生物信息与生物芯片..pptVIP

Microfluidics (MF)技术 微芯片 芯片上蚀刻大量微流路(直径10~50 μm)并与大量微室(nanoliter，毫微升等级化学反应室)相连 允许进行大量平行试验 微流路的液流由电渗、压力、离心力驱动 具快速、低耗、廉价、便携等特点 促进分子遗传学技术向微型化、高通量化、自动化大步迈进 Ducre等(2005)对此技术市场分析指出：目前约500 million euros，至08年将升致1.46 billion MF技术与PCR及凝胶电泳技术结合 玻片上蚀刻流路后覆盖玻片即成微管道，玻片背后将三块恒温铜块(95℃、55~65℃、72~77℃)作热源，反应液流经不同温度区完成解链、退化和延伸，扩增细菌解旋酶基因176 bp，20循环，仅10多分钟 在芯片上将连续流式PCR与芯片毛细管电泳连接组成DNA分析系统 在同一芯片上细胞分离、基因扩增及产物电泳等联用装置，实现Lab-on-a-chip技术 三、基因诊断 从正常人的基因组中分离出DNA并与芯片上的特异性方阵杂交，可得到标准图谱。从病人基因组中分离DNA并与芯片杂交就得到病变图谱，通过图谱的比较、分析，就可以得出病变的DNA信息：部位、什么序列改变 P53、HIV-1的芯片己有售 四、基因组分析与新基因的发现 将基因组中的一些多态信息装入芯片中，通过对不同组织的cDNA进行杂交，检测差异表达的基因 五、药物筛选 六、样品制备、分离和检测 　　生物芯片可广泛地应用于医学、农业、环境、国防、航空航天、生物计算机等众多学科领域，将对人类社会产生巨大的影响 生物信息　　　　与　　　　　　　生物芯片 生物信息学(Bioinformatics) 　　　　　　　 生物信息(Bioinformatics) 　　　　　　　——广义的概念 生命现象是不同层次上的物质、能量与信息的交换，不同层次是指核酸、蛋白质、细胞、器官、系统、整体等 研究生物体系和生物过程中信息的内涵和信息的传递 生物电磁学与电磁生物学、视觉系统与光信息处理、脑和神经系统与信息、生物体结构与微光机电系统 Computation Informatics Biology Bioinformatics 算法 统计学 信息理论 图形学 科学可视化 图像识别 人工智能 密码学 非线性动力学 计算机模拟 语言学 机器学习 数据库 软件工程 计算机网络 分布式系统 数据获取 数据解释 基因组图谱 三维结构预测 分子建模 药物设计 同源比较 分子进化 数据库检索 基因预测 仪器设计 数据库构建 基因调控 基因诊断及治疗 生物信息学 计算机科学和数学 分子生物学 生物信息学的研究内容 数学、计算机科学、生物学 1、与HGP相关的研究内容 2、功能基因组研究相关内容 3、蛋白组学相关 4、基因芯片信息学研究 基因功能预测 序列同源比较　如果基因A与基因 B有相当的同源性，那么基因A可能具有类似基因B的功能。 蛋白质结构预测 　 可以通过计算（如分子力学、分子动力学等）来进行结构预测 （1）对于自然的蛋白质结构和未折叠的蛋白质结构，两者之间的能量差非常小（1kcal/mol 数量级） （2）研究蛋白质结构的计算量非常大 比较基因组学研究 生命是从哪里起源与进化的？ 　　遗传密码是如何起源的？ 　　物种间的最小差异是多少？ 　　鼠和人的基因组大小相似，都含有约三十亿碱基对，基因的数目也类似，可是鼠和人差异确如此之大，这是为什么？ 　　不同人种间基因组的差别仅为 0.1%；人猿间差别约为1%。但他们表型间的差异十分显著。 这又为什么？　　完整基因组序列的比较研究是解决这些问题的重要途径。 生物芯片(biochip)技术 　　　　　　　 1、分类 Clayton et al: Nature Methods, 2: 621~627, 2005 几种最简单的微芯片 (Micronit Microfluidics公司产品) 2.功能生物芯片－ (a) 芯片PCR (b) 加热恒温铜片 张自立 等: 现代生命科学进展, 科学出版社, 2004 Lab-on-a-chip 张自立 等: 现代生命科学进展, 科学出版社, 2004 3.信息生物芯片技术原理 将大量探针分子固定在支持物上，然后与标记的样品进行杂交，通过检测杂交信号的强弱进而判断样品中靶分子的种类和数量 基因（DNA）芯片技术 概　述 包括： 杂交技术：核酸杂交技术 探针标记技术：萤光探针标记法 检测技术：激光共聚焦检测技术 特殊之处：微阵列技术和微点样技术 　特点：微型化、集约化与标准化，使其具有小量、精确、光谱、全面、快捷和灵活的特点