郜刚分子生物学教案
第六章 基因功能研究技术
6.4 芯片等其它分子生物学技术
生物芯片 生物芯片是近年来在生命科学领域中迅速发展起来的一项高新技术，主要是指利用机器人进行操作，通过缩微技术、微加工技术、光引导化学合成技术和微电子技术等，自动在硅片、玻璃片、凝胶或尼龙膜等物质制造的固体芯片表面上，将成千上万的具有生物活性的大分子（DNA等）制作成微阵列。
6.4.1生物芯片的一般类型
1. 按照芯片基质上固定的生物材料的不同，可以将生物芯片划分为DNA或基因芯片、蛋白质芯片、RNA芯片、细胞芯片、组织芯片、芯片实验室(Lab on chip)。 如果芯片上固定的是肽或蛋白，则称为肽芯片或蛋白芯片； 如果芯片上固定的分子是寡核苷酸探针或DNA，就是DNA芯片。 “芯片实验室”通过微细加工工艺制作的微滤器、微反应器、微泵、微阀门、微电极等以实现对生物样品从制备、生化反应到检测和分析的全过程，从而极大地缩短的检测和分析时间，节省了实验材料，相当于一个具有各种功能的芯片的集合体。 2. 按照生物芯片的制作技术，可以将生物芯片划分为微矩阵和原位合成芯片。
3. 根据生物化学反应过程，又可以将生物芯片进行另外一种分类：因为通常的生物化学反应过程包括三步：即样品的制备、生化反应、结果检测和分析。 所以我们可以根据这三个不同的步骤，把生物芯片分为不同的类型即用于样品制备的生物芯片，生化反应生物芯片及各种检测用生物芯片等。
4. 根据原理还有元件型微阵列芯片、通道型微阵列芯片、生物传感芯片等新型生物芯片。 5. 另外一种分法即
靶片：将待测（靶）未知序列DNA固定于支持物上
探片：将大量已知序列分子固定于支持物上作为探针分析其他序列
基因芯片
? 基因芯片就是脱氧核糖核酸的微点阵，在极小的芯片上，成一定规则地排列着大量已知碱
基序列的DNA片段。
? 将大量探针分子固定于支持物上后与标记的样品分子进行杂交，通过检测每个探针分子的
杂交信号强度进而获取样品分子的数量和序列信息。 ? 根据碱基互补配对原则，确定。
? 这里有一点需要说明的是由于基因芯片（Genechip）这一专有名词已经被业界的这个龙头
老大Affymetrix公司注册专利，因而其他厂家的同类产品通常称为DNA微阵列（DNA Microarray）。
基因芯片技术的主要特点
? 技术操作简单
? 自动化程高 ? 序列数量大 ? 检测效率高 ? 应用范围广 ? 成本?
基因芯片的制作技术
? 光引导原位聚合技术 ? 压电打印原位聚合技术 ? 点模型
基因芯片的主要应用
? 1 基因表达检测 拟南芥、酵母基因表达研究等 ? 2 突变检测 BRCAⅠ基因外显子11]、CFTR基因、β-地中海贫血、酵母突变菌株、HIV-1
逆转录酶及蛋白酶基因等的突变检测等
? 3 基因组多态性分析 人类基因组单核苷酸多态性的鉴定及分型，人线粒体16.6kb基因
组多态性的研究等
? 4 基因文库作图 通过确定重叠克隆的次序从而对酵母基因组进行作图
?
? 基因芯片数据分析 不讲
? 6.5 利用酵母鉴定靶基因功能 不讲
6.6.1 凝胶滞缓实验
electrophoretic mobility shift assay,EMSA 又叫作DNA迁移率变动试验
（DNA mobility shift assay）
又叫做凝胶阻滞实验（Gel retardation assay）是用于体外研究DNA与蛋白质相互作用的一种特殊的凝胶电泳技术。
1.凝胶滞缓实验
用于在体外研究DNA与蛋白质相互作用的一种特殊的凝胶电泳技术。 分离纯化特定DNA结合蛋白的一种典型的实验方法。 凝胶阻滞实验原理
? 在凝胶电泳中，由于电场的作用，裸露的DNA 朝正电极移动的距离与其分子量的对数成
反比。如果此时DNA分子与某种蛋白质相结合，由于分子量增大，它在凝胶中的迁移作用便会受到阻滞，在特定电压和时间内朝正电极移动的距离也就相应缩短了。 ? DNA与蛋白的结合导致了电泳迁移率的降低
6.6.2 噬菌体展示技术 丝状噬菌体
噬菌体展示技术的基本原理
? 将外源蛋白的基因克隆到噬菌体基因组中，与噬菌体外壳蛋白融合表达，展示在噬菌体颗
粒的表面。
? 这些展示在噬菌体表面的融合蛋白进一步作为“诱饵”蛋白，直接用于捕获靶蛋白库中与之
相互作用的蛋白质。
? 是一种非常有效的筛选技术 特点：噬菌体中的遗传基因型（外源DNA）和融合蛋白的表型就出现了一对一的的直接对应关系。
这正是噬菌体展示技术的优点，它有利于搞清楚DNA与蛋白质的对应关系。
genotypeFusion proteinphenotype外壳外源PIII
其他表面展示系统
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