基因晶元論文
基因晶元——「生物信息精靈」
——淺談數學、計算機在現代生命科學研究中的作用
二十世紀是物理科學的世紀，而二十一世紀則是生命科學的世紀。生命科學，尤其是生物技術的迅猛發展，不僅與人類健康，農業發展以及生存環境密切相關，而且還將對其它學科的發展起到促進作用，所謂"今天的科學，明天的技術，後天的生產"。而生命科學的基礎性研究是現代生物技術的源泉、科學和技術創新的關鍵。
現代生物技術，是一門領導尖端科技的學科，正因如此，我很想知道它與數學——我得專業課，計算機等理論或技術是怎樣有機的聯系在一起的。基於此，我利用課余時間查閱了許多網站、書籍，並有了小小的收獲。現就「基因晶元」技術，淺談如下。
一、基因晶元簡介
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。
二、基因晶元技術
生物晶元技術是於90年代初期隨著人類基因組計劃的順利進行而誕生，它是通過像集成電路製作過程中半導體光刻加工那樣的微縮技術，將現在生命科學研究中許多不連續的、離散的分析過程，如樣品制備、化學反應和定性、定量檢測等手段集成於指甲蓋大小的硅晶元或玻璃晶元上，使這些分析過程連續化和微型化。也就是說將現在需要幾間實驗室、檢驗室完成的技術，製作成具有不同用途的攜帶型生化分析儀，使生物學分析過程全自動化，分析速度成千上萬倍地提高，所需樣品及化學試劑成千上萬倍地減少。可以預見，在不遠的將來，用它製作的微縮分析儀將廣泛地應用於分子生物學、醫學基礎研究、臨床診斷治療、新葯開發、司法鑒定、食品衛生監督、生物武器戰爭等領域。
生物晶元技術是目前應用前景最好的DNA分析技術之一，分析對象可以是核酸、蛋白質、細胞、組織等。目前全世界用生物晶元進行疾病診斷還處於研究階段，國外已將其用於觀察癌基因及肌萎縮等一些遺傳病基因的表達和突變情況。
生物晶元技術還可以用於治療，例如已開發出在4平方毫米的晶元上布滿400根有葯物的針，定時定量為病人進行葯物注射。另外，科學家還在考慮製作定時釋放胰島素治療糖尿病的生物晶元微泵及可以置入心臟的晶元起搏器等。生物晶元技術與組合化學相結合將開辟另一個極有價值的應用方向，即為新葯研製提供超高通量篩選平台技術，這必將使新葯研究開發和傳統中葯的成分評估獲得重大突破。
三、基因晶元的應用技術舉例
1、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。
2、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。
3、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。
4、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。
四、基因晶元的實際應用
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。
1、在美國科學家第一次將一個他們稱之為生物晶元的計算機晶元植入人體的細胞上，從而使人體細胞與計算機連接。這是美國科學家波利斯·魯賓斯基（Boris Lubinsky）和他的同事黃永（譯音）在3月份的美國《生物醫學微設備》雜志中著文披露的。
2、人體細胞外麵包有一個細胞膜，該細胞膜具有使特定物質單向通過的功能。多年來，科學家們一直尋求找到用電沖擊的方法，使所希望的物質進入細胞膜，但直 到目前為止，所用的方法有時成功，有時失敗。而使用魯賓斯基和黃永研究出來的 新方法，細胞膜由計算機得到一個信號，讓某些物質進入到細胞中。隨具體場合的 不同，這些物質可以是例如用來改變基因的遺傳物質，也可以是葯物或蛋白質。這樣，就可以更好地使這些物質發生效力。
魯賓斯基等科學家打算研製出能對例如神經細胞和肌肉等人體組織發出指令的生物晶元，這樣至少會使人所服用的葯物發揮更大的效力。俄亥俄州立大學生物醫學工程中心主任莫里羅·弗拉里稱魯賓斯基的這項發明是處在發展階段早期的具有潛在作用的實驗室工具。
美國科學家們稱，他們已經找到了一種能使人體細胞和電路進行交配的生物工程晶元，它能在醫學和基因工程學方面發揮關鍵的作用。
這種比頭發還小還細的微型裝置使健康人體細胞和電子晶元結合，通過電腦對晶元進行控制，科學家認為他們能夠控制細胞的活動。
電腦向細胞晶元發送電脈沖，激發細胞膜孔張開，並激活細胞。科學家希望能夠大批量地生產這種細胞晶元，並能夠把它們植入人體，取代或修正病變組織。
領導這項研究的加州大學機械工程學教授鮑里斯·魯賓斯基說：「細胞晶元還使科學家在復雜的基因治療過程中更准確地進行控制，因為他們能夠更准確地開啟細胞孔。」
魯賓斯基還說：「我們在生物學領域里引入了工程學的精髓，我們完全可以在不影響周圍其它細胞的情況下輸入DNA、提取蛋白質以及注射葯物。」
該細胞晶元的出現與長期存在的一種理論有關，即一定量的電壓能夠穿透細胞膜。
多年來，科學家一直在進行用電力轟擊細胞試驗的遺傳研究，希望藉此引入新的療法和基因物質。研究人員希望能最終製造出與激活不同的身體組織（從肌肉到骨骼到大腦）所需的准確的電壓量相調合的細胞晶元。那樣的話，將會有數以千計的細胞晶元用來治療各種類型的疾病。
3、用獨創技術自行研製的中國第一片應用型基因晶元於近日在第一軍醫大學正式誕生。
據第一軍醫大學有關負責人透露，該軍醫大研製成功的基因晶元，是中國首次應用一種創新的基因片擴增技術，率先攻克了內地同行在基因晶元研究中首先面臨的快速經濟地搜集數以萬數基因探針難題，並巧妙運用新技術手段明顯地降低成本。
目前，該晶元已完成實驗室工作，即將進入臨床驗證階段，如果順利，用於臨床診斷的基因晶元可望不久投入批量生產。但到目前為止，全世界還沒有實際用於臨床應用診斷的基因晶元生產。
在實驗室里，將這幾片比大拇指蓋稍大的基因晶元，放在檢測器上，與之相連的電腦屏幕上立刻出現了縱橫交錯的紅紅綠綠熒光點，出現的每個熒光點就是一個基因片斷的點陣。只要取病人一滴血放在晶元檢測卡上，經過分子雜交後，連上電腦就可以立刻顯示出基因變化情況，並通過電腦把基因語言翻譯成醫生能讀得懂的信息，從而對疾病做出准確的診斷。
這種晶元的成功誕生，標志著疾病的診斷由細胞和組織水平推進到基因水平。它們的開發應用將在環境污染控制、動植物檢疫、器官移植、產前診斷、葯物篩選、葯物開發等方面展示出廣闊的前景。
五、生命科學漸成IT公司關注焦點
人類基因組工作草圖繪畢的消息像打開了阿里巴巴寶藏的大門，以基因技術為核心的生命科學市場正吸引著越來越多的淘金者。近來，為這些淘金者生產「鐵杴」的資訊科技（IT）公司的積極行動頗為引人注目。
1、揭開基因之迷須破譯大量數據
人類基因組草圖僅僅是讀出了「生命之書」，而要真正讀懂它，揭示所有基因編碼所代表的信息，還必須破譯浩如煙海的數據。
在著名的英國桑格中心裡，有關人類基因組的數據已經達到22萬億位元組，是世界上首屈一指的美國國會圖書館藏書內容的兩倍多。據這家中心估計，在未來兩至三年內，與人類基因組有關的數據量還將上升到50萬億至100萬億位元組。
2、生命科學公司10%投資用於開發資訊科技
為了解決處理數據所需的龐大計算能力的問題，世界上最大的12家生命科學公司目前把近10%的科研預算用於資訊科技投資，而且這個比例可能還將增長。
據美國國際商業機器公司（IBM）估計，與生命科學有關的資訊科技市場將在今年達到35億美元，到2003年達到90億美元。
3、市場潛力巨大
一些著名的IT企業，已將眼光瞄準了這一潛力巨大的市場。例如，IBM已經決定投資1億美元，用五年時間研製一種名為「藍基因」的超級電腦。
「藍基因」的運算能力將是美國現有40台最快的超級電腦運算能力總和的40倍，它主要用於模擬人類蛋白折疊成特殊形狀的過程。世界最大的個人電腦製造商美國康柏公司，也垂涎這塊「肥肉」。
4、康柏趁早下手培養未來客戶基礎
已經成為生命科學領域電腦伺服器主要供應商的康柏公司最近宣布，它將繼續投資1億美元，支持新興生物技術公司，以培養未來的客戶基礎。
其實，IT公司還遠不止盯著這些近期利益。以基因研究為基礎的生物經濟可能在新世紀里成為新經濟的重要組成部分，對此人們已經達成共識。
5、行業標准制定者能享有巨大經濟利益
根據以往的經驗，率先進入市場的公司大多能夠成為行業標準的制定者，這些行業標准往往意味著巨大的經濟利益。
今年8月，德國獅生命科學公司的股票上市。由於投資者看中這家公司的基因次序檢索系統（SRS）可能成為行業新標准，其股票價格在短短時間里迅速上漲了50%。
6、政府支持基因研究
IT公司進軍生命科學領域，與各國政府對基因研究的支持密不可分。為了在基因組研究的下一個階段——分析蛋白質結構的國際競爭中領先，不少國家積極採取措施，促進信息業與生物產業的結合。
例如，日本不久前就組織了「官產學」大聯合的「生物產業信息化研究共同體」，參加這個共同體除了制葯、食品、生物、化學等與基因科學相關的企業外，還有不少電腦公司。
小結：科學界公認，生物晶元技術將給下個世紀生命科學和醫學研究帶來一場革命。目前我國科學家正在加速研製這種可能快捷便利提取DNA，查找遺傳基因特性的新技術。相信，這一現代生物與高科技聯姻的成果將為二十一世紀的發展作出巨大的貢獻！
Ⅱ 基因晶元概念上市公司有哪些
基因晶元概念上市公司
據外媒報道，歐洲生物信息研究所（EMBL）的研究人員開創了一個新途徑，可以將數據資料存儲在DNA里，而DNA是一種可以存放數萬年的材料。利用該存儲法，有可能將至少1億小時的高清錄像存儲在大約一茶杯的DNA中。
全世界擁有巨量的數字信息，而且新的數字內容仍不斷地大量湧入，這給數據存儲工作帶來了真正的挑戰。硬碟不但昂貴，而且需要不斷地供電；甚至質量最好的非耗電歸檔材料（如磁帶），在10年之內質量就會有所下降。這在生命科學領域是一個越來越突出的問題，該領域有大量包括DNA測序在內的數據資料，構成了科學記錄的基礎。
讀取DNA相當簡單，但是到目前為止，編寫DNA一直是把DNA存儲變為現實的主要障礙。主要存在兩種挑戰：首先，利用目前的方法只能製造出短鏈DNA；其次，不管是編寫DNA還是讀取DNA都很容易出錯，特別是當同一個DNA字元出現重復時，尤其容易出錯。研究人員正著手創建一種可以解決上述兩個問題的編碼。
這個新方法需要通過編碼信息來合成DNA。安捷倫科技公司（Agilent Technologies， Inc）是位於加州的一家公司，自願為此項研究提供服務。登錄到安捷倫科技公司的網站，尤恩·伯尼和尼克·高曼給該公司發送了以下資料的編碼版本：一個mp3格式的馬丁·路德·金的演講《我有一個夢想》；一張jpg格式的EMBL照片；一篇pdf格式的沃森和克里克合作的重要論文《核酸的分子結構》；一份包括所有莎士比亞十四行詩的txt格式文件；還有一份敘述本研究中編碼情況的文件。
盡管還有許多實際的問題需要解決，但是DNA固有的高密度性和耐久性使之成為引人矚目的存儲媒介。研究人員下一步將要完善這種編碼方案，使DNA存儲早日付諸實用。A股市場上，中新葯業（600329）、友好集團（600778）及達安基因（002030）等涉足基因行業的公司有望受益。
中新葯業（600329）：天津生物晶元技術有限責任公司（公司佔26.4%），主要從事微生物檢測晶元的研發、基因組學和功能基因組學三大研究，是唯一致力於病原微生物檢測生物晶元研發的基地。其投建了基因組學、功能基因組學、生物信息學和生物晶元四大現代生物技術研究平台。自成立之初，公司就引進全球生物晶元先驅美國昂飛基因晶元作為公司的晶元分析平台，更作為其在中國健康長城計劃的唯一合作夥伴和3家授權技術服務商之一。
友好集團（600778）：公司攜手國家人類基因組南方研究中心共同組建了上海申友生物技術有限公司
，在人類疾病的基因診斷、葯物基因組學開發及模式動物研究方面進行開發與生產，並致力於科技成果產業化。公司現有業務包括DNA親子鑒定、DNA測序、病毒檢測試劑盒等。
達安基因（002030）：公司於1996年在國內率先開發出熒光定量PCR檢測技術，開拓了基因疾病診斷新領域，在國內開展熒光定量PCR檢測的醫療機構中，有70%與公司建立了合作關系，其產品在市場中佔有絕對優勢。熒光定量PCR檢測技術是基因診斷發展的主導方向，公司所處的行業發展前景良好。
Ⅲ Affymetrix基因晶元前景如何
Affymetrix基因晶元技術是用於基因組學和轉錄組學研究的整合平台，該技術平台既可以分析基因組DNA，也可以分析RNA，在DNA水平上既可以做SNP分析，也可以做DNA再測序。
Affymetrix基因晶元技術是基因晶元領域的國際行業標准,已經為國際生命科學和醫學、植物及微生物等基礎研究領域廣泛認可,利用Affymetrix基因晶元技術作為主要研究手段之一在國際科學雜志發表的論文達7336篇(今年1-9月已經有2103篇),僅在Nature, Science,新英格蘭醫學雜志和Cell影響因子非常高的雜志發表的論文就數百篇. Affymetrix基因晶元技術也正在走向實際應用.2004年, Affymetrix的儀器和晶元製造設備通過ISO認證,其GeneChip(R) System 3000Dx (GCS 3000Dx)通過美國FDA和歐盟CE認證,成為第一個可以分析體外診斷晶元的基因晶元系統,成為核酸診斷(基因型分析和基因表達分析)的標准平台. Affymetrix基因晶元系統截止06年03月底在全世界的裝機量超過1420套(其中超過80套GCS 3000Dx售給Affymetrix的診斷開發合作夥伴及檢驗科),在整個基因晶元領域是首屈一指和獨占鰲頭的.國際上著名的大學,研究機構和跨國制葯公司幾乎全部具有Affymetrix基因晶元技術平台.就在發明基因晶元點樣技術的斯坦福大學就有10套系統。
目前可以提供生命科學研究和醫學研究的模式生物的全基因組表達譜晶元,包括牛、線蟲、狗、雞、果蠅、大腸桿菌、人、小鼠、綠膿桿菌、按蚊/瘧原蟲、豬、恆河猴、大鼠、金黃色葡萄球菌、爪蟾、酵母和斑馬魚等。其中雞表達譜晶元不僅可以檢測雞的mRNA表達,同時可以檢測禽類17種病毒的684個基因的表達。而恆河猴表達譜晶元可以檢測恆河猴和靈長類病毒的基因表達。利用表達譜晶元，通過對已經鑒定的基因及其剪接體表達水平的檢測，已經發表了諸多論文,並且還有用表達普晶元找到疾病易感基因的報道(Science. 308 (5720):385-9, 2005 Apr 15. Epub 2005 Mar 10)。該論文利用100K SNP晶元技術掃描96個病人和50個正常人，直接找到了黃斑變性的易感基因為CFH。而03-04年有5篇國際論文在尋找該疾病的易感基因，由於這5篇論文都用STR技術，因此沒有找到易感基因，只證明1號染色體的某個區域與該疾病有關。SNP晶元找到的黃斑變性易感基因CFH就在該染色體區域內！
頂級醫學雜志"新英格蘭醫學雜志"今年六月這期又發表了利用AFFYMETRIX表達譜技術的兩篇論文:利用基因表達譜晶元技術改進了伯傑氏淋巴瘤(Burkitt's lymphoma)診斷的精確度!!!被病理專家分類為Burkitt's lymphoma的病人的基因表達特點完全可以把Burkitt's lymphoma及彌散性大B細胞淋巴瘤(diffuse large-B-cell lymphoma)區分開!兩個研究分別做了220和303例病人的基因表達
Affymetrix基因晶元技術被廣泛應用於人類和動物生命科學的基礎研究中,如鑒定發育、生長、分裂、分化、細胞凋亡、信號轉導等重要生命過程的相關基因,鑒定疾病相關基因,如大量的研究在利用基因晶元技術鑒定癌症發生發展和轉移的基因,對癌症進行分子分類/分期，尋找癌症分子機制的關鍵分子,為癌症診斷篩選重要標志分子,為癌症治療篩選重要的靶分子,預後分析等.
Affymetrix的SNP晶元可以用於在全基因組水平上尋找人類疾病或其他性狀的相關基因,即用於醫學遺傳學的連鎖分析(linkage, 10/50K)和關聯分析(association, 100/250/500K/1000K).由於SNP是比STR密度很高的分子標記,因此與STR技術做連鎖分析(linkage)來尋找疾病/性狀相關基因相比較,100/250/500K/1000K SNP晶元技術做關聯分析(association)可以精確地將特定基因與疾病/性狀直接關聯起來,而STR全基因組掃描連鎖分析只能先找到與疾病/性狀相關的染色體區域(長達5-10Mbp或更長、含數十到數百個基因),進一步還得利用該區域更密的分子標記(如加密STR或SNPs)分析技術來找到疾病/性狀的基因.
SNP晶元推出四年來,已經發表了很多研究文獻(,這些文獻涉及疾病/性狀相關基因尋找(即linkage analysis和GENOME WIDE ASSOCIATION), 群體遺傳學(population genetics),染色體拷貝數變化分析( chromosomal number changes ring cancer progression, 即染色體缺失,擴增和LOH).
目前,在全球范圍內已經有數百個大學,研究機構和制葯公司在利用SNP晶元技術進行相關研究.Affymetrix可以提供3種規格人的SNP晶元,分別是:10K,50/100K和250/500K/1000K,一次性分析人的1萬個、10萬個、50萬、100萬個SNP位點，並告知的是該位點的序列信息。短短的兩三年時間里僅疾病易感基因定位的報道就有幾十篇，還有許多其它研究的報道
Ⅳ dna晶元有什麼用
1.基因診斷 DNA晶元可用於大規模篩查由基因突變所引起的疾病。如DNA晶元用於檢測遺傳性乳腺和卵巢癌基因BRCA1第11外顯子全長3.45kb基因的突變，檢測1 5例病人樣品，發現14例有基因突變，在二十個對照樣品中沒有假陽性出現。利用這種技術篩查囊性纖維變性基因CFTR的突變及bata-珠球蛋白基因的突變都取得了成功。預計D NA晶元診斷技術不久將會在疾病的分子診斷方面得到廣泛應用，成為一項常規檢驗和診斷技術。這項技術的高度准確性和高度自動化性對於篩查大量樣品具有很大優勢。 2.分析基因組及發現新基因 DNA晶元技術用於基因組研究可創造第三代遺傳圖，即將遺傳病表型與DNA上特定的基因序列聯系起來。以單核苷酸多態性(SNPs)為標記可幫助區分兩個個體遺傳物質的差異，若能將所有S NPs全部信息裝入DNA晶元則可檢測到與之相關的基因間差異。DNA晶元技術在發現新基因及分析各個基因在不同時空表達方面是一項十分有用的技術，它具有樣品用量極少，自動化程度高等優點，便於大量篩選新基因。 3.DNA晶元用於基因表達的研究 由於DNA晶元技術可直接測到mRNA的種類及豐度，所以它是研究基因表達的有力工具。用於檢測基因表達水平的DNA晶元已被Affymetrix公司的研製人員完成。D NA晶元中包含了幾萬種人工合成的寡核苷酸探針，可檢測轉錄產物從幾個數量級到每個細胞的幾個拷貝，均能被定量研究，被檢測目的基因可多達1 0,000個。 4.利用DNA晶元技術進行DNA序列分析 DNA晶元用於序列分析原理是依靠短的標記寡核苷酸探針與靶DNA雜交，利用雜交譜重建靶DNA序列，它一次可測定較長片段的DNA序列。 5.進行後基因組研究 基因組測序完成後未知基因的功能研究是一個十分誘人的後基因組研究課題。通過基因打靶技術產生突變株，然後用DNA雜交，可鑒定基因的表型。 DNA晶元技術的應用前景是樂觀的，但目前在技術上還存在一些問題。如DNA晶元上原位合成探針難免有錯誤核苷酸摻入及混入雜質，該技術還需要昂貴的設備，但相信這些問題將隨著技術進步而逐步解決，D NA晶元一定會向計算機晶元那樣不斷升級換代，在醫葯及生物科學領域發揮越來越大的作用。
Ⅳ 如何製作分子生物學論文的圖版
分子生物學技術在國內防制蟲媒傳染病領域的應用
【摘要】本文綜述了國內近年來,分子生物學技術在蟲媒病中蚊媒傳染病防制的應用情況,以期為蚊媒傳
染病的防制、應對突發公共衛生事件中蚊媒傳染病的發生提供參考.
【關鍵詞】分子生物學技術;蟲媒;傳染病
蟲媒病是由節肢動物攜帶病原體傳播的一組疾病.
1992年在國際蟲媒病毒中心登記的已達535種,其中128
種對人有致病性[1].我國法定報告的傳染病中,蟲媒病占
13種,蚊蟲作為媒介,除了傳播病毒性疾病外,還可傳播
寄生蟲病.這類疾病大都屬於自然疫源性疾病,有一定的
地域性和時間性,發病率低、死亡率高,主要通過媒介的
控制進行防制[2].近年來,隨著分子生物學技術的研究和
發展,在醫學領域的應用日趨廣泛,並取得了重大進展,
作者就近年來分子生物學技術在蚊媒傳染病的診斷和防制
等方面的應用綜述如下.
1常用的分子生物學技術[3]
1·1核酸分子雜交技術
核酸的分子雜交(molecular hybridization)它是利用核
酸分子的鹼基互補原則,在特定的條件下,雙鏈解開成兩
條單鏈,與異源的DNA或RNA (單鏈)復性,若異源
DNA或RNA之間的某些區域有互補的鹼基序列,則在復
性時可形成雜交的核酸分子.雜交的雙方是待測核酸序列
及探針.核酸探針可用放射性核素、生物素或其它活性物
質標記.根據其來源和性質可分為cDNA探針、基因組探
針、寡核苷酸探針、RNA探針等.
分類:根據被測定的對象,分為Southern雜交和
Northern雜交;根據所用的方法,分為斑點(dot)雜交、
狹槽(slot)雜交和菌落原位雜交;根據環境條件:分為液
相雜交和固相雜交.
1·2聚合酶鏈式反應(polymerase chain reaction, PCR)
是以擬擴增的DNA分子為模板,以一對分別與模板互
補的寡核苷酸片段為引物,在DNA聚合酶的作用下,按照
半保留復制的機理沿著模板鏈延伸直至完成新的DNA合
成.通過不斷重復這一過程,可以使目的DNA片段得到擴
增,同時新合成的DNA片段也可以作為模板,使DNA的
合成量呈指數型增長.
PCR各種應用模式:兼並引物( degenerate primer)
pcr、套式引物(nested primer) pcr、復合pcr (multiplex
pcr)、反向pcr ( inverse pcr或reverse pcr)、不對稱pcr
(asymmetric pcr)、標記pcr ( lp-pcr)和彩色pcr、加端
pcr、錨定pcr或固定pcr、玻片pcr、反轉錄pcr方法檢測
rna、定量pcr.
1·3DNA晶元
基因晶元又稱DNA晶元(DNA chip)或DNA微陣列
(DNA microarray).是採用光導原位合成或顯微印刷等方
法將大量特定序列的探針分子密集、有序地固定於經過相
應處理的載體上,然後加入標記的待測樣品,進行多元雜
交,通過雜交信號的強弱及分布,來分析目的分子的有無、
數量及序列,從而獲得受檢樣品的遺傳信.特點:具有通
量大,並行性、微量化與自動化等優點,但在實踐中其研
究成本較高;方法標准化不足;配套軟體不夠完善.
2分子生物學技術在蟲媒病診斷的應用
2·1瘧疾
黃炳成等[4]用pBF2 DNA片斷,經標記後作探針,從
多種瘧原蟲DNA樣本中檢出惡性瘧原蟲.基因晶元在瘧原
蟲的研究內容還有瘧原蟲新基因發現[5]、轉錄因子調控網
絡[6]、瘧原蟲適應人體宿主機制[7]、瘧原蟲比較基因組雜
交分析[8]、惡性瘧原蟲抗原變異分子機制[9]以及瘧原蟲攻
擊紅細胞機制[10]等.
2·2絲蟲病
黃志彪等[11]運用PCR技術檢測血液中的班氏絲蟲微
絲蚴,可檢出lOOul陽性血樣中的l條班氏絲蟲微絲蚴;用
於檢測班氏絲蟲監測點540份血液樣本結果均為陰性,鏡
檢血片結果亦為陰性.常規絲蟲檢測是在夜間采血,有資
料顯示[12], SsP/PCR擴增系統可用於檢測班氏絲蟲病患
者血樣中的循環DNA,能用於周期性或夜間周期性絲蟲病
的日間血檢工作,從根本上改變了絲蟲病的診斷、監測和
工作方式.
2·3登革熱病
鄭夔等[13]應用多重PCR技術快速鑒定4種血清型登
革病毒,並在同一反應管中進行多重PCR對登革病毒進行
分型鑒定,證實了2004年在廣東發生的登革熱疫情為I型
登革病毒;也有報道應用寡核苷酸晶元技術能同時確認流
感和登革熱病毒[14].長期受這種疾病困擾的地區將有望通
過這種技術的完善,獲得有效的治療和保護.
Ⅵ 一個分子生物學碩士畢業論文的創新點怎麼描述
一個分子生物學碩士畢業論文的創新點怎麼描述
現在計算機操作系統及各種軟體的運行都是按照一定的程序進行的，而人體的各種新陳代謝也是按照既定的各種程序進行的。而且，就現在來說，人類體內的調控系統，即人類自身具有的在億萬年進化中逐漸接近完美的程序，比起現在的計算機內的程序是有過之而無不及的。它具有更大的可調控性等優勢。人類以後計算機的研製要借鑒生物自身具有的各種調控程序，而這種方面的研究也已經開始，如生物計算機，及對人體大腦的解密而正在研製的智能計算機。 相比之下，人類生物學的研究也離不開電子計算機技術的發展。例如現在生物學的發展已經進入分子生物學時代，而由於電子計算機技術的發展，很多生物科學研究方面的軟體也應運而生，它極大地減少了科學家及生物公司技術工人的工作量，提高了效率，增加了收益。例如在基因工程中就會常用到很多生物軟體，現簡介一種： Omiga 2.0：主要功能：編輯、瀏覽、蛋白質或核酸序列，分析序列組成。用Clustal. W進行同源序列比較，發現同源區。實現了核酸序列與其互補鏈之間的轉化，序列的拷貝、刪 找核酸限制性酶切位點、基元（Motif）及開放閱讀框（ORF），設計並評估PCR、測序引物。查找蛋白質解蛋白位點（Proteolytic Sites）、基元、二級結構等。查尋結果可以以圖譜及表格的顯示，表格設有多種分類顯示形式。利用Mange快捷鍵，用戶可以向限制性內切酶、蛋白質或核酸基元、開放閱讀框及蛋白位點等資料庫中添加或移去某些信息。每一資料庫中都設有多種查尋參數，可供選擇使用。用戶也可以添加、編輯或自定義某些查尋參數。可從MacVectorTM、Wisconsin PackageTM等資料庫中輸入或輸出序列。另外，該軟體還提供了一個很有特色的類似於核酸限制酶分析的蛋白分析，對蛋白進行有關的多肽酶處理後產生多肽片段。 實際上，大部分對核酸蛋白的序列分析功能，在Omiga 2.0中都能找到；而且界面非常友好。Omiga作為強大的蛋白質、核酸分析軟體，它還兼有引物設計的功能。 當然，Omiga還有很多同類軟體。如日立軟體公司（Hitachi Sofeware Engineering Co.,Ltd.）97年推出的DNASIS 2.5，加拿大的Premier公司開發的Primer Premier 5.0等。 發展前景 ： 生物軟體具有很有的兼容性，可以支持現在的操作系統。 生物軟體、晶元具有專利性，是典型的知識經濟時代的產物。具有專利性的物品，出賣的是智力，是現在具有知識武裝的大學生創業的重要方面。 我們來看一組關於生物軟體產品的售價： 基因晶元綜合分析軟體ArrayVision 7.0 ：售價6900美元 供應BI-2000醫學圖像分析系統 48000元（人民幣）/套 顯微鏡自動平台系統 5800元（人民幣）/套 Paup 一種功能強大的商業版系統進化分析軟體，價值數千美金。 由此我們可以看出生物軟體是一個相當大的產業，新的產業造就新的財富，新的財富將由新人來獲得，而具有生物與電子計算機技術的新一代大學生，無疑將充當這群去創造新財富的新人。 意義及作用 ： 當今世界，國與國之間的競爭，不僅是軍事實力的競爭，更是綜合國力的競爭。而科學技術的競爭在當今日益知識化信息化的世界顯得尤為重要，因而也就成為綜合國力競爭中極其重要的方面。生物科學作為現今最熱門及將來最有前途的科學，其重要性更是不言而喻。再有，現代社會中，電子計算機已經逐漸占據了主流地位。所以，生物與計算機的融合是時代的必然。而生物軟體就是這兩者最直接的結合。所以，生物軟體的發展程度是一個國家綜合國力的體現，誰如果在這方面領先於世界，那必將引領時代的潮流。反之，誰如果在這方面掉以輕心，將來必受制於人。 在當今世界日益重視身體健康的情景下，生物與計算機的結合必將造福人類。 由此觀之，生物軟體的發展是時代的趨勢，而我們這一代，將是這趨勢的創造者。我們大有前途。
Ⅶ 基因晶元結果如何分析，怎麼寫論文
好的，我給你一篇自己寫，目前網上還沒有公布的，。論文格式 當我們對一個問專題研究之後，如何將其展現屬於眾人面前是一個重要的工作。在這里我們結合具體的事例，給大家介紹科研的一個重要部分棗論文的一般格式及其注意事項。當然，要寫出一篇好的論文，絕不是單單這么一個簡要的介紹就夠了，還需自己多寫、多練。
Ⅷ 如何寫現代生命科學技術的論文
現代生命科學技術的論文
基因晶元——「生物信息精靈」
——淺談數學、計算機在現代生命科學研究中的作用
二十世紀是物理科學的世紀，而二十一世紀則是生命科學的世紀。生命科學，尤其是生物技術的迅猛發展，不僅與人類健康，農業發展以及生存環境密切相關，而且還將對其它學科的發展起到促進作用，所謂"今天的科學，明天的技術，後天的生產"。而生命科學的基礎性研究是現代生物技術的源泉、科學和技術創新的關鍵。
現代生物技術，是一門領導尖端科技的學科，正因如此，我很想知道它與數學——我得專業課，計算機等理論或技術是怎樣有機的聯系在一起的。基於此，我利用課余時間查閱了許多網站、書籍，並有了小小的收獲。現就「基因晶元」技術，淺談如下。
一、基因晶元簡介
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。
二、基因晶元技術
生物晶元技術是於90年代初期隨著人類基因組計劃的順利進行而誕生，它是通過像集成電路製作過程中半導體光刻加工那樣的微縮技術，將現在生命科學研究中許多不連續的、離散的分析過程，如樣品制備、化學反應和定性、定量檢測等手段集成於指甲蓋大小的硅晶元或玻璃晶元上，使這些分析過程連續化和微型化。也就是說將現在需要幾間實驗室、檢驗室完成的技術，製作成具有不同用途的攜帶型生化分析儀，使生物學分析過程全自動化，分析速度成千上萬倍地提高，所需樣品及化學試劑成千上萬倍地減少。可以預見，在不遠的將來，用它製作的微縮分析儀將廣泛地應用於分子生物學、醫學基礎研究、臨床診斷治療、新葯開發、司法鑒定、食品衛生監督、生物武器戰爭等領域。
生物晶元技術是目前應用前景最好的DNA分析技術之一，分析對象可以是核酸、蛋白質、細胞、組織等。目前全世界用生物晶元進行疾病診斷還處於研究階段，國外已將其用於觀察癌基因及肌萎縮等一些遺傳病基因的表達和突變情況。
生物晶元技術還可以用於治療，例如已開發出在4平方毫米的晶元上布滿400根有葯物的針，定時定量為病人進行葯物注射。另外，科學家還在考慮製作定時釋放胰島素治療糖尿病的生物晶元微泵及可以置入心臟的晶元起搏器等。生物晶元技術與組合化學相結合將開辟另一個極有價值的應用方向，即為新葯研製提供超高通量篩選平台技術，這必將使新葯研究開發和傳統中葯的成分評估獲得重大突破。
三、基因晶元的應用技術舉例
1、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。
2、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。
3、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。
4、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。
四、基因晶元的實際應用
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。
1、在美國科學家第一次將一個他們稱之為生物晶元的計算機晶元植入人體的細胞上，從而使人體細胞與計算機連接。這是美國科學家波利斯·魯賓斯基（Boris Lubinsky）和他的同事黃永（譯音）在3月份的美國《生物醫學微設備》雜志中著文披露的。
2、人體細胞外麵包有一個細胞膜，該細胞膜具有使特定物質單向通過的功能。多年來，科學家們一直尋求找到用電沖擊的方法，使所希望的物質進入細胞膜，但直 到目前為止，所用的方法有時成功，有時失敗。而使用魯賓斯基和黃永研究出來的 新方法，細胞膜由計算機得到一個信號，讓某些物質進入到細胞中。隨具體場合的 不同，這些物質可以是例如用來改變基因的遺傳物質，也可以是葯物或蛋白質。這樣，就可以更好地使這些物質發生效力。
魯賓斯基等科學家打算研製出能對例如神經細胞和肌肉等人體組織發出指令的生物晶元，這樣至少會使人所服用的葯物發揮更大的效力。俄亥俄州立大學生物醫學工程中心主任莫里羅·弗拉里稱魯賓斯基的這項發明是處在發展階段早期的具有潛在作用的實驗室工具。
美國科學家們稱，他們已經找到了一種能使人體細胞和電路進行交配的生物工程晶元，它能在醫學和基因工程學方面發揮關鍵的作用。
這種比頭發還小還細的微型裝置使健康人體細胞和電子晶元結合，通過電腦對晶元進行控制，科學家認為他們能夠控制細胞的活動。
電腦向細胞晶元發送電脈沖，激發細胞膜孔張開，並激活細胞。科學家希望能夠大批量地生產這種細胞晶元，並能夠把它們植入人體，取代或修正病變組織。
領導這項研究的加州大學機械工程學教授鮑里斯·魯賓斯基說：「細胞晶元還使科學家在復雜的基因治療過程中更准確地進行控制，因為他們能夠更准確地開啟細胞孔。」
魯賓斯基還說：「我們在生物學領域里引入了工程學的精髓，我們完全可以在不影響周圍其它細胞的情況下輸入DNA、提取蛋白質以及注射葯物。」
該細胞晶元的出現與長期存在的一種理論有關，即一定量的電壓能夠穿透細胞膜。
多年來，科學家一直在進行用電力轟擊細胞試驗的遺傳研究，希望藉此引入新的療法和基因物質。研究人員希望能最終製造出與激活不同的身體組織（從肌肉到骨骼到大腦）所需的准確的電壓量相調合的細胞晶元。那樣的話，將會有數以千計的細胞晶元用來治療各種類型的疾病。
3、用獨創技術自行研製的中國第一片應用型基因晶元於近日在第一軍醫大學正式誕生。
據第一軍醫大學有關負責人透露，該軍醫大研製成功的基因晶元，是中國首次應用一種創新的基因片擴增技術，率先攻克了內地同行在基因晶元研究中首先面臨的快速經濟地搜集數以萬數基因探針難題，並巧妙運用新技術手段明顯地降低成本。
目前，該晶元已完成實驗室工作，即將進入臨床驗證階段，如果順利，用於臨床診斷的基因晶元可望不久投入批量生產。但到目前為止，全世界還沒有實際用於臨床應用診斷的基因晶元生產。
在實驗室里，將這幾片比大拇指蓋稍大的基因晶元，放在檢測器上，與之相連的電腦屏幕上立刻出現了縱橫交錯的紅紅綠綠熒光點，出現的每個熒光點就是一個基因片斷的點陣。只要取病人一滴血放在晶元檢測卡上，經過分子雜交後，連上電腦就可以立刻顯示出基因變化情況，並通過電腦把基因語言翻譯成醫生能讀得懂的信息，從而對疾病做出准確的診斷。
這種晶元的成功誕生，標志著疾病的診斷由細胞和組織水平推進到基因水平。它們的開發應用將在環境污染控制、動植物檢疫、器官移植、產前診斷、葯物篩選、葯物開發等方面展示出廣闊的前景。
五、生命科學漸成IT公司關注焦點
人類基因組工作草圖繪畢的消息像打開了阿里巴巴寶藏的大門，以基因技術為核心的生命科學市場正吸引著越來越多的淘金者。近來，為這些淘金者生產「鐵杴」的資訊科技（IT）公司的積極行動頗為引人注目。
1、揭開基因之迷須破譯大量數據
人類基因組草圖僅僅是讀出了「生命之書」，而要真正讀懂它，揭示所有基因編碼所代表的信息，還必須破譯浩如煙海的數據。
在著名的英國桑格中心裡，有關人類基因組的數據已經達到22萬億位元組，是世界上首屈一指的美國國會圖書館藏書內容的兩倍多。據這家中心估計，在未來兩至三年內，與人類基因組有關的數據量還將上升到50萬億至100萬億位元組。
2、生命科學公司10%投資用於開發資訊科技
為了解決處理數據所需的龐大計算能力的問題，世界上最大的12家生命科學公司目前把近10%的科研預算用於資訊科技投資，而且這個比例可能還將增長。
據美國國際商業機器公司（IBM）估計，與生命科學有關的資訊科技市場將在今年達到35億美元，到2003年達到90億美元。
3、市場潛力巨大
一些著名的IT企業，已將眼光瞄準了這一潛力巨大的市場。例如，IBM已經決定投資1億美元，用五年時間研製一種名為「藍基因」的超級電腦。
「藍基因」的運算能力將是美國現有40台最快的超級電腦運算能力總和的40倍，它主要用於模擬人類蛋白折疊成特殊形狀的過程。世界最大的個人電腦製造商美國康柏公司，也垂涎這塊「肥肉」。
4、康柏趁早下手培養未來客戶基礎
已經成為生命科學領域電腦伺服器主要供應商的康柏公司最近宣布，它將繼續投資1億美元，支持新興生物技術公司，以培養未來的客戶基礎。
其實，IT公司還遠不止盯著這些近期利益。以基因研究為基礎的生物經濟可能在新世紀里成為新經濟的重要組成部分，對此人們已經達成共識。
5、行業標准制定者能享有巨大經濟利益
根據以往的經驗，率先進入市場的公司大多能夠成為行業標準的制定者，這些行業標准往往意味著巨大的經濟利益。
今年8月，德國獅生命科學公司的股票上市。由於投資者看中這家公司的基因次序檢索系統（SRS）可能成為行業新標准，其股票價格在短短時間里迅速上漲了50%。
6、政府支持基因研究
IT公司進軍生命科學領域，與各國政府對基因研究的支持密不可分。為了在基因組研究的下一個階段——分析蛋白質結構的國際競爭中領先，不少國家積極採取措施，促進信息業與生物產業的結合。
例如，日本不久前就組織了「官產學」大聯合的「生物產業信息化研究共同體」，參加這個共同體除了制葯、食品、生物、化學等與基因科學相關的企業外，還有不少電腦公司。
小結：科學界公認，生物晶元技術將給下個世紀生命科學和醫學研究帶來一場革命。目前我國科學家正在加速研製這種可能快捷便利提取DNA，查找遺傳基因特性的新技術。相信，這一現代生物與高科技聯姻的成果將為二十一世紀的發展作出巨大的貢獻！