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第六章基因芯片讲述
第六章 基因表达数据分析 生物信息学和基因芯片是新内容; 提纲 一 基因芯片简介 (1)基因芯片的发展历史 (2)基因芯片的分类 (3)基因芯片的基本原理 (4)基因芯片的技术流程 (5)基因芯片的应用 二 生物信息学在基因芯片中的应用 (1)基因芯片数据流关系图 (2)生物信息学在基因芯片中的应用 一 基因芯片简介 2. 基因芯片的分类 3. 基因芯片的基本原理 基因芯片(gene chip),又称DNA微阵列(microarray),将大量探针以高密度固定于支持物上,然后与标记的核酸样品进行杂交,通过检测杂交信号的强弱进而判断样品中靶分子的数量。 基因芯片的基本原理: 碱基互补匹配。 4. 基因芯片的技术流程 5. 基因芯片的应用 基因芯片用于基因诊断: 通过基因芯片诊断地中海贫血患者的血液细胞发现在B-珠蛋白基因中存在3个明确的突变位点. 二、生物信息学在基因芯片中的应用 体现在三个方面: 芯片设计 可靠性分析 数据分析 (1) 芯片设计的一般性原则 (1)互补性 (2)敏感性和特异性 (3)容错性: 采用冗余探针 (4)可靠性 (5)可控性: 设置质量控制探针 (6)可读性: 通过探针布局,使杂交信号便于观察理解 一个理想的基因芯片图像具有以下几个性质: (1)芯片单元的形状和尺寸相同; (2)每个单元的中心位于象素点上; (3)无灰尘等引起的噪声信号; (4)最小和均匀的图像背景强度。 存在的问题 急需解决的问题 : ①生物芯片的重复利用。 ②生物芯片的多重用途。 ③统一的行业标准。 ④定量分析。 ⑤降低检测生物芯片的仪器的价格。 提纲 一 基因芯片简介 (1)基因芯片的发展历史 (2)基因芯片的分类 (3)基因芯片的基本原理 (4)基因芯片的技术流程 (5)基因芯片的应用 二 生物信息学在基因芯片中的应用 (1)基因芯片数据流关系图 (2)生物信息学在基因芯片中的应用 红: 正调节 绿: 负调节 黑:不变化或参照 * * 生物信息学 Bioinformatics Where? Go? 生物信息学 基因芯片 促进 丰富 1.基因芯片的发展历史 Southern Northern Blot Dot Blot Macroarray Microarray 高通量、 自动化、 灵敏度高 (一)按载体材料分类 玻璃芯片、硅芯片、陶瓷芯片。 (二)按点样方式分类 原位合成芯片、点样芯片。 (三)按基因芯片的使用功能 测序芯片、表达谱芯片、基因差异表达分析芯片。 基因芯片 荧光标记的样品 共聚焦显微镜 获取荧光图象 杂交结果分析 探 针 设 计 杂交 芯片制作、 样品制备、 分子杂交、 信号检测与结果分析 基因芯片 荧光标记的样品 共聚焦显微镜 获取荧光图象 杂交结果分析 探 针 设 计 杂交 芯片制作 样品准备 样品的分离纯化: DNA , mRNA 扩增: PCR, RT—PCR,固相PCR 样品的标记: 荧光标记(常用Cy3、Cy5) 分子杂交 信号检测与结果分析 测序、 表达谱分析、 基因表达差异分析 基因芯片测序流程 提取什么信息 如何提取信息 如何处理和利用信息 确定芯片检测目标 芯片设计 数据管理与分析 探针设计 解决杂交条件一致性问题 芯片优化 提高芯片制备效率 公共 数据库 专用 数据库 确定目标 选择待检测的目标序列 数据分析 分析杂交检测结果及可靠性 基因芯片 数据库 图像处理 数 据 库 查 询 序 列 分 析 生 物 信 息 学 数 据 挖 掘 数 据 可 视 化 杂交检测图像 基因芯片数据流图 1.基因芯片数据流关系图 2. 生物信息学在基因芯片中的应用 基因芯片检测的根本原理DNA的变性和复性. 因此探针如果在同一个芯片上与不同的点进行杂交,要求杂交的温度要尽可能一致. Tm: 凡使50%杂交体分子发生变性分解的温度称为解链温度, 即Tm. (1) 芯片设计的一般性原则 (2) 可靠性分析 (3) 数据分析 图象预处理 网格定位 背景滤除 荧光信号提取 归一化处理 网格定位结果 背景区域 背景滤除 荧光信号提取 Cluster 配合 TreeView软件
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