生物芯片技能是20世纪90年代初伴随着人类基因组计划的施行而发生的一门新技能，已成为高效、大规模获取相关信息的重要手法。它首要经过微加工技能和微电子技能，将成千上万与生命相关的信息集成在一块厘米见方的硅、玻璃、塑料等资料制成的芯片上，以到达对基因、细胞、蛋白质、抗原以及其他生物组分精确、快速地剖析和检测。
生物芯片包含基因芯片、蛋白芯片和芯片试验室。蛋白芯片使用蛋白质之间的亲和效果，对样品中存在的特定蛋白质分子进行检测。芯片试验室是把化学或生物化学的试验进程微缩到一块几平方厘米的芯片上，是一个微而全的体系，它用量极微，速度极快，得到的信息量可以比惯例试验室多几个数量级，不只用于剖析，也可用于反响，乃至细胞培育，在临床确诊、药物挑选和生命科学的其他范畴都有广泛使用。
生物芯片技能是建立在杂交测序技能基础上的一种高效、快速的新技能。基本原理是首要准备好芯片和待检样品，选用原位组成法、点接触法等办法，将很多生物分子（如核酸片段、多肽分子乃至安排切片、细胞等生物样品）有序地固化于支持物（如玻璃片、硅片、聚丙烯酰胺凝胶或尼龙膜等载体）的外表，组成二维分子摆放，然后与已符号的生物样品中靶分子杂交。终究，挑选适合的检测办法，经过特别的芯片扫描仪和相应的软件进行数据剖析。
基因表达剖析可以用于了解微生物在生态环境中的功用活动，mRNA 是转录基因表达的中心产品，基因芯片可以经过对mRNA 的检测来剖析基因的表达状况。研讨者用基因芯片对枯草芽孢杆菌的孢子构成、生物组成和厌氧成长进行了基因表达剖析，这些研讨说明晰芯片技能可以为研讨微生物对生态环境和其他生物的反响供给共同的办法和信息。使用基因芯片还可以直接检测功用基因的表达，Wu 等，用含有nirS 、nirK、nifH 等和在体系进化上与之相联系的甲烷单加氧酶基因(pmoA) 等120 多个功用基因的芯片剖析了海洋沉积物和土壤中硝化和去硝化微生物种群的散布，研讨标明晰海洋沉积物和土壤中的功用基因家簇具有显着的散布差异。
基因芯片还可以经过比较不同环境条件下mRNA 的转录活性差异而进行基因表达剖析。Zhang等用基因芯片剖析了酿酒酵母对二甲基亚砜(DMSO)的代谢反响，剖析标明，酵母中的1338个基因在DMSO存在时有显着的反响，而此前的研讨只是发现400个基因因环境钳制表达，例如热激、氨基酸饥饿、缺氮等。
自然环境中的微生物具有丰厚的多态性，比较基因组剖析可以用于点评相关生物物种间或株系间的遗传差异和类似性，也便是说可以用于相关物种间的体系发育剖析。整个基因组阵列的基因杂交可以检测其它微生物中是否存在类似DNA 序列，答应大范围的遗传比较。DNA 芯片是很好的用于比较基因组剖析的东西。Wilson等用光合平板印制技能规划了含有31179 个特异SSU rRNA 基因的芯片，用该芯片检测17个纯培育细菌，成果15个细菌被正确的判定，可是不能辨认杂乱混合样品中的单个序列。最近的研讨标明胶垫(Gel2pad) 寡核苷酸基因芯片可以用来差异芽孢杆菌物种，也便是苏云金芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌。Small 等构建了含有物种特异性的16S rRNA 探针寡聚核苷酸芯片，而且与从土壤中提取的总RNA 进行了直接杂交，比较了金属复原细菌和脱硫弧菌。
基因芯片使用于环境微生物研讨，终究意图是对微生物群落的结构和功用进行研讨，有的研讨是为了判定意图生物，有的研讨是对群落的特定功用进行定性。有研讨者用invA 、virA 和23S rRNA 基由于模板规划基因芯片，检测水环境中致病微生物，成果标明可以将水中致病菌沙门氏菌、志贺氏菌和大肠杆菌区别检测出来。Rudi 等构建了含有源于藻青菌的SSU rRNA 探针的小芯片，并在低浓度和高浓度下剖析了湖泊中藻青菌的存在和数量，成果标明探针对培育物的剖析是特异性的，还得到了湖泊样品中的可繁衍量。使用致病菌沙门氏菌属、志贺氏菌属等18 个属的16S rRNA制成的体系发育寡核苷酸芯片（POAs），对10 个菌属的110 余株细菌作了基因芯片检测，成果可以将绝大多数的致病菌检测出来。一种常用寡核苷酸基因芯片的改进型也被用于环境样品中的方针序列剖析。例如：Valinsky 等使用从土壤克隆文库中取得的16S rRNA 构建基因芯片，剖析比较了来自2 个不同农业土壤的1536 个16S rRNA 克隆的指纹图谱，成果发现了不同土壤间的组成差异，土壤中特别的细菌种群与特异性的植物病害抑制效果具有相关性。Zhou等使用研发的环境检测功用基因芯片，对青藏高原和秦岭区域的土壤微生物相关功用基因的多态性和在全球气候变化中的呼应进行研讨，该芯片含有固氮、硝化、去硝化等2704 个基因，这是国内初次使用基因芯片进行此类研讨
在环境维护上基因芯片有着广泛的用处，一方面可以快速检测污染微生物或有机化合物对环境、人体、动植物的污染和损害，咱们可以选用免疫(蛋白)芯片来检测有机污染物，使用酶芯片检测无机污染物，使用免疫芯片或基因芯片检测环境中的各种微生物。另一方面也可以经过大规模的挑选寻觅维护基因，制备防治损害的基因工程药品或管理污染源的基因产品。
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