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513班小讲堂:The Principles Of High-throughput Sequencing(高通量测序原理)

  • 日期:2016-10-25
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1021日晚,513班在教二205教室开展了班级小讲堂的第三次活动。本次活动由来自华大基因的张鹏帆同学主讲,主题是班级同学在《生物信息学》课上疑问重重的内容:高通量测序原理。51338名同学参与了本次活动。在小讲堂的开始,张鹏帆同学就《生物信息学》课程中的“全基因组de novo测序数据拼接组装算法流程”做了详细讲解,对同学们的一些疑问也做了详细的解答。


接着,本次小讲堂正式开讲。张鹏帆同学从DNA测序的历史出发,带领大家回顾了第一代测序原理(Sanger测序法)。1975年,Frederick Sanger及其同事,以及Alan MaxamWalter Gilbert研究出两种不同的方法测定克隆的DNA片段中准确的碱基序列。这一激动人心的重大突破使分子生物学发生了革命,SangerGilbert也因此获得1980年诺贝尔化学奖。Sanger DNA测序法采用双脱氧核苷酸终止DNA合成,产生一系列DNA片段,其大小可通过电泳检测。因为已经知道每个反应由哪种双脱氧核苷酸终止,因此每个片段的最后一个碱基都是已知的。将这些片段按照大小排列,每个片段比下一个片段多一个碱基(是已知的),就可以知道这段DNA的碱基顺序。

而后进入了本次的主题高通量测序,即第二代DNA测序。张鹏帆同学依然用二代测序法的创始人Jonathan Rothberg的相关创造历史为引子,对其创造的Roche 454测序仪的原理和详细使用方法做了说明。在讲到454测序仪的测序流程时,很多同学对其中的详细过程提出了疑问,张鹏帆同学都给出了详细解释,展示了扎实的专业基础。随后,他又对目前的主流测序仪Illumina的原理与测序流程做了详解介绍,也与同学们进行了深入的探讨,特别是在桥式PCR部分。张鹏帆同学为了让大家更好地理解,在黑板上详细画出了整个发生过程。其后,他又运用对比的手法,像大家介绍了如ABi Solid测序法和Ion Torrent测序法,说明了其测序原理与主流测序仪的不同及利弊。最后,张鹏帆同学像大家介绍了充满希望的第三代测序技术,较二代测序仪的不同是,三代测序仪所运用的是分子技术水平的,其中,Oxford Nanopre Technologies公司研究的纳米孔单分子技术是一种基于电信号测序的技术,而他觉得测序仪(方法)的不断的更新与变革,其实是将生物学上的问题转化成了物理问题。


学习是一个永无止境的过程,513班采用同伴教学的方式,不仅加深了同学情,也锻炼了主讲人。对于学习我们还有很长的路要走,不论前方道路如何,既然我们已经选择了,就努力认真地走下去。


下期预告:主题:基因组组装算法

          主讲人:翁建聪(华大基因)

          时间:2016年10月28日,晚6:30

          地点:教二205

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