从PCR技术看光电子技术在当前防疫战中的作用

来源：上海连舰光电科技有限公司     发布日期：2021.08.06       点击量：

PCR是Polymerase Chain Reaction（聚合酶连锁反应）的简写。PCR技术是一种用于扩增特定DNA片段的分子生物学技术，基本原理是在反应室中模拟细胞内的DNA复制，即人为创造核酸半保留复制条件，使目的DNA在细胞外完成扩增的过程。根据百度百科，PCR是一种用于放大扩增特定的DNA片段的分子生物学技术，它可看作是生物体外的特殊DNA复制。PCR的最大特点是能将微量的DNA大幅增加。因此，无论是化石中的古生物、历史人物的残骸，还是几十年前凶杀案中凶手所遗留的毛发、皮肤或血液，只要能分离出一丁点的DNA，就能用PCR加以放大，进行比对。PCR技术最早在1983年由美国人Kary Mullis提出设想，并在1985年发展出最早的技术方案。到如今2013年，PCR已发展到第三代技术。

 

PCR的工作原理：第一，利用高温破坏氢键的原理，将双股DNA分开成两个单股DNA；第二，藉由加入的两种可以专一辨识该DNA的小片段DNA分子（称之为引子），在合适的温度下与原DNA形成键结；第三，在特定温度下适量的DNA，引子，polymerase，dNTP、ATP等相互作用后，分别由两引子端点延长此DNA；第四，以上三过程合并记为一个轮回，藉由调整轮回的重复次数便可以扩大两引子间的DNA片段。以上说法对于非生物专业人士大概不好理解。但是有一点大约可以明白，PCR的工作原理依托的是一个温控设备。温度控制在里面起到了关键作用。

 

PCR技术是广义的分子生物诊断技术的一种。分子生物诊断包括核酸检测和生物芯片两大类，前者包括PCR，核酸测序，分子杂交，核酸质谱；后者包括基因芯片与微流控芯片。这里面微流控技术与硅光芯片技术关系很紧密。不提这个，继续说PCR。通过PCR技术进行分子诊断的流程如下：核酸提取——核酸扩增——核酸检测。按照靶标数量划分，PCR技术平台通常可分为qPCR和ddPCR。美国PE(Perkin Elmer)公司1995年研制出来实时荧光定量PCR(qPCR)技术。该技术是在常规PCR基础上加入荧光标记探针来实现其定量功能的，与普通PCR相比，实时定量PCR具有许多优点：利用荧光信号的变化实时检测PCR扩增反应中每一个循环扩增产物量的变化，最终对起始模板的定量分析。ddPCR(数字PCR)在传统的PCR扩增前将一个大的反应体系进行微滴化处理。在此过程中，样品被稀释至单分子水平，并被平均分配到这几万个反应体系中，每个微滴中不含或者含有至少一个待检测的核酸靶分子，这样也相当于变相的对靶基因进行富集。

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