PCR儀

    PCR儀簡單的說，PCR就是利用DNA聚合酶對特定基因做體外或試管內(nèi)In Vitro的大量合成，基本上它是利用DNA聚合酶進(jìn)行專一性的連鎖復(fù)制。目前常用的技術(shù)，可以將一段基因復(fù)制為原來的一百億至一千億倍。根據(jù)DNA擴(kuò)增的目的和檢測的標(biāo)準(zhǔn)，可以將PCR儀分為普通PCR儀，梯度PCR儀，原位PCR儀，實時熒光定量PCR儀四類。

目錄

PCR儀的分類普通的PCR儀
梯度PCR儀
原位PCR儀
實時熒光定量PCR儀
PCR簡介PCR的要素
PCR的反應(yīng)包括三個主要步驟
PCR的實現(xiàn)
PCR的改進(jìn)與完善
獲得諾貝爾獎的PCR技術(shù)PCR儀的分類 普通的PCR儀
梯度PCR儀
原位PCR儀
實時熒光定量PCR儀
PCR簡介 PCR的要素
PCR的反應(yīng)包括三個主要步驟
PCR的實現(xiàn)
PCR的改進(jìn)與完善
獲得諾貝爾獎的PCR技術(shù)
展開 編輯本段PCR儀的分類
普通的PCR儀
　　把一次PCR擴(kuò)增只能運(yùn)行一個特定退火溫度的PCR儀，叫傳統(tǒng)的PCR儀，也叫普通PCR儀。如果要做不同的退火溫度需要多次運(yùn)行。主要是做簡單的，對目的基因退火溫度的擴(kuò)增。該儀器主要應(yīng)用于科研研究，教學(xué)，醫(yī)學(xué)臨床，檢驗檢疫等機(jī)構(gòu)。
梯度PCR儀
　　把一次性PCR擴(kuò)增可以設(shè)置一系列不同的退火溫度條件（溫度梯度），通常12鐘溫度梯度，這樣的儀器就叫梯度PCR儀。因為被擴(kuò)增的不同DNA片段，其最適退火溫度不同，通過設(shè)置一系列的梯度退火溫度進(jìn)行擴(kuò)增，從而一次性PCR擴(kuò)增，就可以篩選出表大量高的最適退火溫度，進(jìn)行有效的擴(kuò)增。主要用于研究未知DNA退火溫度的擴(kuò)增，這樣節(jié)約成本的同時也節(jié)約了時間。主要用于科研，教學(xué)機(jī)構(gòu)。梯度PCR儀，在不設(shè)置徒弟的情況下也可以做普通PCR擴(kuò)增。[1]
原位PCR儀
　　用于從細(xì)胞內(nèi)靶DNA的定位分析的細(xì)胞內(nèi)基因擴(kuò)增儀，如病源基因在細(xì)胞的位置或目的基因在細(xì)胞內(nèi)的作用位置等。是保持細(xì)胞或組織的完整性，使PCR反應(yīng)體系滲透到組織和細(xì)胞中，在細(xì)胞的靶DNA所在的位置上進(jìn)行基因擴(kuò)增，不但可以檢測到靶DNA，又能標(biāo)出靶序列在細(xì)胞內(nèi)的位置，于分子和細(xì)胞水平上研究疾病的發(fā)病機(jī)理和臨床過程及病理的轉(zhuǎn)變有重大的實用價值。
實時熒光定量PCR儀
　　在普通PCR儀的基礎(chǔ)上增加一個熒光信號采集系統(tǒng)和計算機(jī)分析處理系統(tǒng)，就成了熒光定量PCR儀。其PCR擴(kuò)增原理和普通PCR儀擴(kuò)增原理相同，只是PCR擴(kuò)增時加入的引物是利用同位素、熒光素等進(jìn)行標(biāo)記，使用引物和熒光探針同時與模板特異性結(jié)合擴(kuò)增。擴(kuò)增的結(jié)果通過熒光信號采集系統(tǒng)實時采集型號連接輸送到計算機(jī)分析處理系統(tǒng)得出量化的實時結(jié)果輸出。把這PCR儀叫做實時熒光定量PCR儀。熒光定量PCR儀有單通道，雙通道，和多通道。當(dāng)只用一種熒光探針標(biāo)記的時候，選用單通道，有多熒光標(biāo)記的時候用多通道。單通道也可以檢測多熒光的標(biāo)記的目的基因表達(dá)產(chǎn)物，因為一次只能檢測一種目的基因的擴(kuò)增量，需多次擴(kuò)增才能檢測完不同的目的基因片段的量。該儀器主要用于醫(yī)學(xué)臨床檢測，生物醫(yī)藥研發(fā)，食品行業(yè)，科研院校等機(jī)構(gòu)。[1]
編輯本段PCR簡介
PCR的要素
　　基本的PCR須具備 　　1.要被復(fù)制的DNA模板 Template 
2.界定復(fù)制范圍兩端的引物Primers. 　　3.DNA聚合酶 Taq. Polymearse 　　4.合成的原料（四種脫氧核苷酸）及水。
PCR的反應(yīng)包括三個主要步驟
　　分別是1. Denaturation 2. Annealing of primers,3. Extension of primers。 所謂 Denaturing乃是將DNA加熱（至90~95℃）變性， 將雙股的DNA加熱后轉(zhuǎn)為單股DNA以做為復(fù)制的模板. 而Annealing 則是令 Primers于一定的溫度下（冷卻至55~60℃）附著于模板DNA兩端。 最后在DNA聚合酶 e.g. Taq-polymerase 的作用下（加熱至70~75℃）進(jìn)行引物的延長 Extension of primers及另一股的合成。 　　PCR的最早設(shè)想 核酸研究已有100多年的歷史，本世紀(jì)60年代末、70年代初人們致力于研究基因的體外分離技術(shù)，Korana于1971年最早提出核酸體外擴(kuò)增的設(shè)想：“經(jīng)過DNA變性，與合適的引物雜交，用DNA聚合酶延伸引物，并不斷重復(fù)該過程便可克隆tRNA基因”。
PCR的實現(xiàn)
　　1985年美國PE-Cetus公司人類遺傳研究室的Mullis 等發(fā)明了具有劃時代意義的聚合酶鏈反應(yīng)。其原理類似于DNA的體內(nèi)復(fù)制，只是在試管中給DNA的體外合成提供以致一種合適的條件－－-摸板DNA ，寡核苷酸引物，DNA聚合酶，合適的緩沖體系，DNA變性、復(fù)性及延伸的溫度與時間。
編輯本段PCR的改進(jìn)與完善
　　Mullis最初使用的DNA聚合酶是大腸桿菌 DNA 聚合酶 I 的Klenow片 　　段，其缺點是： 　?、貹lenow酶不耐高溫， 90℃會變性失活，每次循環(huán)都要重新加。 　　②引物鏈延伸反應(yīng)在37℃下進(jìn)行，容易發(fā)生模板和引物之間的堿基錯配，其PCR產(chǎn)物特異性較差，合成的 　　DNA片段不均一。此種以Klenow酶催化的PCR技術(shù)雖較傳統(tǒng)的基因擴(kuò)增具備許多突出的優(yōu)點， 　　但由于Klenow酶不耐熱，在DNA模板進(jìn)行熱變性時，會導(dǎo)致此酶鈍化，每加入一次酶只能完成 　　一個擴(kuò)增反應(yīng)周期，給PCR技術(shù)操作程序添了不少困難。這使得PCR技術(shù)在一段時間內(nèi)沒能引 　　起生物醫(yī)學(xué)界的足夠重視。 　　1988年初，Keohanog改用T4 DNA聚合酶進(jìn)行PCR，其擴(kuò)增的DNA片段很均一，真實性也較 　　高，只有所期望的一種DNA片段。但每循環(huán)一次，仍需加入新酶。 　　1988年Saiki 等從溫泉中分離的一株水生嗜熱桿菌thermus aquaticus 中提取到一種 　　耐熱DNA聚合酶。 此酶具有以下特點：①耐高溫，在70℃下反應(yīng)2h后其殘留活性大于原來的 　　90%，在93℃下反應(yīng)2h后其殘留活性是原來的60%，在95℃下反應(yīng)2h后其殘留活性是原來的40 　　%。②在熱變性時不會被鈍化，不必在每次擴(kuò)增反應(yīng)后再加新酶。③大大提高了擴(kuò)增片段特異 　　性和擴(kuò)增效率，增加了擴(kuò)增長度2.0Kb。由于提高了擴(kuò)增的特異性和效率，因而其靈敏性也 　　大大提高。為與大腸桿菌多聚酶I Klenow片段區(qū)別，將此酶命名為Taq DNA多聚酶Taq DNA 　　Polymerase。此酶的發(fā)現(xiàn)使PCR廣泛的被應(yīng)用。
編輯本段獲得諾貝爾獎的PCR技術(shù)
　　1995年，美國科學(xué)家Mulis眾望所歸地獲得了諾貝爾化學(xué)獎，他所取得的成就是發(fā)明了PCR技術(shù)。 　　PCR，中文譯為聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，其實是一種DNA的快速擴(kuò)增技術(shù)，其擴(kuò)增效率之高就象核裂變的“鏈?zhǔn)椒磻?yīng)”那樣。PCR技術(shù)通過兩個短的稱為引物的DNA小片段和一種耐熱的酶的作用，可以在3個小時內(nèi)把特定的DNA量提高1000萬倍。這種技術(shù)一問世，立刻引起了分子生物學(xué)研究的一場革命，人們利用這種轟動全世界的技術(shù)很快就把微觀領(lǐng)域的生物學(xué)研究大大地往前推了一步?？梢赃@么說，PCR技術(shù)使分子生物學(xué)研究一下子獲得了突破，而且隨著PCR技術(shù)的日趨完善，PCR在人類社會生活中的應(yīng)用也越來越廣泛。比如說在“DNA指紋”中我們提到，科學(xué)家們只需要一根頭發(fā)甚至一個細(xì)胞就可以完成DNA指紋的鑒定工作，這里實際上就要采用PCR技術(shù)，因為一個細(xì)胞中的DNA含量實在太少了，人們根本不可能檢測到它的指紋；有了PCR技術(shù)就好辦了，通過PCR技術(shù)把這個細(xì)胞中的DNA片斷擴(kuò)增1000萬倍，這樣DNA量就足夠作指紋鑒定了。再比如，在醫(yī)院里檢驗血液中的某種病毒，有時病毒量極少（例如有的艾滋病病毒攜帶者），通過傳統(tǒng)的檢查方法費(fèi)力又費(fèi)時，這時PCR技術(shù)也許就可以幫上忙?？梢韵冗x定這種病毒DNA上的一段DNA，設(shè)計合適的引物DNA，然后通過PCR技術(shù)一擴(kuò)增很快就可以判斷出血樣中是否擴(kuò)增出了大量的DNA，如果是的話，那么就說明血樣中帶有該種病毒了。PCR方法不但有極高的靈敏度，而且可以同時一次做近百個擴(kuò)增反應(yīng)，省時省力效率高。 　　PCR技術(shù)神奇就神奇在以下幾個特點上：一是被擴(kuò)增的DNA所需量極小，理論上講一個分子就可以用于擴(kuò)增了；二是擴(kuò)增效率高，目的基因的量成指數(shù)形式擴(kuò)增，幾個小時就擴(kuò)增1000萬倍以上?，F(xiàn)在PCR技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于生命科學(xué)研究、食品衛(wèi)生、醫(yī)療、法醫(yī)及環(huán)境監(jiān)測等諸多方面，真不愧是“獲得諾貝爾獎”的好技術(shù)！