PCR简介

聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction,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的特点是能将微量的DNA大幅增加。

1983年美国Kary Mullis首先提出设想，1985年由其发明了聚合酶链反应，即简易DNA扩增法，意味着PCR技术的真正诞生。Mullis在1993年获得化学诺贝尔奖，世界称之为PCR教父。《纽约时报》如此评价：“具有高度原创性和重大意义，几乎将生物学分为 PCR 前和 PCR 后两个时代。” 经过演化和革新，PCR技术已经发展了三代：普通PCR技术、实时荧光定量PCR技术（qPCR）以及数字PCR（dPCR）技术。

图1 PCR仪器的发展历程（Lee NY., 2018）

PCR原理

PCR由变性、退火和延伸三个基本反应步骤构成：

①模板DNA的变性：模板DNA经高温（95℃左右）加热一定时间后，使其解离成单链，以便它与引物结合；

②模板DNA与引物的退火（复性）：将温度降至55℃左右时，引物与模板DNA单链按碱基互补配对的原则结合；

③引物的延伸：再将温度调至72℃左右（DNA聚合酶适反应温度），DNA模板和引物结合物在Taq DNA聚合酶的作用下，按碱基配对与半保留复制原理，沿着磷酸到五碳糖（5→3）的方向合成一条新的与模板DNA链互补的半保留复制链。这样经变性、退火和延伸重复若干个循环后，就能将待扩目的基因扩增放大几百万倍。

图2 PCR反应原理（图片来源于网络）

PCR分类

由于其多功能性，PCR技术近年来不断发展，导致了几种不同类型的PCR技术的发展。

荧光染料法（SYBR Green）

荧光探针法（TaqMan技术）

PCR技术关键原料

PCR反应体系（供参考）

PCR反应五要素：引物（PCR引物为DNA片段，细胞内DNA复制的引物为一段RNA链）、酶、dNTP、模板和缓冲液（其中需要Mg2+）。

PCR应用

PCR（聚合酶链式反应）技术是目前成熟、临床应用广泛的分子诊断技术。与其他技术相比，PCR技术具有灵敏度高、特异性好、及时方便等优点，已经成为许多临床诊断的“金标准”，广泛应用于感染性疾病病原体检测、肿瘤基因检测、血筛、遗传病基因检测等多个领域。

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