基因表达数据分析.ppt

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1、第八章 基因表达数据分析,Where?,Go?,生物信息学和基因芯片是新内容;,生物信息学,基因芯片,促进,丰富,提纲,一 基因芯片简介(1)基因芯片的发展历史(2)基因芯片的分类(3)基因芯片的基本原理(4)基因芯片的技术流程(5)基因芯片的应用二 生物信息学在基因芯片中的应用(1)基因芯片数据流关系图(2)生物信息学在基因芯片中的应用,一 基因芯片简介,1.基因芯片的发展历史,Southern&Northern Blot,Dot Blot,Microarray,Microarray,高通量、自动化、灵敏度高,2.基因芯片的分类,(一)按载体材料分类玻璃芯片、硅芯片、陶瓷芯片。(二)按点样方

2、式分类原位合成芯片、点样芯片。(三)按基因芯片的使用功能测序芯片、表达谱芯片、基因差异表达分析芯片。,3.基因芯片的基本原理,基因芯片（gene chip），又称DNA微阵列（microarray），将大量探针以高密度固定于支持物上，然后与标记的核酸样品进行杂交，通过检测杂交信号的强弱进而判断样品中靶分子的数量。基因芯片的基本原理:碱基互补匹配。,基因芯片,荧光标记的样品,共聚焦显微镜,获取荧光图象,杂交结果分析,探 针 设 计,杂交,4.基因芯片的技术流程,芯片制作、样品制备、分子杂交、信号检测与结果分析,基因芯片,荧光标记的样品,共聚焦显微镜,获取荧光图象,杂交结果分析,探 针 设 计,杂

3、交,芯片制作,样品准备,样品的分离纯化：DNA,mRNA扩增：PCR,RTPCR，固相PCR样品的标记：荧光标记（常用Cy3、Cy5）,分子杂交,信号检测与结果分析,5.基因芯片的应用,测序、表达谱分析、基因表达差异分析,基因芯片测序流程,基因芯片用于基因诊断:通过基因芯片诊断地中海贫血患者的血液细胞发现在B-珠蛋白基因中存在3个明确的突变位点.,二、生物信息学在基因芯片中的应用,提取什么信息如何提取信息如何处理和利用信息,确定芯片检测目标芯片设计数据管理与分析,探针设计解决杂交条件一致性问题,芯片优化提高芯片制备效率,公共 数据库,专用 数据库,确定目标选择待检测的目标序列,数据分析分析杂交

4、检测结果及可靠性,基因芯片 数据库,图像处理,数 据 库 查 询 序 列 分 析,生 物 信 息 学 数 据 挖 掘 数 据 可 视 化,杂交检测图像,基因芯片数据流图,1.基因芯片数据流关系图,体现在三个方面:芯片设计可靠性分析数据分析,2.生物信息学在基因芯片中的应用,(1)芯片设计的一般性原则(1)互补性(2)敏感性和特异性(3)容错性:采用冗余探针(4)可靠性(5)可控性:设置质量控制探针(6)可读性:通过探针布局,使杂交信号便于观察理解,基因芯片检测的根本原理DNA的变性和复性.因此探针如果在同一个芯片上与不同的点进行杂交,要求杂交的温度要尽可能一致.Tm:凡使50%杂交体分子发生变性分解的温度称为解链温度,即Tm.,(1)芯片设计的一般性原则,一个理想的基因芯片图像具有以下几个性质：（1）芯片单元的形状和尺寸相同；（2）每个单元的中心位于象素点上；（3）无灰尘等引起的噪声信号；（4）最小和均匀的图像背景强度。,(2)可靠性分析,(3)数据分析,图象预处理,网格定位,背景滤除,荧光信号提取,归一化处理,网格定位结果,背景滤除,荧光信号提取,Cluster配合TreeView软件,红:正调节绿:负调节黑:不变化或参照,存在的问题,急需解决的问题：生物芯片的重复利用。生物芯片的多重用途。统一的行业标准。定量分析。降低检测生物芯片的仪器的价格。,