• 由于常用计算机硅芯片作为固相支持物，所以称为DNA芯片。DNA 芯片又被称为基因芯片（gene chips）、DNA阵列（DNA array） 、cDNA芯片（cDNA chips）、寡核苷酸阵列（oligonucleotide array）等。
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•DNA芯片
•针式打印法（接触式点样）
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• DNA芯片
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•点阵的制作
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•DNA芯片
• 样品的准备
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• 样品的准备包括 样品的分离纯化 扩增 标记
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•DNA芯片
•样品准备
•分离纯化
•分离纯化：样品来源于活的细胞，使用一定方法分 离并纯化DNA或RNA（特别是mRNA）。只有达到 一定纯度的样品，才能保证后续操作的正确。
•采用事先合成的DNA或制备基因探针，然后打印 在支持物上 喷墨打印 优点：速度快，量准，对支持物表面要求低； 缺点：斑点大，探针密度低，液滴分配不均 针式打印 优点：简便，价低，液滴小，探针密度大； 缺点：准确性和重现性差
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•DNA芯片
•喷墨打印技术
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•DNA芯片
• 分子杂交
• 芯片• 的杂交： • 将已知序列的DNA探针显微固化于支持物表面，将
已标记好的样品与之进行杂交，杂交过程一般在30 分钟完成。样品与DNA芯片上的探针阵列进行杂交 。
• 与经典分子杂交的区别：
• 杂交时间短，30分钟内完成
• 可同时平行检测许多基因序列
DNA芯片技术
•DNA芯片原理及分类 •DNA芯片的操作 •DNA芯片技术的应用与展望
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•DNA芯片
•DNA芯片的基本原理 基因芯片的原理是基于核酸分子碱基之间(A-T/C-G互补 配对的原理,利用分子生物学、基因组学、信息技术、微 电子、精密机械和光电子等技术将基因或DNA分子排列 在特定固体物表面构成的微点阵。然后将标记的样品分 子与微点阵上的DNA杂交,以实现多达数万个分子之间的 杂交反应,高通量大规模地分析检测样品中多个基因地表 达状况或者特定基因(DNA)分子的是否存在的目的 基因芯片的优点： 高通量·大规模·高度平行性·快速高效·高灵敏度·高度自动 化 缺点：在同一温度下杂交，不同探针杂交效率不同。
DNA芯片原理、分类与 操作
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2020年4月13日星期一
DNA芯片
• DNA芯片技术是指在固相支持物上原位合成（in situ synthesis）寡 核苷酸探针，或者直接将大量的DNA探针以显微打印的方式有序的 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 分析即可得出样品的遗传信息（基因序列及表达的信息）。
•ATACGTTAGATC
•重组的互补序列
•—•TATGCAATCTAG
•TATGCAATCTAG •靶序列
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•DNA芯片
•DNA芯片分类
根据DNA芯片的制备方式可以将其分为两大类：
• 原位合成芯片 synthetic genechips:指采 用显微光蚀刻技术在芯片的特定部位合成 寡核苷酸而制成的芯片。 特点：合成的寡核苷酸链较短，密度较高 。
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• 基因芯片结构示意图
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•DNA芯片
DNA芯片的制备
•支持物的预处理:
支持物分两类 • 实性材料 包括硅芯片，玻璃，瓷片等。目
前最常用者为玻璃。预处理的目的是使其表 面形成羟基，氨基等活性基团，以便与单核 苷酸或DNA形成共价键 • 膜性材料 包括聚丙烯膜，尼龙膜，硝酸纤 维素膜等 通常要包被氨基硅烷或多聚赖氨 酸等，使其带上正电荷，以吸附DNA
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•DNA芯片
DNA芯片的制备
•原位合成芯片的制备
•1 显微光蚀刻技术 •优点：合成速度快，步骤少 •缺点：合成的探针短，效率低 •2 压电打印法 •合成的探针可达40-50 nt，合成效率较高
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟来自••DNA芯片
•DNA芯片的制备
•DNA微阵列的制备
•把探针固定于载体表 面
•目标分子富集
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•分子间的杂 交
•结果检测与数据分 析
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•DNA芯片
•基因芯片
•荧光标记的样 品
•共聚焦显微镜
•获取荧光图象
•杂交
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•探 针 设 计
•杂交结果分析 •
•DNA芯片
•DNA芯片的制备
芯片的制备包括 支持物的预处理、 原位合成芯片的准备 DNA微集陈列的制备
• 影响杂交反应的因素：
• 盐浓度、温度、反应时间、DNA二级结构
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•目前分离纯化使用的试剂均有商品出售，品牌繁多 ，原理也不尽相同，产物收率和耗时也相差甚远
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•DNA芯片
样品准备
•样品扩增和标记
样品的扩增：扩增的目的在于获得足够的样品量。现 已发展出固相PCR系统。 样品的标记：主要采用荧光标记法，也可用生物素， 或放射性核标记。标记的方式采用PCR或RT-PCR。常 用的荧光色素为Cy3、Cy5。用Cy3、Cy5标记dNTP， 经PCR后，产物即可被标记。待测样品和对照可采用 双色荧光标记。
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• DNA芯片
• 原理 -- 通过杂交检测信息
制备原理
•一组寡核苷酸探针 •ATACGTTA
•TACGTTAG
•由杂交位置确定的一组 •核酸探针序列
•ATACGTTA
•TACGTTAG •ACGTTAGA •CGTTAGAT •GTTAGATC
•杂交探针组
•ACGTTAGA•CGTTAGAT •GTTAGATC
• DNA 微集阵列 DNA microarry:指将预先 制备的DNA片段以显微打印的方式有序地 固化于支持物表面。 特点：片段较长，密度较低。
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•DNA芯片
DNA芯片的操作及应用
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•DNA芯片
•基因芯片使用步骤
•芯片制作
•样品处理