基因多态性与突变以及基因芯片(完成版本)03版

背景介绍----基因芯片原理
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。
背景介绍---- 技术发展概况
基因芯片技术的研制开发起始于上世纪九十年代初，美国国家自然 科学基金首先资助了两个DNA芯片的制作方案。 打印式基因芯片 原位光刻基因芯片
hybridization）即比较基 因组杂交与DNA芯片技术结
合形成mCGH技术
在肿瘤、新药研究、药 物敏感性以及新疗法的开 拓中已开始发挥着重要的 作用。
应用领域----科学研究中的应 用
（3）功能基因组研究： 基因芯片的高通量、 平行化、快速化等特 点，为功能基因组学 的研究提供了可靠平 台，使大规模研究各 物种功能基因组成为
背景介绍---- 技术发展概况

微型化、集成化
高通量、平行化
同时检测多个基因的改变
飞 速 发 展
背景介绍---- 技术发展概况
发表论文 专利申请 参与公司
平
平
如 2 Pac
基因芯片的应用领域
临床疾病诊断 科学研究 药物研究开发 军事应用 法医学鉴定 健康管理 环境检测 食品检测 动植物检疫 运动医学
基因多态性
表现形式



DNA多态 (分子水平的遗传多态) 染色体多态 蛋白质、酶的多态
多态性表现形式

DNA多态 (分子水平的遗传多态)
• • •
DNA片段长度多态性 DNA重复序列多态性 单核苷酸多态性
DNA片段长度多态性（FLP） -- Restriction fragment length polymorphism
可能。
应用领域----科学研究中的应用
（4）生物信息学研究：基因芯片应用过程中产生的海量数据，为生
物信息学研究提供了极好的平台。根据数据的归类，分析基因表达或 比较基因组的差异，可探索这些差异所反映出的生物学功能或机制。 目前的主要瓶颈是软件开发方面。
应用领域----临床疾病诊断中的应用
读取信息，诊断结果
基因组内特定核苷酸位置上存 在两种不同的碱基，其中最少的一 种在群体中的频率不小于1%,平均 每隔100-300bp有一多态位点.
单核苷酸多态性的特征

二等位基因的遗传变异 多为转换，C T
CG二核苷酸处集中分布
C
T
多态性表现形式

染色体多态：染色体的细胞遗 传学形态

随体的有无、次溢痕的大小、以及带 纹的变异等。
多态性表现形式

蛋白质、酶的多态
结合珠蛋白： HP-1、HP2-1、HP2-2； G6PD有3种类型； 抗原多态性：红细胞抗原ABO型；HLA的 多态性；

DNA 多态的检测方法

限制性片断长度多态性 (RFLP) 单链构象多态性（SSБайду номын сангаасP） 变性梯度凝胶电泳（DGGE）
等位基因特异的寡核苷酸杂交（ASO）
光源
遮蔽板
芯片
背景介绍---- 技术发展概况
第一种方案是斯 坦福大学的P. Brown 实验室提出的点阵打 印式基因芯片，将 DNA合成出来，然后 制成点样液并显微点 印在平方厘米的固体 介质表面。
背景介绍---- 技术发展概况
第二种方案是美 国Affymetrix公司研 制出来的。其原理 与计算机芯片类似， 即采用激光引导的 原位光刻技术，使 DNA片段的序列在原 位合成延伸。
DNA 多态的检测方法

DNA芯片 DNA测序
DHPLC
质谱法
基因突变
概念：基因突变是指由于DNA碱基对的置换、增添 或缺失而引起的基因结构的变化。 点突变 静态突变 移码突变 动态突变
人类基因组中的短串重复序 列，在一代一代传递过程中 会发生明显的增加
发生频率相对稳定的基 因突变
点突变（point mutation）
呼吸系统感染 消化系统感染
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DNA重复序列的多态性（RSP），特 别是短串联重复序列，如小卫星DNA和微 卫星DNA，主要表现于重复序列拷贝数的 变异。当用限制酶切割VNTR区域时，只 要酶切位点不在重复区，就可以得到各 种长度不同的片段。这种可变数目串联 重复序列（VNTR Variable number tandem repeats ）决定了小卫星DNA长 度的多态性。
基因突变的一般特性

稀有性
在自然状态下发生突变的频率很 低

随机性 可重复性

基因突变的意义
根据基因突变对机体的影响，有以下几种情况： 中性突变：变异后果轻微，对机体效应不明 显，从进化观点看—中性突变 造成个体间的生物化学组成的遗传学差异，一 般对机体无影响； 如：ABO血型，HLA，同工酶等 有利于个体生存生育。如：Hbs突变基因杂合 子比正常纯合子对抗疟疾；
应用领域----科学研究中的应用
（1）SNP （Single Nucleotide
Polymorphism)芯片的应用:
即单核苷酸多态性芯片，指 基因组中微小的基因序列差
异。

研究基因多态性与疾病易感 性的关系 识别特殊SNP谱图

应用领域----科学研究中的应用
（2）mCGH的应用：
CGH(comparative genome
同义突变（same sense mutation）
终止密码突变与无义突变
终止密码突变 （terminator codon mutation）
无义突变 （non-sense mutation）
错义突变（missense mutation）
移码突变（frame-shift mutation）
概念: 由于基因组DNA链中插入或缺失1个或几个碱基对从而使 自插入或缺失的那一点以下的三联体密码的组合发生改变，进 而使其编码的氨基酸种类和序列发生变化。
基因突变的后果

续
产生遗传易感性。如：肿瘤易感性； 引起遗传病。每个健康人均有5—6个有害突变； 致死突变：造成死胎、自然流产、生后夭折。

基因突变的意义：基因突变是生物变异的根本来源，是生物 多样性的物质基础，为生物的进化提供了最初的原材料。
基因芯片技术及其应用
DNA Microarray Technology and its Application
基因多态性与突变以及基因芯片
09口腔七年制 2009041102 王芳 2009041109 王瑶 2009041110 周游 2009041118 史海欣
基因多态性

定义 表现形式 检测方法 医学意义和应用
基因多态性
定义 多态性(Polymorphism):
群体中经常存在的两种或两种以上 较常见的变异型或等位基因，其中最罕 见的一种在人群中不少于1%。亦称遗传 多态性（geneticpolymorphism）或基 因多态性。

一、背景介绍
二、应用领域
三、前景展望
背景介绍
概念
原理
技术发展
背景介绍
集成电子线路
电子芯片
集成分子线路
基因芯片
背景介绍----基因芯片概念

DNA微阵列（DNA microarray） 又称DNA阵列或DNA芯片，比较通俗 的名字是基因芯片（gene chip）。是 一块带有DNA微阵列（micorarray）涂 层的特殊玻璃片，在数平方厘米之面积 上安装数千或数万个核酸探针，经由一 次测验，即可提供大量基因序列相关资 讯。
采取样本 核酸提取
样品标记
洗脱
反转录
扩增放大
杂交反应
应用领域----临床疾病诊断中的应用
早期诊断
个体全身
细胞
组织
脏器
基因
应用领域----临床疾病诊断中的应用
对HIV、HBV、HCV等病毒感染的检测方面，基因芯片还以发现早 期窗口期的病例，从而为血库检验提供更加精密的技术
应用领域----临床疾病诊断中的应用
碱基对插入和（或）缺失的数目和方式不同对其后的密码组合 的改变的影响程度不同。 最小变化是在DNA链上增加或减少一 个遗传密码 大范围改变密码组合 整条多肽链的氨基酸种类及序列的变 化 导致一条或几条多肽链丧失活性或根本不能合成
诱发基因突变的因素

自发突变（spontaneous mutation）：在自然条件下，未经 人工处理而发生的突变。 诱发突变（induced mutaion）：经人工处理而发生的突变。
应用领域----科学研究中的应用
microarray OR gene chip
1994年~2011.9年
79632篇
近7(2011.9前)年来公开发表的与基因芯片相关的学术论文
10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 6626 7397 7941 8326 8943 9327 9839