片制备及分析1、载体的选择-玻璃胺反应性表面适用于蛋白的点样巯基反应性表面适合免疫球蛋白G抗体的点样疏水性表面(尼龙或硝酸纤维素)也适合作载体,但有更强的非特异性吸附。
实验中较好的载体材料:Hydrogel载体(聚丙烯酰胺为基质)FAST以及CAST基片(固化尼龙或硝酸纤维素)2、探针的选择狭义:蛋白质或多肽广义:核酸、核酸-蛋白复合物或其他配基3、探针的固定样品在载体上排布的实现方式大多是先制备好蛋白质样品库,再通过点样系统实现(一般不采用原位合成法)蛋白质的固定方法:1)物理吸附。
2)蛋白分子与基片表面形成化学键。
3)包埋。
4)蛋白分子的表面交联4、生物分子杂交反应缓冲液、温度、时间、离子强度……5、检测分析在扫描前,基片应在空气中充分干燥。
扫描和数据的分析与核酸微阵列相似,并遵循各自的流程。
五、蛋白质芯片的应用研究蛋白质的表达研究蛋白质与蛋白质之间的相互作用检测蛋白与小分子物质的作用,例如蛋白质与DNA ,RNA分子等。
第四章组织芯片一、组织芯片的概念及分类组织芯片(tissue chip)的概念:又称为组织微阵列(tissue microarrays,TMA),是将成百上千个不同组织标本按预先设计的排列固定在一张固相载体上形成组织微阵列,用不同的基因探针或抗体与之杂交,以分析目的基因在相关的组织中表达的差异性。
组织芯片的分类:按照组织点样数目的不同低密度(<200)中密度(200-600)高密度(>600)按照组织来源不同人类组织芯片动物组织芯片植物组织芯片二、组织芯片的制备组织芯片的制备仪主要包括:操作平台、打孔采样装置、定位系统打孔采样装置对供体组织蜡块进行采样,也可对受体蜡块进行打孔定位装置可使受体蜡块线性移动,从而制备出孔径、孔距、孔深完全相同的组织芯片蜡块。
组织芯片的制备步骤通过常规制作H-E切片和显微镜检测分析来实现对典型病变部位所在石蜡块的选择和定位组织标本块的妥善保存原因:有助于以后重新评估实验和利用相同的供体重建TMA保存组织标本块的基本信息打孔仪不同孔径的优缺点分析对组织芯片技术有效性的论证组织芯片上微小的组织样本能否代表原组织的情况?直径0.6mm的组织样本并不能完全反应整个组织的情况,但通过在同一组织中不同部位多次取样可以降低误差,TMA技术是一种总体水平上的研究工具,而并不用于个体的研究。
已经有很多paper直接比较了TMA技术与常规切片技术,这两种方法的一致性达到90%。
第五章生物芯片的检测什么是生物芯片的检测?通过构建一些特殊的检测装置将标记信号转化成可供分析处理的图像数据,以便分析在生物芯片上的生化反应。
生物芯片检测的目的是什么?生物芯片检测的目的是将不可见的生物分子的微弱变化通过生物、化学、光学、电子和软件等多学科交叉技术的综合处理,转换成可见的数字图像信号,实现信号的放大、增强和可视化,以便进行科学研究。
生物芯片的检测系统是什么?生物芯片扫描仪硬件系统与软件系统荧光:是从一种被激发光照射的荧光团发射出来的。
常见的荧光的发射波长总是比激发波长要长。
每种染料都有一个荧光光谱与激发光谱在荧光分析中,可利用激发光谱选择灵敏的激发光波长,利用发射光谱选择灵敏的检测波长。
斯托克斯位移(Stokes shift):激发峰与发射峰之间的波长差应用:选择斯托克斯位移较大的荧光染料例如:Cy3:550nm/570nm 20nmCy5:649nm/670nm 21nm二、生物芯片扫描仪的主要组成部分激发光、发射光收集、空间定位、激发光与发射光识别、荧光探测器三、生物芯片扫描仪检测原理扫描仪的分类根据探测器不同:①PMT扫描仪②CCD扫描仪生物芯片相对与激光器及探测器是否移动来进行扫读:①扫描检测:激光共聚焦扫描仪②固定检测:CCD芯片扫描仪芯片检测中存在的几个问题:洁净的工作环境扫描过程一定要平稳扫描检测要及时??片子避免多次重复扫描四、有关检测系统的重要参数及扫描过程信噪比得到真是荧光信号的一个重要参数表示方法:信号/噪声两类噪声暗电流噪声:没有光输入时产生的噪声来源于器件的背景噪声发射噪声:光输入过程中产生的噪声来源于光的粒子性所产生的背景噪声光漂白(Photobleaching)指荧光染料分子在激发光的照射下,其产生荧光的强度随着时间的延长逐渐变弱消失的过程。
与光漂白有关的因素照射光的强度、照射时间其他因素灵敏度指扫描仪测定最微弱荧光的能力。
通常用um2能测定的荧光分子数来表示。
为什么要调节仪器的灵敏度?样品的准备阶段:同种染料的不同类型与批次的影响样本本身的影响:不同样本之间的荧光强度变化;同一样本内部,不同基因表达丰度差异如果扫描仪的灵敏度范围设置不当,可能出现的情况:①扫描强度太弱②扫描强度太强像素与分辨率像素:构成图像的最小单元分辨率:单位面积内容纳的像素的数目像素的大小决定了分辨率的高低,像素越大,分辨率越高,分辨率越高则图像越清晰,定量的准确度就越高,可以提供更精细的具有统计意义的数据。
扫描过程将杂交、洗脱后的芯片放置于载片台上设置扫描参数粗扫矩阵区域调整扫描参数和扫描区域,进行精确扫描,获得图谱软件分析五、生物芯片图像处理(必考)芯片图像处理的目的?得到芯片上点的强度,并在这些强度的基础上量化基因的表达水平。
评估每个点的质量,并对芯片的整个工作过程可能出现的问题提出预警一句话:芯片处理的目的是得到芯片上样点的具体信息。
一、芯片图像的性质理想芯片图像的性质:子块的大小相同子块间的距离相同所有点的形状是圆形,并且大小相同所有点之间的距离相同片子上没有灰尘或其他污染图像背景均一而且值很小理想情况芯片图像的处理(必答)将设定大小、距离和一定个数的圆放到图像上,落在圆内的像素是信号,落在圆外的是背景。
实际芯片图像的性质信号点位置偏移点大小与形状不规则有污染其他一些全局性因素二、芯片图像的处理(必答)样点的识别与位置的确定划格图像信号与背景的分割分割信号值与背景值的确定信息提取样点质量评估与结果校正质量评估三、常用的芯片图像处理软件导入图像选定拟分析的区域,输入矩阵的行、列及矩阵个数生成网格,调整网格图像分割计算信号强度数据分析第六章与生物芯片相关的生物信息学主要体现在三个方面:确定芯片检测目标→提取什么信息芯片设计→如何提取信息实验数据管理与分析→如何处理与利用信息基因芯片设计主要包括两个方面探针的设计:如何选择芯片上的探针探针在芯片上的布局:如何将探针排布在芯片上基因芯片设计的原则:重复性互补性敏感性与特异性可控性可读性(三)实验数据管理与处理方法数据存储与标准化数据的预处理数据的归一化数据存储与标准化(必考)目的、意义数据海量、复杂便于数据查询与分析便于不同试验之间的数据比较存储的方法:计算机存储信息的基本方式:文件系统与数据库系统标准化的存储格式正在发展中,基因芯片发展年限短,数据复杂,芯片生产平台、处理软件各异微阵列基因表达谱数据组织(MGED)提出了芯片实验室最低限度信息标准(minimum information about a microarray experiment,MIAME)数据的预处理:背景的校正弱信号的处理数据的对数转换重复数据的合并数据的归一化第七章生物芯片研究进展利用基因芯片研究干旱胁迫下玉米基因表达生物芯片在药物分析中的应用生物芯片在药物分析中的应用Genome Biology:全基因组芯片分析家蚕基因表达特征英国诊断公司生物芯片早期诊断心肌梗死在美大兵脑中植入芯片 24小时监测宿主生命迹象实验设计(略)一、基因芯片细菌鉴定实验(一)、实验目的利用基因芯片技术对大肠杆菌和野油菜黄单胞菌两种微生物进行鉴别。