几种常见的基因测序技术的优缺点及应用
随着人类基因组计划的完成，人类对自身遗传信息的了解和掌握有了前所未有的进步。与此同时，分子水平的基因检测技术平台不断发展和完善，使得基因检测技术得到了迅猛发展，基因检测效率不断提高。从最初第一代以Sanger 测序为代表的直接检测技术和以连锁分析为代表的间接测序技术，到2005 年，以Illumina 公司的Solexa 技术和ABI 公司的SOLiD技术为标志的新一代测序(next-generation sequencing，NGS) 的相继出现，测序效率明显提升，时间明显缩短，费用明显降低，基因检测手段有了革命性的变化。其技术正向着大规模、工业化的方向发展，极大地提高了基因检测的检出率，并扩展了疾病在基因水平的研究范围。2009 年3 月，约翰霍普金斯大学的研究人员在《Science》杂志上发表了通过NGS外显子测序技术，发现了一个新的遗传性胰腺癌的致病基因PALB2，标志着NGS 测序技术成功应用于致病基因的鉴定研究。同年，《Nature》发表了采用NGS 技术发现罕见弗里曼谢尔登综合征MYH3 致病基因突变和《Nat Genet》发表了遗传疾病米勒综合征致病基因。此后，通过NGS 技术，与遗传相关的致病基因不断被发现，NGS 技术已成为里程碑式的进步。2010 年，《Science》杂志将这一技术评选为当年“十大科学进展”。
近两年，基因检测成为临床诊断和科学研究的热点，得到了突飞猛进和日新月异的发展，越来越多的临床和科研成果不断涌现出来。同时，基因检测已经从单一的遗传疾病专业范畴扩展到复杂疾病和个体化应用更加广阔的领域，其临床检测范围包括高危疾病的新生儿筛查、遗传疾病的诊断和基因携带的检测以及基因药物检测用于指导个体化用药剂量、选择和药物反应等诸多方面的研究。目前，基因检测在临床诊断和医学研究的应用正越来越受到医生的普遍重视和引起研究人员的极大的兴趣。
本文介绍了几种DNA 水平基因检测常见的方法，比较其优缺点和在临床诊断和科学研究中的应用，对指导研究生和临床医生课外学习，推进临床科研工作和提升科研教学水平有着指导意义。
1、第一代测序
1.1 Sanger 测序采用的是直接测序法。1977年，Frederick Sanger 等发明了双脱氧链末端终止法，这一技术随后成为最为常用的基因测序技术。2001 年，Allan Maxam和Walter Gibert发明了Sanger 测序法，并在此后的10 年里成为基因检测的金标准。其基本原理即双脱氧核苷三磷酸(dideoxyribonucleoside triphosphate，ddNTP) 缺乏PCR 延伸所需的3'-OH，因此每当DNA 链加入分子ddNTP，延伸便终止。每一次DNA 测序是由4个独立的反应组成，将模板、引物和 4 种含有不同的放射性同位素标记的核苷酸的ddNTP分别与DNA 聚合酶混合形成长短不一的片段，大量起始点相同、终止点不同的DNA 片段存在于反应体系中，具有单个碱基差别的DNA 序列可以被聚丙烯酰胺变性凝胶电泳分离出来，得到放射性同位素自显影条带。依据电泳条带读取DNA 双链的碱基序列。
人类基因组的测序正是基于该技术完成的。Sanger 测序这种直接测序方法具有高度的准确性和简单、快捷
接测序FGFR 2 基因证实单基因Apert综合征和直接测序TCOF1 基因可以检出多达90% 的与Treacher Collins 综合征相关的突变。值得注意的是，Sanger 测序是针对已知致病基因的突变位点设计引物，进行PCR 直接扩增测序。单个突变点的扩增包括该位点在内的外显子片段即可，不必将该点所在基因的全部外显子都扩增。
因此，应明确定位要扩增的位点所在的基因外显子和该点的具体位置，设计包括该点在内的上下游150 ~ 200 bp的外显子片段引物。此外，尽管有NGS 的出现，但Sanger 测序对于有致病基因位点明确并且数量有限的单基因遗传疾病的致病基因的检测是非常经济和高效的。到目前为止，Sanger 测序仍然是作为基因检测的金标准，也是NGS 基因检测后进行家系内和正常对照组验证的主要手段。
值得注意的是，Sanger 测序目的是寻找与疾病有关的特定的基因突变。对于没有明确候选基因或候选基因数量较多的大样本病例筛查是难以完成的，此类测序研究还要依靠具有高通量测序能力的NGS。虽然Sanger 测序具有高度的分析准确性，但其准确性还取决于测序仪器以及测序条件的设定。另外，Sanger 测序不能检测出大片段缺失或拷贝数变异等基因突变的类型，因此对于一些与此相关的遗传性疾病还不能做出基因学诊断。
1.2 连锁分析采用的是间接测序法。在NGS 出现之前，国际通用的疾病基因定位克隆策略是建立在大规模全基因扫描和连锁分析基础上的位置候选基因克隆。人类的染色体成对出现，一条来自父亲，一条来自母亲，每一对染色体在同样的位置上拥有相同的基因，但是其序列并不完全相同，被称为父系和母系等位基因。遗传标记是指在人群中表现出多态现象的DNA 序列，可追踪染色体、染色体某一节段或某个基因座在家系中传递的任何一种遗传特性。它存在于每一个人，但大小和序列有差别，具有可遗传性和可识别性。目前采用第二代遗传标记，即重复序列多态性，特别是短串联重复序列，又称微卫星标记。连锁分析是以连锁这种遗传现象为基础，研究致病基因与遗传性标记之间关系的方法。如果控制某一表型性状的基因附近存在遗传标记，那么利用某个遗传标记与某个拟定位的基因之间是否存在连锁关系，以及连锁的紧密程度就能将该基因定位到染色体某一位置上。1986 年Morton 等提出优势对数记分法(log odds score method，LOD)，主要检测两基因以某一重组率连锁时的似然性。LOD 值为正，支持连锁;LOD 值为负，则否定连锁。通过计算家系中的微卫星标记与致病位点之间的LOD 值，可以初步估算二者间的遗传距离及连锁程度，从而确定该基因在染色体上的粗略位置。然后利用该区域的染色体基因图谱，分析定位区域内所有基因的功能与表达，选择合适的候选基因进行突变检测，最终将致病基因定位或克隆。
然而，采用连锁分析进行基因检测存在很大的局限性。不但所需遗传样本量较大，一般要求提供三代及以上遗传家系患者血样，而且数据量大、处理复杂、产出速度较慢、定位不够精确( 一般只能定位在染色体某一区间)，这就使得研究工作繁重和定位基因的时间周期特别长。目前，连锁分析采用的单核苷酸多肽性和短串联重复序列还在使用，但经典的间接测序方法，如单链构象多肽性、变性梯度凝胶电泳和异源双链分析在美国已被淘汰，而在发展中国家作为研究手段还在有限使用。
2、新一代测序(NGS)
主要包括全基因组重测序(whole-genomesequencing，WGS)、全外显子组测序(whole-exomesequencing，WES) 和目标区域测序(Targeted regionssequencing，TRS)，它们同属于新一代测序技术。总体而言，NGS 技术具有通量大、时间短、精确度高和信息量丰富等优点，使得遗传学者可以在短时间内对感兴趣的基因进行精确定位。但这些不同的测序技术在测序范围、数据分析量以及测序费用和时间等方面又有很大差别，如果选择适合的方法，对于临床诊断和科学研究将起到事半功倍的作用。
2.1 目标区域测序目前常用的是基因芯片技术。其测序原理是基于DNA 杂交原理，利用目标基因组区域定制的探针与基因组DNA 进行芯片杂交或溶液杂交，将目标基因区域DNA 富集，再通过NGS 技术进行测序。其测序过程是通过把数以万计的cDNA 或寡聚核苷酸置于芯片上制成列阵，将芯片上固定好的已知序列的核苷酸探针与溶液中含有荧光标记的相应核酸序列进行互补配对，根据测序仪所显示强荧光的位置和强度，获取每组点阵列信息，再利用生物信息学算法确定目的靶核苷酸的序列组成。测序所选定的目标区域可以是连续的DNA 序列，也可以是分布在同一个染色体不同区域或不同染色体上的片段。目标区域测序技术，对于以往通过连锁分析将基因突变锁定在染色体某一片段区域内，但无法找出突变是一个非常好的进一步检测手段。2010 年，Nicholas等使用基因分型芯片联合连锁分析技术，成功发现头小畸形的新基因WDR62，文章发表在《NatGenet》杂志。类似的研究在家族性胰腺癌中确定8 个候选变异位点和在家族性渗出性玻璃体视网膜病变发现易感基因TSPAN12。
基因芯片测序技术可以将经过连锁分析锁定了目标范围或经过全基因组筛选的特定基因或区域进行更深一层的研究，是解决连锁分析无法发现致病基因的有效手段。基因芯片技术对于已知基因突变的筛查具有明显优势，可以快速、全面地检测出目标基因突变。同时，由于目标区域受到了限制，测序范围大幅度减少，测序时间和费用相应降低。但基因芯片检测所需要的DNA 的量要大，由于已提取的DNA 存在降解的风险，用于基因芯片研究的血标本最好是冰冻的全血，这样可以使用于检测DNA 的量有充分保证。
2.2 全外显子组测序(WES)外显子组是单个个体的基因组DNA 上所有蛋白质编码序列的总合。人类外显子组序列约占人类全部基因组序列的1%，但大约包含85% 的致病突变。WES 是利用序列捕获技术将全外显子区域DNA 捕捉并富集后进行高通量测序的基因分析方法。采用的技术平台主要是罗氏公司的SeqCap EZ 全外显子捕获系统，Illumina 公司的Solexa技术和Agilent 公司的SureSelect外显子靶向序列富集系统。其捕获的目标区在34 ~ 62 M 之间，不仅包括编码区同时也加入了部分非编码区。NGS 的测序过程主要包括DNA 测序文库的制备、锚定桥接、PCR 扩增、单碱基延伸测序和数据分析。研究者根据测序仪捕获到在测序过程中掺入有不同荧光标记碱基片段，经计算机将荧光信号转化成不同颜色的测序峰图和碱基序列。基因测序结果与NCBI的SNP数据库、千人基因组数据库等国际权威数据库比对，最终确定是否为突变基因。
自NGS 技术问世以来，利用WES 在临床疾病致病基因的鉴定研究中取得前所未有的成果。这些成果不仅集中在单基因遗传疾病，还在多基因影响的复杂疾病中获得大量相关基因的发现。在单基因遗传性疾病中，如视网膜色素变性、终端骨发育不良等发现新基因或已知基因新突变。在一些罕见的疾病中，如Kabuki 综合征、家族性混合型低脂血症和脊髓小脑共济失调症等疾病中发现新的致病基因。同时，在小细胞肺癌、慢性淋巴细胞性白血病等肿瘤研究和诸如肥胖症、脑皮质发育不良等复杂疾病的研究中也取得丰硕成果。
WES 技术在筛查范围和检出率等方面较其他测序技术具有明显的优势。例如，对于采用Sanger测序和基因芯片测序不能筛查出基因的样本，可以采用WES 来进一步基因筛查鉴定。应用WES技术能够获得较传统Sanger 等方法对编码区测序更深的覆盖度和更准确的数据。由于信息量的大幅度增加，WES 可以获得更多个体的编码区信息，因此成为检测致病基因和易感基因位点的有效手段。与连锁分析定位方法比较，WES 对家系的要求并不十分严格，在单基因遗传病同一家系中有2 ~3 个患者和1 个正常人即可进行致病基因的鉴定研究，而不需要连续三代的遗传家系。由于不需要严格的三代以上的遗传家系，WES 使以前不能进行研究的家系成为可能。不仅对于单基因遗传病是一个很好的研究手段，对于许多常见病，如肿瘤、糖尿病等疾病也可进行大规模比较研究。
2.3 全基因组重测序(WGS)WGS 是对已知基因组序列的物种进行不同个体的全基因组的测序，经过数据分析后对序列进行拼接、组装并获得基因组图谱，或是对不同组织进行测序并分析体细胞突变的一种研究方法。尽管WES 可以快速全面地找出个体基因组上的所有突变，从而找到个体间的差异，但对于外显子以外的区域则不能有效地进行基因检测。对于此种情况，目前还要借助WGS 进行全基因组检测。但由于人类基因组过于庞大，一次单端全基因组测序很难达到所需要的测序深度。因此，需要重复测序或双端测序，由此带来测序成本的大幅度提高和由于不能达到足够的测序深度所导致的结果准确性的降低。而对于临床疾病诊断和普通科研工作，其高昂的检测费用也是难以承受的。尽管如此，对于部分临床研究和WES 不能解决的科研课题还需要借助WGS进行更加全面的基因检测。
3、展望
NGS 的出现为新兴的基因组技术增添了无限的活力和想象空间。特别是基因芯片的问世和已在临床上应用于大样本的疾病筛查和基因诊断中所展现出的活力，以及其商业化发展的模式都令人鼓舞。在眼科是单基因病最常见的学科，利用芯片技术进行Laber病的筛查已使很多病因不清楚的视神经萎缩得到明确诊断。而原发性开角型青光眼是眼科最具隐蔽性和危险性的致盲性眼病，其致病基因或突变的鉴定研究对疾病筛查将有着非常重要的临床价值和巨大的商业价值。在新生儿糖尿病的筛查中采用基因芯片技术可以更加快速、全面经济，避免第一代测序过于繁琐和漏检。
基因芯片技术在产前诊断中更加具有发展前景。只要对孕妇进行DNA 血液检查即可进行遗传疾病的筛查，
断降低，发展大规模个体化基因检测在不久的将来成为可能。同时，药物易感性基因和疾病发生的易感基因的检测的深入开展，个体化医疗将在基因检测的基础上得以实现。有理由相信，随着人们生活水平的不断提高和健康意识不断增强，基因检测在未来医学发展中应用前景将十分可观。
一代读长长，准确高，费用高，二代通量高，准确中，费用便宜，三代读长超长，准确低，通量低，费用高，但因读长长，利于组装和发现unique reads。
DNA测序原理和方法.
DNA测序原理和方法 DNA序列测定分手工测序和自动测序，手工测序包括Sanger双脱氧链终止法和Maxam-Gilbert化学降解法。自动化测序实际上已成为当今DNA序列分析的主流。美国PE ABI公司已生产出373型、377型、310型、3700和3100型等DNA测序仪，其中310型是临床检测实验室中使用最多的一种型号。本实验介绍的是ABI PRISM 310型DNA测序仪的测序原理和操作规程。 【原理】ABI PRISM 310型基因分析仪(即DNA测序仪)，采用毛细管电泳技术取代传统的聚丙烯酰胺平板电泳，应用该公司专利的四色荧光染料标记的ddNTP(标记终止物法)，因此通过单引物PCR测序反应，生成的PCR产物则是相差1个碱基的3''''末端为4种不同荧光染料的单链DNA混合物，使得四种荧光染料的测序PCR产物可在一根毛细管内电泳，从而避免了泳道间迁移率差异的影响，大大提高了测序的精确度。由于分子大小不同，在毛细管电泳中的迁移率也不同，当其通过毛细管读数窗口段时，激光检测器窗口中的CCD(charge-coupled device)摄影机检测器就可对荧光分子逐个进行检测，激发的荧光经光栅分光，以区分代表不同碱基信息的不同颜色的荧光，并在CCD摄影机上同步成像，分析软件可自动将不同荧光转变为DNA序列，从而达到DNA测序的目的。分析结果能以凝胶电泳图谱、荧光吸收峰图或碱基排列顺序等多种形式输出。 它是一台能自动灌胶、自动进样、自动数据收集分析等全自动电脑控制的测定DNA片段的碱基顺序或大小和定量的高档精密仪器。PE公司还提供凝胶高分子聚合物，包括DNA测序胶(POP 6)和GeneScan胶(POP 4)。这些凝胶颗粒孔径均一，避免了配胶条件不一致对测序精度的影响。它主要由毛细管电泳装置、Macintosh电脑、彩色打印机和电泳等附件组成。电脑中则包括资料收集，分析和仪器运行等软件。它使用最新的CCD摄影机检测器，使DNA 测序缩短至2.5h，PCR片段大小分析和定量分析为10～40min。 由于该仪器具有DNA测序，PCR片段大小分析和定量分析等功能，因此可进行DNA测序、杂合子分析、单链构象多态性分析(SSCP)、微卫星序列分析、长片段PCR、RT-PCR(定量PCR)等分析，临床上可除进行常规DNA测序外，还可进行单核苷酸多态性(SNP)分析、基因突变检测、HLA配型、法医学上的亲子和个体鉴定、微生物与病毒的分型与鉴定等。【试剂与器材】 1．BigDye测序反应试剂盒主要试剂是BigDye Mix，内含PE专利四色荧光标记的ddNTP 和普通dNTP，AmpliTaq DNA polymerase FS，反应缓冲液等。 2．pGEM-3Zf (+) 双链DNA对照模板0.2g/L，试剂盒配套试剂。 3．M13(-21)引物TGTAAAACGACGGCCAGT，3.2μmol/L，即3.2pmol/μl，试剂盒配套试剂。 4．DNA测序模板可以是PCR产物、单链DNA和质粒DNA等。模板浓度应调整在PCR 反应时取量1μl为宜。本实验测定的质粒DNA，浓度为0.2g/L，即200ng/μl。 5．引物需根据所要测定的DNA片段设计正向或反向引物，配制成3.2μmol/L，即3.2pmol/μl。如重组质粒中含通用引物序列也可用通用引物，如M13(-21)引物，T7引物等。 6．灭菌去离子水或三蒸水。 7．0.2ml或和0.5ml的PCR管盖体分离，PE公司产品。 8．3mol/L 醋酸钠(pH5.2) 称取40.8g NaAc·3H2O溶于70ml蒸馏水中，冰醋酸调pH至5.2，定容至100ml，高压灭菌后分装。 9．70%乙醇和无水乙醇。 10．NaAc/乙醇混合液取37.5ml无水乙醇和2.5ml 3mol/L NaAc混匀，室温可保存1年。11．POP 6测序胶ABI产品。
DNA测序技术发展简史
DNA测序技术发展简史 摘要：本文回顾了1965年一来DNA测序技术的发展，重点介绍了双脱氧链终止测序法及Maxam-Gillbert DNA化学降解法的出现，以及其他的一些相关技术的发展，以简练清晰的脉络梳理了DNA测序技术的发展史。 关键词：DNA测序；双脱氧链终止测序法；Maxam-Gillbert DNA化学降解法 l953年，Watson和Crick提出DNA双螺旋结构模型以后，人们就开始探索研究DNA 一级结构的方法。1965年，美国Cornell大学以Rober Holley为首的科学家小组，第一次完成了长度为75个核苦酸的酵母丙氨酸tRNA的全序列测定并将结果发表在Science杂志上。其办法是利用各种RNA酶把tRNA降解成寡核苷酸，经分离纯化之后，再分别测定这些寡核苷酸短片段的核苷酸顺序掀开了DNA测序技术研究的序幕[1]。但那时由于没有找到分别降解四种脱氧核糖核酸的专一酶，只能通过测定RNA 的序列来推测DNA的序列，即先将RNA用酸水解或外切酶降解，再经双向电泳同系层析将其分开（小片段重叠法）。 1971年，华裔分子生物学家吴瑞博士（Dr．Ray Wu）在1968年独创性地设计了一种崭新的引物-延伸测序策略，发展出了测定DNA核苷酸序列的第一个方法，提高了DNA序列分析的速度，并于1971年首次成功地测定了λ噬菌体两个粘性末端的完整序列[2]。 l977年，英国剑桥大学分子生物学实验室的Fred Sanger领导的研究小组在吴瑞博士的基础上分别在Nature和PNAS发表文章，提出DNA聚合酶的双脱氧链终止原理测定核苷酸序列的方法，Sanger作为世界上第一个解决DNA测序的科学家，再一次荣获诺贝尔奖（1980年）[3]。DNA双脱氧链终止测序法，也称酶法或末端终止法，是利用2’,3’-双脱氧三磷酸核苷(2’,3’-ddNTP或简称ddNTP)来终止DNA的复制反应。ddNTP可以在DNA聚合酶作用下通过其5’-磷酸基团掺入到正在增长的DNA链中，但由于ddNTP在脱氧核糖的3’位置缺少一个羟基，它们不能同后续的dNTP形成磷酸二酯键（由M．R．Atkinson等人于1969年发现），从而中断延伸反应。该法将待测DNA样品分成四组，在每组DNA合成反应混合物的四种普通dNTP中加入少量的一种ddNTP，这样一来，链延伸将与偶然发生但却十分特异的链终止展开竞争，最终得到反应一系列的核苷酸链，其长度取决于从用以起始DNA合成的引物末端到出现过早链终止的位置之间的距离，由于这四组独立的酶反应中分别采用四种不同的ddNTP，将产生四组分别终止于模板链的每一个A、G、C或T的位置上的寡核苷酸，使用变性测序凝胶电泳分析这四组反应的产物，即可从放射自显影片上直接读出DNA的序列[4]。 而美国哈佛的Alan Maxam和Walter Gilbert领导的研究小组也几乎同时发明出DNA序列测定方法——Maxam-Gillbert DNA化学降解法测序，其基本原理是用特异的化学试剂修饰DNA分子中的不同碱基，然后用哌啶切断反应碱基的多核苷酸链。该法设计四组特异的反应：①G反应，用硫酸二甲酯使鸟嘌呤上的N7甲基化，加热引起甲基化鸟嘌呤脱落，导致多核苷酸链可在该处断裂；②G+A反应，用甲酸使A和G嘌呤环上的N原子质子化，从而使其糖苷键变得不稳定，再用哌啶使键断裂；③T+C反应，用肼使T和C的嘧啶环断裂，再用哌啶除去碱基；④C反应，在有盐存在时，只有C与肼反应，并被哌啶除去。这样一来，同一个末端标记的DNA片段在四组互相独立的化学反应中分别得到部分降解，每一组反应特异地针对某一种或某一类碱基，生成四组放射性标记的分子，从共同起点（放射性标记末端）延续到发生化学降解的位点，每组混合物中均含有长短不一的DNA分子，其长度取决于该组反应所针对的碱基在原DNA全片段上的位置。最后，通过聚丙烯酰胺凝胶电泳进行分离此后组产物，再从放射自显影片上即可读出序列[5]。
几种常见的基因测序技术的优缺点及应用复习过程
几种常见的基因测序技术的优缺点及应用
随着人类基因组计划的完成，人类对自身遗传信息的了解和掌握有了前所未有的进步。与此同时，分子水平的基因检测技术平台不断发展和完善，使得基因检测技术得到了迅猛发展，基因检测效率不断提高。从最初第一代以 Sanger 测序为代表的直接检测技术和以连锁分析为代表的间接测序技术，到 2005 年，以 Illumina 公司的 Solexa技术和 ABI 公司的 SOLiD 技术为标志的新一代测序(next-generation sequencing，NGS) 的相继出现，测序效率明显提升，时间明显缩短，费用明显降低，基因检测手段有了革命性的变化。其技术正向着大规模、工业化的方向发展，极大地提高了基因检测的检出率，并扩展了疾病在基因水平的研究范围。2009 年 3 月，约翰霍普金斯大学的研究人员在《Science》杂志上发表了通过 NGS外显子测序技术，发现了一个新的遗传性胰腺癌的致病基因PALB2，标志着 NGS 测序技术成功应用于致病基因的鉴定研究。同年，《Nature》发表了采用 NGS 技术发现罕见弗里曼谢尔登综合征MYH3 致病基因突变和《Nat Genet》发表了遗传疾病米勒综合征致病基因。此后，通过 NGS 技术，与遗传相关的致病基因不断被发现，NGS 技术已成为里程碑式的进步。2010 年，《Science》杂志将这一技术评选为当年“十大科学进展”。 近两年，基因检测成为临床诊断和科学研究的热点，得到了突飞猛进和日新月异的发展，越来越多的临床和科研成果不断涌现出来。同时，基因检测已经从单一的遗传疾病专业范畴扩展到复杂疾病和个体化应用更加广阔的领域，其临床检测范围包括高危疾病的新生儿筛查、遗传疾病的诊断和基因携带的检测以及基因药物检测用于指导个体化用药剂量、选择和药物反应等诸多方面的研究。目前，基因检测在临床诊断和医学研究的应用正越来越受到医生的普遍重视和引起研究人员的极大的兴趣。 本文介绍了几种 DNA 水平基因检测常见的方法，比较其优缺点和在临床诊断和科学研究中的应用，对指导研究生和临床医生课外学习，推进临床科研工作和提升科研教学水平有着指导意义。 1、第一代测序 1.1 Sanger 测序采用的是直接测序法。1977年，Frederick Sanger 等发明了双脱氧链末端终止法，这一技术随后成为最为常用的基因测序技术。2001 年，Allan Maxam 和 Walter Gibert 发明了 Sanger 测序法，并在此后的 10 年里成为基因检测的金标准。其基本原理即双脱氧核苷三磷酸(dideoxyribonucleoside triphosphate，ddNTP) 缺乏PCR 延伸所需的 3'-OH，因此每当 DNA 链加入分子 ddNTP，延伸便终止。每一次 DNA 测序是由 4个独立的反应组成，将模板、引物和 4 种含有不
转基因技术的优缺点
转基因食品的优缺点【专题】转基因食品【专题】转基因食品(2)优点： 1.解决粮食短缺问题。 2.减少农药使用，避免环境污染。 3.节省生产成本，降低食物售价。 4.增加食物营养，提高附加价值。 5.增加食物种类，提升食物品质。 6.促进生产效率，带动相关产业发展。缺点：1.可能对蝴蝶等昆虫造成伤害。2.可能影响周边的植物的生长。3.可能使昆虫或病菌在演化中增加抵抗力，或产生新的物种，之后一样有可能会伤害作物。安全性评估： 对于转基因食品的安全性，目前国际上没有统一说法，争论的重点应在转基因食物是否会产生毒素、是否可通过DNA 蛋白质过敏反应、是否影响抗生素耐性等方面。 转基因食品安全吗弗兰肯斯坦是英国作家玛丽·谢利1918年所著小说中的生理学研究者，他最后被自己创造的怪物所毁灭。现在欧洲人把基因改良作物提供的食物称作“弗兰肯斯坦食物”，意谓转基因植物将造成生态灾难，威胁人类的生存。这种譬喻固然夸张了一点，但他们的担忧不是全然没有道理。、管路敷设技术通过管线敷设技术，不仅可以解决吊顶层配置不规范问题，而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程中，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。、电气课件中调试对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。 、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。
基因测序技术的优缺点及应用
基因测序技术的优缺点及应用 随着人类基因组计划的完成,人类对自身遗传信息的了解和掌握有了前所未有的进步。与此同时,分子水平的基因检测技术平台不断发展和完善,使得基因检测技术得到了迅猛发展,基因检测效率不断提高。从最初第一代以 Sanger 测序为代表的直接检测技术和以连锁分析为代表的间接测序技术,到 2005 年,以Illumina 公司的 Solexa技术和 ABI 公司的 SOLiD 技术为标志的新一代测序 (next-generation sequencing,NGS) 的相继出现,测序效率明显提升,时间明显缩短,费用明显降低,基因检测手段有了革命性的变化。其技术正向着大规模、工业化的方向发展,极大地提高了基因检测的检出率,并扩展了疾病在基因水平的研究范围。2009 年 3 月,约翰霍普金斯大学的研究人员在《Science》杂志上发表了通过 NGS外显子测序技术,发现了一个新的遗传性胰腺癌的致病基因PALB2,标志着 NGS 测序技术成功应用于致病基因的鉴定研究。同年,《Nature》发表了采用 NGS 技术发现罕见弗里曼谢尔登综合征MYH3 致病基因突变和《Nat Genet》发表了遗传疾病米勒综合征致病基因。此后,通过 NGS 技术,与遗传相关的致病基因不断被发现,NGS 技术已成为里程碑式的进步。2010 年,《Science》杂志将这一技术评选为当年“十大科学进展”。 近两年,基因检测成为临床诊断和科学研究的热点,得到了突飞猛进和日新月异的发展,越来越多的临床和科研成果不断涌现出来。同时,基因检测已经从单一的遗传疾病专业范畴扩展到复杂疾病和个体化应用更加广阔的领域,其临床检测范围包括高危疾病的新生儿筛查、遗传疾病的诊断和基因携带的检测以及基因药物检测用于指导个体化用药剂量、选择和药物反应等诸多方面的研究。目前,基因检测在临床诊断和医学研究的应用正越来越受到医生的普遍重视和引起研究人员的极大的兴趣。 本文介绍了几种 DNA 水平基因检测常见的方法,比较其优缺点和在临床诊断和科学研究中的应用,对指导研究生和临床医生课外学习,推进临床科研工作和提升科研教学水平有着指导意义。 1、第一代测序 1.1 Sanger 测序采用的是直接测序法。1977年,Frederick Sanger 等发明了双脱氧链末端终止法,这一技术随后成为最为常用的基因测序技术。2001 年,Allan Maxam 和 Walter Gibert 发明了 Sanger 测序法,并在此后的 10 年里成为基因检测的金标准。其基本原理即双脱氧核苷三磷酸(dideoxyribonucleoside triphosphate,ddNTP) 缺乏PCR 延伸所需的 3'-OH,因此每当 DNA 链加入分子 ddNTP,延伸便终止。每一次 DNA 测序是由 4个独立的反应组成,将模板、引物和 4 种含有不同的放射性同位素标记的核苷酸的ddNTP 分别与DNA 聚合酶混合形成长短不一的片段,大量起始点相同、终止点不同的 DNA 片段存在于反应体系中,具有单个碱基差别的 DNA 序列可以被聚丙烯酰胺变性凝胶电泳分离出来,得到放射性同位素自显影条带。依据电泳条带读取DNA 双链的碱基序列。 人类基因组的测序正是基于该技术完成的。Sanger 测序这种直接测序方法具有高度的准确性和简单、快捷等特点。目前,依然对于一些临床上小样本遗传疾病基因的鉴定具有很高的实用价值。例如,临床上采用 Sanger 直接测序 FGFR 2 基因证实单基因 Apert 综合征和直接测序 TCOF1 基因可以检出多达 90% 的
DNA测序技术的发展和其最新进展
DNA测序技术的发展及其最新进展 摘要：自从诺贝尔奖得主桑格于1977年发明了第一代DN测序技术以来，DNA测序技术已经作为重要的实验技术广泛的应用于现代生物学研究当中。经过了几十年的发展，DNA测序技术日臻成熟，并且以单分子测序为特点的第三代测序技术也已经诞生。本文主要就每一代测序技术原理和特点及其最新进展做简要介绍。 关键词：DNA测序技术；第三代DNA测序技术；最新进展 The Development and New Progress of DNA Sequencing Technology Abstract: Since Nobel Prize Winner Sanger have founded the first generation of DNA Sequence technology in 1977, DNA sequencing technology has been widely used in modern biological researches as an important experimental. Over decades of year’s development, DNA sequence technology mature gradually and the third generation sequencing technologies characterized by single-molecule sequencing have also emerged. The mechanisms and features of each generation of sequencing technology and their latest progress will be discussed here. Key Words: DNA Sequence technology ; third generation DNA sequencing ;latest development 1.引言 DNA测序技术是分子生物学研究中最常用的技术,它的出现极大地推动了生物学的发展。自从1953年Watson和Crick发现DNA双螺旋结构后[1]，人类就开始了对DNA序列的探索，在世界各地掀起了DNA测序技术的热潮。1977年Maxam和Gilbert报道了通过化学降解测定DNA序列的方法[2]。同一时期,Sanger发明了双脱氧链终止法[3]。20世纪90年代初出现的荧光自动测序技术将DNA测序带入自动化测序的时代。这些技术统称为第一代DNA测序技术。最近几年发展起来的第二代DNA测序技术则使得DNA测序进入了高通量、低成本的时代。目前,基于单分子读取技术的第三代测序技术已经出现,该技术测定DNA序列更快,并有望进一步降低测序成本,推进相关领域生物学研究。本文主要介绍DNA测序技术的发展历史及不同发展阶段各种主要测序技术的特点，并针对目前新一代DNA测序技术及目前国际DNA测序最新进展做简要综述。
转基因食品利弊英文作文
Should Genetically Modified Food be Stopped? Along with the increased commercialization and planting of a range of genetically modified (GM) crops globally, the safety of genetically modified crops and genetically modified food (GMF) has become a hot topic and major public concern. In recent years, the issue of GMF has become one of the hottest debating topics around the society. So, should GMF be stopped? Some think that GMF should not be stopped. GM food is new with both good prospects for growth and potential threats. Likewise, GM technology can allow crops to become resistant to drought and pests as well as produce a higher yield, whereas a vast majority of people hold that GMF can cause diseases which are immune to antibiotics. Moreover, some experts declare that people who consume to such food stand high chances of getting cancer. As the long-term effects on health are unknown, many people prefer to stay away from GM food. As a scientific researcher, I think GMF should not be stopped. GM technology is one of cores of the knowledge economy in the 21th century. GMF is the inevitable product as the result of human productivity and GM technology progress. We pin on GM technology heavy hopes that it will better our life quality and get rid of poverty and hunger. And we cherish the hopes that scientists can do more researches about its health effects, and producers can mark GM food to ensure food safety and consumers' benefits.
生物《转基因的利与弊》
转基因食品的优点 可增加作物单位面积产量；可以降低生产成本；通过转基因技术可增强作物抗虫害、抗病毒等的能力；提高农产品的耐贮性，延长保鲜期，满足人民生活水平日益提高的需求；可使农作物开发的时间大为缩短；可以摆脱季节、气候的影响，四季低成本供应；打破物种界限，不断培植新物种，生产出有利于人类健康的食品。 转基因食品也有缺点 所谓的增产是不受环境影响的情况下得出的，如果遇到雨雪的自然灾害，也有可能减产更厉害。且多项研究表明，转基因食品对哺乳动物的免疫功能有损害。更有研究表明，试验用仓鼠食用了转基因食品后，到其第三代，就绝种了。 全球人口的迅猛增长，耕地面积的不断减少，粮食问题成为世界许多国家面临的一个十分辣手的问题。要满足人们的食品供应，提高食品供应质量，必须依靠科学技术。目前转基因技术在食品生产中的应用，已取得明显的成效，转基因食品也已悄然走上人们的餐桌。1 转基因食品的发展状况转基因食品(Genetically modified food)就是以转基因生物为原料加工生产的食品。世界上最早的转基因作物诞生于1983年，是1种含有抗生素类抗体的烟草。直到10年以后，第1种市场化的转基因食品才在美国出现。它是1种可以延迟成熟的西红柿。到了1996年，由其制造的番茄酱才得以允许在超市出售。据统计，1997年全世界转基因作物的播种面积约为1100万hm2，1998年上升到2780万hm2，1999年将近达到4000万hm2。全球转基因农作物销售额1995年为7500万美元，1996年达2．35亿美元，1997年达6．7亿美元，1998年跃升为16亿美元。预计到2000年，全世界的转基因农产品市场可达到30亿美元以上，2010年将达到250亿美元，转基因动物产品可达到75亿美元美国是转基因技术采用最多的国家，20世纪80年代初，美国最早进行转基因食品的研究。从1983年转基因作物诞生，到1997年，美国已能生产34种转基因作物，如土豆、西葫芦、玉米、番茄、木瓜、大豆等，并形成了可观的产业规模。转基因作物播种的面积已占大豆播种总面积的55％，占玉米播种面积的40％。阿根廷是继美国之后大量采用转基因技术的第2个国家，1997年，阿根廷转基因作物的播种面积仅140万hm2，1998年增加到550万hm2，其中75％的大豆播种面积采用了经过改变基因的豆种。加拿大也是转基因农业生产发展迅速的国家，它的转基因作物播种面积已从1997年的130万hm2增加到2000年的280万hm2，2001年51％的大豆和玉米采用了经过基因处理的种子、除上述3个国家外，世界上应用转基因技术比较多的国家还有澳大利亚、墨西哥、西班牙、法国和南非等。中国是90年代初进入商业型转基因农业生产的第1个发展中国家，在21世纪，我国的转基因食品会得到很快的发展，一方面因为我国的生物技术研究越来越接近世界水平，甚至有些方面已达到世界水平，为其发展提供了可靠的技术支持；另一方面，我国对转基因食品的市场需求很大，我国人均耕地面积少，不可能完全依靠扩大耕地面积来满足人们的食品需求，只能走高科技发展之路，生物技术无疑是其中1个重要手段，亦是提高食品质量的1种重要方式。如果我们自己不发展，这个潜在的市场就会被国外的转基因食品所抢占。2 有利的方面2．1 过去改变植物的品种主要是通过育种，这种传统的育种方式需要的时间长，杂交出的品种不易控制，目的性差，其后代可能高产但不抗病，也可能抗病但不高产，也许是高产但品质差，所以必需一次一次地进行选育。而转基因技术就不同了，可以选择任何1个目的基因转进去，就可得到1个相应的新品种，不用再花那么长的时间筛选了。2．2 传统的
转基因食品对人类生活的影响
转基因食品对人类生活的 影响 摘要 基因技术的产生使人类的生活发生了巨大的变化,由基因技术带来的转基因食品也越来越多地融入到了人们的生活之中。与此同时,基因食品的安全性引发了一系列广泛地思考。本文阐述了对转基因食品的研究，健康发展核对食品安全可能产生的影响的因素进行了分析，以及在中国转基因食品的现状。 关键词：转基因食品;安全性;实质等同;发展前景 目录 摘要...................................................（Ι）目录 (Ⅱ) 引言 (01) 第一章转基因食品的概念及分类 (02) 1.1转基因食品的概念 (02) 1.2转基因食品的分类 (02)
第二章转基因食品的安全性 (02) 2.1对转基因食品安全性的忧虑 (03) 2.2评价原则 (04) 2.3转基因食品的生产及功效 (04) 2.4转基因食品的优缺点 (05) 2.5转基因食品的安全性和可接受性 (05) 第三章转基因食品的发展前景 (06) 参考文献 (08) 致谢 (09) 引言 转基因食品的生产前景广阔，发展转基因食品是我国农业战略需要，应正确评估转基因食品的安全性，根据实质等同原则，对不同转基因食品实施个案分析，对转基因技术和食品进行有效评估和监控，促进我国转基因技术和转基因食品生产的健康快速发展。随着市场上越来越多基因食品的出现,人们对基因食品的关注度也随之不断提高,由此而来的对转基因食品安全性的争论也愈加激烈。 ｌ、转基因食品的概念及分类 1.1 转基因食品的概念
通常我们所说的基因食品就是转基因食品,而提到转基因食品我们就必须涉及转基因技术一词的概念。转基因技术就是把一种生物的一段基因连接到另一种生物的基因组中,使之成为后一种生物遗传物质的一部分。例如,我们将鱼体内的耐冷的基因提取出来通过转基因技术插入西红柿的基因组里,使得西红柿的寿命延长。由此导出转基因食品的概念,由转基因植物或转基因动物加工而成的食品就是转基因食品。有时我们在文章或杂志上看到的“基因修饰食品”也就是我们通常所说的转基因食品。 1.2 转基因食品的分类 转基因食品可分为四类： 1.植物性转基因食品,面包生产需要高蛋白含量的小麦,而目前的小麦种含蛋白质较低,将高效的蛋白质基因转入小麦,将会使做成的面包具有更好的烘焙效果。 2.动物性转基因食品,牛的体内转入了人的基因,牛长大后产生的牛乳中含有基因药物,提取之后可用于人类病症的治疗。 3.转基因微生物食品,微生物是转基因最常用的转化材料之一。生产奶酪的凝乳酶以往只能从杀死的小牛的胃中才能取出,而现在利用转基因微生物技术就不再需要杀死小牛便可以在体外产生大量的凝乳酶。 4.转基因特殊食品,这种转基因食品是利用生物遗传工程,将普通的蔬菜、水果、粮食等农作物变成能预防疾病的“疫苗食品”。 ２、转基因食品的安全性 2.1 对转基因食品安全性的忧虑 转基因技术是人类有史以来从未遇到的问题。由于转基因技术既涉及到粮食安全战略,人们身体健康保障,还与生态环境、国家安全等问题相关,因此,对转基因技术及食品产业持怀疑的态度是十分自然的。1998年,英国的研究人员
几种常见的基因测序技术的优缺点及应用
几种常见的基因测序技术的优缺点及应用 发布时间:2014-07-19 来源:毕业论文网 随着人类基因组计划的完成，人类对自身遗传信息的了解和掌握有了前所未有的进步。与此同时，分子水平的基因检测技术平台不断发展和完善，使得基因检测技术得到了迅猛发展，基因检测效率不断提高。从最初第一代以Sanger 测序为代表的直接检测技术和以连锁分析为代表的间接测序技术，到2005 年，以Illumina 公司的Solexa技术和ABI 公司的SOLiD 技术为标志的新一代测序(next-generation sequencing，NGS) 的相继出现，测序效率明显提升，时间明显缩短，费用明显降低，基因检测手段有了革命性的变化。其技术正向着大规模、工业化的方向发展，极大地提高了基因检测的检出率，并扩展了疾病在基因水平的研究范围。2009 年 3 月，约翰霍普金斯大学的研究人员在《Science》杂志上发表了通过NGS外显子测序技术，发现了一个新的遗传性胰腺癌的致病基因PALB2，标志着NGS 测序技术成功应用于致病基因的鉴定研究。同年，《Nature》发表了采用NGS 技术发现罕见弗里曼谢尔登综合征MYH3 致病基因突变和《Nat Genet》发表了遗传疾病米勒综合征致病基因。此后，通过NGS 技术，与遗传相关的致病基因不断被发现，NGS 技术已成为里程碑式的进步。2010 年，《Science》杂志将这一技术评选为当年“十大科学进展”。 近两年，基因检测成为临床诊断和科学研究的热点，得到了突飞猛进和日新月异的发展，越来越多的临床和科研成果不断涌现出来。同时，基因检测已经从单一的遗传疾病专业范畴扩展到复杂疾病和个体化应用更加广阔的领域，其临床检测范围包括高危疾病的新生儿筛查、遗传疾病的诊断和基因携带的检测以及基因药物检测用于指导个体化用药剂量、选择和药物反应等诸多方面的研究。目前，基因检测在临床诊断和医学研究的应用正越来越受到医生的普遍重视和引起研究人员的极大的兴趣。 本文介绍了几种DNA 水平基因检测常见的方法，比较其优缺点和在临床诊断和科学研究中的应用，对指导研究生和临床医生课外学习，推进临床科研工作和提升科研教学水平有着指导意义。 1、第一代测序 1.1 Sanger 测序采用的是直接测序法。1977年，Frederick Sanger 等发明了双脱氧链末端终止法，这一技术随后成为最为常用的基因测序技术。2001 年，Allan Maxam 和Walter Gibert 发明了Sanger 测序法，并在此后的10 年里成为基因检测的金标准。其基本原理即双脱氧核苷三磷酸(dideoxyribonucleoside triphosphate，ddNTP) 缺乏PCR 延伸所需的 3'-OH，因此每当DNA 链加入分子ddNTP，延伸便终止。每一次DNA 测序是由4个独立的反应组成，将模板、引物和 4 种含有不同的放射性同位素标记的核苷酸的ddNTP 分别与DNA 聚合酶混合形成长短不一的片段，大量起始点相同、终止点不同的DNA 片段存在于反应体系中，具有单个碱基差别的DNA 序列可以被聚丙烯酰胺变性凝胶电泳分离出来，得到放射性同位素自显影条带。依据电泳条带读取DNA 双链的碱基序列。 人类基因组的测序正是基于该技术完成的。Sanger 测序这种直接测序方法具有高度的准确性和简单、快捷等特点。目前，依然对于一些临床上小样本遗传疾病基因的鉴定具有很高的实用价值。例如，临床上采用Sanger 直接测序FGFR 2 基因证实单基因Apert 综合征和直接测序TCOF1 基因可以检出多达90% 的与Treacher Collins 综合征相关的突变。值得注意的是，Sanger 测序是针对已知致病基因的突变位点设计引物，进行PCR 直接扩增测序。
转基因食品发展现状及未来趋势
转基因食品发展现状及未来趋势 一、转基因食品的发展现状： 1、定义： 转基因食品是指利用基因工程技术在物种基因组中嵌入了外源基因的食品，包括转基因植物食品、转基因动物食品和转基因微生物食品。 转基因的基本原理与常规杂交育种有相似之处。但转基因比杂交具有更高的选择性。通过基因工程手段将一种或几种外源性基因转移至某种生物体，并使其具有效表达出相应的产物，这样的生物体作为食品或以其为原料加工生产的食品。 2、分类： 1）植物性： 例如，面包生产需要高蛋白质含量的小麦，而目前的小麦品种含蛋白质较低，将高效表达的蛋白基因转入小麦，将会使做成的面包具有更好的焙烤性能。 2）动物性： 比如，牛体内转入了人的基因，牛长大后产生的牛乳中含有基因药物，提取后可用于人类病症的治疗。 3）微生物： 微生物是转基因最常用的转化材料，应用也最广泛。例如，生产奶酪的凝乳酶，以往只能从杀死的小牛的胃中才能取出，现在利用转基因微生物已能够使凝乳酶在体外大量产生，避免了小牛的无辜死亡，也降低了生产成本。 3、利弊： 优点：可增加作物单位面积产量；可降低生产成本；通过转基因技术可增强作物抗虫害、抗病毒等的能力；提高农产品的耐贮性，延长保鲜期，满足人民生活水平日益提高的需求；可使农作物开发的时间大为缩短；可以摆脱季节、气候的影响，四季低成本供应；打破物种界限，不断培植新物种，生产出有利于人类健康的食品。 缺点：增产，如果遇到雨雪的自然灾害，也有可能减产更厉害。且多项研究表明，转基因食品对哺乳动物的免疫功能有损害。更有研究表明，试验用仓鼠食用了转基因食品后，到其第三代，就绝种了。 4、安全性问题： 1）毒性问题 对于基因的人工提炼和添加，可能在达到某些人们想达到的效果的同时，也增加和积聚了食物中原有的微量毒素。 2）过敏反应 对于一种食物过敏的人有时还会对一种以前他们不过敏的食物产生过敏。 3）营养问题 外来基因会以一种人们还不甚了解的方式破坏食物中的营养成分。当科学家把一个外来基因加入到植物或细菌中去，这个基因会与别的基因连接在一起。人们在服用了这种改良食物后，食物会在人体内将抗药性基因传给致病的细菌，使人体产生抗药性。 4）威胁环境
三代测序原理技术比较
导读从1977年第一代DNA测序技术（Sanger法）1，发展至今三十多年时间，测序技术已取得了相当大的发展，从第一代到第三代乃至第四代，测序读长从长到短，再从短到长。 摘要：从1977年第一代DNA测序技术（Sanger法）1，发展至今三十多年时间，测序 技术已取得了相当大的发展，从第一代到第三代乃至第四代，测序读长从长到短，再从短到长。虽然就当前形势看来第二代短读长测序技术在全球测序市场上仍然占有着绝对的优势位置，但第三和第四代测序技术也已在这一两年的时间中快速发展着。测序技术的每一次变革，也都对基因组研究，疾病医疗研究，药物研发，育种等领域产生巨大的推动作用。在这里我主要对当前的测序技术以及它们的测序原理做一个简单的小结。 图1：测序技术的发展历程 生命体遗传信息的快速获得对于生命科学的研究有着十分重要的意义。以上（图1）所描述的是自沃森和克里克在1953年建立DNA双螺旋结构以来，整个测序技术的发展历程。 第一代测序技术 第一代DNA测序技术用的是1975年由桑格（Sanger）和考尔森（Coulson）开创的链终止法或者是1976-1977年由马克西姆（Maxam）和吉尔伯特（Gilbert）发明的化学法（链降解）. 并在1977年，桑格测定了第一个基因组序列，是噬菌体X174的，全长5375个碱基1。自此，人类获得了窥探生命遗传差异本质的能力，并以此为开端步入基因组学时代。研究人员在Sanger法的多年实践之中不断对其进行改进。在2001年，完成的首个人类基因组图谱就是以改进了的Sanger法为其测序基础，Sanger法核心原理是：由于ddNTP的2’和3’都不含羟基，其在DNA的合成过程中不能形成磷酸二酯键，因此可以用来中断DNA 合成反应，在4个DNA合成反应体系中分别加入一定比例带有放射性同位素标记的ddNTP（分为：ddATP,ddCTP,ddGTP和ddTTP），通过凝胶电泳和放射自显影后可以根据电泳带的位置确定待测分子的DNA序列（图2）。这个网址为 sanger测序法制作了一个小短片，形象而生动。 值得注意的是，就在测序技术起步发展的这一时期中，除了Sanger法之外还出现了一些其他的测序技术，如焦磷酸测序法、链接酶法等。其中，焦磷酸测序法是后来Roche公司454技术所使用的测序方法2–4，而连接酶测序法是后来ABI公司SOLID技术使用的测序方法2,4，但他们的共同核心手段都是利用了Sanger1中的可中断DNA合成反应的dNTP。
DNA第一代,第二代,第三代测序的介绍
原理是：核酸模板在DNA聚合酶、引物、4 种单脱氧核苷三磷酸 ( d NTP，其中的一种用放射性P32标记 )存在条件下复制时，在四管反应系统中分别按比例引入4种双脱氧核苷三磷酸 ( dd NTP )，因为双脱氧核苷没有3’-O H，所以只要双脱氧核苷掺入链的末端，该链就停止延长，若链端掺入单脱氧核苷，链就可以继续延长。如此每管反应体系中便合成以各自 的双脱氧碱基为3’端的一系列长度不等的核酸片段。反应终止后，分4个泳道进行凝胶电泳，分离长短不一的核酸片段，长度相邻的片段相差一个碱基。经过放射自显影后，根据片段3’端的双脱氧核苷，便可依次阅读合成片段的碱基排列顺序。Sanger法因操作简便，得到广泛的应用。后来在此基础上发展出多种DNA 测序技术，其中最重要的是荧光自动测序技术。 荧光自动测序技术荧光自动测序技术基于Sanger 原理，用荧光标记代替同位素标记，并用成像系统自动检测，从而大大提高了D NA测序的速度和准确性。20世纪80 年代初Jorgenson 和 Lukacs提出了毛细管电泳技术( c a p il l ar y el ect r ophor es i s )。1992 年美国的Mathies实验室首先提出阵列毛细管电泳 ( c a p il l ar y ar r a y el ectr ophor es i s ) 新方法，并采用激光聚焦荧光扫描检测装置，25只毛细管并列电泳，每只毛细管在内可读出350 bp，DNA 序列,分析效率可达6 000 bp/h。1995年Woolley研究组用该技术进行测序研究，使用四色荧光标记法，每个毛细管长，在9min内可读取150个碱基，准确率约 97 % 。目前, 应用最广泛的应用生物系统公司 ( ABI ) 37 30 系列自动测序仪即是基于毛细管电泳和荧光标记技术的D NA测序仪。如ABI3730XL 测序仪拥有 96 道毛细管, 4 种双脱氧核苷酸的碱基分别用不同的荧光标记, 在通过毛细管时 不同长度的 DNA 片段上的 4 种荧光基团被激光激发, 发出不同颜色的荧光, 被 CCD 检测系统识别, 并直接翻译成 DNA 序列。 杂交测序技术杂交法测序是20世纪80年代末出现的一种测序方法, 该方法不同于化学降解法和Sanger 法, 而是利用 DNA杂交原理, 将一系列已知序列的单链寡核苷酸片段固定在基片上, 把待测的 DN A 样品片段变性后与其杂交, 根据杂交情况排列出样品的序列
关于转基因食品的优缺点
转基因食品的利与弊 摘要：转基因食品的出现，其本意是为了给人类提供更好的更充足的食物，增加食品的抗虫害、环境的适应性等特点。但是基因食品在给人们带来各种益处的同时，它的发展也存在着一些隐患。因而如何正确看待转基因技术，并将其合理地利用到食品生产中，造福人类，是我们需要正视的一个重要课题。 The emergence of genetically modified food, its intention is to give the human to provide better and more sufficient food, increasing food of pest resistant, environment adaptability. But gene food to people bring a variety of benefits at the same time, its development also exist some risks. Therefore, how to correctly view of transgenic technology, and the rational use of the food production, the benefit of mankind, is an important topic we need to face up to. 关键词：转基因食品，利与弊，可行性 Keywords: genetically modified food, advantages and disadvantages, feasibility 首先关于转基因食品的定义：所谓转基因食品，就是通过基因工程技术将一种或几种外源性基因转移到某种特定的生物体中，并使其有效地表达出相应的产物（多肽或蛋白质），此过程叫转基因。使用转基因生物为原材料加工和生产的食品被定义为转基因食品。根据转基因食品来源的不同可分为植物性转基因食品，动物性转基因食品和微生物性转基因食品。从世界上最早的转基因作物（烟草）于1983年诞生，到美国孟山都公司转基因食品研制的延熟保鲜转基因西红柿1994年在美国批准上市，至1998年底，美国已经有30例转基因植物被批准进行商业化生产。20世纪80年代初，我国也逐步开始了对转基因食品的研究，并且取得了一定的成果。转基因食品的研发迅猛发展，产品品种及产量也成倍增长，转基因作为一种新兴的生物技术手段，它的不成熟和不确定性，使得转基因食品的安全性成为人们关注的焦点。 一、基因食品的定义 从狭义上说，通过基因工程手段将一种或几种外源性基因转移至某种特定生物体(动、植物和微生物等中，并使其有效地表达出相应的产物(多肽或蛋白质)，这样的生物体直接作为食品或以其为原料加工生产的食品就叫作转基因食品。这里所指“外源性基因”，通常为受者生物体中原本没有的。因此转移了外源基因的生物体会因产生原来不存在的多肽或蛋白质而出现新的生物学和生理特性(专业上叫新的表型)。一种生物体新的表型的产生除可采用转基因技术外，还可采用对生物体本身基因修饰的办法。一个基因经修饰后会改变模样，其表达产物与不修饰时不同，在效果上等同于转基因，这是广义上的转基因食品。因此，在理论上和技术上，制造转基因食品已非难事。迄今为止，转基因牛羊，转基因鱼虾、转基因粮食、转基因蔬菜和转基因水果在国内外均已培育成功并已投入食品市场。仅以转基因农作物为例，