生物科学正迅速地演变为一门信息科学
最明显的一个例子就是目前正在进行的HGP(human genome project),最终要搞清人类全部基因组的30亿左右碱基对的序列
除了人的遗传信息以外,还有其它生物尤其是模式生物(model organism)已经或正在被大规模测序,如大肠杆菌、啤酒酵母、秀丽隐杆线虫以及中国和日本科学家攻关的水稻基因组计划
但单纯知晓生物基因组序列一级结构还远远不够,还必须了解其中基因是怎样组织起来的,每个基因的功能是什么,又是怎样随发育调控和微环境因素的影响而在特定的时空域中展开其表达谱的,即我们正由结构基因组时代迈入功能基因组时代
随着这个功能基因组学问题的提出(后基因组时代,蛋白组学)[1],涌现出许多功能强大的研究方法和研究工具,最突出的就是细胞蛋白质二维凝胶电泳(2-D-gel)(及相应的质谱法测蛋白分子量)和生物芯片(Biochip)技术[2]
一.什么是基因芯片 生物芯片,简单地说就是在一块指甲大小(1cm3)的有多聚赖氨酸包被的硅片上或其它固相支持物(如玻璃片、硅片、聚丙烯膜、硝酸纤维素膜、尼龙膜等,但需经特殊处理
作原位合成的支持物在聚合反应前要先使其表面衍生出羟基或氨基(视所要固定的分子为核酸或寡肽而定)并与保护基建立共价连接;作点样用的支持物为使其表面带上正电荷以吸附带负电荷的探针分子,通常需包被以氨基硅烷或多聚赖氨酸等)将生物分子探针(寡核苷酸片段或基因片段)以大规模阵列的形式排布,形成可与目的分子(如基因)相互作用,交行反应的固相表面,在激光的顺序激发下标记荧光根据实际反应情况分别呈现不同的荧光发射谱征,CCD 相机或激光共聚焦显微镜根据其波长及波幅特征收集信号,作出比较和检测,从而迅速得出所要的信息
生物芯片包括基因芯片、蛋白质芯片、组织芯片
而基因芯片中,最成功的是DNA 芯片,即将无数预先设计好的寡核苷酸或cDNA