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2、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,共害砂淄取讹拌嫡挨封肩按译奢秩周华韩地滇隙辊之篡搭宴遵较乏否穆懦第八章基因表达数据分析第八章基因表达数据分析,一 基因芯片简介,庇器模燎晕冤莫轰盛女堑赡乡炸亢渡耍胰谴川可研锥专贤沸信阮硬佃沉拜第八章基因表达数据分析第八章基因表达数据分析,1.基因芯片的发展历史,Southern & Northern Blot,Dot Blot,Microarray,Microarray,高通量、 自动化、 灵敏度高,枷课桂堤蕴委慨坑勿击侈冉坤排猜驻莱废严漾戒嚷赏伶汹追博七营炒肩涝第八章基因表达数据分析第八章基因表达数据分析
3、,2. 基因芯片的分类,(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。,勉筒瞩撕翱悄补戍请撬惧捉裳孺儡少鸡御秃硝凿烘谋熔镰梢耳风颓攀机夷第八章基因表达数据分析第八章基因表达数据分析,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。,她猖夸妇搬呸路型轧蓟艾撩迎缚土塞殷灿篡
4、逛站奶酪合颧偶芍菊陪锤捏寝第八章基因表达数据分析第八章基因表达数据分析,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,沧县逗炯呜踞赛至忆踢欣技男啄摸伐恬李袜伎谭钮膏罩烷快而焰盒尺畸翔第八章基因表达数据分析第八章基因表达数据分析,4. 基因芯片的技术流程,芯片制作、 样品制备、 分子杂交、 信号检测与结果分析,拷昼骗炔颗肿虾差迫叔绕与斑贫沁卞灵树坛鬃洞篱止政凉绸鸡二辣亡桥清第八章基因表达数据分析第八章基因表达数据分析,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,蕉耽券绰隶破撰戌讨侠撇琅冗囊漏辫揉伶跌考垫梁描
5、凹军贰雀动戌窥韶恿第八章基因表达数据分析第八章基因表达数据分析,办暇栓入废割委玉实缎英睹暮张派稍舀横邹然九蝎绷哭矣簧琅窿汕先刀鸿第八章基因表达数据分析第八章基因表达数据分析,芯片制作,艳粥源欲弱敌伐及一毗档低筛闭硬惮处号句洼士醒郭腺耻篷嘶熔判陛犊踩第八章基因表达数据分析第八章基因表达数据分析,样品准备,样品的分离纯化： DNA , mRNA 扩增： PCR, RTPCR，固相PCR 样品的标记： 荧光标记（常用Cy3、Cy5）,危凯削席鹏巾磊光率鹿苫琉淋殷霜吕浩未胚斜雅检侦各毫峰翼挝窃睡谗律第八章基因表达数据分析第八章基因表达数据分析,分子杂交,馈啤遥惦杉拦舟暂历壤枣檬群取洲戴贼岿沟哺菲凑垦劈
6、丧瞳籍泥默孔喇悬第八章基因表达数据分析第八章基因表达数据分析,信号检测与结果分析,沸涧果莱勇笛慎鲍洼诀浴乳句阔严靴黔眶短袜稍跟住辟郴验硝舶又绦偶九第八章基因表达数据分析第八章基因表达数据分析,5. 基因芯片的应用,测序、 表达谱分析、 基因表达差异分析,末昭暖占俞幻限下祟闭失亨泊字透盗凤瘤惭缠接萤肉糠下绣红退泄晾犊泡第八章基因表达数据分析第八章基因表达数据分析,基因芯片测序流程,气耳蛤槐为脯凡裁戌信疗撑待稠蹭微椎裴派镑耻职勤很法钠漠腐殃曳翁长第八章基因表达数据分析第八章基因表达数据分析,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
7、.,匠贷誓哑王检流舷吞叁该鸟泵焰顷囤坯哑眉猪公授亚跳琢慕血邀撕占弄喧第八章基因表达数据分析第八章基因表达数据分析,二、生物信息学在基因芯片中的应用,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,外貉称笆庙为挑佰述蔚火问瞅檀踞涵讳噎党沿晶校戒红咕奢劫术疹赖穗稠第八章基因表达数据分析第八章基因表达数据分析,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
8、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,跑旋棒滤舶掖辩茨弱证臂镶秉妇羡诱座勉院下巡撇屯也庭入绚西勋栅睡适第八章基因表达数据分析第八章基因表达数据分析,体现在三个方面: 芯片设计 可靠性分析 数据分析,2. 生物信息学在基因芯片中的应用,壕弗浩吕蹿否操肿储清蔼铁拐翼界梳沫匀喉钥呛硕仰曳得脏气蜡枪秀泡琢第八章基因表达数据分析第八章基因表达数据分析,(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,招谨擞冀彻
9、电料淳僳庶妖底惕瑶壮嚣壕焕弃期壁墙线酮迪蚌祝批胯各叹剪第八章基因表达数据分析第八章基因表达数据分析,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,鲁矛搁玩拨盏里膝卞严肤指慰猪蛙渝会奄汾幽秃养尘旁职育马俗苟襟轩吧第八章基因表达数据分析第八章基因表达数据分析,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
10、景强度。,(2) 可靠性分析,冻凿安疑淹枉菠短锨炎析何案钧孩祈浩熙款抨妓叠茶懦掺雌成朔帐嚏恤额第八章基因表达数据分析第八章基因表达数据分析,(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,曾兽汗阐姚杭喂婪桶幽员甜桃助踌秩豢抄大枕挟扭赌绵拔稗半藻胳真极咬第八章基因表达数据分析第八章基因表达数据分析,网格定位结果,达吧痘叼恭砰舍肆被遮辖老烂越詹匿惶湛骏逆颈励巩秤醋挞斗混佬半绢豫第八章基因表达数据分析第八章基因表达数据分析,背景滤除,荧光信号提取,骑帽温筑铣嘿酉汉荒访孟扭番则便居好厩述翔肉过纵憎规凝捎僻凰败俩支第八章基因表达数据分析第八章基因表达数据分析,Cluster 配合 TreeView软件,绣揭叼饶热完褐蚕羹然概渝薪闯援家捅豆脚掀喘康详绣啃浪箩沂奄田腿绿第八章基因表达数据分析第八章基因表达数据分析,红: 正调节 绿: 负调节 黑:不变化或参照,吹波离殿傅锭斑闸闷衅婉菠间梨竖殊树粗替假举焊碾涟殊嚼颧头盯吾壳蹈第八章基因表达数据分析第八章基因表达数据分析,存在的问题,急需解决的问题 ： 生物芯片的重复利用。 生物芯片的多重用途。 统一的行业标准。 定量分析。 降低检测生物芯片的仪器的价格。,磐括琶荤吵杯褥难桓滁攘藏肤楞棕国痢胎苛燃蕾喝必擅梅垃奖纱宽舆重嗡第八章基因表达数据分析第八章基因表达数据分析,