基因芯片绝版复习总结
芯片类专业高考知识点

芯片类专业高考知识点芯片是现代信息技术的核心,广泛应用于电子、计算机、通信等各个领域。
作为芯片类专业的学生,在高考中除了通用科目的考试内容外,还需要掌握一些与芯片相关的专业知识。
本文将介绍一些常见的芯片类专业高考知识点,帮助学生在备战高考时更好地理解和应对这些内容。
一、数字电子技术在芯片类专业中,数字电子技术是最基础、最重要的知识点之一。
数字电子技术主要涉及数字逻辑电路的设计与实现。
学生需要熟悉布尔代数、数字逻辑门电路的设计与实现、组合逻辑电路和时序逻辑电路的原理等。
同时,还需了解Karnaugh图、状态转换图和状态表等与数字电子技术相关的工具和方法。
二、模拟电子技术除了数字电子技术,模拟电子技术也是芯片类专业中的重要内容。
学生需要了解模拟电子元器件的特性与参数,如二极管、三极管、场效应管等。
此外,还需要掌握模拟电路的分析与设计,如放大电路、滤波电路等。
同时,还需要了解虚拟仪器的使用,如示波器、函数发生器等,这些工具在芯片类专业的实验和测试中起到重要作用。
三、计算机系统结构计算机系统结构是芯片类专业中的重要知识点,它主要包括计算机硬件结构和计算机软件结构两个方面。
学生需要了解计算机的层次结构,包括硬件层次和软件层次,以及它们之间的关系。
此外,还需要了解计算机的存储器层次结构、指令系统和中央处理器(CPU)等方面的知识。
四、数字信号处理在芯片类专业的学习中,数字信号处理也是一个关键的知识点。
学生需要了解信号的采样与量化、离散信号的时域和频域表示方法,以及滤波、傅里叶变换和数字滤波器等基本概念和算法。
此外,还需要了解一些常见的数字信号处理器(DSP)的原理和应用。
五、嵌入式系统嵌入式系统是应用领域广泛的一个技术,它结合了硬件和软件的设计与开发。
学生需要了解嵌入式系统的基本概念和架构,以及单片机的原理和应用。
此外,还需要了解实时操作系统和嵌入式软件开发等方面的知识。
总结起来,芯片类专业高考知识点主要包括数字电子技术、模拟电子技术、计算机系统结构、数字信号处理和嵌入式系统等方面的内容。
芯片简单理解知识点总结

芯片简单理解知识点总结一、芯片的基本概念芯片是一种集成电路,它将电子器件如晶体管、二极管、电容等以及它们之间的连接线路集成在一个芯片上,形成一个完整的电路功能单元。
芯片可以分为数字芯片和模拟芯片两大类。
数字芯片用于处理数字信号,如计算器、微处理器等;模拟芯片则用于处理模拟信号,如放大器、滤波器等。
二、芯片的发展历程20世纪50年代,半导体技术逐渐成熟,人们开始尝试将多个晶体管和其他器件集成在一块半导体晶片上,这是芯片诞生的萌芽。
1960年Atalla和Kilby两位科学家几乎同时独立地提出将多个器件集成在一块半导体材料上的概念。
1961年,美国德州仪器公司首次制造出了集成电路。
20世纪70年代,芯片技术飞速发展,嵌入式系统芯片和微处理器芯片开始出现。
80年代末至90年代初,VLSI技术得到了广泛应用,芯片集成度和性能大幅提高。
21世纪以来,芯片技术不断创新,芯片尺寸缩小,性能提升,功耗降低,应用领域也不断扩大。
三、芯片的工作原理芯片的工作原理涉及到半导体物理、数字电路、模拟电路等多个方面的知识。
在这里简单介绍一下芯片的基本工作原理。
首先,芯片上的晶体管是芯片的基本组成单元,它可以被用来实现逻辑门、存储单元等功能。
其次,芯片上的连接线路用来连接不同的晶体管,构成复杂的电路功能单元。
最后,通过外部输入的电信号,芯片内的电路会做一系列的计算和运算,最终输出对应的电信号,实现各种功能。
四、芯片的应用领域芯片是现代电子设备中的重要组成部分,它在许多领域都有着广泛的应用。
在通信领域,芯片被用于制造手机、路由器等设备;在娱乐领域,芯片被用于制造电视机、音响设备等产品;在工业自动化领域,芯片被用于制造工业机器人、传感器等设备。
此外,医疗、军事、交通等领域也都有着大量的芯片应用。
在总结一下,芯片是现代电子设备中不可缺少的组成部分,它通过将多个电子器件集成在一个半导体晶片上,实现了复杂的电路功能。
芯片的发展历程经过了多个阶段,从最初的几个器件集成到现在的大规模集成电路,芯片的性能和应用领域不断扩大。
生物信息学讲义——基因芯片数据分析

生物信息学讲义——基因芯片数据分析生物信息学是指运用计算机技术和统计学方法来解析和理解生物领域的大规模生物数据的学科。
基因芯片数据分析是生物信息学研究的一个重要方向,通过对基因芯片数据进行分析,可以揭示基因在生物过程中的功能和调节机制。
本讲义将介绍基因芯片数据的分析方法和应用。
一、基因芯片数据的获取与处理基因芯片是一种用于检测和测量基因表达水平的高通量技术,可以同时检测上千个基因的表达情况。
获取基因芯片数据的第一步是进行基因芯片实验,如DNA芯片实验或RNA芯片实验。
实验得到的数据一般为原始强度值或信号强度值。
接下来,需要对这些原始数据进行预处理,包括背景校正、归一化和过滤噪声等步骤,以消除实验误差和提高数据质量。
二、基因表达分析基因芯片数据的最主要应用之一是进行基因表达分析。
基因表达分析可以揭示在不同条件下基因的表达模式和差异表达基因。
常用的基因表达分析方法包括差异表达分析、聚类分析和差异共表达网络分析等。
差异表达分析常用来寻找在不同条件下表达差异显著的基因,如差异表达基因的筛选和注释;聚类分析可以将表达模式相似的基因分为一组,如聚类分析可以将不同样本中的基因按照表达模式进行分类;差异共表达网络分析可以找到一组在差异表达样本中共同表达的基因,揭示潜在的功能模块。
三、功能富集分析对差异表达基因进行功能富集分析可以帮助我们理解这些基因的生物学功能和参与的生物过程。
功能富集分析可以通过对差异表达基因进行GO(Gene Ontology)注释,找到在特定条件下富集的生物学过程、分子功能和细胞组分等。
另外,功能富集分析还可以进行KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)富集分析,找到差异表达基因在代谢通路和信号传导通路中的富集情况。
四、基因调控网络分析基因调控网络分析可以帮助我们揭示基因间的调控关系和寻找关键调控基因。
基因调控网络是基于差异表达数据构建的,它可以包括转录因子-靶基因调控网络和miRNA-mRNA调控网络等。
《基因芯片技术》第5章基因芯片数据质量

相关系数(correlation coefficient)
r在-1到1之间。 如果r为0表示完全不相关。r等于1时为完全正 相关,等于-1时为完全负相关。 相关系数用于衡量芯片的重复性有一定的参考 价值 。
cDNA芯片中使用相关系数
衡量同一张芯片中的两种荧光信号的重复性:当Cy3和Cy5信号 值之间的相关系数接近1,表明两种荧光信号的相关程度非常高, 从而证明双色荧光系统可靠性高;
第一节 基因芯片数据质量
一、芯片图形常见问题 二、芯片误差产生原因 三、如何减少芯片误差 四、芯片数据质量判断 五、芯片平台实验数据的评估
一、芯片图像常见问题:
(1)是否有杂质 (2)信号点强度是否太高或太低 (3)是否有刮擦痕迹 (4)背景强度是否过高
图像和背景都很均一
信号强度不均一
整体背景高
假阳性产生的原因:
1)由随机误差引起:杂质、背景等因素 2)在双荧光系统中,Cy3和Cy5两种染料对不同基因的 掺入效率略有不同,会引入一部分的假阳性,这部分 差异并不是随机的,与基因序列或信号强度都有一定 的关系。 这些假阳性只能通过染料互换(Dye Swapping)标记 的重复实验加以去除。只是染料的差异不大,因此, 在很多研究中往往忽略。
单个点的质量
评估单个点质量的方法:
(1)根据点的物理特性
(2)评估点的强度:此点与同一张芯片或重复芯片上同 样基因的点强度是否一致。 重复点信号值:理论上是满足正态分布,利用所有的重 复点求出它们所满足的正态分布,假如某个信号点的信 号值显著偏离这个正态分布,那么这个信号点的数据质 量可能不是很好。
M-A散点图
散点图与M-A散点图比较
高三生物知识点难点总结【5篇】

高三生物知识点难点总结【5篇】高三生物知识点1(1)植物基因工程:抗虫、抗病、抗逆转基因植物,利用转基因改良植物的品质。
基因工程与作物育种(抗虫农作物)单倍体育种方法:花药离体培养获得单倍体植株,再人工诱导染色体数目加倍。
单倍体育种优点:明显缩短育种年限,后代都是纯合体。
(2)动物基因工程:提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。
基因工程与药物研制(胰岛素、干扰素和乙肝疫苗等)(3)基因治疗:把正常的外源基因导入病人体内,使该基因表达产物发挥作用。
(4)基因工程与环境保护亲子鉴定:利用医学、生物学和遗传学的理论和技术,从子代和亲代的形态构造或生理机能方面的相似特点,分析遗传特征,判断父母与子女之间是否是亲生关系。
使用国产制剂进行亲子鉴定鉴定亲子关系目前用得最多的是DNA分型鉴定。
人的血液、毛发、唾液、口腔细胞及骨头等都可以用于亲子鉴定,十分方便。
利用DNA进行亲子鉴定,只要作十几至几十个DNA位点作检测,如果全部一样,就可以确定亲子关系,如果有3个以上的位点不同,则可排除亲子关系,有一两个位点不同,则应考虑基因突变的可能,加做一些位点的检测进行辨别。
DNA亲子鉴定,否定亲子关系的准确率几近100%,肯定亲子关系的准确率可达到99.99%。
(5)基因芯片的基本原理:就是最基本的DNA分子杂交,利用基因芯片检测某种基因时,先将待测样品制成荧光标记的DNA 探针,让它与基因芯片上已知序列的DNA片段杂交,杂交信号经放大后输入计算机进行统计分析,这样就可以检测出样品DNA序列。
用途:用来检测基因表达的变化、分析基因序列、寻找新的基因和新的药物分子。
利用基因芯片,可以比较同一物种不同个体或物种之间,以及同一个体在不同生长发育阶段、正常和疾病状态下基因表达的差异,寻找和发现新的基因,研究基因的功能以及生物体在进化、发育、遗传等过程中的规律。
高三生物知识点2名词:1、染色质:在细胞核中分布着一些容易被碱性染料染成深色的物质,这些物质是由DNA和蛋白质组成的。
芯片科学知识点总结

芯片科学知识点总结一、芯片概述芯片,也称之为"集成电路芯片",简称"集成电路",英文称为"Integrated Circuit"(IC),是对在同一片半导体晶片上集成了多个元件、部件的电路,是半导体行业重要的产物,是当代信息技术的重要基础。
1. 物理结构芯片是一种微型电路板,它是由一块摄像素化的硅晶片上定义了数百万个半导体器件而成的。
晶圆是砧板上高纯度的硅片,当它们处在严格控制的环境条件下,通过光刻蚀、扩散、化合物与金属的沉积、磨损等工艺步骤制造出来。
制作出来的芯片包括了芯片上的元件构造、金属相互联系的排列及其电气线路。
2. 工作原理芯片中的电子构件通过微尺度的线与元件相互联系。
压电透明介质被用来保障线路环绕。
大多数芯片支持的电压会小于 2.5 伏斯,并且大多数尺度等于于 1 时的器件。
这比同样尺寸的电路的尺寸小很多了。
随着半导体的集成度逐渐提高,芯片上的元器件正在变得越来越小,功能越来越强大。
3. 基本特点芯片有密度高、精细适合于大、功能强、耗能小、速度快、耐磨损、外部连接便捷、重量轻等特点。
二、芯片种类1. 按功能可分为存储芯片:主要功能是存储和读取数据,如存储芯片、内存芯片等。
处理芯片:主要用于处理数据,如中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)等。
逻辑芯片:主要用于实现逻辑运算和控制逻辑功能,如分立型逻辑芯片、门阵列型逻辑芯片等。
2. 按工艺可分为廉价型芯片:采用的工艺技术是比较简单和成熟的,成本相对比较低,包括IC设计、半导体制造、封测三个方面。
先进型芯片:采用的是紧跟最新工艺的技术,能实现更高的性能和功能。
3. 按应用领域可分为通讯领域芯片:如移动终端芯片、基站芯片、通讯基带芯片等。
计算机领域芯片:如微处理器芯片、GPU芯片、北桥芯片、南桥芯片等。
消费类电子芯片:如电视芯片、MP3芯片、摄像头芯片等。
医疗、航天、工业控制等特定领域芯片。
芯片技术概论知识点总结

芯片技术概论知识点总结导言芯片技术是当今信息科技领域发展最迅猛的一个领域,其在电子产品、通信、物联网、人工智能等领域扮演着重要的角色。
本文将对芯片技术进行概论,从芯片的定义、发展历程、技术分类、应用领域等方面进行详细讲解,希望能够给读者一个全面深入的了解。
一、芯片的定义与发展历程芯片,又称集成电路芯片,是一种将电子元器件如电晶体、电容、电阻等集成在一块半导体晶体上,再通过金属线或多层互连线连接起来的器件。
芯片技术是现代电子技术发展的重要基础,也是信息产业的核心技术之一。
芯片技术的发展历程可以简要概括为以下几个阶段:1. 电子管时代。
在20世纪40年代,电子管是主要的电子元器件,体积大、功耗高、寿命短、可靠性低。
20世纪50年代晶体三极管的发明,标志着半导体器件年代的到来。
2. 集成电路时代。
20世纪60年代,集成电路芯片诞生。
杰克·基尔比和罗伯特·诺伊斯两位工程师在1964年发明了世界上第一块集成电路,之后集成电路技术逐渐成熟。
3. 大规模集成电路时代。
20世纪70年代,大规模集成电路技术开始发展,集成度大大提高。
4. 超大规模集成电路时代。
20世纪80年代末至90年代初,超大规模集成电路技术开始发展,芯片集成度进一步提高。
5. 片上系统时代。
21世纪初,片上系统(SoC)技术成为主流,将处理器、内存、输入输出接口等功能集成在一块芯片上。
二、芯片技术分类根据集成度的不同,芯片可以分为普通集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路和系统片上系统(SoC)等。
此外,根据应用场合的不同,芯片还可分为通用芯片和专用芯片。
1. 普通集成电路。
普通集成电路是将数千至数十万个晶体管、二极管或其它器件集成在一块硅片上,并通过铝线将它们连接成一个电路,例如简单逻辑门、存储器等。
2. 大规模集成电路。
大规模集成电路是将百万至亿级的晶体管、二极管或其它器件集成在一块硅片上,它可以实现高度复杂的功能,例如微处理器、动态随机存取存储器等。
芯片讲解知识点总结

芯片讲解知识点总结一、芯片的基本结构芯片的基本结构通常包括晶体管、导线、电容和电阻等元件,这些元件通过微米级的工艺在芯片表面形成复杂的电路。
晶体管是芯片的基本元件,用于控制电信号的流动,实现逻辑运算和存储等功能。
导线则用于连接各个元件,形成复杂的电路结构,实现各种功能。
电容和电阻则用于调节电路的电性能,保证电路的稳定性和可靠性。
二、芯片的制造工艺芯片的制造工艺通常包括晶圆加工、工艺流程、掩膜光刻、离子注入、腐蚀蚀刻等环节。
首先,通过高纯度的硅材料制成大面积而薄的圆盘状硅片,即晶圆。
然后,在晶圆表面加工微米级的电路结构,通过掩膜光刻技术,将电路结构呈现在晶圆表面,然后进行离子注入和腐蚀蚀刻等工艺,最终形成复杂的电路结构。
整个制造工艺需要高精度的设备和技术支持,耗时耗力,成本也很高。
三、芯片的常见类型根据功能和用途的不同,芯片可以分为各种类型,包括微处理器、存储芯片、传感器芯片、集成电路等。
微处理器芯片是计算机和电子设备的核心组件,用于执行各种计算任务,是实现设备功能的重要部分。
存储芯片用于存储数据和程序,包括闪存、DRAM、SRAM等类型。
传感器芯片用于感知外界环境,包括光、声、温度、压力等各种传感器。
集成电路是指将多种功能集成在一个芯片中,实现各种复杂功能,如通信芯片、控制芯片、驱动芯片等。
四、芯片的发展趋势随着科学技术的不断发展,芯片也在不断演化和升级,主要体现在以下几个方面。
首先,芯片的制造工艺不断进步,从微米级到纳米级,将使得芯片的功能更加强大,性能更加稳定。
其次,芯片的功能不断拓展,从计算任务到图像处理、人工智能等各种复杂任务,将使得芯片的应用领域更加广泛。
再次,芯片的体积不断缩小,功耗不断降低,将使得电子设备更加轻薄、便携和节能。
最后,芯片的应用场景不断扩大,从传统的计算机、手机到物联网、智能家居等各种领域,将使得芯片的需求量持续增加,市场规模不断扩大。
在总结的部分,芯片作为电子设备的核心组件,具有重要的意义,其技术和应用场景的不断发展将对人类社会产生深远的影响,我们需要不断关注芯片技术的发展动向,掌握芯片的相关知识,从而更好地应对日益复杂的科技社会。
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第一章生物芯片概述生物芯片概念生物芯片是将大量生物分子按预先设计的排列固定于一种载体表面,利用生物分子的特异性亲和反应,来分析各种生物分子存在的量的一种技术。
生物芯片的分类根据生物芯片的结构特点根据用途不同:二、生物芯片的研究概况生物芯片的发展最初级的生物芯片DNA芯片1991 寡核苷酸芯片1994 测序芯片1995 cDNA芯片其他生物芯片生物芯片技术研究存在的问题重复性(稳定性)提高灵敏度增强标准化实现设备及软件完善操作过程简化三、生物芯片技术的基础知识生物芯片技术工作的总流程生物芯片的制备生物芯片技术主要包括四个基本技术环节:芯片制备、样品制备、生物分子反应、信号的检测与分析生物芯片的制备步骤有哪些?分别有什么目的?基片处理、点样、固定、封闭第二章核酸芯片一、核酸芯片简介概念:核酸芯片是指采用一定的技术将许多特定的DNA序列排列固定于固相支持物表面,然后与标记的样品进行杂交,通过检测杂交信号来实现对生物样品的快速、并行和高效的检测和分析。
二、核酸芯片的载体载体概念:用于连接、吸附或包埋各种生物分子使其以水不溶性状态行使功能的固相材料统称为载体。
如何选择载体?载体表面必须具有可进行化学反应的活性基团,以便于生物分子进行偶联。
使单位载体上结合的生物分子达到最佳容量载体应当是惰性的和有足够的稳定性载体具有良好的生物兼容性,以利于制作不同种类的芯片。
载体类型:玻片、硅片、硝酸纤维素膜、尼龙膜、塑料等三、寡核苷酸芯片技术oligonucleotide microarrayoligochip概念:寡核苷酸芯片是把寡核苷酸固定在玻片上,与荧光标记的待检序列在一定条件下杂交,经洗涤后扫描获得检测信息。
制作技术与原理原位合成原理(略)合成后微点样原理利用手工或自动点样装置将预先合成和纯化的寡核苷酸点在经特殊处理的载体上即可。
包括接触式与非接触式两种,主要用于中低密度芯片制备点样方式及点样针比较三种针的优缺点?使用裂缝针时,如果看到玻片上某些点没有点上,分析可能的原因?点印完以后,含有斑点的区域必须加以行列标志,为什么?如何保存?点样的后期处理目的:为了使探针能与载体表面牢固结合,同时,避免在杂交过程中非特异性的吸附对实验结果(特别是背景)造成影响。
小结:寡核苷酸芯片的基本概念寡核苷酸芯片的制备原理光引导原位合成点样针及点样过程四、cDNA微阵列芯片cDNA是与mRNA互补的DNA分子,长约0.2-5.0kb。
cDNA微阵列芯片是由固定于基质材料上的cDNA片段组成的微阵列,待测样品标记后与芯片上的探针分子杂交,通过荧光强度的检测对杂交结果进行分析。
主要内容:cDNA文库的构建提高cDNA文库构建的效率cDNA基因文库构建的步骤细胞总RNA的提取和mRNA的分离第一条cDNA合成双链cDNA合成双链cDNA克隆进质粒或噬菌体载体并导入宿主中繁殖cDNA文库构建效率cDNA文库构建的效率低的表现?造成这种低效率的主要原因?如何提高cDNA文库构建的效率?表达谱基因芯片:用来检测样本中RNA/mRNA,即基因表达(转录水平)的研究芯片。
将待测样品(处理组)与对照样品的mRNA以两种不同的荧光分子进行标记,然后同时与芯片的探针进行杂交,通过分析两种样品与探针杂交的荧光强度的比值,来检测基因表达水平的变化。
表达谱研究的方式:基因表达丰度的绝对检测基因表达发生变化的相对检测第三章蛋白芯片二、蛋白质芯片技术的概念狭义的概念:蛋白质芯片是由固定于载体上的蛋白质微阵列组成,然后与要检测的组织或细胞的混合物进行杂交,在通过自动化仪器分析得到的结果。
广义的概念:能对蛋白质进行快速、并行分析的生物芯片都可称之为蛋白质芯片三、蛋白质芯片的分类根据应用目的:蛋白质功能芯片研究DNA-protein、RNA-protein、protein-protein等相互作用的的芯片用来检测蛋白质的生物活性蛋白质检测芯片(蛋白质分析芯片、蛋白质表达芯片)主要用于识别检测复杂生物样品溶液中的目标多肽四、蛋白质芯片制备及分析1、载体的选择-玻璃胺反应性表面适用于蛋白的点样巯基反应性表面适合免疫球蛋白G抗体的点样疏水性表面(尼龙或硝酸纤维素)也适合作载体,但有更强的非特异性吸附。
实验中较好的载体材料:Hydrogel载体(聚丙烯酰胺为基质)FAST以及CAST基片(固化尼龙或硝酸纤维素)2、探针的选择狭义:蛋白质或多肽广义:核酸、核酸-蛋白复合物或其他配基3、探针的固定样品在载体上排布的实现方式大多是先制备好蛋白质样品库,再通过点样系统实现(一般不采用原位合成法)蛋白质的固定方法:1)物理吸附。
2)蛋白分子与基片表面形成化学键。
3)包埋。
4)蛋白分子的表面交联4、生物分子杂交反应缓冲液、温度、时间、离子强度……5、检测分析在扫描前,基片应在空气中充分干燥。
扫描和数据的分析与核酸微阵列相似,并遵循各自的流程。
五、蛋白质芯片的应用研究蛋白质的表达研究蛋白质与蛋白质之间的相互作用检测蛋白与小分子物质的作用,例如蛋白质与DNA ,RNA分子等。
第四章组织芯片一、组织芯片的概念及分类组织芯片(tissue chip)的概念:又称为组织微阵列(tissue microarrays,TMA),是将成百上千个不同组织标本按预先设计的排列固定在一张固相载体上形成组织微阵列,用不同的基因探针或抗体与之杂交,以分析目的基因在相关的组织中表达的差异性。
组织芯片的分类:按照组织点样数目的不同低密度(<200)中密度(200-600)高密度(>600)按照组织来源不同人类组织芯片动物组织芯片植物组织芯片二、组织芯片的制备组织芯片的制备仪主要包括:操作平台、打孔采样装置、定位系统打孔采样装置对供体组织蜡块进行采样,也可对受体蜡块进行打孔定位装置可使受体蜡块线性移动,从而制备出孔径、孔距、孔深完全相同的组织芯片蜡块。
组织芯片的制备步骤通过常规制作H-E切片和显微镜检测分析来实现对典型病变部位所在石蜡块的选择和定位组织标本块的妥善保存原因:有助于以后重新评估实验和利用相同的供体重建TMA保存组织标本块的基本信息打孔仪不同孔径的优缺点分析对组织芯片技术有效性的论证组织芯片上微小的组织样本能否代表原组织的情况?直径0.6mm的组织样本并不能完全反应整个组织的情况,但通过在同一组织中不同部位多次取样可以降低误差,TMA技术是一种总体水平上的研究工具,而并不用于个体的研究。
已经有很多paper直接比较了TMA技术与常规切片技术,这两种方法的一致性达到90%。
第五章生物芯片的检测什么是生物芯片的检测?通过构建一些特殊的检测装置将标记信号转化成可供分析处理的图像数据,以便分析在生物芯片上的生化反应。
生物芯片检测的目的是什么?生物芯片检测的目的是将不可见的生物分子的微弱变化通过生物、化学、光学、电子和软件等多学科交叉技术的综合处理,转换成可见的数字图像信号,实现信号的放大、增强和可视化,以便进行科学研究。
生物芯片的检测系统是什么?生物芯片扫描仪硬件系统与软件系统荧光:是从一种被激发光照射的荧光团发射出来的。
常见的荧光的发射波长总是比激发波长要长。
每种染料都有一个荧光光谱与激发光谱在荧光分析中,可利用激发光谱选择灵敏的激发光波长,利用发射光谱选择灵敏的检测波长。
斯托克斯位移(Stokes shift):激发峰与发射峰之间的波长差应用:选择斯托克斯位移较大的荧光染料例如:Cy3:550nm/570nm 20nmCy5:649nm/670nm 21nm二、生物芯片扫描仪的主要组成部分激发光、发射光收集、空间定位、激发光与发射光识别、荧光探测器三、生物芯片扫描仪检测原理扫描仪的分类根据探测器不同:①PMT扫描仪②CCD扫描仪生物芯片相对与激光器及探测器是否移动来进行扫读:①扫描检测:激光共聚焦扫描仪②固定检测:CCD芯片扫描仪芯片检测中存在的几个问题:洁净的工作环境扫描过程一定要平稳扫描检测要及时??片子避免多次重复扫描四、有关检测系统的重要参数及扫描过程信噪比得到真是荧光信号的一个重要参数表示方法:信号/噪声两类噪声暗电流噪声:没有光输入时产生的噪声来源于器件的背景噪声发射噪声:光输入过程中产生的噪声来源于光的粒子性所产生的背景噪声光漂白(Photobleaching)指荧光染料分子在激发光的照射下,其产生荧光的强度随着时间的延长逐渐变弱消失的过程。
与光漂白有关的因素照射光的强度、照射时间其他因素灵敏度指扫描仪测定最微弱荧光的能力。
通常用um2能测定的荧光分子数来表示。
为什么要调节仪器的灵敏度?样品的准备阶段:同种染料的不同类型与批次的影响样本本身的影响:不同样本之间的荧光强度变化;同一样本内部,不同基因表达丰度差异如果扫描仪的灵敏度范围设置不当,可能出现的情况:①扫描强度太弱②扫描强度太强像素与分辨率像素:构成图像的最小单元分辨率:单位面积内容纳的像素的数目像素的大小决定了分辨率的高低,像素越大,分辨率越高,分辨率越高则图像越清晰,定量的准确度就越高,可以提供更精细的具有统计意义的数据。
扫描过程将杂交、洗脱后的芯片放置于载片台上设置扫描参数粗扫矩阵区域调整扫描参数和扫描区域,进行精确扫描,获得图谱软件分析五、生物芯片图像处理(必考)芯片图像处理的目的?得到芯片上点的强度,并在这些强度的基础上量化基因的表达水平。
评估每个点的质量,并对芯片的整个工作过程可能出现的问题提出预警一句话:芯片处理的目的是得到芯片上样点的具体信息。
一、芯片图像的性质理想芯片图像的性质:子块的大小相同子块间的距离相同所有点的形状是圆形,并且大小相同所有点之间的距离相同片子上没有灰尘或其他污染图像背景均一而且值很小理想情况芯片图像的处理(必答)将设定大小、距离和一定个数的圆放到图像上,落在圆内的像素是信号,落在圆外的是背景。
实际芯片图像的性质信号点位置偏移点大小与形状不规则有污染其他一些全局性因素二、芯片图像的处理(必答)样点的识别与位置的确定划格图像信号与背景的分割分割信号值与背景值的确定信息提取样点质量评估与结果校正质量评估三、常用的芯片图像处理软件导入图像选定拟分析的区域,输入矩阵的行、列及矩阵个数生成网格,调整网格图像分割计算信号强度数据分析第六章与生物芯片相关的生物信息学主要体现在三个方面:确定芯片检测目标→提取什么信息芯片设计→如何提取信息实验数据管理与分析→如何处理与利用信息基因芯片设计主要包括两个方面探针的设计:如何选择芯片上的探针探针在芯片上的布局:如何将探针排布在芯片上基因芯片设计的原则:重复性互补性敏感性与特异性可控性可读性(三)实验数据管理与处理方法数据存储与标准化数据的预处理数据的归一化数据存储与标准化(必考)目的、意义数据海量、复杂便于数据查询与分析便于不同试验之间的数据比较存储的方法:计算机存储信息的基本方式:文件系统与数据库系统标准化的存储格式正在发展中,基因芯片发展年限短,数据复杂,芯片生产平台、处理软件各异微阵列基因表达谱数据组织(MGED)提出了芯片实验室最低限度信息标准(minimum information about a microarray experiment,MIAME)数据的预处理:背景的校正弱信号的处理数据的对数转换重复数据的合并数据的归一化第七章生物芯片研究进展利用基因芯片研究干旱胁迫下玉米基因表达生物芯片在药物分析中的应用生物芯片在药物分析中的应用Genome Biology:全基因组芯片分析家蚕基因表达特征英国诊断公司生物芯片早期诊断心肌梗死在美大兵脑中植入芯片 24小时监测宿主生命迹象实验设计(略)一、基因芯片细菌鉴定实验(一)、实验目的利用基因芯片技术对大肠杆菌和野油菜黄单胞菌两种微生物进行鉴别。