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PCR儀

來源：蘇州亞凡生物技術(shù)有限公司 2011年04月01日 10:47

PCR儀

　　介紹

　　何謂PCR 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?；旧纤抢?/span>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。

　　PCR的要素

　　基本的PCR須具備

　?。?要被復(fù)制的DNA模板 Template

　?。?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(gè)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。 zui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zui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zui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(shí)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(shí)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(shí)間。

　　PCR的改進(jìn)與完善　

　　Mulliszui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(diǎn)是：

　?、貹lenow酶不耐高溫， 90℃會(huì)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(cuò)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(diǎn)，

　　但由于Klenow酶不耐熱，在DNA模板進(jìn)行熱變性時(shí)，會(huì)導(dǎo)致此酶鈍化，每加入一次酶只能完成

　　一個(gè)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(shí)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(shí)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(diǎn)：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(shí)不會(huì)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。

　　獲得諾貝爾獎(jiǎng)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(jiǎng)，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(shí)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(gè)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(gè)小時(shí)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(dòng)*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(huì)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(gè)細(xì)胞就可以完成DNA指紋的鑒定工作，這里實(shí)際上就要采用PCR技術(shù)，因?yàn)橐粋€(gè)細(xì)胞中的DNA含量實(shí)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(gè)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(yàn)血液中的某種病毒，有時(shí)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(shí)，這時(shí)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(jì)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*的靈敏度，而且可以同時(shí)一次做近百個(gè)擴(kuò)增反應(yīng)，省時(shí)省力效率高。

　　PCR技術(shù)神奇就神奇在以下幾個(gè)特點(diǎn)上：一是被擴(kuò)增的DNA所需量極小，理論上講一個(gè)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(gè)小時(shí)就擴(kuò)增1000萬倍以上。現(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(jiǎng)”的好技術(shù)！

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