dna测序仪
mgiseq-2000原理
mgiseq-2000原理
MGISEQ-2000是一个高通量基因测序仪。
其原理基本上遵循Illumina 测序技术的原理，即基于测序-by-synthesis（通过合成测序）的方法。
具体来说，MGISEQ-2000采用Illumina测序技术的改进版本，包括如下主要步骤：
一、文库构建：DNA或RNA样本首先被转化为文库，其中DNA/RNA 片段被连接到测序适配器上，并通过PCR扩增以产生足够的复制物。
二、芯片测序：文库中的DNA/RNA片段被固定到测序芯片（flow cell）的表面上，每个片段形成一个独立的“cluster”。
然后，使用荧光标记的核酸碱基和DNA聚合酶，按照逐渐加入的碱基链，对每个cluster中的DNA进行扩增。
三、荧光检测：在每个碱基加入过程中，核酸碱基会被荧光标记，光学成像系统会检测每个cluster中的荧光信号，并记录下来。
四、数据处理：经过一系列的荧光标记和成像后，计算机会将荧光信号转换为碱基序列，并进行数据处理和分析，最终得到原始的测序数据。
基因测序仪器的原理和应用
基因测序仪器的原理和应用一、基因测序仪器原理基因测序仪器是一种用于测定DNA或RNA序列的设备，能够对基因组进行高通量的测序，从而揭示生物体的遗传信息。
基因测序仪器的原理主要基于两种方法：链终止法（Sanger法）和高通量测序技术。
1. 链终止法（Sanger法）链终止法是最早被广泛应用的测序方法之一，它利用DNA聚合酶合成互补链的特性进行测序。
链终止法包含以下步骤： - DNA模板的制备：通过PCR扩增或其他技术将目标DNA片段扩增出来，并纯化得到单个DNA模板。
- DNA合成反应：将DNA模板与引物、聚合酶和四种dNTP（脱氧核苷酸三磷酸盐）混合，使聚合酶从引物的3’端开始合成新的DNA链。
- 在反应体系中加入不同的ddNTP（二氧基化脱氧核苷酸三磷酸盐），ddNTP在合成链上停止DNA合成，根据不同的ddNTP分别标记上荧光物质。
- DNA片断电泳分析：将反应产物进行电泳分析，将带有不同荧光标记的DNA片断按大小分离并被记录下来，从而得到一个由A、T、G、C构成的测序结果。
2. 高通量测序技术高通量测序技术是近年来发展起来的一种基因测序方法，主要包括Illumina测序技术和Ion Torrent测序技术。
•Illumina测序技术：该技术通过将DNA模板固定在测序芯片上，并利用荧光标记的核苷酸逐个加入并记录，从而实现高通量测序。
Illumina测序技术具有高准确性、高通量以及低成本的特点，被广泛应用于基因组测序、转录组测序、表观基因组学等领域。
•Ion Torrent测序技术：该技术基于无法循环延伸DNA链的性质，通过检测质子释放来确定合成的DNA序列。
Ion Torrent测序技术具有简单、快速和低成本的特点，适用于小规模测序项目以及快速测序需求。
二、基因测序仪器应用基因测序仪器在许多领域中都有广泛的应用，包括： 1. 生命科学研究：基因测序仪器的应用使得科学家能够深入研究生物体的基因组和表观基因组，揭示基因与表型之间的关系，从而推动了生命科学领域的发展。
基因测序仪器使用说明书
基因测序仪器使用说明书一、前言基因测序仪器是一种用于测定DNA或RNA序列的设备，它在生物科学研究、医学诊断等领域具有重要应用价值。
本使用说明书将详细介绍基因测序仪器的组成、使用方法以及注意事项，以帮助用户正确、安全地操作仪器，获得准确的测序结果。
二、仪器组成1. 主机：基因测序仪器的主要组成部分，包括光学系统、电子系统、激光系统等。
2. 数据分析软件：用于对测序结果进行分析和解读的计算机软件。
3. 数据存储设备：用于存储测序原始数据和分析结果的设备，如硬盘、U盘等。
三、操作步骤1. 准备工作a. 确保基因测序仪器处于水平放置的稳定表面上，有足够的工作空间和通风条件。
b. 检查仪器的供电情况，确保电源线连接牢固且通电正常。
c. 检查仪器内部的耗材和试剂，确保有足够的库存，并检查其有效期。
2. 样本处理a. 根据实验设计，准备待测样本。
b. 提取DNA或RNA，并进行纯化和浓缩处理。
c. 根据实验要求，进行必要的片段扩增、连接和修复。
3. 测序准备a. 根据测序类型选择合适的芯片或测序流程。
b. 准备所需的引物和试剂，并按照说明书中的要求进行稀释和配置。
c. 将样本与引物和试剂按照比例混合，并尽快投入仪器进行测序。
4. 仪器操作a. 打开仪器主机电源，待仪器启动完成后，进入操作界面。
b. 将样本混合液注入仪器芯片中，并按照仪器界面指引进行操作。
c. 在测序过程中，注意仪器显示的实时数据，并根据需要调整相关参数。
5. 数据分析与结果解读a. 测序完成后，将测序结果数据导出到计算机上。
b. 打开数据分析软件，导入测序结果数据。
c. 根据实验目的，选择相应的分析方法，对数据进行处理和解读。
d. 结果解读时，结合实验设计和相关文献，对数据进行合理的解释。
四、注意事项1. 安全操作：在操作过程中，务必佩戴手套和口罩，避免接触样本和试剂。
2. 仪器维护：定期检查仪器的光学系统和电子系统，保持清洁，并按照维护手册进行维护和保养。
全自动dna测序仪的原理和应用
全自动DNA测序仪的原理和应用1. 前言DNA测序技术是现代生物学、医学研究中的重要工具之一。
随着技术的不断进步，全自动DNA测序仪在DNA测序领域占据重要地位。
本文将介绍全自动DNA测序仪的原理和应用。
2. 原理全自动DNA测序仪基于Sanger测序技术，通过离心分离、扩增和合成等步骤来获取DNA序列信息。
其原理主要包括以下几个步骤：2.1 模板制备全自动DNA测序仪需要将待测的DNA样品进行模板制备。
一般采用PCR（聚合酶链式反应）技术来扩增目标DNA片段，以增加其浓度和复制数目。
2.2 扩增产物净化PCR扩增产生的扩增产物中会包含引物和杂质，需要进行净化处理。
常用的方法是利用凝胶电泳分离扩增产物，并使用各类商业化学试剂盒进行提取和净化操作。
2.3 DNA片段测序将净化后的DNA片段进行测序。
全自动DNA测序仪采用Dye-termination测序方法，使用一系列特殊的引物，通过DNA链延伸过程中的不同颜色发光来标记每个碱基。
之后，仪器会通过激光扫描读取每个碱基的发光信号。
2.4 数据分析与测序结果全自动DNA测序仪会生成一系列的发光数据，这些数据需要进行分析和处理。
通常会使用相关软件进行碱基识别、序列拼接和测序结果的校正等步骤，从而获得准确的DNA序列信息。
3. 应用全自动DNA测序仪广泛应用于各个领域，例如：3.1 生物学研究在生物学研究中，全自动DNA测序仪可以用于基因组测序、转录组测序、蛋白质相互作用的研究等。
通过测序获得的DNA序列信息可以帮助研究者了解生物体的遗传信息、功能和相互关系。
3.2 医学领域在医学领域，全自动DNA测序仪可以用于诊断遗传性疾病、癌症等疾病的基因突变。
通过测序可以快速准确地分析患者的基因组信息，从而为临床医生提供准确的诊断和治疗方案。
3.3 农业和食品安全全自动DNA测序仪在农业和食品安全领域也有广泛的应用。
它可以用于鉴定转基因作物、检测食品中的基因改造成分、追溯食品来源，保证食品安全和品质。
纳米孔基因测序仪工作原理
纳米孔基因测序仪工作原理
纳米孔基因测序仪是一种通过纳米孔技术进行基因测序的设备。
其工作原理主要分为样品制备、电化学检测和数据分析三个步骤。
首先，样品制备阶段，DNA样品通常需要经过一系列的预处
理步骤，如DNA片段的制备和加入特定的DNA浓缩液。
这
样做是为了将DNA样本以均匀的速率通过纳米孔。
其次，纳米孔基因测序仪中的电化学检测模块将起到关键作用。
DNA样品通过纳米孔时，其碱基会依次通过纳米孔的鄂特尔
游离电极和纳米孔的飞晶体电池电极。
尽管这个过程是非常快速的，但是在电极上的鄂特尔游离电池和飞晶体电池反应则能够产生微弱的电流信号。
最后，这些微弱的电流信号将通过连接的电子学设备转换成数字信号，并进行进一步的数据分析和处理。
纳米孔基因测序仪通常会利用基因组标准库进行参照比对，以鉴定并确定DNA
样本中的碱基序列。
总体来说，纳米孔基因测序仪工作原理是基于DNA样品分子
通过纳米孔时所产生的电化学信号，通过数据分析和处理，来确定其碱基序列。
DNA测序仪的测序原理和操作规程
DNA测序仪的测序原理和操作规程DNA测序仪DNA序列测定分手工测序和自动测序,手工测序包括sanger双脱氧链终止法和maxam-gilbert化学降解法。
自动化测序实际上已成为当今DNA序列分析的主流。
美国pe abi 公司已生产出373型、377型、310型、3700和3100型等DNA测序仪,其中310型是临床检测实验室中使用最多的一种型号。
本实验介绍的是abi prism 310型DNA测序仪的测序原理和操作规程。
原理abi prism 310型基因分析仪(即DNA测序仪),采用毛细管电泳技术取代传统的聚丙烯酰胺平板电泳,应用该公司专利的四色荧光染料标记的ddntp(标记终止物法),因此通过单引物pcr测序反应,生成的pcr产物则是相差1个碱基的3''''末端为4种不同荧光染料的单链DNA混合物,使得四种荧光染料的测序pcr产物可在一根毛细管内电泳,从而避免了泳道间迁移率差异的影响,大大提高了测序的精确度。
由于分子大小不同,在毛细管电泳中的迁移率也不同,当其通过毛细管读数窗口段时,激光检测器窗口中的ccd(charge-coupled device)摄影机检测器就可对荧光分子逐个进行检测,激发的荧光经光栅分光,以区分代表不同碱基信息的不同颜色的荧光,并在ccd摄影机上同步成像,分析软件可自动将不同荧光转变为DNA序列,从而达到DNA测序的目的。
分析结果能以凝胶电泳图谱、荧光吸收峰图或碱基排列顺序等多种形式输出。
它是一台能自动灌胶、自动进样、自动数据收集分析等全自动电脑控制的测定DNA片段的碱基顺序或大小和定量的高档精密仪器。
pe公司还提供凝胶高分子聚合物,包括DNA 测序胶(pop 6)和genescan胶(pop 4)。
这些凝胶颗粒孔径均一,避免了配胶条件不一致对测序精度的影响。
它主要由毛细管电泳装置、macintosh 电脑、彩色打印机和电泳等附件组成。
测序仪产品技术要求
测序仪产品技术要求
测序仪是一种用于分析DNA或RNA序列的仪器，它在生物医学研究、基因组学、药物研发等领域起着至关重要的作用。
以下是测序仪产品的一些常见技术要求：
1. 准确性要求
测序准确性：测序仪应具备高度准确的测序能力，即在读取DNA或RNA序列时，应尽可能避免错误的碱基识别和测序偏差。
误差率：测序仪的误差率应尽可能低，通常以百万分之一或更低的错误率为目标。
2. 读长要求
读长：测序仪应能够读取相对较长的DNA或RNA片段，以支持更完整的序列分析。
读长一般以碱基对数来衡量，较长的读长能够提供更详细和准确的序列信息。
3. 通量和产出要求
通量：测序仪应具备较高的通量能力，即能够同时进行多个样本的测序，提高测序效率。
产出：测序仪应能够产生高质量的数据产出，即在一定时间内能够获得较多的有效序列数据。
4. 数据质量要求
数据准确性：测序仪应能够生成高质量的测序数据，减少测序错误或碱基识别偏差。
数据均一性：测序仪应能够产生均一的测序结果，避免区域性测序偏差，提高数据的可靠性和可重复性。
5. 适应性和灵活性要求
适应性：测序仪应具备适应不同类型的样品和实验目的的能力，包括DNA测序、RNA测序、全基因组测序、目标区域测序等。
它应能够支持多种不同的测序应用。
灵活性：测序仪的操作应简便易行，并具备较高的自动化程度，以提高操作效率和用户友好性。
综上所述，测序仪产品的技术要求包括准确性、读长、通量和产出、数据质量，以及适应性和灵活性等方面。
这些技术要求能够确保测序仪在各种实验和应用中能够提供高质量、准确、可靠和高效的测序结果，推动生物学和医学研究的发展。
基因测序仪原理
基因测序仪原理
基因测序仪是一种用于测定DNA序列的仪器，其原理是基于DNA的碱基对特异性配对原则和光信号检测技术。
基因测序仪通常使用Sanger测序方法或者高通量测序方法。
Sanger测序方法是一种基于链终止法的测序技术。
它利用了DNA聚合酶在合成新链时会停止反应的特性。
在Sanger测序中，DNA样品被分为四个反应管，每个反应管中含有一种特定的碱基（脱氧核苷酸，即dA、dC、dT和dG）以及DNA
聚合酶和DNA模板。
DNA聚合酶会在合成新链中遇到与其互补的碱基时停止反应，使反应停在对应的碱基上。
高通量测序方法通常采用Illumina测序技术。
在这种方法中，DNA样品首先经过碱基测序反应，产生含有特定碱基序列的DNA片段。
然后，这些DNA片段被固定到玻片上，并进行DNA桥放大，得到成百上千个DNA桥序列。
接下来，聚合酶会反复在每个DNA桥上合成新链，同时使用荧光标记的脱氧核苷酸，并记录每个合成事件的光强度。
最后，测序仪会根据光信号的不同强度来确定每个位置的碱基。
在测序过程中，测序仪会产生大量的数据，这些数据会通过计算机软件进行分析和整理，最终得到DNA序列信息。
测序结果可以用于研究基因突变、寻找新的基因变异、揭示个体遗传特征等各种应用。
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克隆亚克隆的方法 (clone-by-clone)
是以物理图谱为基础、以大插入片断克隆为单位的定向测序策略。其 方法是先构建议染色体为单位的选择合适的BAC
或YAC克隆进行亚克隆测序，用计算机拼装，通过引物步移等手段填
DNA聚合酶的催化 以目的DNA为模板 按照碱基互补配对原则 在引物的引导下 单核苷酸聚合形成新DNA链
普通的PCR反应体系中，加入的 核苷酸单体为 4种2’-脱氧核苷三 磷酸（dATP，dCTP，dGTP， dTTP）
dNTP结构示意图
测序反应体系中，加入的核苷酸
单体为 2’,3’-双脱氧核苷三磷酸 （ddNTP）
…GCTTCTTCCTCATTTTCTCTTGCCGCCACCATGCCGCCACCA
TCATTTTCTCTTGCCGCCACCATGCTTCTTCCTCATTTTCTCT CCACCATGCCGCCACCACGCCACCATGCTTCTTCCTCATCTC GCTTTCTTGCCGCCACCATGCCGCCACCGCTTCTTCCtTCTCT…
荧光染料 标记法
单色荧光标记法
荧光标记引物法
荧光标记终止底物法 荧光标记引物法 荧光标记终止底物法
多色荧光标记法
5
多色荧光标记法 -- 荧光标记引物法
定义：将荧光染料预先标记在测序反应所用引物的5’端
一组（4种）荧光标记引物，其序列相同，但标记的荧光 染料颜色不同
测序反应中，模板、反应底物、DNA聚合酶及标记引物等 按A、T、C、G编号被置于4支微量离心管中，A、T、C 、G四个测序反应分管进行，上样时合并在一个泳道内电 泳。特定颜色荧光标记的引物则与特定的双脱氧核苷酸底 物保持对应关系
补BAC内的空洞，形成一条完整的BAC序列。然后参照物理图谱，将 相互关联、部分重叠的BAC克隆联成一个大的重叠群(Contig)。但一些
长串联的高度重复序列区域和克隆或测序所不能获得的区域，仍会存
在一些物理空洞（Physical Gap）。与Shot-gun方法相比较，Clone by Cllate
dNTPs
Polymerase Terminator
Primer
A
G
C
T
双脱氧链末端终止法测序反应原理（1）
A C T G G C C TAAT C G A G T C A G T
T TGACCGGAT
C
C C A A C T
G
G
T T G
T
A
G
C
G C
T
G
T A
A
双脱氧链末端终止法测序反应原理（2）
特点
重现性好，所用试剂简单，易于掌握；
所测长度比Sanger法短一些，对放射性标记末端250个核苷酸以内的DNA 序列效果较好； 序列来自原DNA分子而不是酶促合成反应所生成的拷贝； 可对合成的寡核苷酸进行测序，用以分析诸如甲基化等DNA修饰的情况， 通过化学保护及修饰干扰实验来研究DNA的二级结构及蛋白质-DNA相互作 用。
•
转录图谱
利用EST（expressed sequence tags 表达序列标签）作为标记所构建的 分子遗传图谱
•பைடு நூலகம்
序列图谱
通过基因组测序得到的，以A、T、G、 C为标记单位的基因组DNA序列
• 物理图谱的构建
• 大片段克隆的筛选
• 霰弹法测序与“工 作框架图”的构建
• 序列的全组装与 “完成图”构建
无需延伸反应及克隆
更适于含有稀有碱基或GC含量高及短链寡核苷酸的测序，可双向标记并 测序。 比较繁琐费时，过长序列有困难。
12
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（一）双脱氧链末端终止法测序原理
利用DNA的体外合成过程－－聚合酶链反应（polymerase
chain reaction, PCR）
Sanger双脱氧链末端终止法 Maxam-Gilber化学降解法
都是根据在某一固定的点开始核苷酸链的延伸，随机在某 一个特定的碱基处终止，产生A、T、C、G四组不同长度 的一系列核苷酸链，在变性聚丙烯酰胺凝胶上电泳进行片
段的分离和检测，从而获得DNA序列
双脱氧链末端终止法更简便和更适合于光学自动探测，故
DNA片段上的荧光发色基团吸收了激光束提供的能量而发 射出特征波长的荧光
代表不同碱基信息的不同颜色荧光经过光栅分光后再投射 到CCD摄像机上同步成像。收集的荧光信号再传输给计算 机加以处理 整个电泳过程结束时在检测区某一点上采集的所有荧光信 号就转化为一个以时间为横轴坐标，荧光波长种类和强度 为纵轴的信号数据的集合 经测序分析软件对这些原始数据进行分析，最后的测序结 果以一种清晰直观的图形显示出来
的精细物理图谱的构建是技术性极强的工作；并且测序费用和所需的
时间也相对较多。
人类基因组计划研究的主 要成果和进展表现在这 “四张图”
• 遗传图谱
又称为连锁图谱（linkage map）， 指基因或DNA标志在染色体上的相对 位置与遗传距离
•
物理图谱
以定位的DNA标记序列如STS作为路 标，以DNA实际长度即bp、kb、Mb 为图距的基因组图谱。
荧光标记引物法
Primer Primer Primer Primer
A
G
C
T
图18-8 荧光标记引物法原理
多色荧光标记法 -- 荧光标记终止底物法
定义：将荧光染料标记在作为终止底物的双脱氧单核苷 酸上
反应中将4种ddNTP分别用4种不同的荧光染料标记，带 有荧光基团的ddNTP在掺入DNA片段导致链延伸终止的 同时，也使该片段端标上了一种特定的荧光染料 经电泳后将各个荧光谱带分开，根据荧光颜色的不同来 判断所代表的不同碱基信息
A
G
C
T
模板：T C C A T G A T 产物：A G AG G AGG T AGGT A AGGTA C AGGTAC T AGGTACT A
新生链的荧光标记原理
荧光标记引物法和荧光标记终止 底物法的异同点：
都确定了4种荧光染料与4种ddNTP所终止的DNA片段之间的专 一对应关系 荧光标记引物法使荧光有色基团标记在长短不同的DNA片段的 端，可理解为荧光染料标记过程和延伸反应终止分别发生在同 一DNA片段的两端，且标记发生在引物与模板的退火过程中， 而终止是发生在片段延伸过程中，两者在时间上有一定间隔 荧光标记终止底物法使标记和终止过程合二为一，两者在同一 时间完成 在具体操作中，前者要求A、C、G、T四个反应分别进行，而 后者的四种反应可以在同一管中完成
多色荧光标记技术检测优点：
一个样本的四个测序反应产物可以同时在一个泳道内电泳
，避免单一标记时四个泳道测序因泳道间迁移率不同对精 确度的影响，提高了测序精度
一个样品所有反应产物只需进样一次，所以一次实验便可
以处理较之手工方法更多的样品。在相同样品数的情况下
，加样的工作量也大大减少
DNA序列测定的策略
单色荧光标记法
也包括荧光标记引物法和荧光标记终止底物法 与多色荧光标记法不同的是单色荧光标记引物法 和荧光标记终止底物法均需将A、C、G、T四个 反应分别在不同扩增管中进行，电泳时各管产物 也分别在不同泳道中电泳
单色荧光标记法与多色荧光标记法的 异同点：
均可分为荧光标记引物法和荧光标记终止底物法
ddNTP结构示意图
PCR（聚合酶链式反应）原理
反应所需物质：DNA模板、引物、DNA聚合 酶、dNTP、缓冲液 每个循环包括：变性（90℃）、退火（54 ℃）、延伸（72 ℃）
与dNTP相比，ddNTP在脱氧核糖的位置上缺少一个羟
基，反应过程中虽然可以在DNA聚合酶作用下，通过
其磷酸基团与正在延伸的DNA链的末端脱氧核糖-OH 发生反应，形成磷酸二酯键而掺入到DNA链中，但它 们本身没有-OH，不能同后续的dNTP形成磷酸二酯键 ，从而使正在延伸的DNA链在此终止。
单色荧光标记法需将A、C、G、T四个反应分别在不同扩增 管中进行，电泳时各管产物也分别在不同泳道中电泳
多色荧光标记引物法需将A、C、G、T四个反应分别在不同 扩增管中进行，电泳时可合并在同一泳道中电泳
多色荧光标记终止底物法可将A、C、G、T四个反应在同一 扩增管中进行，电泳时在同一泳道中电泳
（三）荧光标记DNA的检测原理
克隆亚克隆的方法 (clone-by-clone)
全基因组散弹法(鸟枪法) (whole-genome shotgun method)
两种大规模基因组测序策略的比较
策 项 目 遗传背景 速度 费用 计算机性能 适用范围 代表测序物种 全基因组霰弹法 不需要 快 低 高（以全基因组为单 位进行拼接） 工作框架图 果蝇、水稻 略 逐步克隆法 需要（需构建精确的 物理图谱） 慢 高 低（以BAC为单位进 行拼接） 精细图 人、线虫
在全自动DNA测序仪中应用广泛
Maxam-Gilber化学降解法
原理
一个末端标记的DNA片段在4组互相独立的化学反应中分别得
到部分降解，其中每一组反应特异的针对某一种或某一类碱 基。因此生成4种放射性标记的分子，从共同起点（放射性标 记末端）延续到发生化学降解的位点。每组混合物中均含有 长短不一的DNA分子，其长度取决于该组反应所针对的碱基在
第十四章 全自动DNA测序仪和 蛋白质自动测序仪
“基因组”----生命科学的“元素周期表 ”
元素周期表
元素周期表的发现奠定了二 十世纪物理、化学研究和发展的 基础