DNA傳感器ppt

1、DNA 生物傳感器及其研究進(jìn)展生物傳感器及其研究進(jìn)展Page 2一.DNA生物傳感器的研究?jī)?nèi)容及其設(shè)計(jì)依據(jù)二.DNA 生物傳感器的類型三.DNA 生物傳感器的應(yīng)用目錄目錄Page 3DNA生物傳感器的研究?jī)?nèi)容及其設(shè)計(jì)依據(jù)生物傳感器的研究?jī)?nèi)容及其設(shè)計(jì)依據(jù)1 1.概念： DNA傳感器以DNA為敏感元件，通過(guò)換能器將DNA與DNA、DNA與RNA與DNA與其它有機(jī)無(wú)機(jī)離子之間的作用的生物學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣?、電、聲波等易檢測(cè)的物理信號(hào)。近年來(lái)，DNA傳感器在基因診斷、環(huán)境監(jiān)控、藥物研究等領(lǐng)域的應(yīng)用研究受到廣泛重視。Page 4DNA生物傳感器的研究?jī)?nèi)容及其設(shè)計(jì)依據(jù)生物傳感器的研究?jī)?nèi)容及其設(shè)計(jì)依據(jù)2.研究?jī)?nèi)

2、容： DNA 生物傳感器檢測(cè)的是核酸的雜交反應(yīng)。與傳統(tǒng)的基因檢測(cè)技術(shù)方法相比，具有快速、靈敏、操作簡(jiǎn)便、成本低的特點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在疾病診斷、食品檢驗(yàn)、環(huán)境監(jiān)測(cè)以及軍事反恐等領(lǐng)域。Page 5DNA生物傳感器的研究?jī)?nèi)容及其設(shè)計(jì)依據(jù)生物傳感器的研究?jī)?nèi)容及其設(shè)計(jì)依據(jù) 近幾年來(lái)，DNA 生物傳感器的研究?jī)?nèi)容主要包括四方面：1）特定序列DNA(目標(biāo)基因等)的定性定量檢測(cè)；2）利用傳感器原理來(lái)研究DNA 分子的理化特性，如DNA 的電化學(xué)研究、光譜研究等；3）利用傳感器原理研究DNA 和小分子的作用方式，為某些疾病的診斷和治 療提供依據(jù)；4）利用傳感器原理來(lái)研究某些藥物(如抗癌藥物、致癌劑等)與DNA

3、 的相互作用，用于藥物篩選，或是用于誘變劑的篩選和檢測(cè)等。Page 6DNA生物傳感器的研究?jī)?nèi)容及其設(shè)計(jì)依據(jù)生物傳感器的研究?jī)?nèi)容及其設(shè)計(jì)依據(jù)2.設(shè)計(jì)依據(jù): DNA 傳感器的設(shè)計(jì)依據(jù)是分子間的特異性識(shí)別，它的組成包括一個(gè)目標(biāo)分子識(shí)別層（固定在換能器上的探針DNA）和一個(gè)信號(hào)換能器。 每一種生物體內(nèi)都含有獨(dú)特的核酸堿基序列。探針是一段單鏈核苷酸，它與被測(cè)物質(zhì)作用，能夠?qū)Ｒ蛔R(shí)別目標(biāo)分子。 換能器的功能是將DNA 探針與被測(cè)定目標(biāo)物的分子識(shí)別信息轉(zhuǎn)換為可測(cè)量信號(hào)，據(jù)作用前后測(cè)量信號(hào)的改變，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)目標(biāo)物的定性定量檢測(cè)。Page 7DNA 生物傳感器的類型生物傳感器的類型 根據(jù)換能器的不同，DNA 生

4、物傳感器主要有質(zhì)量敏感型、熱敏型、光學(xué)、電化學(xué)等類型。u電化學(xué)DNA 生物傳感器： DNA 電化學(xué)傳感器是根據(jù)固定在電極上的核酸探針與目標(biāo)物(如酶、化合物、離子、DNA 等) 相互作用后引起的電化學(xué)信號(hào)的改變，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的測(cè)定。Page 8DNA 生物傳感器的類型生物傳感器的類型電化學(xué)DNA 傳感器有多種類型，根據(jù)核酸探針是否需要標(biāo)記，將電化學(xué)DNA 傳感器分為非標(biāo)記型和標(biāo)記型兩類。1）標(biāo)記型電化學(xué)DNA 傳感器： 標(biāo)記型電化學(xué)DNA 傳感器中的核酸探針末端標(biāo)記了電活性標(biāo)記物，探針?lè)肿优c目標(biāo)物發(fā)生分子識(shí)別反應(yīng)后，引起電活性標(biāo)記物與電極表面距離的改變，從而引起電化學(xué)信號(hào)的改變，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的檢

5、測(cè)。 Page 9DNA 生物傳感器的類型生物傳感器的類型2）非標(biāo)記型電化學(xué)DNA 傳感器： 非標(biāo)記電化學(xué)DNA 傳感器的核酸探針不需要標(biāo)記電活性物質(zhì)，根據(jù)探針與目標(biāo)分子結(jié)合前后，電流、電壓、電容或阻抗的改變實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物質(zhì)檢測(cè)的電化學(xué)傳感器。Page 10DNA 生物傳感器的類型生物傳感器的類型兩種電化學(xué)DNA 生物傳感器的比較： 標(biāo)記型電化學(xué)DNA 傳感器靈敏度高，缺點(diǎn)是在標(biāo)記過(guò)程中，涉及合成、標(biāo)記、分離和純化等，步驟繁瑣，過(guò)程中對(duì)DNA 的活性或折疊等可能產(chǎn)生影響。 非標(biāo)記型是電化學(xué)DNA 傳感器發(fā)展的趨勢(shì),與標(biāo)記型電化學(xué)傳感器相比，具有無(wú)需標(biāo)記、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但靈敏度較低。 Page

6、11DNA 生物傳感器的類型生物傳感器的類型u熒光DNA 生物傳感器： 熒光DNA 生物傳感器是將探針DNA 鏈進(jìn)行熒光標(biāo)記或與熒光物質(zhì)結(jié)合，當(dāng)探針與目標(biāo)物質(zhì)作用時(shí)熒光信號(hào)發(fā)生變化，將識(shí)別信息轉(zhuǎn)換為可檢測(cè)的熒光信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物質(zhì)的定性、定量檢測(cè)。Page 12DNA 生物傳感器的類型生物傳感器的類型 注意：核酸分子本身的熒光很弱，不適于微量和痕量檢測(cè)，用熒光分析儀檢測(cè)時(shí)靈敏度很低，所以常需要對(duì)核酸進(jìn)行熒光標(biāo)記或與強(qiáng)熒光性物質(zhì)結(jié)合來(lái)構(gòu)造熒光DNA 生物傳感器。 優(yōu)點(diǎn)：熒光分析法具有用量少、選擇性好、方法簡(jiǎn)便、靈敏度高、準(zhǔn)確性好，可以原位、實(shí)時(shí)測(cè)定等優(yōu)點(diǎn)被廣泛用于生化分析、生物醫(yī)學(xué)、臨床分析等各

7、個(gè)領(lǐng)域。Page 13DNA 生物傳感器的類型生物傳感器的類型 根據(jù)核酸分子是否標(biāo)記強(qiáng)熒光基團(tuán)以及標(biāo)記的熒光基團(tuán)的數(shù)目可以將熒光DNA 生物傳感器分為單標(biāo)記型、雙標(biāo)記型和非標(biāo)記型。1）單標(biāo)記型 在核酸分子上標(biāo)記單個(gè)熒光基團(tuán)，通過(guò)熒光強(qiáng)度、各向異性等信號(hào)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)分子的檢測(cè).Page 14DNA 生物傳感器的類型生物傳感器的類型 2)雙標(biāo)記型 將核酸探針同時(shí)標(biāo)記上兩個(gè)不同的熒光染料，當(dāng)兩個(gè)熒光物質(zhì)之間的距離合適時(shí)能夠發(fā)生熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)，借助探針和目標(biāo)分子作用前后核酸分子結(jié)構(gòu)的變化使兩個(gè)基團(tuán)FRET的效率發(fā)生改變，就可以達(dá)到檢測(cè)目標(biāo)分子的目的。Page 15DNA 生物傳感器

8、的類型生物傳感器的類型 3)非標(biāo)記型 標(biāo)記熒光基團(tuán)有可能會(huì)削弱DNA 的識(shí)別能力，而且實(shí)驗(yàn)的成本也較高，耗時(shí)、費(fèi)力，因此發(fā)展無(wú)標(biāo)記的熒光DNA 生物傳感器對(duì)于分析科學(xué)和生命科學(xué)具有非常重要的意義。 目前，利用熒光物質(zhì)與DNA 分子作用方式或作用后引起熒光信號(hào)的差異，發(fā)展無(wú)標(biāo)記方法檢測(cè)核酸、蛋白質(zhì)、藥物等，達(dá)到不需分離洗脫樣品、快速實(shí)時(shí)檢測(cè)的目的。Page 16DNA 生物傳感器的應(yīng)用生物傳感器的應(yīng)用u1.核酸檢測(cè) DNA 生物傳感器主要用于檢測(cè)核酸的雜交反應(yīng)，利用雜交反應(yīng)對(duì)特定的寡聚核苷酸片斷進(jìn)行分子識(shí)別檢測(cè)是DNA 生物傳感器的研究主題。Page 17DNA 生物傳感器的應(yīng)用生物傳感器的應(yīng)用

9、u2.蛋白質(zhì)檢測(cè) DNA 生物傳感器不僅用來(lái)識(shí)別特定序列的DNA，還廣泛應(yīng)用在基于核酸適體探針特異性識(shí)別蛋白質(zhì)的檢測(cè)方面，為核酸和蛋白質(zhì)的研究提供了一種全新的研究手段。Page 18DNA 生物傳感器的應(yīng)用生物傳感器的應(yīng)用u3.無(wú)機(jī)金屬離子的檢測(cè) DNA 生物傳感器不僅被廣泛地應(yīng)用于DNA、酶、有機(jī)小分子的研究，還常用來(lái)檢測(cè)金屬離子Page 19DNA 生物傳感器的應(yīng)用生物傳感器的應(yīng)用u4.藥物分析 許多小分子物質(zhì)特別是有些藥物分子與核酸之間存在相互作用，它們與DNA 的作用，會(huì)影響到DNA 的生理和物理、化學(xué)性質(zhì)，甚至改變DNA 的轉(zhuǎn)錄和復(fù)制Page 20DNA 生物傳感器的應(yīng)用生物傳感器的應(yīng)用u 5.環(huán)境監(jiān)測(cè) 近年來(lái)，DNA 生物傳感器因其簡(jiǎn)單、快捷、準(zhǔn)確、靈敏在監(jiān)測(cè)環(huán)境中的基因誘變劑和病原微生物等方面受到廣泛重視Page