生物芯片DNA杂交动力学的模拟——一种新的生化辅助分析手段

摘要

基因芯片技术是近年来发展迅速的高科技生物技术，它将大量的探针分子固定到固相支持物上，借助核酸分子杂交的特性对DNA样品的序列信息进行高效的解读和分析。它可用于DNA测序、基因表达图谱的分析及突变检测等很多方面，具有广阔的潜在应用价值。基因芯片实验的杂交动力学是基因芯片研究中重要的方面之一，研究这一范围有益于优化芯片设计，得到更加可信的实验结果很有帮助，使研究者可以建立更加稳定的实验系统，对于实验结果进行更加科学的分析。 本文在原有的异质杂交模型基础上，分析其预测结果和实验结果的符合状况，得出探针和靶标成功进行杂交反应的概率不是定值，而是随着时间变化而变化，并拟合出它的表达式。另外，通过热力学分析，建立DNA杂交稳定的热力学判据，求得最佳探针分子浓度。探针分子浓度一旦超过一定范围，就会违背热力学稳定性，不再符合预期结果。本文还讨论了实验温度周期性变化以及探针密度不均匀情况下的杂交反应状况。总的研究结果表明，概率修正后的新模型和实验结果之间有更好的一致性，而且对于不同的反应体系，即不同的探针、靶标分子应该有不同的杂交模型与其相对应。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1概述

1.1.1生物芯片技术产生的背景

1.1.2生物芯片概念与分类

1.1.3生物芯片技术应用

1.1.4生物芯片DNA杂交动力学模拟

1.2生物芯片及其DNA杂交动力学模拟研究现状

1.2.1生物芯片研究现状

1.2.2生物芯片DNA杂交动力学模拟研究现状

1.3本文的主要研究目的与内容

1.3.1本文的主要内容

1.3.2本文的主要目的

2实验部分

2.1基因芯片技术的常用实验方法

2.1.1基因芯片的制备

2.1.2基因芯片的操作

2.2实验方法

2.2.1药品

2.2.2光学纤维切片的准备

2.2.3 GOPS对熔融石英基质的修饰

2.2.4 DMT-HEG和GOPS的键合

2.2.5固相寡核苷酸的合成

2.2.6杂交与检测

3 DNA芯片杂交动力学模型

3.1传输和表面吸附动力学的主要理论

3.1.1体相运输

3.1.2表层相动力学

3.2探针互不干扰情况下的杂交动力学理论

3.2.1直接及间接杂交动力学的碰撞方法

3.2.2杂交和离解过程动力学的热力学稳定性

3.2.3非特异性吸附动力学

3.3探针在互不干扰情况下的杂交动力学理论改进

3.3.1 DNA杂交反应模式

3.3.2模型中概率的修正问题

3.3.3探针在互不干扰情况下的杂交动力学改进理论

3.3.4温度T呈周期变化时杂交动力学理论

3.3.5探针密度均匀变化时杂交动力学理论

3.4几种理论的比较

4 DNA杂交的热力学判据

4.1 DNA芯片反应动力学

4.2最佳探针浓度

5结论与展望

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献

附录