基因表達數據分析第1頁/共32頁Where?Go?第2頁/共32頁生物信息學和基因芯片是新內容;生物信息學基因芯片促進豐富第3頁/共32頁提綱一基因芯片簡介(1)基因芯片的發展歷史(2)基因芯片的分類(3)基因芯片的基本原理(4)基因芯片的技術流程(5)基因芯片的應用二生物信息學在基因芯片中的應用(1)基因芯片數據流關系圖(2)生物信息學在基因芯片中的應用第4頁/共32頁一基因芯片簡介第5頁/共32頁1.基因芯片的發展歷史Southern&NorthernBlotDotBlotMicroarrayMicroarray高通量、自動化、靈敏度高第6頁/共32頁2.基因芯片的分類(一)按載體材料分類玻璃芯片、硅芯片、陶瓷芯片。(二)按點樣方式分類原位合成芯片、點樣芯片。(三)按基因芯片的使用功能測序芯片、表達譜芯片、基因差異表達分析芯片。

第7頁/共32頁3.基因芯片的基本原理基因芯片（genechip），又稱DNA微陣列（microarray），將大量探針以高密度固定于支持物上，然后與標記的核酸樣品進行雜交，通過檢測雜交信號的強弱進而判斷樣品中靶分子的數量。基因芯片的基本原理:堿基互補匹配。

第8頁/共32頁基因芯片熒光標記的樣品

共聚焦顯微鏡獲取熒光圖象雜交結果分析探針設計雜交第9頁/共32頁4.基因芯片的技術流程芯片制作、樣品制備、分子雜交、信號檢測與結果分析第10頁/共32頁基因芯片熒光標記的樣品

共聚焦顯微鏡獲取熒光圖象雜交結果分析探針設計雜交第11頁/共32頁第12頁/共32頁芯片制作第13頁/共32頁樣品準備樣品的分離純化：DNA,mRNA擴增：PCR,RT—PCR，固相PCR樣品的標記：熒光標記（常用Cy3、Cy5）第14頁/共32頁分子雜交第15頁/共32頁信號檢測與結果分析第16頁/共32頁5.基因芯片的應用測序、表達譜分析、基因表達差異分析第17頁/共32頁基因芯片測序流程第18頁/共32頁基因芯片用于基因診斷:

通過基因芯片診斷地中海貧血患者的血液細胞發現在B-珠蛋白基因中存在3個明確的突變位點.

第19頁/共32頁二、生物信息學在基因芯片中的應用提取什么信息如何提取信息如何處理和利用信息確定芯片檢測目標芯片設計數據管理與分析第20頁/共32頁探針設計解決雜交條件一致性問題芯片優化提高芯片制備效率公共數據庫專用數據庫確定目標選擇待檢測的目標序列數據分析分析雜交檢測結果及可靠性基因芯片數據庫圖像處理數據庫查詢序列分析生物信息學數據挖掘數據可視化雜交檢測圖像基因芯片數據流圖1.基因芯片數據流關系圖第21頁/共32頁體現在三個方面:芯片設計可靠性分析數據分析2.生物信息學在基因芯片中的應用第22頁/共32頁(1)芯片設計的一般性原則

(1)互補性

(2)敏感性和特異性

(3)容錯性:采用冗余探針

(4)可靠性

(5)可控性:設置質量控制探針

(6)可讀性:通過探針布局,使雜交信號便于觀察理解

第23頁/共32頁基因芯片檢測的根本原理DNA的變性和復性.因此探針如果在同一個芯片上與不同的點進行雜交,要求雜交的溫度要盡可能一致.Tm:凡使50%雜交體分子發生變性分解的溫度稱為解鏈溫度,即Tm.(1)芯片設計的一般性原則第24頁/共32頁一個理想的基因芯片圖像具有以下幾個性質：（1）芯片單元的形狀和尺寸相同；（2）每個單元的中心位于象素點上；（3）無灰塵等引起的噪聲信號；（4）最小和均勻的圖像背景強度。

(2)可靠性分析第25頁/共32頁(3)數據分析圖象預處理網格定位背景濾除熒光信號提取歸一化處理第26頁/共32頁網格定位結果第27頁/共32頁背景區域背景濾除熒光信號提取第28頁/共32頁Cluster配合TreeView軟件第29頁/共32頁紅:正調節綠:負調節黑:不變化或參照第30頁/共32