基因芯片的工作原理_基因芯片可以查哪些病

发布者:温暖微风最新更新时间:2018-04-19 关键字:基因芯片  工作原理 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

什么是基因芯片

  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靶核苷酸的探针。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。

基因芯片的工作原理

  利用杂交的原理,即DNA根据碱基配对原则,在常温下和中性条件下形成双链DNA分子,但在高温、碱性或有机溶剂等条件下,双螺旋之间的氢键断裂,双螺旋解开,形成单链分子(称为DNA变性,DNA变性时的温度称Tm值)。变性的DNA黏度下降,沉降速度增加,浮力上升,紫外吸收增加。当消除变性条件后,变性DNA两条互补链可以重新结合,恢复原来的双螺旋结构,这一过程称为复性。复性后的DNA,其理化性质能得到恢复。

  

  利用DNA这一重要理化特性,将两个以上不同来源的多核苷酸链之间由于互补性而使它们在复性过程中形成异源杂合分子的过程称为杂交(hydridizaTIon)。杂交体中的分子不是来自同一个二聚体分子。由于温度比其他变性方法更容易控制,当双链的核酸在高于其变性温度(Tm值)时,解螺旋成单链分子;当温度降到低于Tm值时,单链分子根据碱基的配对原则再度复性成双链分子。因此通常利用温度的变化使DNA在变性和复性的过程中进行核酸杂交。

  

  核酸分子单链之间有互补的碱基顺序。通过碱基对之间非共价键的形成即出现稳定的双链区,这是核酸分子杂交的基础。杂交分子的形成并不要求两条单链的碱基顺序完全互补,所以不同来源的核酸单链彼此之间只要有一定程度的互补/顷序就可以形成杂交双链,分子杂交可在DNA与DNA、RNA与RNA或RNA与DNA的两条单链之间。利用分子杂交这一特性,先将杂交链中的一条用某种可以检测的方式进行标记,再与另一种核酸(待测样本)进行分子杂交,然后对待测核酸序列进行定性或定量检测,分析待测样本中是否存在该基因或该基因的表达有无变化。通常称被检测的核酸为靶序列(target),用于探测靶DNA的互补序列被称为探针(probe)。在传统杂交技术如DNA印迹(Southern bloTIng)和RNA印迹(Northern bloTIng)中通常标记探针,被称为正向杂交方法;而基因芯片通常采用反向杂交方法,即将多个探针分子点在芯片上,样本的核酸靶标进行标记后与芯片进行杂交。这样的优点是同时可以研究成千上万的靶标甚至全基因组作为靶序列。

  

  具体地讲,利用核酸的杂交原理,基因芯片可以实现两大类的检测:RNA水平的大规模基因表达谱的研究和检测DNA的结构及组成。

基因芯片的种类

  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。

  

  它是在基因探针的基础上研制出的,所谓基因探针只是一段人工合成的碱基序列,在探针上连接一些可检测的物质,根据碱基互补的原理,利用基因探针到基因混合物中识别特定基因。它将大量探针分子固定于支持物上,然后与标记的样品进行杂交,通过检测杂交信号的强度及分布来进行分析。基因芯片通过应用平面微细加工技术和超分子自组装技术,把大量分子检测单元集成在一个微小的固体基片表面,可同时对大量的核酸和蛋白质等生物分子实现高效、快速、低成本的检测和分析。

基因芯片的应用

  由于尚未形成主流技术,生物芯片的形式非常多,以基质材料分,有尼龙膜、玻璃片、塑料、硅胶晶片、微型磁珠等;以所检测的生物信号种类分,有核酸、蛋白质、生物组织碎片甚至完整的活细胞;按工作原理分类,有杂交型、合成型、连接型、亲和识别型等。

  由于生物芯片概念是随着人类基因组的发展一起建立起来的,所以至今为止生物信号平行分析最成功的形式是以一种尼龙膜为基质的“cDNA阵列”,用于检测生物样品中基因表达谱的改变。

  

基因芯片可以查哪些病

  1、产前遗传性疾病检查

  抽取少许羊水就可以检测出胎儿是否患有遗传性疾病,同时鉴别的疾病可以达到数十种甚至数百种,这是其他方法所无法替代的,非常有助于“优生优育”这一国策的实施。

  2、对病原微生物感染诊断

  目前的实验室诊断技术所需的时间比较长,检查也不全面,医生往往只能根据临床经验做出诊断,降低了诊断的准确率,如果在检查中应用基因芯片技术,医生在短时间内就能知道病人是哪种病原微生物感染;而且能测定病原体是否产生耐药性、对哪种抗生素产生耐药性、对哪种抗生素敏感等等,这样医生就能有的放矢地制定科学的治疗方案。

  3、对具有高血压、糖尿病等疾病家族史的高危人群普查

  4、接触毒化物质人群恶性肿瘤普查

  5、其他对心血管疾病、神经系统疾病、内分泌系统疾病、免疫性疾病、代谢性疾病等,如采用了基因芯片技术,其早期诊断率将大大提高,而误诊率会大大降低,同时有利于医生综合地了解各个系统的疾病状况。

我国基因芯片的研究现状

  目前,我国尚未有较成型的基因芯片问世,但据悉已有几家单位组织人力物力从事该技术的研制工作,并且取得了一些可喜的进展。这是一件好事,标志着我国相关学科与技术正在走向成熟。基因芯片技术是一个巨大的产业方向,我们国家的生命科学、计算机科学乃至精密机械科学的工作者们应该也可以在该领域内占有一席之地。但是我们应该充分地认识到,这不是一件轻易的事,不能够蜂拥而至,不能“有条件没有条件都要上”,去从事低水平重复性的研究工作,最终造成大量人力物力的浪费。而应该是有组织、有计划地集中具有一定研究实力的单位和个人进行攻关,这也许更适合于我国国情。


关键字:基因芯片  工作原理 引用地址:基因芯片的工作原理_基因芯片可以查哪些病

上一篇:智能医疗与MEMS技术人工智能技术深度结合开发的胶囊机器人
下一篇:中国高端医疗器械和微流控芯片市场巨大

推荐阅读最新更新时间:2024-03-16 12:13

V锥型流量计的特点及工作原理
V锥型流量计的特点 精度高:V锥型流量计[2]的精度为测量值的±0.5%,贸易计量级为±0.3%(系统精度需参照应用条侏及二次仪表的精度)。 重复性好:V锥型流量计的重复性很好,为±0.1%。 量程比宽:V锥型流量计的量程较其它类型的差压流量计大得多,正常情况下为10:1,若有必要不是也可加大。在雷诺数高于8000时输出信号为线性,若低于8000也可测量,但需对输出信号根据曲线进行修正。 直管段要求低:伯努力方程要求受测流体为理想流体,在实际应用中这是根本不可能的,很多情况会造成流体分布不均匀,如弯头,阀门,缩径,扩径,泵,三通等等,对其它仪表而言,这是一个很难解决的问题。V锥流量计可在极为恶劣的情况下均匀流体分布,如在紧
[测试测量]
V锥型流量计的特点及<font color='red'>工作原理</font>
LED数字电子钟设计电路及工作原理
LED 电子钟的制作方法在很多电子报刊杂志上都可以见到,但大多数在断电后都要重新设置时间等参数,给使用带来很多不便。也有用后备电池作为备用电源的,但往往体积较大。本文介绍的LED电子钟克服了以往的弊端,而且采用了家电通用的红外遥控器进行控制,方便使用。有一路闹铃输出,可以通过遥控器设置闹铃时间及允许与否。 一.工作原理 DS1302为达拉斯公司的一种实时时钟芯片,主要特点是采用串行数据传输,可为掉电保护电源提供可编程的充电功能,并且可以关闭充电功能。采用普通32768Hz晶振。 AT89C2051作为主控芯片,一是对接收到的红外遥控编码进行判断识别,并执行相应的处理;第二就是定期的读取时钟芯片DS1302中的时间并把小时和肥
[电源管理]
LED数字电子钟设计电路及<font color='red'>工作原理</font>
单相异步电动机的结构 单相异步电动机工作原理
  单相异步电动机的结构   单相异步电动机由转子和定子两部分组成。   定子:定子由铁芯和绕组组成。铁芯上有数个均匀分布的齿,齿间绕上数个匝数的线圈,这些线圈接到电源上,形成定子绕组。定子绕组通电后,产生一个旋转磁场,使转子开始旋转。   转子:转子由铁芯和导体组成。通常采用笼型转子,即铸铝或铸铜制成的短路铁芯,芯内套有多条铜条,两端连接短路环,形成了一个类似“鼠笼”的结构。当定子绕组通电后,产生的旋转磁场感应在转子上,使得转子中的铜条内产生感应电流,形成一个自生磁场,与定子磁场作用产生转矩,从而转动转子。   端盖:端盖固定在转子两端,起到支撑转子、保护转子和定子的作用。   轴承:轴承安装在端盖上,支撑转子转动,保证
[嵌入式]
高压电机滑环的作用及工作原理
高压电机滑环的作用及工作原理 滑环的材质要求机械强度大,并是电的良导体,还要具有耐腐蚀性,在与电刷滑动接触时,必须具备耐磨性和稳定的滑动接触特性。一般,钢质集电环的耐磨性好,机械强度大,因此大多用于因极性引起集电环磨损差较大的同步电机上。 滑环要求耐腐蚀性时,可使用不锈钢,但不锈钢的滑动特性不稳定,与电刷组合不合适往往使电刷产生跳动,容易造成电刷温升过高或异常磨损,所以使用时必须倍加注意。 径向集电环是一种非常常见的电器配件,正常运行时,三相绕组通过径向集电环引出的电阻短接。上绕有对称的三相绕组。启动时,在转子绕组中串入一个启动电阻,达到了减小启动电流的目的。径向集电环轻度振动时应及时处理,以免事态扩大。如果不及时处理,会
[嵌入式]
高压电机滑环的作用及<font color='red'>工作原理</font>
弯管流量计的工作原理
弯管流量计同属于差压式流量计的范畴,弯管传感器是利用流体的惯性原理产生差压的。当流体通过弯管时,由于受弯管的约束流体被迫作类似的圆周运动,流体在作圆周运动时产生的离心力作用于弯管的内外两侧,使弯管传感器内外两侧之间产生一个压力差,该压力差的大小与流体的密度有关,与流体的平均流速有关,与流体作圆周运动的曲率半径有关。他们之间遵循作圆周运动物体都必须遵循的牛顿运动定律的有关规律。 弯管流量计的研制成功,具有坚实的理论研究基础和实验研究基础。在理论研究方面主要是通过直接求解流体流过弯管的微分方程数值解的方法,全面揭示流体流经弯管的流动规律。在实验研究方面既有实验室的大量实验研究,又有在国家流量检定站对不同介质的流量测量的权威验证。
[测试测量]
简易电压保持器工作原理
1所示为简易电压保持器电路,在用于测量线路(或线路板)的工作电压时,可使电压值长期保持在电压表上。这样既可避免测量时要照顾到表笔与测试点是否接触,又要读取电压表上的读数的麻烦,而且还可以避免出现一些不应发生的差错(如表笔将测试两点短路等)。   图中,IC采用uA741等通用型集成运算放大器,并接成1∶1的电压跟随器形式,输入阻抗很高,而增益为1,实际是起阻抗变换用。在IC同相输入端并接一个电容C1,C1称之为测试保持电容。当测试表笔与测试点连接后,测试点电压对测试保持电容C1充电,约1s后,C1迅速被充到被测电压值。当表笔从测试点移开后。C1则通过集成运算放大器的输入阻抗放电。但因IC的输人阻抗很高,放电电流极小,放电过程进行得很
[电源管理]
简易电压保持器<font color='red'>工作原理</font>
汽车空调制冷系统的构成与工作原理
随着汽车工业的发展及人们生活水平的提高,越来越多的人开始使用上了汽车,汽车的舒适性也获得越来越多的关注,而车内空气质量很大程度上影响着乘坐的舒适性,汽车空调作为提升乘员舒适性的系统重要性也越来越突出。汽车空调系统(Air Condition,简称AC)是指能对车内空气进行调节的系统。 汽车空调系统主要有制冷系统和制热系统,通风系统和空气净化系统。 一、制冷系统的构成与工作原理 如下图所示,汽车空调制冷系统包括空调压缩机,冷凝器,储液罐(现在汽车基本都是和冷凝器一体),蒸发器,空调管路,膨胀阀等。随着汽车空调技术的发展,现在蒸发器,膨胀阀基本上都集成在空调HVAC上了,HVAC除了这两个,还集成了鼓风机,暖风装置及空调系统各类传
[嵌入式]
汽车空调制冷系统的构成与<font color='red'>工作原理</font>
磁阻电机的工作原理 磁阻电机的优缺点
  磁阻电机的工作原理   磁阻电机是一种将电能转换为机械能的电动机,其工作原理和其他电机不同,其原理如下:   1. 构造:磁阻电机包括转子和定子两部分,转子是由一系列铁芯簇焊构成的,之间没有绕组也没有永磁体。定子则是由两个极对绕组构成,由交流电源供电。   2. 工作原理:当电源连接到定子绕组时,流过绕组的电流会在定子中形成旋转磁场。当磁场旋转时,会在转子中引起磁阻,磁阻作用使得簇焊处的铁芯上的磁通线在簇焊处从一个铁芯簇转移到相邻铁芯簇,由于簇之间没有绕组导线来促进电荷流动,因此在簇之间的移动时,必须跨过空气间隙,这会导致空气间隙中发生局部的漩涡电流和皮效应,这些电流和效应对磁力的影响,优先影响了簇焊处,从而在簇焊处产生了磁力
[嵌入式]
小广播
添点儿料...
无论热点新闻、行业分析、技术干货……
最新医疗电子文章
换一换 更多 相关热搜器件

About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新更新 手机版

站点相关: 医学成像 家庭消费 监护/遥测 植入式器材 临床设备 通用技术/产品 其他技术 综合资讯

词云: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

北京市海淀区中关村大街18号B座15层1530室 电话:(010)82350740 邮编:100190

电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved