三代基因组测序技术简介及其原理整理.[参考].pdf
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三代基因组测序技术简介及其原理整理
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）开创的链终止法以及 1976-1977年由马克西姆（ Maxam）和
吉尔伯特（ Gilbert）发明的化学法（链降解）。
1977年，桑格测定了第一个基因组序列 —— 噬菌体 X174，全长
5375个碱基。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法原理：
1）在模板指导下， DNA聚合酶不断将 dNTP（N=A/G/T/ C）加到引
物的 3’- OH末端，合成出新的互补链。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，在互补链在 DNA聚合酶作
用下延伸时，一旦连接上 ddNTP，由于双脱氧核糖的 2’和3’都不含羟
基，故不能同后续的 dNTP形成磷酸二酯键而终止反应，随即形成一系列
不同长度的、以同样引物为起始、以同一碱基终止的短片段混合物。
2）双脱氧核苷酸在每个 DNA分子中掺入的位置不同，采用聚丙烯
酰胺凝胶电泳区分长度差一个核苷酸的单链 DNA，从而读取 DNA核苷酸
序列。
化学裂解法原理：
与Sanger法类似，将 DNA模板分成 4个反应。在每个反应中，先在模
板5’端进行放射性标记，再加入能特异性在其中一种碱基处切开 DNA的
化学试剂。反应进行时，平均一个 DNA分子只在随机位点产生一次裂
解。接着，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。
第二代测序技术
第一代测序技术的主要特点是测序读长可达 1000bp，准确性高达
99.999%，但其测序成本高，通量低等方面的缺点，严重影响了其真正
大规模的应用。因而第一代测序技术并不是最理想的测序方法。经过不
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