三代测序原理技术比较

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一代二代三代测序原理

一代二代三代测序原理

一代二代三代测序原理一代测序原理:一代测序技术也被称为Sanger测序技术,是人类基因组序列测定的里程碑。

这种测序技术通过DNA链延伸反应(dideoxy chaintermination reaction)定序。

该技术基于以下原理:1.DNA合成时,短链上的dNTPs(脱氧核苷三磷酸盐)与DNA聚合酶结合,并添加到扩增链的3'末端。

2.在DNA链延伸反应中,四种不同的dNTPs被添加到反应体系中。

3. 此反应体系中含有小量的标记性的dNTPs,如荧光标记的ddNTPs (二碱基脱氧核苷酸盐)。

这些标记性ddNTPs会引发链终止,因此DNA的合成会停止在特定的位置。

4.在终止合成后,反应体系中所有DNA分子被分离出来,并通过高效液相色谱法(HPLC)或凝胶电泳法进行分离。

5. 分离后,根据不同的ddNTP标记,可以知道DNA每个位置上的碱基是什么。

二代测序原理:二代测序技术是一种高通量测序方法,包括Illumina的Solexa测序、Roche的454测序和Ion Torrent的Ion Proton等。

这些技术基于以下原理:1.首先,DNA样本必须被剪成短片段,并与适配器序列连接。

适配器序列可以在扩增中参与引物的结合。

2.在PCR扩增过程中,适配器序列连接的DNA片段会大量复制形成聚集,形成簇。

3.簇内的DNA片段会结合荧光标记为碱基。

4.然后,DNA链会被分离,暴露于荧光标记的碱基。

5. 再次用过量的单核苷酸引发链延伸反应,反应中使用荧光标记的ddNTPs(二碱基脱氧核苷酸盐)。

6.测序器通过扫描荧光信号来确定每个位置的碱基。

三代测序原理:三代测序技术又称为单分子测序技术,包括Pacific Biosciences (PacBio)的SMRT(Single-Molecule Real-Time)测序、Oxford Nanopore Technologies的Nanopore测序等。

这些技术基于以下原理:1. 单分子测序技术将DNA放入微小环境中,例如纳米孔(nanopore)。

二三代测序技术的介绍和比较

二三代测序技术的介绍和比较

二三代测序技术的介绍和比较二代测序技术(也称为高通量测序技术)和三代测序技术是目前最常用的两种DNA测序技术。

下面将对这两种技术进行详细介绍和比较。

1.二代测序技术:二代测序技术的代表性平台包括Illumina HiSeq、Ion Torrent PGM 等。

其工作原理是将DNA样本切割为较短的片段,并通过PCR扩增产生大量的拷贝。

然后,这些片段被连接在测序芯片上,每个片段都被反复地鸟嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)、鸟嘧啶(G)四种碱基中的一种互补的碱基识读,并记录下与之相对应的碱基序列。

这些碱基序列最后被计算机软件组装为完整的DNA序列,进而获取样本的遗传信息。

优点:(1)高通量:可以同时测序数百万个DNA片段,获得庞大数量的数据。

(2)成本低廉:通过并行测序的方式,可以大大减少测序成本。

(3)高精度:二代测序技术的错误率较低,可以达到0.1%以下。

(4)测序速度快:每天可获得几百GB的数据。

缺点:(1)仅适用于短序列:由于二代测序技术的局限性,只能测序相对较短的DNA片段,对于长序列的测序存在困难。

(2)高度依赖参考序列:在组装过程中,需要有可靠的参考序列作为基础,否则可能出现组装错误。

(3)无法解析复杂的基因组结构:由于只能产生相对较短的序列片段,二代测序技术无法很好地解析复杂的基因结构,例如重复序列。

2.三代测序技术:三代测序技术的代表性平台包括PacBio SMRT、Oxford Nanopore等。

三代测序技术的特点是可以直接测量DNA单分子的临床序列。

该技术中的样本DNA被引入到小孔中,随后测序设备会通过测量DNA分子在小孔中的电信号变化来捕捉和记录碱基序列。

这种技术可以完整地获取较长的DNA片段,从而提供了更全面和准确的基因组信息。

优点:(1)长读长:能够测序较长的DNA片段,可以获得更全面和准确的基因组信息。

(2)无需参考序列:三代测序技术不需要依赖已知的参考序列,可以直接解析未知基因组。

一二三四代测序技术原理详解

一二三四代测序技术原理详解

一二三四代测序技术原理详解一、第一代测序技术原理第一代测序技术最早出现于1977年,是由Sanger等人发明的,并被称为“链终止法”。

其原理是通过DNA聚合酶将输入的DNA序列再生产出一条互补链,同时在每个位点上加入一种特殊的荧光标记的二进制核苷酸,然后将这些被标记的DNA片段分开进行电泳,根据电泳结果可以得到DNA的序列。

第一代测序技术的核心原理是首先将待测序列分成多个片段,然后利用DNA聚合酶在每个片段的3'末端加入一种荧光标记的二进制核苷酸。

这种核苷酸的特殊之处在于,它们只能和待测序列的碱基互补配对,并且在加入过程中会停止DNA链的生长。

随后,将加入了荧光标记的DNA片段进行分离和电泳。

由于不同长度的DNA片段在电场下移动的速度不同,所以通过观察不同片段的移动位置,可以推断出每个片段的碱基序列。

二、第二代测序技术原理第二代测序技术的原理是通过对待测DNA片段进行多轮的扩增和测序,最后将所有结果进行比对和组装,得到完整的DNA序列。

第二代测序技术的核心原理是将待测DNA样本分成许多小片段,然后将每个片段进行扩增,所得到的扩增产物再次进行扩增,并且在扩增过程中引入一种荧光标记的二进制核苷酸。

在每个扩增步骤之后,需要将扩增产物进行分离,例如利用固相法将扩增产物固定在芯片上。

然后,对每个扩增产物进行毛细管电泳或基于光信号的测量,以确定每个扩增产物对应的碱基序列。

最后,通过将所有碱基序列进行比对和组装,可以得到待测DNA的完整序列。

第二代测序技术相较于第一代测序技术具有更高的通量和更低的成本,可以同时进行大规模的测序,因此被广泛应用于基因组学和生物医学研究。

三、第三代测序技术原理第三代测序技术是在第二代测序技术的基础上发展而来的,其主要原理是通过直接测量DNA或RNA单分子的序列来进行测序,无需进行扩增和分离过程。

第三代测序技术的核心原理是通过探测DNA或RNA单分子在固定的平面上的位置变化,来确定每个单分子的碱基序列。

三代测序原理

三代测序原理

三代测序原理
三代测序原理是指第三代测序技术,又称为单分子测序技术。

与第一代(Sanger测序)和第二代(高通量测序)相比,第三代测序技术具有更高的速度、更低的成本和更长的测序读长等优点。

第三代测序技术的原理主要是基于测序模板的直接测序,而不需要PCR扩增。

这种直接测序的方法可以避免PCR扩增引入
的错误,并且能够在一个测序周期内得到完整的序列信息。

在第三代测序技术中,常用的方法是通过将DNA分子固定在
一个载体上,形成DNA聚集体。

然后,通过负电荷的方式将
这些DNA聚集体附着在固定的表面上,形成一个DNA分子
阵列。

接着,通过使用荧光染料将这些固定的DNA分子标记出来,
并且使用激光束在一个固定的区域内进行扫描。

这样,就可以得到每个DNA分子的位置和荧光信号强度信息。

在测序过程中,通常会使用一种特殊的酶来控制DNA链的合
成过程。

这种酶能够识别每个碱基的序列信息,并且在特定的条件下将其添加到适当的位置。

通过不断重复这个步骤,直到测序反应完成,就可以得到整个DNA分子的序列信息。

总结起来,第三代测序技术的原理是通过直接测序DNA模板,
不需要PCR扩增,通过固定DNA分子并使用荧光标记,通过酶的作用在特定条件下完成碱基的添加,最终得到完整的
DNA序列信息。

这种技术具有快速、低成本和长读长等优势,在各种生物学研究中得到了广泛的应用。

DNA测序技术发展史一代二代三代测序技术简要原理及比较

DNA测序技术发展史一代二代三代测序技术简要原理及比较

DNA测序技术发展史一代二代三代测序技术简要原理及比较一、一代测序技术一代测序技术最早出现于1977年,由Sanger和Gilbert等人开发。

其原理基于DNA链延伸,即通过将DNA链合成过程中加入少量的dideoxy核苷酸(ddNTP),使得DNA链延伸在一些特定位置停止,并通过凝胶电泳分析停止位置来确定每个核苷酸的顺序。

一代测序技术的特点是:1.准确性较高,可以达到99.99%的准确率。

2.读长较短,一般为500至1000个碱基。

3.测序过程复杂,需要进行多次扩增和凝胶电泳分析,耗时较长。

二、二代测序技术二代测序技术的发展始于2005年,它采用大规模并行的方式进行测序,实现了高通量测序。

主要的二代测序技术包括454测序、illumina测序和Ion Torrent测序。

454测序技术采用循环化学法,通过将DNA片段固定在微小的载体上,然后进行多次扩增和测序,最后通过压缩气体冲击来释放碱基,从而实现测序。

illumina测序技术采用桥式扩增法,通过将DNA固定在玻璃芯片上的小孔中,并用荧光标记核苷酸进行扩增和测序,最后通过激光扫描来检测荧光信号。

Ion Torrent测序技术是一种基于半导体芯片原理的测序技术,通过检测氢离子的释放来确定DNA序列。

二代测序技术的特点是:1.高通量:可以同时测序数百万甚至数十亿个片段。

2.快速:通常只需几个小时到几天的时间完成测序。

3.读长较短:大部分二代测序技术的读长在100至1000个碱基之间。

4.相对较低的测序准确率:一般在99%左右。

三、三代测序技术三代测序技术是指第三代测序技术,它的发展始于2024年。

三代测序技术主要包括单分子测序和纳米孔测序。

单分子测序技术(如PacBio和Nanopore)通过将DNA片段转化为单分子,然后通过观察单分子的扩增和测序来获得DNA序列。

纳米孔测序技术则是将DNA分子引入纳米孔中,通过纳米孔内的电信号变化来确定碱基对的序列。

二代和三代测序原理及技术详解

二代和三代测序原理及技术详解

二代和三代测序原理及技术详解二代测序(Second Generation Sequencing)和三代测序(Third Generation Sequencing)是现代生物学中常用的两种高通量测序技术。

二代测序技术主要包括Illumina测序技术和Ion Torrent测序技术,而三代测序技术则由PacBio和Oxford Nanopore等公司开发。

本文将详细介绍二代和三代测序的原理和技术。

二代测序技术采用了不同的原理,但其基本步骤相似。

首先,DNA 或RNA样本需要经过一系列的前处理步骤,如DNA片段化、连接测序指示子、PCR扩增等。

然后,将样品片段化的DNA或RNA分子固定到测序平台上,通过荧光标记的碱基依次加入到模板上,并经过图像采集系统进行扫描和记录。

最后,根据荧光信号的强度和位置确定每个碱基的序列,并通过计算机算法进行基因组的重建和分析。

Illumina测序技术是目前应用最广泛的二代测序技术之一。

其基本原理是通过将DNA片段固定到测序芯片上的特定位置上,然后通过反复的循环扩增和碱基加入的方式进行测序。

在每个循环中,只能加入一种荧光标记的碱基,并记录荧光信号,之后通过去除荧光信号并进行图像分析来确定碱基的序列。

Illumina测序技术具有高通量、高准确性和较低的测序成本,并广泛应用于基因组学、转录组学和表观遗传学等领域。

Ion Torrent测序技术是另一种常用的二代测序技术。

其原理基于DNA聚合酶催化链延伸反应,该反应会释放出质子,通过测量质子释放的情况来确定碱基的序列。

Ion T orrent测序技术具有高通量和较低的测序成本,但由于其测序误差率较高,主要应用于低复杂度的基因组测序和个体检测等领域。

与二代测序技术相比,三代测序技术具有更长的读长和更高的速度。

PacBio是其中一种代表性的三代测序技术。

PacBio测序技术基于单分子实时测序(Single-Molecule Real-Time Sequencing)原理,通过将DNA聚合酶与荧光标记的碱基一起加入到DNA模板上,通过测量聚合酶引发的荧光信号来确定碱基的序列。

三代测序原理

三代测序原理

三代测序原理三代测序技术(Third Generation Sequencing,TGS)现在主要有美国的 Pacific Biosciences(PacBio)的 SMRT 和英国的Oxford Nanopore Technology的nanopore 技术。

首先对测序来说,最好是对原模板进行直接测序,并且不受读长的限制,但是显然二代测序无法达到这两点,而三代测序弥补了这两点不足。

可以对单分子进行测序,nanopore 还能避免在扩增的过程中造成的偏好性,对单分子进行测序读长超过了 2 Mb,还能检测碱基修饰等信息。

1、 SMRT 技术这个技术关键的是有一个称为零级波导(zero-mode waveguides, ZMW)的纳米结构。

ZMW是一个孔状的光电结构,底部有一个激发光,并且固定着 DNA 聚合酶。

这个激发光在进入 ZMW 后会呈指数级衰减。

当进行合成反应的时候模板和引物与酶结合,互补配对的 dNTP 因为在底部停留的时间较长,所以能够被激发光激发荧光信号,而其他的游离 dNTP 则信号弱,这样子就有力区分了背景噪音和荧光信号。

在进行一次反应后,由于荧光基团是被固定在 dNTP 的 5’磷酸位上,脱水缩合时能够将荧光基团去除,便于进行下一次的反应。

SMRT 测序最大限度地保持了聚合酶的活性,是最接近天然状态的聚合酶反应体系,它的损伤主要是由于激光造成的。

另外通过检测间隔碱基之间的时长可以判断是否存在修饰,因为修饰碱基会影响聚合酶反应的速度,光谱也会发生变化。

这个方法的缺点也很显而易见,因为在进入 ZMW 之前并没有形成DNA 簇,检测的是单分子的荧光信号,因此错误率比较高。

但是由于这种错误是随机误差产生的,可以通过多重测序进行纠正。

为了提高测序的准确性,PacBio 公司在 2019 年推出了高精度的 HiFi 测序。

通过 CCS(Circular Consensus Sequencing)技术,能够将测序准确度达到 99% 以上。

一代二代三代测序原理

一代二代三代测序原理

一代二代三代测序原理一代、二代和三代测序技术在测序原理上有一定的区别。

下面为您详细介绍这三代测序技术的原理:1. 一代测序(Sanger测序):一代测序,也称为Sanger测序,是由英国生物化学家Frederick Sanger 发明的一种测序方法。

其核心原理是双脱氧链终止法,利用DNA复制过程中的终止现象进行测序。

在Sanger测序反应中,包含目标DNA片段、脱氧三磷酸核苷酸(dNTP)、双脱氧三磷酸核苷酸(ddNTP)、测序引物和DNA聚合酶等。

测序反应的关键是使用的ddNTP,由于缺少3'-OH基团,不具有与另一个dNTP连接形成磷酸二酯键的能力。

这些ddNTP可以用来中止DNA链的延伸。

在测序过程中,设置多个反应体系,分别加入引物、DNA聚合酶、四种dNTP和一定比例的ddNTP(带有放射性标记)。

例如,第一个体系中加入ddATP,负责测定T碱基的位置;依次加入ddCTP、ddTTP和ddGTP,分别测定C、T和G碱基的位置。

扩增过程中,ddNTP结合到相应的测序位点,最后通过凝胶电泳和放射自显影检测带有荧光标记的ddNTP,得到测序序列。

一代测序技术的主要特点是测序读长可达1000bp,准确性高达99.999%,但通量低、成本高。

目前,一代测序在验证序列和验证基因组组装完整性方面被认为是金标准。

2. 二代测序(高通量测序):二代测序,也称为高通量测序技术,相较于一代测序,具有更高的通量。

它一次可以同时测序大量的序列,从而满足对一个物种或样本中所有序列信息进行分析的需求。

二代测序的核心原理是测序by synthesis(测序合成法),利用DNA聚合酶和测序引物在模板DNA上进行实时测序。

在测序过程中,将DNA 随机打断成小片段(如250-300bp),然后通过建库和富集这些DNA 片段。

建库后的样本放入测序仪中进行测序,测序仪中有着不同的测序深度,根据碱基互补配对原则,读取测序数据并拼接成完整的序列。

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导从1977年第一代DNA测序技术(Sanger法)1,发展至今三十多年时间,测导序技术已取得了相当大的发展,从第一代到第三代乃至第四代,测序读长从读长到短,再从短到长。

摘要:从1977年第一代DNA测序技术(Sanger法)1,发展至今三十多年时间,测序技术已取得了相当大的发展,从第一代到第三代乃至第四代,测序读长从长到短,再从短到长。

虽然就当前形势看来第二代短读长测序技术在全球测序市场上仍然占有着绝对的优势位置,但第三和第四代测序技术也已在这一两年的时间中快速发展着。

测序技术的每一次变革,也都对基因组研究,疾病医疗研究,药物研发,育种等领域产生巨大的推动作用。

在这里我主要对当前的测序技术以及它们的测序原理做一个简单的小结。

图1 :测序技术的发展历程生命体遗传信息的快速获得对于生命科学的研究有着十分重要的意义。

以上(图1)所描述的是自沃森和克里克在1953年建立DNA双螺旋结构以来,整个测序技术的发展历程。

第一代测序技术第一代DNA测序技术用的是1975年由桑格(Sanger)和考尔森(Coulson )开创的链终止法或者是1976-1977年由马克西姆(Maxam和吉尔伯特(Gilbert )发明的化学法(链降解)•并在1977年,桑格测定了第一个基因组序列,是噬菌体X174的,全长5375个碱基1。

自此,人类获得了窥探生命遗传差异本质的能力,并以此为开端步入基因组学时代。

研究人员在Sanger法的多年实践之中不断对其进行改进。

在2001年,完成的首个人类基因组图谱就是以改进了的Sanger法为其测序基础,Sanger法核心原理是:由于ddNTP的2'和3'都不含羟基,其在DNA的合成过程中不能形成磷酸二酯键,因此可以用来中断DNA合成反应,在4个DNA合成反应体系中分别加入一定比例带有放射性同位素标记的ddNTP分为:ddATP,ddCTP,ddGTP和ddTTP),通过凝胶电泳和放射自显影后可以根据电泳带的位置确定待测分子的DNA序列(图2)。

这个网址为san ger测序法制作了一个小短片,形象而生动。

值得注意的是,就在测序技术起步发展的这一时期中,除了San ger法之外还出现了一些其他的测序技术,如焦磷酸测序法、链接酶法等。

其中,焦磷酸测序法是后来Roche公司454技术所使用的测序方法2 - 4,而连接酶测序法是后来ABI公司SOLID技术使用的测序方法2,4,但他们的共同核心手段都是利用了Sanger1中的可中断DNA合成反应的dNTP 图2: Sanger法测序原理第二代测序技术总的说来,第一代测序技术的主要特点是测序读长可达1000bp,准确性高达%,但其测序成本高,通量低等方面的缺点,严重影响了其真正大规模的应用。

因而第一代测序技术并不是最理想的测序方法。

经过不断的技术开发和改进,以Roche公司的454技术、illumina公司的Solexa,Hiseq技术和ABI公司的Solid技术为标记的第二代测序技术诞生了。

第二代测序技术大大降低了测序成本的同时,还大幅提高了测序速度,并且保持了高准确性,以前完成一个人类基因组的测序需要3年时间,而使用二代测序技术则仅仅需要1周,但在序列读长方面比起第一代测序技术则要短很多。

表1和图3对第一代和第二代测序技术各自的特点以及测序成本作了一个简单的比较5,以下我将对这三种主要的第二代测序技术的主要原理和特点作一个简单的介绍。

图3.测序成本的变化1.Illumi ne2.川umina 公司的Solexa和Hiseq应该说是目前全球使用量最大的第二代测序机器,这两个系列的技术核心原理是相同的2,4。

这两个系列的机器采用的都是边合成边测序的方法,它的测序过程主要分为以下4步,如图4.(1)DNA寺测文库构建利用超声波把待测的DNA羊本打断成小片段,目前除了组装之外和一些其他的特殊要求之外,主要是打断成200-500bp长的序列片段,并在这些小片段的两端添加上不同的接头,构建出单链DNA文库。

(2)FlowcellFlowcell是用于吸附流动DNA片段的槽道,当文库建好后,这些文库中的DNA在通过flowcell 的时候会随机附着在flowcell 表面的channel上。

每个Flowcell 有8个channel , 每个channel的表面都附有很多接头,这些接头能和建库过程中加在DNA片段两端的接头相互配对(这就是为什么flowcell 能吸附建库后的DNA的原因),并能支持DNA在其表面进行桥式PCR勺扩增。

(3)桥式PCR扩增与变性桥式PCR以Flowcell表面所固定的接头为模板,进行桥形扩增,如图所示。

经过不断的扩增和变性循环,最终每个DNA片段都将在各自的位置上集中成束,每一个束都含有单个DNA莫板的很多分拷贝,进行这一过程的目的在于实现将碱基的信号强度放大,以达到测序所需的信号要求。

(4)测序测序方法采用边合成边测序的方法。

向反应体系中同时添加DNA聚合酶、接头引物和带有碱基特异荧光标记的4中dNTP(如同Sanger测序法)。

这些dNTP的3' -OH被化学方法所保护,因而每次只能添加一个dNTP在dNTP被添加到合成链上后,所有未使用的游离dNTP和DNA聚合酶会被洗脱掉。

接着,再加入激发荧光所需的缓冲液,用激光激发荧光信号,并有光学设备完成荧光信号的记录,最后利用计算机分析将光学信号转化为测序碱基。

这样荧光信号记录完成后,再加入化学试剂淬灭荧光信号并去除dNTP3' -OH保护基团,以便能进行下一轮的测序反应。

lllumi na 的这种测序技术每次只添加一个dNTP的特点能够很好的地解决同聚物长度的准确测量问题,它的主要测序错误来源是碱基的替换,目前它的测序错误率在1%之间,测序周期以人类基因组重测序为例,30x测序深度大约为1周。

图4. lllumina 测序流程1.Roche 4542.Roche 454测序系统是第一个商业化运营二代测序技术的平台。

它的主要测序原理是(图5 abc )2:(1)DNA文库制备454测序系统的文件构建方式和illumina 的不同,它是利用喷雾法将待测DNA打断成300-800bp长的小片段,并在片段两端加上不同的接头,或将待测DNA变性后用杂交引物进行PCR扩增,连接载体,构建单链DNA文库(图5a)。

(2)Emulsion PCR (乳液PCR其实是一个注水到油的独特过程)454当然DNA扩增过程也和illumina 的截然不同,它将这些单链DNA吉合在水油包被的直径约28um的磁珠上,并在其上面孵育、退火。

乳液PCF最大的特点是可以形成数目庞大的独立反应空间以进行DNA T增。

其关键技术是“注水到油”(水包油),基本过程是在PCR反应前,将包含PCF所有反应成分的水溶液注入到高速旋转的矿物油表面,水溶液瞬间形成无数个被矿物油包裹的小水滴。

这些小水滴就构成了独立的PCR反应空间。

理想状态下,每个小水滴只含一个DNA模板和一个磁珠。

这些被小水滴包被的磁珠表面含有与接头互补的DNA序列,因此这些单链DNA序列能够特异地结合在磁珠上。

同时孵育体系中含有PCR反应试剂,所以保证了每个与磁珠结合的小片段都能独立进行PCR F增,并且扩增产物仍可以结合到磁珠上。

当反应完成后,可以破坏孵育体系并将带有DNA的磁珠富集下来。

进过扩增,每个小片段都将被扩增约100万倍, 从而达到下一步测序所要求的DNA量。

(3)焦磷酸测序测序前需要先用一种聚合酶和单链结合蛋白处理带有DNA的磁珠,接着将磁珠放在一种PTP平板上。

这种平板上特制有许多直径约为44um的小孔,每个小孔仅能容纳一个磁珠,通过这种方法来固定每个磁珠的位置,以便检测接下来的测序反应过程。

测序方法采用焦磷酸测序法,将一种比PTP板上小孔直径更小的磁珠放入小孔中,启动测序反应。

测序反应以磁珠上大量扩增出的单链DNA为模板,每次反应加入一种dNTP进行合成反应。

如果dNTP能与待测序列配对,则会在合成后释放焦磷酸基团。

释放的焦磷酸基团会与反应体系中的ATP硫酸化学酶反应生成ATR生成的ATP和荧光素酶共同氧化使测序反应中的荧光素分子并发出荧光,同时由PTP板另一侧的CCD照相机记录,最后通过计算机进行光信号处理而获得最终的测序结果。

由于每一种dNTP在反应中产生的荧光颜色不同,因此可以根据荧光的颜色来判断被测分子的序列。

反应结束后,游离的dNTP会在双磷酸酶的作用下降解ATP,从而导致荧光淬灭,以便使测序反应进入下一个循环。

由于454测序技术中,每个测序反应都在PTP板上独立的小孔中进行,因而能大大降低相互间的干扰和测序偏差。

454技术最大的优势在于其能获得较长的测序读长,当前454技术的平均读长可达400bp,并且454技术和illumina 的Solexa和Hiseq技术不同,它最主要的一个缺点是无法准确测量同聚物的长度,如当序列中存在类似于PolyA的情况时,测序反应会一次加入多个T,而所加入的T的个数只能通过荧光强度推测获得,这就有可能导致结果不准确。

也正是由于这一原因,454技术会在测序过程中引入插入和缺失的测序错误。

图5. Roche 454测序流程1.Solid技术2.Solid测序技术是ABI公司于2007年开始投入用于商业测序应用的仪器。

它基于连接酶法,即利用DNA连接酶在连接过程之中测序(图6)2,4。

它的原理是:图6-a. Solid 测序技术(1)DNA文库构建片段打断并在片段两端加上测序接头,连接载体,构建单链DNA文库。

(2)Emulsion PCRSolid的PCR过程也和454的方法类似,同样采用小水滴emulsion PCR但这些微珠比起454系统来说则要小得多,只有1umo在扩增的同时对扩增产物的3'端进行修饰,这是为下一步的测序过程作的准备。

3 '修饰的微珠会被沉积在一块玻片上。

在微珠上样的过程中,沉积小室将每张玻片分成1个、4个或8个测序区域(图6-a )o Solid系统最大的优点就是每张玻片能容纳比454更高密度的微珠,在同一系统中轻松实现更高的通量。

(3)连接酶测序这一步是Solid测序的独特之处。

它并没有采用以前测序时所常用的DNA聚合酶,而是采用了连接酶。

Solid连接反应的底物是8碱基单链荧光探针混合物,这里将其简单表示为:3' -XXnnnzzz-5 '。

连接反应中,这些探针按照碱基互补规则与单链DNA模板链配对。

探针的5'末端分别标记了CY5 Texas Red、CY3 6-FAM这4种颜色的荧光染料(图6-a )。

这个8碱基单链荧光探针中,第1和第2位碱基(XX)上的碱基是确定的,并根据种类的不同在6-8位(zzz)上加上了不同的荧光标记。

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