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生物晶元

發布時間: 2020-11-20 01:51:33

A. 什麼生物晶元

生物晶元是指包被在矽片、尼龍膜等固相支持物上的高密度的組織、細胞、蛋白質、核酸、糖類以及其它生物組分的微點陣。晶元與標 記的樣品進行雜交,通過檢測雜交信號即可實現對生物樣品的分析。目前常見的生物晶元主要有基因晶元,,蛋白質晶元、組織晶元等。基因 晶元也可以叫做 reverse northern - dot blots。目前主要有檢測基因突變的基因晶元和檢測基因表達水平的基因表達譜晶元。基因晶元技術 主要包括晶元微陣列制備、樣品制備、雜交、信號的檢測和分析等。蛋白質晶元主要是蛋白質如抗原或抗體在載體上的有序排列,依據蛋白質 分子、蛋白質與核酸相互作用的原理進行雜交、檢測和分析。從不同的組織內進行活體解剖後取出圓柱狀的組織,然後包埋在受體區組內,這樣的石蠟塊集成體便構成了組織晶元。

B. 帶有生物晶元的小說有哪些

《巫師世界》、《超級空騎》、《無限裝殖》和《星際判官》。

C. 什麼是生物晶元

簡單說,生物晶元就是在一塊玻璃片、矽片、尼龍膜等材料上放上生物樣品,然後由一種儀器收集信號,用計算機分析數據結果。
像花布一樣五彩斑斕的生物晶元人們可能很容易把生物晶元與電子晶元聯系起來,雖然,生物晶元和電子晶元確實有著千絲萬縷的聯系,但它們是完全不同的兩種東西。生物晶元並不等同於電子晶元,只是借用概念,它的原名叫「核酸微陣列」,因為它上面的反應是在交叉的縱列中所發生。

http://ke..com/view/30466.htm?fr=ala0_1_1

這里詳細

D. 生物晶元技術 優點

生物晶元技術是通過縮微技術,根據分子間特異性地相互作用的原理,將生命科學領域中不連續的分析過程集成於硅晶元或玻璃晶元表面的微型生物化學分析系統,以實現對細胞、蛋白質、基因及其它生物組分的准確、快速、大信息量的檢測。按照晶元上固化的生物材料的不同,可以將生物晶元劃分為基因晶元、蛋白質晶元、細胞晶元和組織晶元。生物晶元技術與傳統的儀器檢測方法相比具有高通量、微型化、自動化、成本低、防污染等特點。按照生物晶元的製作技術,可以將生物晶元劃分為微矩陣和原位合成晶元。

E. 什麼是生物晶元

科學家們經研究發現,蛋白質有開關特性,用蛋白質分子作元件製成集成電路,稱為生物晶元。使用生物晶元的計算機稱為蛋白質電腦,或稱為生物電腦。科學家們已經研製出利用蛋白質團來製造的開關裝置有:合成蛋白晶元、遺傳生成晶元、紅血素晶元等。

用蛋白質製造的電腦晶元,在一平方毫米面積上可容納數億個電路。因為它的一個存儲點只有一個分子大小,所以存儲容量可達到普通電腦的10億倍。蛋白質構成的集成電路大小隻相當於矽片集成電路的十萬分之一,而且運轉速度更快,只有10秒,大大超過人腦的思維速度;生物電腦元件的密度比大腦神經元的密度高100萬倍,傳遞信息速度也比人腦思維速度快100萬倍。

生物晶元傳遞信息時阻抗小,耗能低,且具有生物的特點,具有自我組織自我修復的功能。它可以與人體及人腦結合起來,聽從人腦指揮,從人體中吸收營養。把生物電腦植入人的腦內,可以使盲人復明,使人腦的記憶力成千萬倍地提高;若是植入血管中,則可以監視人體內的化學變化,使人的體制增強,使殘疾人重新站立起來。

美國已研究出可以用於生物電腦的分子電路。它由有機物質的分子組成,由分子導線組成的顯微電路,只有現代電腦電路的千分之一大小。

F. 什麼是生物晶元技術

來生物晶元技術是通過縮微技術,自根據分子間特異性地相互作用的原理,將生命科學領域中不連續的分析過程集成於硅晶元或玻璃晶元表面的微型生物化學分析系統,以實現對細胞、蛋白質、基因及其它生物組分的准確、快速、大信息量的檢測。按照晶元上固化的生物材料的不同,可以將生物晶元劃分為基因晶元、蛋白質晶元、多糖晶元和神經元晶元。
生物晶元是指採用光導原位合成或微量點樣等方法,將大量生物大分子比如核酸片段、多肽分子甚至組織切片、細胞等等生物樣品有序地固化於支持物的表面,組成密集二維分子排列,然後與已標記的待測生物樣品中靶分子雜交,通過特定的儀器對雜交信號的強度進行快速、並行、高效地檢測分析,從而判斷樣品中靶分子的數量。由於常用矽片作為固相支持物,且在制備過程模擬計算機晶元的制備技術,所以稱之為生物晶元技術。

G. 誰可以簡單的解釋一下生物晶元和電子晶元

基因晶元,也叫DNA晶元,是在90年代中期發展出來的高科技產物.基因晶元大小如指甲蓋一般,其基質一般是經過處理後的玻璃片.每個晶元的基面上都可劃分出數萬至數百萬個小區.在指定的小區內,可固定大量具有特定功能、長約20個鹼基序列的核酸分子(也叫分子探針).
由於被固定的分子探針在基質上形成不同的探針陣列,利用分子雜交及平行處理原理,基因晶元可對遺傳物質進行分子檢測,因此可用於進行基因研究、法醫鑒定、疾病檢測和葯物篩選等.基因晶元技術具有無可比擬的高效、快速和多參量特點,是在傳統的生物技術如檢測、雜交、分型和DNA測序技術等方面的一次重大創新和飛躍.
基因晶元在生命科學、醫葯研究、環境保護和農業等領域有極其重要的應用價值.在基因晶元的驅動下,人類正進入一個嶄新的生物信息時代.
基因破譯
目前,由多國科學家參與的「人類基因組計劃」,正力圖在21世紀初繪制出完整的人類染色體排列圖.眾所周知,染色體是DNA的載體,基因是DNA上有遺傳效應的片段,構成DNA的基本單位是四種鹼基.由於每個人擁有30億對鹼基,破譯所有DNA的鹼基排列順序無疑是一項巨型工程.與傳統基因序列測定技術相比,基因晶元破譯人類基因組和檢測基因突變的速度要快數千倍.
基因晶元的檢測速度之所以這么快,主要是因為基因晶元上有成千上萬個微凝膠,可進行並行檢測;同時,由於微凝膠是三維立體的,它相當於提供了一個三維檢測平台,能固定住蛋白質和DNA並進行分析.
美國正在對基因晶元進行研究,已開發出能快速解讀基因密碼的「基因晶元」,使解讀人類基因的速度比目前高1000倍.圖1所示為一種內嵌基因晶元的基因檢測裝置.
圖1 內嵌基因晶元的基因檢測裝置
基因診斷
通過使用基因晶元分析人類基因組,可找出致病的遺傳基因.癌症、糖尿病等,都是遺傳基因缺陷引起的疾病.醫學和生物學研究人員將能在數秒鍾內鑒定出最終會導致癌症等的突變基因.藉助一小滴測試液,醫生們能預測葯物對病人的功效,可診斷出葯物在治療過程中的不良反應,還能當場鑒別出病人受到了何種細菌、病毒或其他微生物的感染.利用基因晶元分析遺傳基因,將使10年後對糖尿病的確診率達到50%以上.
未來人們在體檢時,由搭載基因晶元的診斷機器人對受檢者取血,轉瞬間體檢結果便可以顯示在計算機屏幕上.利用基因診斷,醫療將從千篇一律的「大眾醫療」的時代,進步到依據個人遺傳基因而異的「定製醫療」的時代.
基因環保
基因晶元在環保方面也大有可為.基因晶元可高效地探測到由微生物或有機物引起的污染,還能幫助研究人員找到並合成具有解毒和消化污染物功能的天然酶基因.這種對環境友好的基因一旦被發現,研究人員將把它們轉入普通的細菌中,然後用這種轉基因細菌清理被污染的河流或土壤.
基因計算
DNA分子類似「計算機磁碟」,擁有信息的保存、復制、改寫等功能.將螺旋狀的DNA的分子拉直,其長度將超過人的身高,但若把它折疊起來,又可以縮小為直徑只有幾微米的小球.因此,DNA分子被視為超高密度、大容量的分子存儲器.
基因晶元經過改進,利用不同生物狀態表達不同的數字後還可用於製造生物計算機.基於基因晶元和基因演算法,未來的生物信息學領域,將有望出現能與當今的計算機業硬體巨頭――英特爾公司、軟體巨頭――微軟公司相匹敵的生物信息企業.
基因晶元(Gene Chip)准確的講(或者說是狹義的基因晶元)是指DNA晶元(DNA Chip),其原理是指利用現代探針固相原位合成技術、照相平板印刷技術、高分子合成技術等微電子技術把大量分子生物學技術(包括南北印跡技術、探針雜交技術、PCR等)具體而微的固定在一定狹小的空間內,以實現高速度、高通量、集約化和低成本的分析技術.基因晶元的概念現已泛化到生物晶元(biochip)、微陣列(Microarray)、DNA晶元(DNA chip),甚至蛋白晶元.
由於基因晶元高速度、高通量、集約化和低成本的特點,基誕生以來就受到科學界的廣泛關注,正如晶體管電路向集成電路發展的經歷一樣,分子生物學技術的集成化正在使生命科學的研究和應用發生一場革命.

H. 生物晶元的簡介

生物晶元技術起源於核酸分子雜交。所謂生物晶元一般指高密度固定在互相支持介質上的生物信息分子(如基因片段、DNA片段或多肽、蛋白質、糖分子、組織等)的微陣列雜交型晶元(micro-arrays),陣列中每個分子的序列及位置都是已知的,並且是預先設定好的序列點陣。微流控晶元(microfluidic chips)和液相生物晶元是比微陣列晶元後發展的生物晶元新技術,生物晶元技術是系統生物技術的基本內容。
生物晶元(biochip或bioarray)是根據生物分子間特異相互作用的原理,將生化分析過程集成於晶元表面,從而實現對DNA、RNA、多肽、蛋白質以及其他生物成分的高通量快速檢測。狹義的生物晶元概念是指通過不同方法將生物分子(寡核苷酸、cDNA、genomic DNA、多肽、抗體、抗原等)固著於矽片、玻璃片(珠)、塑料片(珠)、凝膠、尼龍膜等固相遞質上形成的生物分子點陣。因此生物晶元技術又稱微陳列(microarray)技術,含有大量生物信息的固相基質稱為微陣列,又稱生物晶元。生物晶元在此類晶元的基礎上又發展出微流體晶元(microfluidics chip),亦稱微電子晶元(microelectronic chip),也就是縮微實驗室晶元。
什麼是生物晶元呢?簡單說,生物晶元就是在一塊玻璃片、矽片、尼龍膜等材料上放上生物樣品,然後由一種儀器收集信號,用計算機分析數據結果。人們可能很容易把生物晶元與電子晶元聯系起來。事實上,兩者確有一個最基本的共同點:在微小尺寸上具有海量的數據信息。但它們是完全不同的兩種東西,電子晶元上布列的是一個個半導體電子單元,而生物晶元上布列的是一個個生物探針分子。
晶元的概念取之於集成的概念,如電子晶元的意思就是把大的東西變成小的東西,集成在一起。生物晶元也是集成,不過是生物材料的集成。像實驗室檢測一樣,在生物晶元上檢查血糖、蛋白、酶活性等,是基於同樣的生物反應原理。所以生物晶元就是一個載體平台。這個平台的材料則有很多種,如硅,玻璃,膜(纖維素膜)等,還有一些三維結構的多聚體,平台上則密密麻麻地擺滿了各種生物材料。晶元只是一個載體。做什麼東西、檢測什麼,還是靠生物學家來完成。也就是說,原來要在很大的實驗室中需要很多個試管的反應,現在被移至一張晶元上同時發生了。

I. 生物晶元有哪些特點和作用

生物晶元傳遞信息時阻抗小,耗能低,而且具有生物的特點,具有自我組織和自我修復的功能。它可以與人體及人腦結合起來,聽從人腦指揮,從人體中吸收營養。把生物晶元植入人的腦內,可以使盲人復明,使人腦的記憶力成千上萬倍地提高;若是植入血管中,則可以監視人體內的化學變化,可以預防各種疾病的發生。美國已研究出可以用於生物電腦的分子電路,它由有機物質的分子組成,只有現代電腦電路的千分之一大小。

J. 生物晶元的應用領域

最大用途在於疾病檢測
基因表達水平的檢測用基因晶元進行的表達水平檢測可自動、快速地檢測出成千上萬個基因的表達情況。謝納(M.Schena) 等用人外周血淋巴細胞的cDNA文庫構建一個代表1046個基因的cDNA微陣列,來檢測體外培養的T細胞對熱休克反應後不同基因表達的差異,發現有5個基因在處理後存在非常明顯的高表達,11個基因中度表達增加和6個基因表達明顯抑制。該結果還用熒光素交換標記對照和處理組及RNA印跡方法證實。在HGP完成之後,用於檢測在不同生理、病理條件下的人類所有基因表達變化的基因組晶元為期不遠了。
基因診斷從正常人的基因組中分離出DNA與DNA晶元雜交就可以得出標准圖譜。從病人的基因組中分離出DNA與DNA晶元雜交就可以得出病變圖譜。通過比較、分析這兩種圖譜,就可以得出病變的DNA信息。這種基因晶元診斷技術以其快速、高效、敏感、經濟、平行化、自動化等特點,將成為一項現代化診斷新技術。例如Affymetrix公司,把p53基因全長序列和已知突變的探針集成在晶元上,製成p53基因晶元,將在癌症早期診斷中發揮作用。又如,Heller等構建了96個基因的cDNA微陣,用於檢測分析風濕性關節炎(RA)相關的基因,以探討DNA晶元在感染性疾病診斷方面的應用。
葯物篩選利用基因晶元分析用葯前後機體的不同組織、器官基因表達的差異。如果再cDNA表達文庫得到的肽庫製作肽晶元,則可以從眾多的葯物成分中篩選到起作用的部分物質。還有,利用RNA、單鏈DNA有很大的柔性,能形成復雜的空間結構,更有利與靶分子相結合,可將核酸庫中的RNA或單鏈DNA固定在晶元上,然後與靶蛋白孵育,形成蛋白質-RNA或蛋白質-DNA復合物,可以篩選特異的葯物蛋白或核酸,因此晶元技術和RNA庫的結合在葯物篩選中將得到廣泛應用。在尋找HIV葯物中,Jellis等用組合化學合成及DNA晶元技術篩選了654536種硫代磷酸八聚核苷酸,並從中確定了具有XXG4XX樣結構的抑制物,實驗表明,這種篩選物對HIV感染細胞有明顯阻斷作用。生物晶元技術使得葯物篩選,靶基因鑒別和新葯測試的速度大大提高,成本大大降低。
個體化醫療臨床上,同樣葯物的劑量對病人甲有效可能對病人乙不起作用,而對病人丙則可能有副作用。在葯物療效與副作用方面,病人的反應差異很大。這主要是由於病人遺傳學上存在差異(單核苷酸多態性,SNP),導致對葯物產生不同的反應。如果利用基因晶元技術對患者先進行診斷,再開處方,就可對病人實施個體優化治療。另一方面,在治療中,很多同種疾病的具體病因是因人而異的,用葯也應因人而異。例如乙肝有較多亞型,HBV基因的多個位點如S、P及C基因區易發生變異。若用乙肝病毒基因多態性檢測晶元每隔一段時間就檢測一次,這對指導用葯防止乙肝病毒耐葯性很有意義。
測序
基因晶元利用固定探針與樣品進行分子雜交產生的雜交圖譜而排列出待測樣品的序列,這種測定方法快速而具有十分誘人的前景。研究人員用含135000個寡核苷酸探針的陣列測定了全長為16.6kb的人線粒體基因組序列,准確率達99%。用含有48000個寡核苷酸的高密度微陣列分析了黑猩猩和人BRCA1基因序列差異,結果發現在外顯子約3.4kb長度范圍內的核酸序列同源性在98.2%到83.5%之間,提示了二者在進化上的高度相似性。
生物信息學研究人類基因組計劃是人類為了認識自己而進行的一項偉大而影響深遠的研究計劃。目前的問題是面對大量的基因或基因片斷序列如何研究其功能,只有知道其功能才能真正體現HGP計劃的價值--破譯人類基因這部天書。後基因組計劃、蛋白組計劃、疾病基因組計劃等概念就是為實現這一目標而提出的。生物信息學將在其中扮演至關重要的角色。生物晶元技術就是為實現這一環節而建立的,使對個體生物信息進行高速、並行採集和分析成為可能,必將成為未來生物信息學研究中的一個重要信息採集和處理平台,成為基因組信息學研究的主要技術支撐。生物晶元作為生物信息學的主要技術支撐和操作平台,其廣闊的發展空間就不言而喻。
在實際應用方面,生物晶元技術可廣泛應用於疾病診斷和治療、葯物基因組圖譜、葯物篩選、中葯物種鑒定、農作物的優育優選、司法鑒定、食品衛生監督、環境檢測、國防等許多領域。它將為人類認識生命的起源、遺傳、發育與進化、為人類疾病的診斷、治療和防治開辟全新的途徑,為生物大分子的全新設計和葯物開發中先導化合物的快速篩選和葯物基因組學研究提供技術支撐平台,這從中國99年3月國家科學技術部剛起草的《醫葯生物技術「十五」及2015年規劃》中便可見一斑:規劃所列十五個關鍵技術項目中,就有八個項目(基因組學技術、重大疾病相關基因的分離和功能研究、基因葯物工程、基因治療技術、生物信息學技術、組合生物合成技術、新型診斷技術、蛋白質組學和生物晶元技術)要使用生物晶元。生物晶元技術被單列作為一個專門項目進行規劃。總之,生物晶元技術在醫學、生命科學、葯業、農業、環境科學等凡與生命活動有關的領域中均具有重大的應用前景。

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