当前课程知识点:普通生物学 > 第二章 分子生物学基础 > 第三节 生物技术及其应用 > 2.3.2 DNA芯片技术
DNA芯片技术
或者也叫( Microarray) 技术
实际上是上世纪九十年代
才发展起来的新技术
它实际是把所有的探针分子
是固定在一个支持物上
然后再与带有荧光标记的
DNA样品或者RNA样品分子进行杂交
然而通过检测每一个探针分子的
上杂交信号强度
从而获取
样品分子的数量和序列的信息
我们可以全基因组DNA芯片技术为一个例子
给大家们介绍一下
芯片技术是怎么样做的
首先
芯片
的大小实际上是
和我们所熟悉的
显微镜载玻片的大小
是非常类似的这是最早的时候
它们实际上就是利用了
载玻片来去做这个实验
最初的芯片是在这么大的
载玻片上
排列了几千到几万个不同的探针
而全基因组芯片的设计
它是把探针
是怎么样设计的呢
实际上是根据基因组中DNA的序列
然后呢把它们变成了一段段小的
寡聚核苷酸链
这些小段的寡聚核苷酸链加起来
每个都是一小段一小段一小段
连续起来就变成整个基因组中所有的地方
然后它们把这些小的寡聚核苷酸链
按照一定规律把它排布在这个玻璃片上
形成了一个阵列
所以阵列中的每一个小点
它都是一个探针
然后有成百上千条这样的
短链的引物所组成
所以你可以想象
把整个一个人的基因组
都可以把它放在这么一张
很小的芯片上去
这样分析起来就会非常非常的方便
其次
那么有了这个探针
你想要检测某一个样品
比如说你看到一个病人
你希望知道
他和正常人之间
在基因转录上存在一个什么样的差异
那么你想要用这个
芯片技术来去检测它
那你该怎么做呢
其实很简单
你需要做的是第一
从病人体内
以及
你需要从一些正常人的体内
去提取
这样的总RNA因为你不然
没办法知道
哪些基因的表达是正常的哪些是不正常的
所以你希望看到的
是通过病人和正常人之间的比较
然后来看 这些表达上的差异
当你把
RNA分别从正常人和病人中提取出来以后
你可以通过体外的办法合成cDNA
然后分别进行不同的标记
比如你把正常人的cDNA标记为红色荧光
然后把病人cDNA标记为绿色荧光
然后把这两种样品混合在一起
然后放在芯片上在特定的条件下进行杂交
然后进行清洗
然后最后呢
因为这个阵列这个芯片很小
这上面的阵列你是没有办法用肉眼
去看也不能用普通的扫描仪去看
所以你需要一种特殊的扫描仪
对芯片上的荧光进行扫描。
那么你能看到一个结果就像图中所示
你可以看到这上面有一个点
有红的有黄的有绿的
为什么有这样的点呢
假设
如果一个基因
在正常人和病人中的
它们表达水平是差不多的
那么总RNA中
这个基因编码的
mRNA的数目也应该差不多
然后通过反转录以后
我们获得的cDNA的量
在两个样品中也应该接近
所以被两种荧光标记的
cDNA分子应该数目差不多
然后在杂交过程中
实际上我们把这两种分子混合在一起
然后来自这两种样品的cDNA
实际上它们都可以随机的
和芯片上
对应的这个探针进行杂交
而这个探针实际上由
几百上千这样的短的oligo
所以说你有很多很多这样标记的分子杂交上去
那么最后的结果就是说
它们都是随机的
杂交到那上面去
所以最后
得到的
实际上是
1:1的比例
接近于1:1的比例和探针结合
而因为我们知道
一半的cDNA是
被我们标记有红色荧光
另一半被标记为绿色荧光
那么我们如果把这两个荧光同时放在一起
我们就可以看到一个黄色的点
这就是芯片上面扫描结果出来以后
我们看到的
黄色的点代表这个位置的
所以
芯片扫描出来的图像中
黄色的点
就代表在这个位置上
它的cDNA的数量在两个样品中是相当的
也就是说这个基因的表达
是在两个样品中是非常类似的
而如果
一个基因它只在一个样品
比如说正常人或者在病人中表达
那么你最后扫描后得到的
对应的 这个基因的探针
他就只会显示出来一个颜色
如果是在
正常人中表达
那么它也许就显示出来是个红色
如果只在病人中表达
那么它就显示出来绿色
所以这些红色和绿色的点
就意味着
是在这两个样品中
得到了差异性表达的基因
所以利用DNA芯片技术
经过最后计算机的
分析处理以后
可以在一次实验中
寻找到
两个样品之间在
基因表达上的所有差距
所以就可以极大的提高人们寻找
不同条件下差异表达基因的能力
而且整个的操作过程
相对来说非常简单
所以
这个芯片技术
可以用于大规模筛查
由基因突变而引起的疾病
-绪论
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-第一节 细胞概述
-第一章 细胞生物学基础--第一节 细胞概述
-第二节 细胞膜与物质的跨膜运输
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-第三节 真核细胞的结构
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-第四节 细胞的能量代谢
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-第二节 基因的表达调控
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-第四节 人类基因组及其遗传疾病
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-第三章 高等植物体的结构与功能--第二节 植物的生长
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-第五节 植物生长发育的调控
--3.5.6 乙烯
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-第四章 高等动物体的结构与功能--第五节 内环境的控制
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-第四章 高等动物体的结构与功能--第六节 内分泌系统
-第七节 神经系统与神经调节
-第四章 高等动物体的结构与功能--第七节 神经系统与神经调节
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-第四章 高等动物体的结构与功能--第八节 生殖与胚胎发育
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