PCR的介绍

1. PCR的介绍

光电导继电器简称PCR（英文全称：photoconductive relay ），采用固体半导体元件组装而成——无触点开关（接通和断开无机械接触部件）

2. PCR的应用包括哪些？

传统上，PCR的应用包括：
侦测DNA序列变异，像变异红血球，地中海型贫血，致癌基因等；
可以简易地测知染色体的重新组合是否发生或是否有移位；
可以利用已经复制过的目标DNA将基因体DNA，直接进行纯种系的次选殖，不仅可以省略繁复的选殖步骤里面挑选目标纯种系的艰巨工作，同时也可能让我们避开保存基因体重的繁杂工程；
能够借PCR产生足够的DNA，轻易地做直接序列测试；
可以让我们很灵敏地侦测病毒或病原的存在；
利用高度保存的序列作引子，也可以复制多样性的基因，在法医学上或亲子鉴定的应用，非常有帮助；
促进检验的灵敏度，这是PCR最有价值的地方。像痰等含复杂物甚多的检体因能够轻易的处置净化而不再是不受欢迎的检体。像由一根头发也能将所含的基因有效的复制放大来分析DNA，像病理科所保存的石腊标本块，也能应用PCR来作分析，对于古代木乃伊检体，甚至化石或冰封的古代生物的DNA，也能作PCR使绝种的古生物的DNA能够被序列出来。
当然，在性别决定的用途上，聚合酶链反应可以大量衍生出Y染色体探针作为细胞染色体分析所用。
这一项科技同时也可更早期侦测出胎儿遗传性疾病。其最大好处是不会侵犯到胚胎或胎儿，免除了流产、早产的危险。不过，欲将之应用到临床产前诊断，必须先克服如轻易分离出滋养层母细胞及辨别其是否为前次妊娠残留的滋养母细胞等难题。

3. PCR技术在实际生活中的应用？

PCR在医学检验学中最有价值的应用领域就是对感染性疾病的诊断。
癌基因的表达增加和突变，在许多肿瘤早期和良性的阶段就可出现。PCR技术不但能有效的检测基因的突变，而且能准确检测癌基因的表达量，可据此进行肿瘤早期诊断、分型、分期和预后判断。
PCR技术首次临床应用就是从检测镰状细胞和β-地中海贫血的基因突变开始的。基因的突变和缺失均会引起各种珠蛋白的表达不平衡，用FQ-PCR检测各种珠蛋白基因表达差异，是地中海贫血诊断的有效手段。

4. PCR的过程

　标准的PCR过程分为三步（如图所示）：
  　　1.DNA变性（90℃-96℃）：双链DNA模板在热作用下,
  　　氢键断裂,形成单链DNA 
  　　2.退火（复性）（40℃-65℃）：系统温度降低,引物与 
  　　DNA模板结合,形成局部双链.
  　　3.延伸（68℃-75℃）：在Taq酶（在72℃左右最佳的活 
  　　性）的作用下,以dNTP为原料,从引物的5′端→3′ 端延 
  　　伸,合成与模板互补的DNA链.
  　　每一循环经过变性、退火和延伸,DNA含量既增加一倍.
  　　现在有些PCR因为扩增区很短,即使Taq酶活性不是最佳也能在很短的时间内复制完成,因此可以改为两步法,即退火和延伸同时在60℃-65℃间进行,以减少一次升降温过程,提高了反应速度.

5. PCR的研制

1969年美国数字设备公司成功研制世界第一台可编程序控制器PDP-14，并在GM公司的汽车自动装配线上首次使用并获得成功。接着美国MODICON公司也研制出084控制，从此，这项新技术迅速在世界各国得到推广应用。1971年日本从美国引进这项技术，很快研制出第一台可编程序控制器DSC-18。1973年西欧国家也研制出他们的第一台程序控制暂存器。我国从1974年开始研制，1977年开始工业推广应用。进入20世纪70年代，随着微电子技术的发展，尤其是PLC采用通讯微处理器之后，这种控制器就不在不局限于当初的逻辑运算了，功能得到更进一步增强。进入20世纪80年代，随着大规模和超大规模集成电路等微电子技术的迅猛发展，以16位和少数32位微处理器构成的微机化PLC，使PLC的功能增强，工作速度快，体积减小，可靠性提高，成本下降，编程和故障检测更为灵活，方便。

6. PCR的用途有哪些

PCR的用途有：1、核酸的基础研究，基因组克隆；2、不对称PCR制备单链DNA用于DNA测序；3、反向PCR测定未知DNA区域；4、反转录PCR用于检测细胞中基因表达水平、RNA病毒量以及直接克隆特定基因的cDNA；5、荧光定量PCR用于对PCR产物实时监控；6、cDNA末端快速扩增技术；7、检测基因的表达。

7. PCR的全称及应用领域

聚合酶链反应(Polymerase Chain Reaction ,PCR)是80年代中期发展起来的体外核酸扩增技术。它具有特异、敏感、产率高、快速、简便、重复性好、易自动化等突出优点；能在一个试管内将所要研究 的目的基因或某一DNA片段于数小时内扩增至十万乃至百万倍,使肉眼能直接观察和判断；可从一根毛发、一滴血、甚至一个细胞中扩增出足量的DNA供分析研 究和检测鉴定。过去几天几星期才能做到的事情，用PCR几小时便可完成。PCR技术是生物医学领域中的一项革命性创举和里程碑。
  
 PCR技术简史
  PCR的最早设想 核酸研究已有100多年的历史，本世纪60年代末、70年代初人们致力于研究基因的体外分离技术，Korana于1971年最早提出核酸体外扩增的设想：“经过DNA变性，与合适的引物杂交，用DNA聚合酶延伸引物，并不断重复该过程便可克隆tRNA基因”。
  PCR的实现 1985年美国PE-Cetus公司人类遗传研究室的Mullis等发明了具有划时代意义的聚合酶链反应。其原理类似于DNA的体内复制，只是在试管中给 DNA的体外合成提供以致一种合适的条件---摸板DNA，寡核苷酸引物，DNA聚合酶，合适的缓冲体系，DNA变性、复性及延伸的温度与时间。
  PCR的改进与完善 Mullis最初使用的DNA聚合酶是大肠杆菌DNA聚合酶I的 Klenow片段，其缺点是：①Klenow酶不耐高温，90℃会变性失活，每次循环都要重新加。②引物链延伸反应在37℃下进行，容易发生模板和引物之 间的碱基错配，其PCR产物特异性较差，合成的DNA片段不均一。此种以Klenow酶催化的PCR技术虽较传统的基因扩增具备许多突出的优点，但由于 Klenow酶不耐热，在DNA模板进行热变性时，会导致此酶钝化，每加入一次酶只能完成一个扩增反应周期，给PCR技术操作程序添了不少困难。这使得 PCR技术在一段时间内没能引起生物医学界的足够重视。1988年初，Keohanog改用T4 DNA聚合酶进行PCR，其扩增的DNA片段很均一，真实性也较高，只有所期望的一种DNA片段。但每循环一次，仍需加入新酶。1988年Saiki 等从温泉中分离的一株水生嗜热杆菌(thermus aquaticus) 中提取到一种耐热DNA聚合酶。此酶具有以下特点：①耐高温，在70℃下反应2h后其残留活性大于原来的90%，在93℃下反应2h后其残留活性是原来的 60%，在95℃下反应2h后其残留活性是原来的40%。②在热变性时不会被钝化，不必在每次扩增反应后再加新酶。③大大提高了扩增片段特异性和扩增效 率，增加了扩增长度(2.0Kb)。由于提高了扩增的特异性和效率，因而其灵敏性也大大提高。为与大肠杆菌多聚酶I Klenow片段区别，将此酶命名为Taq DNA多聚酶(Taq DNA Polymerase)。此酶的发现使PCR广泛的被应用。
  
 PCR技术基本原理
  PCR技术的基本原理 类似于DNA的 天然复制过程，其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物。PCR由变性--退火--延伸三个基本反应步骤构成：①模板DNA的变性：模板DNA经加 热至93℃左右一定时间后，使模板DNA双链或经PCR扩增形成的双链DNA解离，使之成为单链，以便它与引物结合，为下轮反应作准备；②模板DNA与引 物的退火(复性)：模板DNA经加热变性成单链后，温度降至55℃左右，引物与模板DNA单链的互补序列配对结合；③引物的延伸：DNA模板--引物结合 物在TaqDNA聚合酶的作用下，以dNTP为反应原料，靶序列为模板，按碱基配对与半保留复制原理，合成一条新的与模板DNA 链互补的半保留复制链重复循环变性--退火--延伸三过程，就可获得更多的“半保留复制链”，而且这种新链又可成为下次循环的模板。每完成一个循环需 2～4分钟，2～3小时就能将待扩目的基因扩增放大几百万倍。到达平台期(Plateau)所需循环次数取决于样品中模板的拷贝。
  
  
PCR的应用在基因诊断和肿瘤标志物检测两大领域。

8. PCR的概念

聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction)，简称PCR，是一种分子生物学技术，用于放大特定的DNA片段。可看作生物体外的特殊DNA复制。
PCR(聚合酶链式反应）是利用DNA在体外摄氏95度时解旋，55度时引物与单链按碱基互补配对的原则结合，再调温度至72度左右，DNA聚合酶沿着磷酸到五碳糖(5'-3')的方向合成互补链。由PCR技术制造的PCR仪实际就是一个温控设备，能在95℃，55℃，72℃之间很好地进行控制。