基因芯片技术是将探针DNA有序地固定于玻片或其他固相载体上，测试样品的核酸分子经过标记，与固相载体上的DNA阵列中的探针按碱基配对原理同时进行杂交，洗去未互补结合的片段。然后通过激光共聚焦荧光检测系统等对芯片进行扫描，检测杂交信号强度，用计算机软件进行数据的比较和分析，从而获取样品分子的数量和序列信息。
基因芯片技术的操作原理分为两部分：芯片的制备，样本的检测。
（1）基因芯片的制备：根据需要检测的外源目标基因设计寡核苷酸探针，用于制备基因芯片。在制备寡核苷酸探针时，一般在其5’或3’端进行氨基修饰，以利于其在玻片表面的固定。另外，对玻片表面进行氨基修饰，然后在氨基修饰后的玻片表面上连接双功能偶联剂，如戊二醛（GA）或对本异硫氰酸酯（PDC），制备成基片。探针合成好后，利用（通过）点样仪点在基片上，寡核苷酸的修饰氨基将于基片上的戊二醛的另一个醛基发生化学反应，或与PDC分子的另一个异硫氰基发生类似的反应，从而达到寡核苷酸交联固定的目的。为了有利于寡核苷酸探针分子和目标基因片段之间的杂交，通常在所设计的寡核苷酸探针序列的5’或3’端通常要加入一段不直接参与杂交的重复序列，称为手臂分子。采用poly（dT）10作为手臂分子。点样完成后要对芯片进行后处理，后处理的目的主要是为了使探针能与载体表面牢固结合，同时，还对载体上未与探针结合的游离活性基团进行封闭以避免在杂交过程中非特异性的吸附对实验结果（特别是背景）造成影响。
（2）样本的检测：包括目标DNA的标记、杂交和结果判断等部分。测试样本（目标DNA）在酶促反应中通过掺入法或者引物修饰等方法进行标记。利用核酸碱基配对的性质，将标记的测试样本变性后与点在芯片上的寡核苷酸探针特异性杂交，这样芯片上与标记测试样本特异性结合的点就会显示信号，通过基因芯片扫面仪检测发出的信号及其强度，根据信号值判断测试样本中是否存在特定的基因。
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