第六章 核酸
第六章核酸
核酸是遗传物质
1868年瑞士Miesher.从脓细胞的细胞核中分离出可溶于碱而不溶于稀酸的酸性物质。
间接证据：同一种生物的不同种类的不同生长期的细胞，DNA含量基本恒定。
噬菌体DNA感染E.coli
直接证据：T
2
用35S标记噬菌体蛋白质，感染E.coli，又用32P标记噬菌体核酸，感染E.coli
DNA、RNA的分布（DNA在核内，RNA在核外）。
第一节核酸的化学组成
核酸是一种线形多聚核苷酸，基本组成单位是核苷酸。
结构层次：核酸
核苷酸
磷酸核苷
戊糖碱基
组成核酸的戊糖有两种：：D-核糖和D-2-脱氧核糖，据此，可以将核酸分为两种：核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）
P330 表5-1 两类核酸的基本化学组成
一、碱基
1. 嘌呤碱：腺嘌呤鸟嘌呤
2. 嘧啶碱：胞嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶
P331 结构式
3. 修饰碱基
植物中有大量5-甲基胞嘧啶。
E.coli噬菌体中，5-羟甲基胞嘧啶代替C。
稀有碱基：100余种，多数是甲基化的产物。
DNA由A、G、C、T碱基构成。
RNA由A、G、C、U碱基构成。
二、核苷
核苷由戊糖和碱基缩合而成，糖环上C
1与嘧啶碱的N
1
或与嘌呤碱的N
9
连接。
核酸中的核苷均为β-型核苷
P332 结构式腺嘌呤核苷胞嘧啶脱氧核苷
DNA 的戊糖是：脱氧核糖
RNA 的戊糖是：核糖
三、 核苷酸
核苷中戊糖C 3、C 5羟基被磷酸酯化，生成核苷酸。
1、 构成DNA 、RNA 的核苷酸
P333表5-3
2、 细胞内游离核苷酸及其衍生物
①核苷5’-多磷酸化合物
ATP 、GTP 、CTP 、ppppA 、ppppG
在能量代谢和物质代谢及调控中起重要作用。
②环核苷酸
cAMP （3’，5’-cAMP ） cGMP （3’，5’-cGMP ）
它们作为质膜的激素的第二信使起作用，cAMP 调节细胞的糖代谢、脂代谢。
③核苷5’多磷酸3’多磷酸化合物
ppGpp pppGpp ppApp
④核苷酸衍生物
HSCoA、 NAD+、NADP+、FAD等辅助因子。
GDP-半乳糖、GDP-葡萄糖等是糖蛋白生物合成的活性糖基供体。
第二节DNA的结构
一级：脱氧核苷酸分子间连接方式及排列顺序。
二级：DNA的两条多聚核苷酸链间通过氢键形成的双螺旋结构。
三级：DNA双链进一步折叠卷曲形成的构象。
一、DNA的一级结构
DNA的一级结构是4种脱氧核苷酸（dAMP、dGMP、dCMP、dTMP）通过3/、5/-磷酸二酯键连接起来的线形多聚体。3/、5/-磷酸二酯键是DNA、RNA的主链结构。
P334 图 5-1
书写方法：5/ → 3/：
5’-pApCpTpG-3’，或5’…ACTG…3’（在DNA中，3/-OH一般是游离的）
在DNA分子中，不变的骨架成分磷酸二酯键被逐渐省略，真正代表DNA生物学意义的是碱基的排列顺序。
遗传信息贮存在DNA的碱基排列顺序中，生物界生物的多样性即寓于DNA分子4种核苷酸千变万化的精确的排列顺序中。
二、DNA的二级结构
1953年，Watson和Crick根据Chargaff 规律和DNA Na盐纤维的X光衍射数据提出了DNA的双螺旋结构模型。
1、Watson-Crick双螺旋结构建立的根据
①Chargaff 规律 1950年
a. 所有DNA中，A=T，G=C 且A+G=C+T。
P334表5—4。
b. DNA的碱基组成具有种的特异性，即不同生物的DNA皆有自己独特的碱基组成。
c. DNA碱基组成没有组织和器官的特异性。
d. 年龄、营养状况、环境等因素不影响DNA的碱基组成。
② DNA的Na盐纤维和DNA晶体的X光衍射分析。
相对湿度92%，DNA钠盐结晶，B—DNA。
相对湿度75%，DNA钠盐结晶，A—DNA。
Z—DNA。
生物体内DNA均为B—DNA。
Franklin 的工作
2、Watson-Crick双螺旋结构模型
P335 图5—2
a.两条反平行的多核苷酸链绕同一中心轴相缠绕，形成右手双股螺旋，一条5’→3’，另一条3’→5’
b.嘌呤与嘧啶碱位于双螺旋的内侧，磷酸与脱氧核糖在外侧。磷酸与脱氧核糖彼此通过3/、5/-磷酸二酯键相连接，构成DNA分子的骨架。
宽1.2 nm 宽0.6nm
大沟小沟
深0.85nm 深0.75nm
c.螺旋平均直径2nm
每圈螺旋含10个核苷酸
碱基堆积距离：0.34nm
螺距：3.4nm
d.两条核苷酸链，依靠彼此碱基间形成的氢链结合在一起。碱基平面垂直于螺旋轴。A=T、G=C
P336 图5—4
碱基互补原则具有极重要的生物学意义，DNA的复制、转录、反转录等的分子基础都是碱基互补。
3、稳定双螺旋结构的因素
①碱基堆积力（主要因素）形成疏水环境。
②碱基配对的氢键。GC含量越多，越稳定。
③磷酸基上的负电荷与介质中的阳离子或组蛋白的正离子之间形成离子键，中和了磷酸基上的负电荷间的斥力，有助于DNA稳定。
④碱基处于双螺旋内部的疏水环境中，可免受水溶性活性小分子的攻击。
三、DNA二级结构的不均一性和多型性
（一）DNA二级结构的不均一性
1、反向重复序列（回文序列）
DNA序列中，以某一中心区域为对称轴，其两侧的碱基对顺序正读和反读都相同，即对称轴一侧的片段旋转180°后，与另一侧片段对称重复。
较长的回文结构，在某些因素作用下，可形成茎环式的十字结构和发夹结构。功能还不完全清楚，但转录的终止作用与回文结构有关。
较短的回文序列，可作为一种特别信号，如限制性核酸内切酶的识别位点。
2、富含A T的序列
高等生物中，A+T与C+G的含量差不多相等，但在它们的染色体的某一区域，A T含量可能很高。
在很多有重要调节功能（不是蛋白质编码区）的DNA区段都富含A T碱基对。特别是在复制起点和启动的Pribnow框的DNA区中，富含A T对。这对于复制和转录的起始十分重要，因为G C对有三个氢键，而A T对只有两个氢键，此处双键易解开。
（二）DNA二级结构的多型性
P339 表5-6 A-、B-、Z-DNA的比较
1、B—DNA：典型的Watson-Crick双螺旋DNA
右手双股螺旋
每圈螺旋10.4个碱基对
每对
螺旋扭角36°
螺距：3.32nm
碱基倾角：1°
2、A-DNA
在相对湿度75%以下所获得的DNA纤维。
A-DNA也是右手双螺旋，外形粗短。
RNA-RNA、RNA-DNA杂交分子具有这种结构。
3、Z-DNA
左手螺旋的DNA。
天然B-DNA的局部区域可以形成Z0-DNA。
4、DNA三股螺旋
在多聚嘧啶和多聚嘌呤组成的DNA螺旋区段，序列中有较长的镜像重复时，可形成局部三股螺旋，称H-DNA。
镜像重复：
TAT配对
C+GC酸对
DNA的三链结构常出现在DNA复制、重组、转录的起始或调节位点，第三股链的存在可能使一些调控蛋白或RNA聚合酶等难以与该区段结合，从而阻遏有关遗传信息的表达。
四、环状DNA
生物体内有些DNA是以双链环状DNA的形式存在，包括：某些病毒DNA
某些噬菌体DNA
某些细菌染色体DNA
细菌质粒DNA
真核细胞中的线粒体DNA、叶绿体DNA
1、环形DNA的不同构象
P340 图5-8 松驰环、解链环、负超螺旋
（1）、松弛环形DNA
线形DNA直接环化
（2）、解链环形DNA
线形DNA拧松后再环化
（3）、正超螺旋与负超螺旋DNA
线形DNA拧紧或拧松后再环化，成为超螺旋结构。
绳子的两股以右旋方向缠绕，如果在一端使绳子向缠紧的方向旋转，再将绳子两端连接起来，会产生一个左旋的超螺旋，以解除外加的旋转造成的胁变，这样的超螺旋叫正超螺旋。
如果在绳子一端向松缠方向旋转，再将绳子两端连接起来，会产生一个右旋的超螺旋，以解除外加的旋转所造成的胁变，这样的超螺旋称负超螺旋。
对于右手螺旋的DNA分子，如果每圈初级螺旋的碱基对数小于10.4，则其二级结构处于紧缠状态，是正超螺旋。
如果每圈初级螺旋的碱基对数大于10.4，则其二级结构处于松缠状态，是负超螺旋。
2、环形DNA的拓扑学特性
以260bp组成的线形B-DNA为例，螺旋周数260/10.4=25。
P340 图25-8 松驰环、解链环、负超螺旋
①连环数（L）
DNA双螺旋中，一条链以右手螺旋绕另一条链缠绕的次数，以L表示。
松驰环：L=25
解链环：L=23
超螺旋：L=23
②缠绕数（T ）
DNA 分子中的Watson-Crick 螺旋数目，以T 表示
松驰环T=25
解链环T=23
超螺旋T=25
③超螺旋周数（扭曲数W ）
松驰环W=0
解链环W=0
超螺旋W= -2
L=T+W
④比连环差（λ）
表示DNA 的超螺旋程度
λ=（L —L 0）/L 0
L 0是指松驰环形DNA 的L 值
天然DNA 的超螺旋密度一般为-0.03~-0.09，平均每100bp 上有3-9个负超螺旋。
负超螺旋DNA 是由于两条链的缠绕不足引起，很易解链，易于参加DNA 的复制、重组和转录等需要将
两条链分开才能进行的反应。
3、拓扑异构酶
此酶能改变DNA拓扑异构体的L值。
①拓扑异构酶酶I（拧紧）
能使双链负超螺旋DNA转变成松驰形环状DNA，每一次作用可使L值增加1，同时，使松驰环状DNA 转变成正超螺旋。
②拓扑异构酶酶II（拧松）
能使松驰环状DNA转变成负超螺旋形DNA，每次催化使L减少2，同时能使正超螺旋转变成松驰DNA。
五、染色体的结构
1、大肠杆菌染色体
大肠杆菌染色体是由4.2×106bp组成的双链环状DNA分子，约3000个基因。
大肠杆菌DNA结合蛋白：每个细胞
H 两个28KD的相同亚基 30000个二聚体
HU 两个各9KD的不同亚基 40000个二体聚体
HLP
17KD的亚基 20000个单体
1
P 3KD的亚基未知
这些DNA 结合蛋白，使4.2×106bp 的E.coli 染色体DNA 压缩成为一个手脚架形结构，结构中心是多
种DNA 结合蛋白，DNA 双螺旋分子有许多位点与这些蛋白结合，形成约100个小区，每个小区的DNA 都是
负超螺旋，一个小区的DNA 有两个端点被蛋白质固定，每个小区相对独立。
图
用极微量的DNA 酶I 处理时，只能使少量小区的DNA 成为松驰状态，而其它小区仍然保持超螺旋状态。
2、 真核生物染色体
主要由组蛋白和DNA 组成。
组蛋白是富含碱性a.a(Lys 、Arg)的碱性蛋白质，根据Lys/Arg 比值不同，可分为H 1、H 2A 、H 2B 、H 3、
H 4五种，均为单链蛋白质，分子量11000-21000。
H 2A 、H 2B 、H 3、H 4各两分子对称聚集成组蛋白八聚体。
146bp 长度的DNA 双螺旋盘绕在八聚体上形成核小体。
核小体间DNA 长度15-100bp （一般60bp ）其上结合有H 1
图
2H 2A 、2H 2B 、2H 3、2H 4组蛋白八聚体 146bpDNA 核小体
串联 染色质 折叠 染色体
DNA（直径2nm）
，压缩比1/7
盘绕组蛋白八聚体上，结合H
1
核小体（一级结构）
螺旋化，压缩比1/6
螺线管（二级结构）
再螺旋化，压缩比1/40
超螺线管（三级结构）
折叠，压缩比1/5
染色单体（四级结构）
总压缩比：1/8400~1/10000
六、DNA的生物学功能
首次直接证明DNA的遗传功能的是Avery的肺炎双球菌转化实验。
P342 1~4 Avery的肺炎双球菌转化实验
第三节 RNA的结构
一、RNA的一级结构
RNA是AMP、GMP、CMP、UMP通过3/、5/磷酸二酯键形成的线形多聚体。
P343 图5-10 RNA基本结构
①组成RNA的戊糖是核糖
②碱基中RNA的U替代DNA中的T，此外，RNA中还有一些稀有碱基。
③天然RNA分子都是单链线形分子，只有部分区域是A-型双螺旋结构。双螺旋区一般占RNA分子的
50%左右。
二、RNA的类型
细胞中的RNA，按其在蛋白质合成中所起的作用，主要可分为三种类型。
核糖体RNA rRNA
转运 RNA tRNA
信使 RNA mRNA
此外，真核生物细胞中有少量核内小RNA（small nuclear RNA snRNA）
P344 表5-7 大肠杆菌中的RNA
沉降系数：单位离心场中的沉降速度，以S为单位，即10-13秒。
如23S rRNA ，单位离心场中沉降 23×10-13秒
5S rRNA ，单位离心场中沉降 5×10-13秒
三、tRNA的结构
tRNA约占全部RNA的15%
主要功能：在蛋白质生物合成过程中转运氨基酸。
已知一级结构的tRNA有160种，每种tRNA可运载一种特定的a.a，一种a.a可由一种或多种tRNA运载。
结构特点
①分子量在25kd左右，70-90b，沉降系数4S左右
②碱基组成中有较多稀有碱基
图
③3’末端为…CpCpA-OH，用来接受活化的氨基酸，此末端称接受末端。
④5’末端大多为pG…或pC…
⑤二级结构是三叶草形
P345 图5-12 tRNA的二级结构（三叶草模型）
1966年Crick对于tRNA能识别几种密码子的现象，提出碱基配对的“摆动学说”：
认为除A-U、G-C配对外，还有非标准配对，I-A、I-C、I-U，并强调密码子的5’端第1、2个碱基严格遵循标准配对，而第3个碱基可以非标准配对，具有一定程度的摆动灵活性。
四、mRNA的结构
mRNA是从DNA上转录而来的，其功能是依据DNA的遗传信息，指导各种蛋白质的生物合成，每一种蛋白质都由一种相应的mRNA编码，细胞内mRNA种类很多，大小不一，每种含量极低。
从功能上讲，一个基因就是一个顺反子，原核生物的mRNA是多顺反子，真核mRNA是单顺反子。
顺反子：是由顺反试验所规定的遗传单位，相当于一种蛋白质的基因。
1、真核mRNA
（1）、3’-端有一段约30-300核苷酸的polyA。
PolyA是转录后，经polyA聚合酶添加上，polyA聚合酶对mRNA专一。
原核mRNA一般无polyA。polyA与mRNA半寿期有关，新合成的mRNA，其polyA较长；而衰老的mRNA，其polyA较短。
polyA功能：
PolyA是mRNA由核进入胞质所必需的形式。
PolyA大大提高mRNA在胞质中的稳定性。
（2）、5’-帽子帽子
被甲基化，鸟嘌呤核苷酸经焦磷酸与相邻的一个核苷酸相连，形成5’-5’-磷酸5’末端的鸟嘌呤N
7
二酯键。
P346 帽子结构
帽子的功能：
可抵抗5’核酸外切酶降解mRNA。
可为核糖体提供识别位点，使mRNA很快与核糖体结合，促进蛋白质合成起始复合物的形成。
2、原核mRNA（多顺反子）
原核mRNA由先导区、插入序列、翻译区和末端序列组成。没有5/帽子和3/polyA。
病毒mRNA，3569 b，有三个顺反子，分别编码A蛋白、外壳蛋白和复制酶三种蛋白质。
举列：MS
2
图MS2病mRNA
5’端先导区中，有一段富含嘌呤的碱基序列，典型的为5’-AGGAGGU-3’，位于起始密码子AUG前约10核苷酸处，此序列由Shine和Dalgarno发现，称SD序列。
SD序列和核糖体16S的rRNA的3’末端富含嘧啶碱基的序列互补，这种互补序列与mRNA对核糖体的识别有关。
原核mRNA代谢很快，半寿期几秒至十几分钟。
五、rRNA的结构
rRNA占总RNA的80%左右。
功能：rRNA是构成核糖体的骨架，与核糖体结合蛋白一起构成核糖体，为蛋白质的合成提供场所。
大肠杆菌中有三类rRNA（原核）
5S rRNA
16S rRNA
23S rRNA
真核细胞有四类rRNA
5S rRNA
5.8S rRNA
18S rRNA
28S rRNA
图原核核糖体（rRNA 部分）
微流控芯片分析法
微流控芯片分析法 一、概述 微流控分析是指利用微流控芯片或系统对物质的组成、含量、结构和功能进行测定和研究的一类分析方法。它起源于20世纪90年代初由瑞士的ManZ和Widmer提出的以微机电系统（microelectromechanical systems,MEMS）技术为基础的“微全分析系统”(miniaturized total analysis systems，或micro total analysis systems，μTAS）概念[1],其目的是通过化学分析设备的微型化与集成化，最大限度地把分析实验室的功能转移到便携的分析设备中，甚至集成到方寸大小的芯片上。由于这种特征，该领域还有一个更为形象的名称“芯片实验室”（lab a chip）。上述系统的核心是微流控芯片(microfluidic chips)，其结构特征是在方寸大小的散芯片上加工微通道网络，通过对通道内微流体的操纵和控制，实现整个化学和生物实验室区功能[2]。 二、微流控分析的基本技术 1.微流控芯片加工技术 微流控芯片的基本结构单元是具有微米级深度和宽度的微通道，由其构成微通道网络，并根据不同的需要集成微结构、微阀、微泵、微储液器、微电极、微检测器、微控制和微处理等单元，组成完整的微流控芯片系统。因此，加工微流控芯片需采用特殊的微细加工技术，该技术起源于微电子工业中的微机电加工技术，目前已发展出多种适合不同芯片材质的芯片微加工技术[2-4]。 微流控芯片所使用的材料包括无机和有机材料两大类。常用的无机材料包括单晶硅、无定型硅、玻璃、石英、金属等。利用硅材料加工微流控芯片的优点是芯片表面光洁度好，图形复制精准度高，具备三维结构加工能力，工艺成熟，可批量生产。其缺点是材料易碎、不透光、电绝缘性不好。通常被用于加工微泵、微阀和控制元器件，或制作高分子聚合物芯片的模具。玻璃和石英是目前加工微流控芯片中使用较多的材料，其优点是透光性好，机械强度高，微加工工艺较成熟；其表面的电渗和亲水性质适于进行毛细管电泳分析。石英材料可透过紫外光，但其成本是玻璃的十倍。 目前，用于制作微流控芯片的高分子聚合物主要有三类：热塑性聚合物、固化型聚合物和溶剂挥发型聚合物。热塑性聚合物包括聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯
第三章 核酸化学
《动物生物化学》授课内容 内容 第三章核酸化学与结构 核酸（nucleic xcids）属生物大分子，是一切生物必不可少的组成物质。 DNA 脱氧核糖核酸（dexyribonucleic acid） RNA 核糖核酸（ribonucleic acid） 种类分布功能 DNA 原核生物：核质区 真核生物：95%在细胞核、 5%在线粒体和叶绿体遗传信息的载体 RNA tRNA 原核生物：细胞质携带、转移aa mRNA 真核生物：75%在细胞质肽链合成的模板 15%在线粒体和叶绿体 10%在细胞核 rRNA 核糖体主要成分 DNA主要分布细胞核，少量在线粒体、叶绿体； RNA主要分布细胞质，少量在线粒体和叶绿体； 所有细胞(真核、原核)都含有DNA 和RNA。 病毒只含一种核物质；有DNA病毒和RNA 病毒之分。 一般情况下，真核细胞的核酸与某种特殊蛋白质组合在一起，形成复合物。 DNA：贮存全部生物信息的载体（以核苷酸排列方式，对信息进行多层次、结构复杂的组合贮存）。 通过DNA自我复制进行完整的结构与信息遗传； 通过转录，把DNA信息转抄在指导合成的RNA上； 通过翻译，将RNA信息转抄在指导合成的蛋白质上； 以蛋白质结构与功能形式，表达出DNA生物信息的物质形态、结构特征与生物功能等。转录翻译 DNA RNA 蛋白质合成其他物质 mRNA 或行使功能复制tRNA rRNA
生物遗传的中心法则（1958年提出） 1、DNA是生物遗传信息的载体。 2、信息从DNA →RNA（主要指mRNA ）→蛋白质的单向传 递过程； 3、信息从DNA →DNA的单向传递（复制）过程； *4、信息从模板RNA →DNA的单向传递（逆转录）后，再沿联 DNA →RNA（mRNA ）→蛋白质进行单向传递。注：* 70年代克瑞克进行了修正。 1、RNA病毒以模板RNA为信息载体，这种RNA与三类RNA在构成上 基本相似，但功能不同：只能指导合成对应的DNA，再以DNA为 模板，合成mRNA等三类RNA，再指导合成蛋白质。 2、模板RNA具有相应的复制酶，可以进行自我复制。 遗传中心法则 复制 转录翻译 DNA RNA 蛋白质合成其他物质 mRNA 或行使功能反转录tRNA 模板RNA rRNA 复制 3．1 核酸化学组成 核酸分子的最基本组成单位是核苷酸（Nucloticle 简称Nt）。它又是由更小的单元所构成。 核糖有脱氧、非脱氧两种 核苷 核酸核苷酸碱基有四种碱基 磷酸 一、碱基（base）是核酸的特征性物质。 DNA和RNA均有四种： DNA 腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T） RNA 腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）尿嘧啶（U） 嘌呤由嘧啶环和咪唑环组成。
生物化学第三章
《生物化学》第03章在线测试 《生物化学》第03章在线测试剩余时间：59:52 答题须知：1、本卷满分20分。 2、答完题后，请一定要单击下面的“交卷”按钮交卷，否则无法记录本试卷的成绩。 3、在交卷之前，不要刷新本网页，否则你的答题结果将会被清空。 第一题、单项选择题（每题1分，5道题共5分） 1、下列哪种碱基只存在于RNA而不存在于DNA： A、尿嘧啶 B、腺嘌呤 C、胞嘧啶 D、胸腺嘧啶 2、某DNA分子中腺嘌呤的含量为20％，则胞嘧啶的含量应为： A、20％ B、40％ C、60％ D、80％ 3、DNA的Tm值较高是由于下列哪组核苷酸含量较高所致： A、G+A B、C+G C、A+T D、A+C 4、核酸对紫外线的最大吸收峰在哪一波长附近 A、280nm B、260nm C、220nm D、340nm 5、某一DNA片段，其中一股的碱基序列为5ˊ-AACGTT-3ˊ，另一股应为 A、5ˊ-TTGCAA-3ˊ B、5ˊ-AACGTT-3ˊ C、5ˊ-UUGCAA-3ˊ D、5ˊ-AACGUU-3ˊ 第二题、多项选择题（每题2分，5道题共10分） 1、DNA二级结构的维系力有： A、氢键 B、盐键 C、碱基堆积力
D、磷酸二酯键 E、疏水键 2、ATP是： A、直接供能物质 B、RNA合成原料 C、DNA合成原料 D、蛋白质合成原料 E、参与物质代谢调节 3、Tm是表示DNA的： A、螺旋温度 B、水解温度 C、复性温度 D、融解温度 E、变性温度 4、DNA和RNA的区别表现在下列哪些方面？ A、戊糖组分 B、碱基组分 C、紫外吸收的波长 D、生物学功能 E、二级结构 5、参与体内合成RNA的核苷三磷酸有 A、UTP B、CTP C、dTTP
微流控芯片的发展及制造工艺介绍
微流控芯片的发展及制造工艺介绍 微流控芯片的发展微全分析系统的概念是在1990年首欠由瑞士Ciba2Geigy 公司的Manz与Widmer提出的，当时主要强调了分析系统的“微”与“全”，及微管道网络的MEMS加工方法，而并未明确其外型特征。次年Manz等即在平板微芯片上实现了毛细管电泳与流动。微型全分析系统当前的发展前沿。微流控分析系统从以毛细管电泳分离为核心分析技术发展到液液萃取、过滤、无膜扩散等多种分离手段。其中多相层流分离微流控系统结构简单，有多种分离功能，具有广泛的应用前景。已有多篇文献报道采用多相层流技术实现芯片上对试样的无膜过滤、无膜参析和萃取分离。同时也有采用微加工有膜微渗析器完成质谱分析前试样前处理操作的报道。流控分析系统从以电渗流为主要液流驱动手段发展到流体动力气压、重动、离心力、剪切力等多种手段。 直至今日，各国科学家在这一领域做出更加显着地成绩。微流控技术作为当前分析科学的重要发展前沿，在研究与应用方面都取得了飞速的发展。 微流控芯片的原理 微流控芯片采用类似半导体的微机电加工技术在芯片上构建微流路系统，将实验与分析过程转载到由彼此联系的路径和液相小室组成的芯片结构上，加载生物样品和反应液后，采用微机械泵。电水力泵和电渗流等方法驱动芯片中缓冲液的流动，形成微流路，于芯片上进行一种或连续多种的反应。激光诱导荧光、电化学和化学等多种检测系统以及与质谱等分析手段结合的很多检测手段已经被用在微流控芯片中，对样品进行快速、准确和高通量分析。微流控芯片的最大特点是在一个芯片上可以形成多功能集成体系和数目众多的复合体系的微全分析系统？微型反应器是芯片实验室中常用的用于生物化学反应的结构，如毛细管电泳、聚合酶链反应、酶反应和DNA 杂交反应的微型反应器等。其中电压驱动的毛细管电泳（Capillary Electrophoresis ，CE）比较容易在微流控芯片上实现，因而成为其中发展最快的技术。它是在芯片上蚀刻毛细管通道，在电渗流的作用下样品液在通道中泳动，完成对样品的检测分析，如果在芯片上构建毛细管阵列，可在数分钟内完成对数百
第三章 核酸
第三章核酸 一、名词解释 1、核苷和核苷酸 2、磷酸二酯键 3、环化核苷酸 4、碱基互补规律 5、核酸的变性与复性 6、增色效应与减色效应 7、发夹结构8、DNA的熔解温度(T m) 二、填空题 1、DNA双螺旋结构模型是于年提出的。 2、核酸的基本结构单位是，由核糖和碱基组成的化合物称为。 3、根据组成核酸的戊糖的种类不同，核酸可分成和两种，脱氧核糖核酸在糖环______位置不带羟基。 4、两类核酸在细胞中的分布不同，DNA主要位于中，RNA主要位于中。 5、核酸分子中的糖环与碱基之间的连键为型的键，核苷与核苷之间通过键连接成多聚体。 6、核酸的特征元素。 7、ATP的中文名称是______，cAMP的中文名称是。 8、DNA中的嘧啶碱与RNA中的_____嘧啶碱的氢键结合性质是相似的。 9、DNA分子是由两条的多核苷酸链组成的手双螺旋，在双螺旋体中，位于螺旋体的外侧，被包裹在螺旋体内侧。 10、DNA中的H键、糖苷键和磷酸二酯键的功能分别是、、。 11、B型DNA双螺旋的直径为，螺距为，每匝螺旋有对碱基，每对碱基的转角是。 12、在DNA分子中，一般来说G-C含量高时，比重，T m（熔解温度）则，分子比较稳定。 13、某物种体细胞DNA含量有25%的A，则其T的含量为，G的含量为。 14、双链DNA分子的碱基互补配对的规律是。 15、按磷酸二酯键的断裂方式可将核酸酶分为两类：一类在3’-OH与磷酸基之间断裂，其产物是__________，另一类是在5’-OH与磷酸基之间断裂，其产物是。 16、DNA变性后，紫外吸收，粘度、浮力密度，生物活性将。 17、因为核酸分子的和都具有共轭双键，所以在nm处有吸收峰，可用紫外分光光度计测定。 18、参与蛋白质合成的RNA有、和三种。 19、DNA在水溶解中热变性之后，如果将溶液迅速冷却，则DNA保持状态；若使溶液缓慢冷却，则DNA重新形成。 20、维持DNA双螺旋结构稳定的主要因素是，其次，大量存在于DNA分子中的弱作用力如，也起一定作用。 21、大多数天然RNA是链，其许多区段形成如DNA那样的双螺旋，双螺旋中碱基配对的规律是，不能配对的区域则形成，称为发夹。 22、超螺旋DNA有和两种形式，当双螺旋缠绕不足时可形成超螺旋，当双螺旋缠绕过度时可形成超螺旋。 23、Z-DNA是一种DNA，主要存在于的DNA序列中。 24、A-DNA是在相对湿度为时DNA钠盐的构象，它与以及在溶液中的构象非常相似。 三、单项选择题 1、ATP分子中各组分的连接方式是： A．R-A-P-P-P B．A-R-P-P-P C．P-A-R-P-P D．P-R-A-P-P 2、某DNA分子中A的含量为15%，则C的含量为： A．15% B．30% C．35% D．40% 3、tRNA的分子结构特征是： A．有反密码环和3’端有-CCA B．有密码环 C．有反密码环和5’端有-CCA D．5’端有-CCA 4、根据Watson-Crick模型，求得每一微米DNA双螺旋含核苷酸对的平均数为：: A．25400B．2540 C．29411 D．2941 5、构成多核苷酸链骨架的关键是： A．2′3′-磷酸二酯键B．2′4′-磷酸二酯键 C．2′5′-磷酸二酯键D．3′5′-磷酸二酯键 6、与片段TAGAp互补的片段为： A．AGATp B．ATCTp C．TCTAp D．UAUAp 7、含有稀有碱基比例较多的核酸是： A．胞核DNA B．线粒体DNA C．tRNA D．mRNA 8、DNA的二级结构是： A．α-螺旋 B.β-片层 C.超螺旋结构 D.双螺旋结构 9、DNA变性后理化性质有下述改变： A．对260nm紫外吸收减少B．粘度下降 C．磷酸二酯键断裂D．核苷酸分解 10、双链DNA的T m较高是由于下列哪组核苷酸含量较高所致： A．A+G B．C+T C．A+T D．G+C
一文解析微流控技术原理及起源
一文解析微流控技术原理及起源 微流控技术的起源微型化、集成化和智能化，是现代科技发展的一个重要趋势。伴随着微机电加工系统（MEMS ）技术的发展，电子计算机已由当年的”庞然大物”演变成由一个个微小的电路集成芯片组成的便携系统，甚至是一部微型的智能手机。MEMS技术全称Micro Electromechanical System ，MEMS设想是由诺贝尔物理学奖获得者Richard Feynman教授于1959年提出，其基本概念是用半导体技术，将现实生活中的机械系统微型化，形成微型电子机械系统，简称微机电系统。 1962年全球第一款微型压力传感器面世，这一创新产品后来被应用于汽车安全（轮胎压力检测）和医疗（有创血压计），开启了MEMS时代。今天MEMS技术在军事、航天航空，生物医药、工业交通及消费领域扮演核心技术的角色，智能手机中就嵌入了多个MEMS 芯片，如麦克风，加速度计，GPS定位等。 微流控技术原理微流控（microfluidics ）是一种精确控制和操控微尺度流体，以在微纳米尺度空间中对流体进行操控为主要特征的科学技术，具有将生物、化学等实验室的基本功能诸如样品制备、反应、分离和检测等缩微到一个几平方厘米芯片上的能力，其基本特征和最大优势是多种单元技术在整体可控的微小平台上灵活组合、规模集成。是一个涉及了工程学、物理学、化学、微加工和生物工程等领域的交叉学科。 微流控是系统的科学技术，它使用几十到几百微米尺度的管道，处理或操控很少量的（10*至10~18升，1立方毫米至1立方微米）流体。最初的微流控技术被用于分析。微流控为分析提供了许多有用的功能：使用非常少的样本和试剂做出高精度和高敏感度的分离和检测，费用低，分析时间短，分析设备的印记小。微流控既利用了它最明显的特征一一尺寸小，也利用了不太明显的微通道流体的特点，比如层流。它本质上提供了在空间和时间上集中控制分子的能力。 基于微流控芯片的代表性关键技术1、微流控分析芯片是新一代床旁诊断（Point of care
【CN110142066A】微流控芯片及分析系统【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910339790.9 (22)申请日 2019.04.25 (71)申请人 深圳市刚竹医疗科技有限公司 地址 518051 广东省深圳市南山区西丽街 道茶光路1089号深圳集成电路设计应 用产业园511-1 (72)发明人 汤明辉 (74)专利代理机构 广州华进联合专利商标代理 有限公司 44224 代理人 黄鸿华 何平 (51)Int.Cl. B01L 3/00(2006.01) C12M 1/38(2006.01) C12M 1/34(2006.01) C12M 1/00(2006.01) (54)发明名称 微流控芯片及分析系统 (57)摘要 微流控芯片及分析系统，微流控芯片包括加 样孔、加样腔、出气口、样本富集腔、废液腔、稀释 裂解腔、虹吸管道、加样腔流通管道、裂解腔流通 管道、气体流通管道、样品输出管道、试剂分发管 道、出气管道与PCR扩增腔；稀释裂解腔顺序通过 虹吸管道分别连通各PCR扩增腔及第二废液腔； 出气口还通过出气管道连通一废液腔且废液腔 与出气口连通的位置较出气口更远离旋转中心。 样本的富集、裂解、裂解后稀释以及等量分发、多 腔室的PCR扩增都得以顺序实现，能够实现免核 酸纯化分子诊断功能，一方面可根据需求调整出 气口的位置，另一方面通过设计虹吸管道巧妙地 利用了毛细力与离心力的相对关系，形成了调控 阀以控制液体流入试剂分发管道。权利要求书2页 说明书14页 附图15页CN 110142066 A 2019.08.20 C N 110142066 A
第三章核酸的化学及结构习题
第三章核酸的化学及结构 一、名词解释 1.DNA的变性：DNA变性是指核酸双螺旋碱基对的氢键断裂，双链变成单链， 从而使核酸的天然构象和性质发生改变。变性时维持双螺旋稳定性的氢键断裂，碱基间的堆积力遭到破坏，但不涉及到其一级结构的改变； 2.DNA复性：变性DNA在适当条件下，使彼此分离的两条链重新由氢键链接而 形成双螺旋结构的过程； 3.分子杂交：将不同来源的DNA经热变性、冷群，使其复性，在复性时，如这 些异源DNA之间在某些区域有相同的序列，则形成杂交DNA分子； 4.增色效应：天然DNA在发生变性时，氢键断裂，双键发生解离，碱基外露， 共轭双键更充分暴露，变性DNA在260nm的紫外吸收值显著增加的现象；& 5.减色效应：在一定条件下，变性核酸可以复性，此时紫外吸收值又回复至原 来水平的现象； 6.回文结构：在真核细胞DNA分子中，脱氧核苷酸的排列在DNA的两条链中 顺读与倒读序列是一样的（即脱氧核苷酸排列顺序相同），脱氧核苷酸以一个假想的轴成为180°旋转对称（即使轴旋转180°两部分结构完全重叠起来）的结构； 7.T m：DNA热变性的过程不是一种“渐变”，而是一种“跃变”过程，即变性 作用不是随温度的升高缓慢发生，而是在一个很狭窄的临界温度范围内突然引起并很快完成，就像固体的结晶物质在其熔点时突然熔化一样。通常把DNA
在热变性过程中紫外吸收度达到最大值的1/2时的温度称为“熔点”或熔解温度（melting temperature）,用符号T m表示； 8.Chargaff定律：不同生物种属的DNA碱基组成不同，同一个体不同器官、不 同组织的DNA具有相同的碱基组成，含氨基的碱基（腺嘌呤和胞嘧啶）总数等于含酮基的碱基（鸟嘌呤和胸腺嘧啶）总数，即A+C=T+G；嘌呤的总数等于嘧啶的总数，即A+G=C+T； 9. 碱基配对：腺嘌呤与胸腺嘧啶成对，鸟嘌呤与胞嘧啶成对，A和T之间形成两个氢键，C和G之间形成三个氢键； ~ 10. 内含子：基因的插入序列或基因内的非蛋白质编码； 11. 正超螺旋：盘绕方向与双螺旋方向相同，此种结构使分子内部张力加大，旋得更紧； 12. 负超螺旋：盘绕方向与双螺旋方向相反，使二级结构处于疏松状态，分子内部张力减小，利于DNA复制、转录和基因重组； 13. siRNA：（small interfering RNA干扰小RNA）是含有21~22个单核苷酸长度的双链RNA，通常人工合成的siRNA是碱基对数量为22个左右的双链RNA； 14. miRNA：(microRNA,) 是一类含19~25单核苷酸的单链RNA，在3’端有1~2个碱基长度变化，广泛存于真核生物中，不编码任何蛋白，本身不具有开放阅读框架，具有保守型、时序性和组织特异性； <
生物化学第三章 核酸的结构与功能
第三章核酸的结构与功能 一、核酸的化学组成： 1．含氮碱：参与核酸和核苷酸构成的含氮碱主要分为嘌呤碱和嘧啶碱两大类。组成核苷酸的嘧啶碱主要有三种——尿嘧啶（U）、胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T），它们都是嘧啶的衍生物。组成核苷酸的嘌呤碱主要有两种——腺嘌呤（A）和鸟嘌呤（G），它们都是嘌呤的衍生物。2．戊糖：核苷酸中的戊糖主要有两种，即β-D-核糖与β-D-2-脱氧核糖，由此构成的核苷酸也分为核糖核苷酸与脱氧核糖核酸两大类。3．核苷：核苷是由戊糖与含氮碱基经脱水缩合而生成的化合物。通常是由核糖或脱氧核糖的C1’ β-羟基与嘧啶碱N1或嘌呤碱N9进行缩合，故生成的化学键称为β，N糖苷键。其中由D-核糖生成者称为核糖核苷，而由脱氧核糖生成者则称为脱氧核糖核苷。由“稀有碱基”所生成的核苷称为“稀有核苷”。假尿苷（ψ）就是由D-核糖的C1’ 与尿嘧啶的C5相连而生成的核苷。 二、核苷酸的结构与命名： 核苷酸是由核苷与磷酸经脱水缩合后生成的磷酸酯类化合物，包括核糖核苷酸和脱氧核糖核酸两大类。最常见的核苷酸为5’-核苷酸（5’ 常被省略）。5’-核苷酸又可按其在5’位缩合的磷酸基的多少，分为一磷酸核苷（核苷酸）、二磷酸核苷和三磷酸核苷。 此外，生物体内还存在一些特殊的环核苷酸，常见的为环一磷酸腺苷（cAMP）和环一磷酸鸟苷（cGMP），它们通常是作为激素作用的第二信使。 核苷酸通常使用缩写符号进行命名。第一位符号用小写字母d代表脱氧，第二位用大写字母代表碱基，第三位用大写字母代表磷酸基的数目，第四位用大写字母P代表磷酸。 三、核酸的一级结构： 核苷酸通过3’,5’-磷酸二酯键连接起来形成的不含侧链的多核苷酸长链化合物就称为核酸。核酸具有方向性，5’-位上具有自由磷酸基的末端称为5’-端，3’-位上具有自由羟基的末端称为3’-端。 DNA由dAMP、dGMP、dCMP和dTMP四种脱氧核糖核苷酸所组成。DNA的一级结构就是指DNA分子中脱氧核糖核苷酸的种类、数目、排列顺序及连接方式。RNA由AMP，GMP，CMP，UMP四种核糖核苷酸组成。RNA的一级结构就是指RNA分子中核糖核苷酸的种类、数目、排列顺序及连接方式。 四、DNA的二级结构： DNA双螺旋结构是DNA二级结构的一种重要形式，它是Watson和Crick 两位科学家于1953年提出来的一种结构模型，其主要实验依据是
微流控芯片加工技术解析
微流控芯片加工技术解析 微流控芯片的发展微全分析系统的概念是在1990年首欠由瑞士Ciba2Geigy 公司的Manz与Widmer提出的，当时主要强调了分析系统的微与全，及微管道网络的MEMS加工方法，而并未明确其外型特征。次年Manz等即在平板微芯片上实现了毛细管电泳与流动。微型全分析系统当前的发展前沿。微流控分析系统从以毛细管电泳分离为核心分析技术发展到液液萃取、过滤、无膜扩散等多种分离手段。其中多相层流分离微流控系统结构简单，有多种分离功能，具有广泛的应用前景。已有多篇文献报道采用多相层流技术实现芯片上对试样的无膜过滤、无膜参析和萃取分离。同时也有采用微加工有膜微渗析器完成质谱分析前试样前处理操作的报道。流控分析系统从以电渗流为主要液流驱动手段发展到流体动力气压、重動、离心力、剪切力等多种手段。 直至今日，各国科学家在这一领域做出更加显著地成绩。微流控技术作为当前分析科学的重要发展前沿，在研究与应用方面都取得了飞速的发展。 微流控芯片的原理微流控芯片采用类似半导体的微机电加工技术在芯片上构建微流路系统，将实验与分析过程转载到由彼此联系的路径和液相小室组成的芯片结构上，加载生物样品和反应液后，采用微机械泵。电水力泵和电渗流等方法驱动芯片中缓冲液的流动，形成微流路，于芯片上进行一种或连续多种的反应。激光诱导荧光、电化学和化学等多种检测系统以及与质谱等分析手段结合的很多检测手段已经被用在微流控芯片中，对样品进行快速、准确和高通量分析。微流控芯片的最大特点是在一个芯片上可以形成多功能集成体系和数目众多的复合体系的微全分析系统？微型反应器是芯片实验室中常用的用于生物化学反应的结构，如毛细管电泳、聚合酶链反应、酶反应和DNA 杂交反应的微型反应器等。其中电压驱动的毛细管电泳（Capillary Electrophoresis ，CE）比较容易在微流控芯片上实现，因而成为其中发展最快的技术。它是在芯片上蚀刻毛细管通道，在电渗流的作用下样品液在通道中泳动，完成对样品的检测分析，如果在芯片上构建毛细管阵列，可在数分钟内完成对数百种样品的平行分析。自1992 年微流控芯片CE 首次报道以来，进展很快？首台商品仪器是微流控芯片CE （生化分析仪，Aglient），可提供用于核酸及
生物化学课后答案3核酸
3 核酸 1．①电泳分离四种核苷酸时，通常将缓冲液调到什么pH？此时它们是向哪极移动？移动的快慢顺序如何? ②将四种核苷酸吸附于阴离子交换柱上时，应将溶液调到什么pH？ ③如果用逐渐降低pH的洗脱液对阴离子交换树脂上的四种核苷酸进行洗脱分离，其洗脱顺序如何？为什么？ 解答：①电泳分离4种核苷酸时应取pH3.5 的缓冲液，在该pH时，这4种单核苷酸之间所带负电荷差异较大，它们都向正极移动，但移动的速度不同，依次为：UMP>GMP>AMP>CMP；②应取pH8.0，这样可使核苷酸带较多负电荷，利于吸附于阴离子交换树脂柱。虽然pH 11.4时核苷酸带有更多的负电荷，但pH过高对分离不利。③当不考虑树脂的非极性吸附时，根据核苷酸负电荷的多少来决定洗脱速度，则洗脱顺序为CMP>AMP> GMP > UMP，但实际上核苷酸和聚苯乙烯阴离子交换树脂之间存在着非极性吸附，嘌呤碱基的非极性吸附是嘧啶碱基的3倍。静电吸附与非极性吸附共同作用的结果使洗脱顺序为：CMP> AMP > UMP >GMP。 2．为什么DNA不易被碱水解，而RNA容易被碱水解? 解答：因为RNA的核糖上有2'-OH基，在碱作用下形成2',3'-环磷酸酯，继续水解产生2'-核苷酸和3'-核苷酸。DNA的脱氧核糖上无2'-OH基，不能形成碱水解的中间产物，故对碱有一定抗性。 3．一个双螺旋DNA分子中有一条链的成分[A] = 0.30，[G] = 0.24，①请推测这一条链上的[T]和[C]的情况。②互补链的[A]，[G]，[T]和[C]的情况。 解答：①[T] + [C] = 1–0.30–0.24 = 0.46；②[T] = 0.30，[C] = 0.24，[A] + [G] = 0.46。 4．对双链DNA而言，①若一条链中(A + G)/(T + C)= 0.7，则互补链中和整个DNA分子中(A+G)/(T+C)分别等于多少？②若一条链中(A + T)/(G + C)= 0.7，则互补链中和整个DNA分子中(A + T)/(G + C)分别等于多少？ 解答：①设DNA的两条链分别为α和β则：Aα= Tβ，Tα= Aβ，Gα= Cβ，Cα= Gβ，因为：(Aα+ Gα)/（Tα+ Cα）= (Tβ+ Cβ)/（Aβ+ Gβ）= 0.7，所以互补链中（Aβ+ Gβ）/（Tβ+ Cβ）= 1/0.7 =1.43；在整个DNA分子中，因为A = T，G = C，所以，A + G = T + C，（A + G）/（T + C）= 1；②假设同（1），则Aα+ Tα= Tβ+ Aβ，Gα+ Cα= Cβ+ Gβ，所以，（Aα+ Tα）/（Gα+ Cα）=（Aβ+ Tβ）/（Gβ+ Cβ）= 0.7 ；在整个DNA分子中，（Aα+ Tα+ Aβ+ Tβ）/（Gα+Cα+ Gβ+Cβ）= 2（Aα+ Tα）/2（Gα+Cα）= 0.7 5．T7噬菌体DNA(双链B-DNA)的相对分子质量为2.5×107，计算DNA链的长度(设核苷酸对的平均相对分子质量为640)。 解答：0.34 ×（2.5×107/640）= 1.3 × 104nm = 13μm。 6．如果人体有1014个细胞，每个体细胞的DNA含量为6.4 × 109个碱基对。试计算人体DNA的总长度是多少？是太阳―地球之间距离(2.2 × 109 km)的多少倍？已知双链DNA 每1000个核苷酸重1 ×10-18g，求人体DNA的总质量。
体外诊断(IVD)微流控技术可行性分析报告
微流控项目 技术可行性报告 版本：A 0 制定人：
一、目的及意义 1.目的 公司成立多年，虽然在当前IVD市场中占有一席之地，但当前在产品从市场需求以及所应用技术方面已现劣势，急需结合现有已经掌握技术，迎合市场需求，研发一款新产品来为公司进一步发展填充弹药。 2.项目意义 微流控是一项融合了微电子学、材料科学、生物科学、制药以及临床医学等众多领域的综合性技术，需要跨领域跨学科的深入交流和合作。什么是微流控芯片?微型+集成+自动化。微流控芯片顺应分析仪器的发展趋势(微型化/集成化与便携化),很大程度缩短样本处理时间, 并通过精密控制液体流动,实现试剂耗材的 最大利用效率,把整个化验室的功能,包括采样、稀释、加试剂、反应、分离、检 测等集成在微芯片上,且可以多次使用。 微流控芯片的发展正呈现三个基本特征：1）平台研究多学科交叉，2）应用研究多领域渗透，3）产业迅速崛起将成为新一代即时诊断（POCT）的主流技术；微流控反应筛选芯片在高通量药物筛选、材料合成、模拟和单细胞测序等领域显示了巨大潜力；而微流控细胞/ 器官芯片则有望应用于药物毒理和药理作用研 究，部分替代医药研究试验动物，是细胞及微环境操控最重要的技术平台。 微流控芯片的最大特点是在一个芯片上可以形成多功能集成体系和数目众 多的复合体系的微全分析系统。微流控芯片内部集成的单元部件越来越多，且集 成的规模也归来越大，使着微流控芯片有着强大的集成性。同时可以大量平行处 理样品，具有高通量的特点，分析速度快、耗低，物耗少，污染小，分析样品所 需要的试剂量仅几微升至几十个微升，被分析的物质的体积甚至在纳升级或皮升级。 原则上，微流控芯片作为一种“微全分析技术平台可以应用于各个分析领域，如生化医疗诊断、食品和商品检验、环境监测、刑事科学、军事科学和航天科学等重要应用领域，其中生物医学分析是热点。目前来看，体外诊断是微流控技术的最大的应用场景，而在体外诊断中，微流控技术应用的重点在于化学发光（免疫诊断）和分子诊断中。
生物化学之核酸化学
第三章核酸化学（Nucleic Acids Chemistry ) 第一节概述 一、核酸的发现与发展 二、核酸的类别和分布 脱氧核糖核酸（ deoxyribonucleic acid DNA） 核糖核酸（ ribonucleic acid RNA） DNA在生物体内的存在部位和方式： –原核细胞中DNA集中在核区； –真核细胞中DNA集中在核内，组成染色体。 –线粒体和叶绿体等细胞器也含有少量DNA。 –原核生物染色体DNA、质粒DNA、真核生物细胞器DNA都是环状双链DNA。 –真核生物染色体是线性双链DNA，末端具有高度重复序列形成的端粒（telomere）结构。染色体(Chromosomes)、基因(Gene)、DNA –染色体：是细胞核内能被碱性染料着色物质的螺旋聚集体，是遗传信息的载体。 –基因：是存在于染色体上的遗传信息 –DNA：是遗传信息的载体 RNA（核糖核酸）∶ –主要分布在细胞质中，与蛋白质合成密切相关 Ribosomal RNAs (rRNA，核糖体RNA)占80%以上：与蛋白质构成核糖体，是合成蛋白质的场所 Messenger RNAs (mRNA，信使RNA) 占5%：合成蛋白质的模板 Transfer RNAs (tRNA ，转运RNA)占15%：在蛋白质合成中运输氨基酸 应用与生产： 在食品方面∶强力助鲜剂，如肌苷酸和鸟苷酸。 在医药方面∶ATP、COA等。 第二节核酸的组成 核酸的化学组成：除含C、H、O、N外，还含有较多的磷和少量的硫，含磷量在9－10％ 一、磷酸（phosphate） OH HO-P=O OH 二、戊糖（pentose）
微流控芯片五大优点及四大缺点分析
微流控芯片五大优点及四大缺点分析 微流控的五大优点（一）集成小型化与自动化微流控技术能够把样本检测的多个步骤集中在一张小小的芯片上，通过流道的尺寸和曲度、微阀门、腔体设计的搭配组合来集成这些操作步康，最终使整个检测集成小型化和自动化。 （二）高通量由于微流控可以设计成为多流道，通过微流道网络可以同时将待检测样本分流到多个反应单位，同时反应单元之间相互隔离，使各个反应互不相干扰，因此可以根据需要对同一个样本平行进行多个项目的检测。与常规逐个项目检测相比，大大缩短了检测的时间，提高了检测效率，具有高通量的特点。 （三）检测试剂消耗少由于集成检测的小型化，使微流控芯片上的反应单元腔体非常小，虽然试剂配方的浓度可能有一定比例的提高，但是试剂使用量远远低于常规试剂，大大降低了试剂的消耗量。 （四）样本量需求少由于只在小小的芯片上完成检测，因此需要被检测的样本量需求非常少，往往只需要微升甚至纳升级别。此外还可以直接用全血进行检测，对于婴儿、老人、残疾人这些血量少、静脉采集困难的人群，使其检测更加方便;或者是非常珍贵稀少的样本，使其多项指标检测成为可能。 （五）污染少由于微流控芯片的集成功能，原先在实验室里需要人工完成的各项操作全部集成到芯片上自动完成，使人工操作时样本对环境的污染降低到最低程度。例如在分子核酸类检测中，无论是样本本身，还是制备后准备用于检测的核酸，均会对实验室造成污染，气溶胶的扩散使得后续样本检测容易出现假阳性。这也是为什么常规分子核酸类检测需要至少在3个房间分别进行不同的操作。微流控技术的使用很好的解决了这一问题。 正因为微流控具有以上几个重要的优势和优点，使其成为了POCT的首选。而我们判断这类产品在市场上有没有需求和竞争力，可以从这几个方面上进行判断。 微流控的四大缺点（一）核心技术缺乏规范和标准一个成熟的微流控产品，往往需要配套使用的试剂，核心的微流控芯片，芯片驱动平台，光电检测模块，信号处理模块以及人机
2016年分子诊断微流控技术分析报告(完美版)
(此文档为word格式，可任意修改编辑！） 2016年2月
正文目录 1、分子诊断概述 4 2、分子诊断技术原理 4 21、核酸提取方法 4 22、核酸分子杂交技术 5 23、核酸扩增技术 5 231、常规PCR 5 232、定量PCR 技术 6 （1）荧光染料7 （2）荧光探针7 233、等温核酸扩增技术8 3、生物芯片9 31 微阵列芯片10 32 微流控芯片10 4、国内外POCT 化的分子诊断产品13 41、Cepheid 的GeneXpert 13
42、Nanospere 的Verigene 系统14 43、卡优迪生物科技的Mini8 14 44、北京博奥生物的RTisochip-A 核酸分析仪15 5、国内重点公司分析16 51、利德曼16 52、博晖创新17 6、发展风险分析18
1、分子诊断概述 分子诊断是采用分子生物学的理论和技术，通过直接探查核酸的存在状态或缺陷，从核酸结构、复制、转录或翻译水平分析核酸的功能，从而对人体状态与疾病做出诊断的方法。它检测的基因有内源性（即机体自身的基因）和外源性（如病毒、细菌等）两种，前者用于诊断基因有无病变，后者用于诊断有无病原体感染。 回顾分子诊断学20 余年的发展历史，大致经历3 个阶段： 1) 利用核酸分子杂交技术进行遗传病的基因诊断； 2) 利用以定量PCR 为代表的核酸扩增技术，检测存在于宿主的多种DNA 和RNA 病原体，及多基因遗传病细胞中mRNA 的表达量； 3) 以生物芯片技术为代表的高通量密集型检测技术，分析过程自动化、分析速度提高，实现高通量、大规模的快速检测病原体和疾病组织中的突变序列。
微流控分析芯片用于凝血检测的实验研究
河北工业大学 硕士学位论文 微流控分析芯片用于凝血检测的实验研究 姓名：孟庆宜 申请学位级别：硕士 专业：测试计量技术及仪器 指导教师：张思祥 20071201
河北工业大学硕士学位论文 微流控分析芯片用于凝血检测的实验研究 摘要 随着科学技术的发展和基础医学研究的进步，人们对止血与血栓的发生发展认识越来越深刻，其检测手段也越来越先进。与此同时，分析仪器也日益向着微型化、集成化与便携化的趋势发展。其中，微分析系统是这一发展时期的典型代表，随着微流控芯片技术的发展，特别是检测灵敏度的日臻提高，用微流控芯片对微量物质的分析与检测日益受到重视。本课题研究的目的就是采用微流控芯片作为检测容器，在凝血检测中最大限度地把加试剂、反应、检测等分析功能集成为一体。 本课题在分析、总结了传统的检测原理及方法的基础上，设计了利用微流控芯片进行凝血四项检测的基本方法。首先我们利用步进电机设计了离心力驱动微流控芯片结构，该结构可在芯片旋转过程中完成血浆与试剂的混合、反应等操作。同时，运用能发射红光和蓝光的双光束二极管为恒定光源，光束透过芯片的检测区，在其另一面有硅光电池接收光信号。在与凝结剂均匀混合后，血浆由于发生一定的理化反应而凝结，光信号也会随之发生改变。硅光电池将光信号的变化转换成电信号的变化，经采集可显示整个凝结过程图像，经数据处理后计算，可得到需要的信息。 本课题根据检测原理重点对检测装置的机械部分进行了设计和改善，选择了微流控芯片来替代传统的玻璃试管作为检测容器，以改进用玻璃试管检测时所存在的问题，提高精度和可靠性；同时，对检测系统的硬件电路部分和基于LabVIEW 的检测系统操作软件进行了设计和完善，以提高系统的准确性，可靠性和稳定性；并且在研究和改进过程中完成了大量有效的实验。 采用微流控芯片作为检测容器与传统玻璃试管相比，试剂混合均匀，能去除透镜效应，且实验一致性好。该检测系统的研究成功将进一步促进我国医学检测技术的发展，同时，将加快微流控芯片的产业化，为分析仪器提供新的经济增长点。 关键词: 微流控芯片，凝血检测，虚拟仪器，离心力驱动 i
微流控芯片的前景分析
微流控芯片的前景简介 微流控技术从最近十几年来就一直带有很多明星光环，比如2006年7月，Nature杂志将微流控技术称为“这一世纪的技术”，在2004年美国Business 2.0杂志封面文章称其是“改变未来的其中新技术之一”。所以焜哥有理由相信，微流控技术将会是21世纪具有革命性的一项科学技术。 据某证券投资公司的行业报告称：微流控芯片产业的产值在2015年为28亿美元，到2018年市场规模将达到58亿美元，年复合增长率（CAGR）超过了27%。这么高的复合增长率，让焜哥看得真是鸡血沸腾啊。。。 （微流控即时诊断市场预测，法国市场研究机构Yole Development提供的数据，转载自互联网）
微流控作为一项革命性的技术，可以应用的领域非常多，比如目前应用最为广泛的医疗诊断领域，食品安全领域，环境监测领域等。下图简单总结了几个微流控可以大展身手的领域。 即时检验（Point-Of-Care-Testing，POCT）是体外诊断（IVD）行业的一个新兴细分行业，也是目前微流控应用最为市场化的一个行业，国外有很多公司已经开发出了快速，安全，准确度高的微流控芯片，这些芯片功能齐全，形状多样。如下图为几种成功的微流控技术与POCT结合的应用场景。
POCT的快速发展离不开检验技术的不断升级，更新，截止目前为止，POCT从初期的干化学，免疫层析技术已经发展到了目前的传感器技术，生物芯片技术，以及代表未来技术潮流的微流控芯片技术等，这些技术的发展遵循的路线可以大体上分为：（按照样本与试剂接触媒介的不同）“Tube，Chip，Paper”三个阶段。从下图可以看出微流控技术在POCT中所占据的技术地位。