三代基因组测序技术原理(简介)[汇编].pdf
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2021-10-13
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三代基因组测序技术原理简介
【写在前面的话】：首先，这一篇博文中的内容并非原创，而是对多篇文献中内容的直接摘录，有些图片和资料还
来自身边的同事（在此深表谢意！），再夹杂自己的零星想法，写在这里分享与大家，同时也是为了方便自己日后
若有需要能够方便获得，文章比较长。
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。
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