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分子生物学技术在食品安全中的应用食品安全一直是人们关注的焦点之一。
随着科学技术的不断发展，分子生物学技术在食品安全领域的应用逐渐得到广泛关注。
本文将探讨分子生物学技术在食品安全中的应用，并分析其优势和局限性。
一、基因检测技术1. PCR技术聚合酶链式反应（PCR）是一种广泛应用于食品安全领域的分子生物学技术。
它通过扩增DNA片段，可以快速、准确地检测食品中的病原微生物和污染物。
2. 基因芯片技术基因芯片技术利用微阵列芯片上固定的探针，可以同时检测大量基因，实现高通量的基因分析。
在食品安全中，基因芯片技术可以用于检测食品中的转基因成分和潜在的病原体。
二、基因编辑技术1. CRISPR-Cas9技术CRISPR-Cas9技术是一种新兴的基因编辑技术，已经用于食品安全领域。
通过CRISPR-Cas9技术，可以精确地编辑食品作物中的基因，改良其产量、抗病性等性状，提高食品的质量和安全性。
2. 基因驱动技术基因驱动技术是一种新型的基因编辑技术，可以使遗传改变在自然种群中快速传播。
在食品安全中，基因驱动技术可以用于控制害虫的繁殖和传播，减少农药的使用，提高食物的安全性。
三、基因组学研究1. 可疑物质追溯基因组学研究可以通过分析食品中的DNA序列，追溯食品的来源和生产过程。
如果发现食品中存在可疑的物质，基因组学研究可以帮助确定其来源和是否符合安全标准。
2. 基因组数据库建设基因组数据库可以收集和整理各类食品中的基因组信息，为食品安全监管和溯源提供支持。
通过基因组数据库，可以更好地监测食品中的基因改良成分和潜在风险。
四、优势和局限性分子生物学技术在食品安全中的应用具有以下优势：高灵敏度、高特异性、高通量、快速、准确。
这些技术可以大大提高食品安全水平，减少安全隐患。
然而，分子生物学技术在食品安全中仍然存在一定的局限性：高成本、复杂操作、技术要求高。
此外，部分新兴的基因编辑技术引发了道德和伦理等方面的争议，需要更进一步的研究和讨论。
生物芯片的设计和应用生物芯片是一种将微生物学、化学、物理学、电子学和计算机科学相结合的高新技术产物，通过制造密集电极和传感器，使能量和信息在细胞水平上进行交换。
随着现代生物和医学领域的发展，生物芯片技术越来越得到广泛的应用。
本文将具体介绍生物芯片的设计和应用，以增加大家对这一技术的了解。
一、生物芯片的设计生物芯片的设计涉及到许多技术领域，其中最重要的是微流控芯片技术。
微流控技术是一种将微控制技术应用于流体领域的技术，它通过微型加工技术，在芯片上构建微流道系统，控制微米级别的流动，实现微小颗粒的流动、操纵和控制。
生物芯片通常采用微流控技术，将生物分子（如蛋白质和DNA）放在芯片上，使用微流控系统对生物分子进行捕获和分离。
微流控技术能够实现非常高的集成度和高灵敏度，特别适用于遗传学、药物筛选、生态环境等多个领域。
二、生物芯片的应用1. 基因芯片基因芯片是最常见的生物芯片之一，它通过技术手段将基因分子固定在芯片上，并使用探针（probe）来检测芯片上的基因。
通过检测基因的表达情况，人们可以了解不同种类的生物在不同条件下的表达差异，进而研究生物的遗传信息和生理功能。
基因芯片的应用领域很广，如基因表达谱分析、疾病诊断和个性化治疗等。
2. 蛋白芯片蛋白芯片是一种用于检测蛋白质水平的生物芯片。
与基因芯片类似，蛋白芯片也可以用于疾病诊断和治疗。
蛋白芯片通常使用抗体或其他识别分子作为探针，检测样品中的特定蛋白质。
通过分析蛋白质的表达差异，可以为药物研发、疾病的早期检测、治疗方案的个性化制定等提供重要的信息。
3. 细胞芯片细胞芯片是一种将活体细胞和芯片结合的生物芯片。
细胞芯片能够实现对整个细胞或细胞组分的分析和操纵。
通过对细胞进行操纵和控制，人们可以深入了解细胞生物化学过程和细胞信号传递等机制。
细胞芯片的应用领域包括免疫学、细胞学、药物筛选等。
4. 环境监测芯片环境监测芯片是一种用于监测环境中有毒有害物质的生物芯片。
基因芯片基因芯片(genechip)（又称DNA芯片、生物芯片）的原型是80年代中期提出的。
基因芯片的测序原理是杂交测序方法，即通过与一组已知序列的核酸探针杂交进行核酸序列测定的方法，在一块基片表面固定了序列已知的八核苷酸的探针。
当溶液中带有荧光标记的核酸序列TATGCAATCTAG，与基因芯片上对应位置的核酸探针产生互补匹配时，通过确定荧光强度最强的探针位置，获得一组序列完全互补的探针序列。
据此可重组出靶核酸的序列。
基因芯片- 概述基因芯片(gene chip)的原型是80年代中期提出的。
基因芯片的测序原理是杂交测序方法，即通过与一组已知序列的核酸探针杂交进行核酸序列测定的方法，可以用图11-5-1来说明。
在一块基片表面固定了序列已知的八核苷酸的探针。
当溶液中带有荧光标记的核酸序列TAT GCAATCTAG，与基因芯片上对应位置的核酸探针产生互补匹配时，通过确定荧光强度最强的探针位置，获得一组序列完全互补的探针序列。
据此可重组出靶核酸的序列。
基因芯片又称为DNA微阵列(DNA microarray)，可分为三种主要类型：1）固定在聚合物基片（尼龙膜，硝酸纤维膜等）表面上的核酸探针或cDNA片段，通常用同位素标记的靶基因与其杂交，通过放射显影技术进行检测。
这种方法的优点是所需检测设备与目前分子生物学所用的放射显影技术相一致,相对比较成熟。
但芯片上探针密度不高，样品和试剂的需求量大，定量检测存在较多问题。
2）用点样法固定在玻璃板上的DNA探针阵列，通过与荧光标记的靶基因杂交进行检测。
这种方法点阵密度可有较大的提高，各个探针在表面上的结合量也比较一致，但在标准化和批量化生产方面仍有不易克服的困难。
3）在玻璃等硬质表面上直接合成的寡核苷酸探针阵列,与荧光标记的靶基因杂交进行检测。
该方法把微电子光刻技术与DNA化学合成技术相结合，可以使基因芯片的探针密度大大提高，减少试剂的用量，实现标准化和批量化大规模生产，有着十分重要的发展潜力。
基因芯片在食源性致病微生物检测中的应用生活中，因微生物引起的食物中毒事件频有发生，食品微生物检测与研究对人民的安全饮食极为重要。
自二十世纪八九十年代以来，随着现代科学技术的不断进展，特别是免疫学、生物化学、分子生物学的不断进展，新的细菌诊断技术与方法已广泛用于食品微生物的鉴别。
食品微生物检测与研究在快速自动化采样与检测方面取得了较快的进展, 生物传感器、基因分析及酶联免疫分析等技术在食品微生物学检测中被广泛应用[1]。
然而，上述生物学技术通常每次仅能检测一种食源性微生物，无法全面分析检测食品中所存在的微生物的种类、分布及数量，这是食品微生物学亟待解决的一个重要问题。
进入本世纪后，随着分子微生物生物学与分子化学的飞速进展，对病原微生物的鉴定已不再局限于对它的外部形态结构及生理特性等通常检验上，而是从分子生物学水平上研究生物大分子，特别是核酸结构及其构成部分。
在此基础上建立的众多检测技术中，核酸探针(Nuclear acid probe)与聚合酶链反应(Polymerase chain reaction)与新近进展起来的基因芯片（DNA microarray）技术的建立与广泛应用，为全面快速准确地分析鉴定水体、空气、土壤与食品等环境中的各类微生物提供了一种崭新的技术工具与平台[2]。
目前,基因芯片已广泛应用于包含环境微生物、微生物生态,人类、兽医、食品与植物的诊断,与水质监控、工业微生物等等[3,4]，这里本文将着重讨论基因芯片应用于食源性致病微生物检测的基本原理与步骤，包含食品微生物采样、基因组DNA 分离纯化、PCRE扩增、芯片杂交等过程的要求，与该技术的应用现状与前景。
1 基因芯片检测微生物的基本原理与步骤1.1 基因芯片检测微生物的基本原理基因芯片是20世纪90年代中期从传统的基于膜杂交检测DNA的Southern Blot与与检测RNA的Northern Blot技术进一步进展而来，但它融微电子学、生物学、物理学、化学、计算机科学为一体，比传统检测方法在节约人力、时间、费用的同时，能对研究对象进行高通量分析，被评为1998年度世界十大科技进展之一。
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
勤读力耕 立己达人 1
基因芯片技术及其应用
摘要： DNA芯片技术是指在固相支持物上原位合成寡核苷酸，或者直接将大量的DNA探针以显微打印的方式有序地固化于支持物表面，然后与标记的样品杂交，通过对杂交信号的检测分析，即可获得样品的遗传信息。由于常用计算机硅芯片作为固相支持物，所以称为DNA芯片。 关键词 DNA芯片 制备 检测 应用 随着人类基因组计划的逐步实施以及分子生物学相关学科的迅猛发展，越来越多的动植物、微生物基因组测序得以测定，基因序列数据正在以前所未有的速度迅速增长。DNA芯片的出现是科学发展的必然产物。本文就DNA芯片的制备及其在医学领域的应用予以阐述。 1 基因芯片的制备及检测技术[1-4]
1.1 基因芯片的制备方法 1.1.1 原位合成法 其中最具代表的是原位光刻合成法。该法是利用分子生物学、微电光刻技术及计算机技术等直接在基片上合成所需的DNA探针。除原位光刻合成法外，原位合成法还包括原位喷印合成和分子印章在片合成法。
1.1.2 直接点样法 该法是将制备好的DNA（cDNA）片段直接点在芯片上。近来有人提出用电定位捕获法和选择性沉淀法制备芯片。
1.1.3 电定位捕获法 是将生物素标记的探针在电场的作用下快速地固定在含有链霉素亲和素的琼脂糖凝胶膜上。由于生物素与链霉素亲和素的强亲合力，使得探针的固定更加容易和牢固。在电场的作用下，靶基因能快速地在杂交部位积聚，大大缩短了杂交时间，提高了杂交的效率，且改变电场电极的方向可以除去未杂交或低效率杂交的靶基因。
1.1.4 选择性沉淀法 该技术是用金属纳米粒标记探针的方法来制备微阵列，靶基因在芯片上与探针杂交后发生选择性沉淀，通过检测沉淀物的电化学值等来获取相应的生物信息。 勤读力耕 立己达人 2
1.2 样品的标记
标记的方法有同位素标记、生物素标记、荧光标记等，目前普遍采用的是荧光标记法。随着纳米技术的发展，用纳米金标记探针，显示了比荧光标记更加灵敏的优势。
1.3 基因芯片的杂交 芯片杂交条件的优化主要根据探针的类型、长度以及研究目的来确定。如用于基因表达检测时，杂交条件选择为高样品浓度、低盐、低温和长时间，严谨性要求较低；若用于基因突变检测，则杂交时间需短时、高盐和高温条件下高严谨性杂交。为克服影响杂交的诸多不利因素，有人利用肽核酸（PNA）制备基因芯片。PNA是一类以中性酰胺为骨架的DNA类似物，与DNA亲合力强，形成的PNA－DNA对盐离子浓度和温度的依赖性降低，提高了检测的特异性和灵敏度。
1.4 信号的检测 当芯片杂交完毕之后，需要对信号进行收集和分析。使用的标记物不同，相应的检测方法也各异。由于普遍使用荧光物标记，故荧光芯片扫描仪种类也就最多，主要包括激光扫描荧光显微镜，激光共聚焦扫描显微镜，CCD相机改进的荧光显微镜，DNA芯片直接制作在光纤维束切面上并结合荧光显微镜的光纤传感器。
2 基因芯片的应用[1-6] 2.1 基因表达的分析 自Stanford大学的Schena M等[1]首次发表了用DNA微阵列研究基因表达的论文后，基因芯片用于研究基因表达成为近年来研究的热门课题。Watarus G等利用cDNA芯片比较了胚滋养细胞与非滋养细胞中转录调控因子的表达差异，揭示了转录调控因子在胚胎发生过程中不同时期的表达及在胚滋养细胞中的多种勤读力耕 立己达人 3
功能；Keith M S等用含40 000条基因及ESTs的cDNA芯片研究了巨细胞瘤形成的基因表达，确定了OPGL（Osteoprotegrin Ligand）在巨细胞瘤形成中所起的重要作用，为研究巨细胞瘤形成及确定抗瘤药靶提供了依据。
2.2 基因多态性(SNPs)分析及突变检测 近年来利用芯片检测SNPs及突变的报道层出不穷，Chee M等用含有135 000条探针的基因芯片检测了16.6 kb的人类线粒体基因组，在所分析的10个样品中检出了505个SNPs，对每个样品的检测可在12 min内完成，正确率达99%；宋沁馨等[2]采用芯片电泳技术检测了人抑癌基因P53外显子8上的突变，测定了不同比例突变率的混合样本，所有样本可在100 内被检出。
2.3 菌种类鉴定及耐药性监测 核糖体基因(rDNA)在细菌进化过程中保持相对的保守性，被誉为分子分类学上的“金指标”，制备种类鉴定芯片时常选rDNA为探针制作的依据。Anthony R M等用PCR扩增细菌23S rDNA，与芯片杂交后在4 h内快速诊断菌血症，与常规培养检测法相比，准确率达77.8%；翟俊辉等[3]制备了包括大肠杆菌、伤寒沙门氏菌等20种细菌的16 S rDNA芯片，用于检测临床常见感染性细菌。
芯片除了可用于细菌种类鉴定外，在耐药性检测方面也显示出潜力。Troesh A等[4]用含结核分支杆菌16 S rDNA和rpoB的芯片，同时进行了分支杆菌种类鉴别和对利福平耐药性的检测；Lorelei W等在同一张基因芯片上原位扩增和检测了能代表细菌种类特异性的基因，大肠杆菌gyrA、沙门氏菌gyrA、弯曲杆菌gyrA、葡萄球菌mecA和衣原体隐蔽性质粒。该芯片不仅可以鉴定细菌种类而且可以检测耐FQNS细菌gyrA的突变；Douglas R C等[5]用17种tet基因，内酰胺酶bla-TEM-1，16 S rDNA片段制备的DNA探针芯片，正确地检测了39株耐四环素细菌的tet基因； Zhou W等报道了用基因芯片检测奈瑟氏球菌gyrA和ParC基因的突变，该芯片可同时检测耐药菌gyrA在Ser 91，Asp95位发生的双突变，以及在gyrA双突变基础上ParC Glu91，Ser97这两个位点也同时发生突变的情勤读力耕 立己达人 4
况；蒋红霞等报道用寡核苷酸芯片检测了大肠杆菌、金黄色葡萄球菌及鸡毒支原体等3种病原菌gyrA基因83位和87位发生的突变。
2.4 药理学及毒理学研究 基因芯片技术一个重要且具有很高应用价值的发展，就是为新药筛选、毒理学研究提供了一个新的技术平台。Heller R A等[6]首次用cDNA芯片检测了炎症发生时基因的表达情况，观察了在抗炎药作用下基因的表达差异；Makajima T等报道用基因芯片来研究受体和离子通道，在20 000个转录子中，筛选出51个用于合成受体和离子通道的粒细胞亚型——选择性转录子，其中6个是属于碱性粒细胞选择的和/或酸性粒细胞选择的，且指出这6个转录子对应的受体或离子通道可能是抗过敏药物在体内的潜在性药靶；Kume E 等用毒理芯片观察了链唑霉素(SZ)对肝的毒性作用，结果表明所涉及的上调基因是与细胞分裂/凋亡，免疫/过敏反应，压力反应/异源物质代谢等功能相关的，下调基因与糖、脂肪、蛋白质代谢相关；Reghavendra P H S等用毒理芯片观察了暴露在河豚毒素下的神经胶质细胞中与神经退行性变化相关的基因表达情况，指出河豚毒素可能通过其中一些基因表达的改变而发挥毒性作用。
2.5 在白血病研究中的应用 Golub等认为应用基因芯片技术进行白血病分型具有简便、准确、特异性高等优点。1999年他们设计了一种含6817个人类基因的芯片，用来自38份急性白血病患者的骨髓样本，分别测其基因表达谱和AML、ALL的相关性，测定后得到大量相关数据，包括形态学、免疫学、细胞遗传学等各种指标，从而建立一个基因表达谱与AML和ALL的数据库。又从这1100个基因中选择了50个与AML、ALL相关度更高的基因，与38份病例样本杂交，36例分型诊断与临床诊断完全一致，其余2例不能明确分型。另外又对34例初治白血病患者进行了分型诊断，29例诊断正确。
用于检测白血病亚型的DNA芯片的问世给临床带来极大方便，是对MIC分型的补充和发展。有一例患者有典型的白血病症状，但是形态学检查不典型，据勤读力耕 立己达人 5
相关实验检测诊断为急性髓系白血病(AML)。治疗几个月后，未见好转，怀疑诊断有误，应用此种芯片与患者骨髓细胞 cDNA进行杂交反应，结果显示AML及ALL相关基因表达均较低，排除了患AML的可能性，而在数据分析中发现其基因表达图谱与腺泡样横纹肌肉瘤相关基因有极高的相关性，从而确诊为平滑肌肉瘤，治疗方案改变后病情很快缓解。
2.6 在恶性淋巴瘤研究中的应用 弥漫性大B细胞性淋巴瘤(DLBCL)是非霍奇金淋巴瘤中最常见的一种亚型，在临床上有明显的异质性，其中只有40%患者化疗效果好且无病生存期长，而其余预后较差。Alizadeh等[7]认为上述情况反映了DLBCL的异质性，即基因表达图谱的差异。他们用含17865个基因的DNA芯片对DLBCL、滤泡性淋巴瘤(FL)、慢性淋巴细胞白血病(CLL)、正常人的外周血、淋巴结、扁桃体等的T、B淋巴细胞相关基因表达图谱进行研究。将DLBCL分为两类，一类为原始中心B细胞样DLBCL（GCB-like DLBCL），另一类为激活的B细胞样DLBCL （Activated B-like DLBCL），它们有不同的基因表达谱，反映不同的细胞发育阶段。根据上述发现分析了42例DLBCL疗效及预后情况，所有患者均采用具有可比性的标准多药联合化疗方案治疗，两者总生存期和无病生存期均有显著差异(p<0.01)，GCB-like DLBCL的5年生存率为76%，而Activated B-like DLBCL仅为16%。因此利用基因谱分型对判断临床疗效和预后及发现新的肿瘤亚型有重要意义。
3.结语 尽管基因芯片技术在生命科学领域越来越受到广泛的关注和重视，但还有许多问题亟待解决，如降低芯片的制作成本，简化样品制备过程，提高检测过程的智能化，提高芯片灵敏度及特异性，以及方法的标准化等方面，还需不懈的努力和探索。相信随着技术的不断创新和日益成熟，基因芯片技术会像微电子产品一样对人类社会产生重大而深远的影响。
