PCR技术及其发展和应用-2011.11

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PCR技术的种类及应用分解

PCR技术的发展及应用平骏 14112822276摘要：聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction, PCR）是1985年由美国PE- Cetus 公司的科学家Kary Banks Mullis发明的一种可在体外快速扩增特定基因或DNA序列的技术。

经历了近30年的技术发展，现如今PCR技术在生命科学研究以及相关的很多领域都得到广泛的应用。

本文主要对PCR的基本原理、反应组份作简要的介绍；同时也对在PCR基础上发展起来的相关技术作简要综述。

关键词：PCR技术；PCR原理；PCR新技术对核酸的研究己有100多年的历史，20世纪70年代初人们就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，该设想在1985年被Mullis等人实现，他们发明了具有划时代意义的聚合酶链反应[6]。

这项新技术是根据生物体内DNA序列能进行快速复制的特点，实现在体外对特定DNA序列进行快速扩增，可在短时间内从试管中获得数百万个特异DNA序列拷贝。

PCR技术操作简便、结果可靠，被世界各国广泛应用于医学、农业、考古学等各个领域的基因研究和分析，对分子生物学的发展产生了深远的影响[18]。

发明人Kary Banks Mulis也因此荣获了1994年的诺贝尔化学奖。

1、PCR 技术的原理[1,2]PCR技术是模拟细胞内DNA的天然复制过程，DNA 聚合酶以单链DNA为模板，借助一小段双链DNA 来启动合成，通过一个或两个人工合成的寡核苷酸引物与单链DNA 模板中的一段互补序列结合，形成部分双链。

在适宜的温度和环境下，DNA 聚合酶将脱氧单核苷酸加到引物3，- OH 末端，并以此为起始点，沿模板5，→3，方向延伸，合成一条新的DNA互补链。

简言之，其基本原理包括3个基本反应过程：变性→退火→延伸。

PCR 反应的基本成分包括：模板DNA( 待扩增DNA )、引物、4种脱氧核苷酸( dNTPs)、DNA 聚合酶和适宜的缓冲液。

pcr技术的原理及应用

PCR技术的原理及应用1. PCR技术概述PCR（Polymerase Chain Reaction）技术是一种基因工程技术，用于在体外扩增DNA片段。

它是由美国生物化学家Kary B. Mullis于1983年发明的，已经成为现代分子生物学和生物医学研究中最基础和最重要的技术之一。

PCR技术的原理是通过逐渐增加DNA双链的方法，在体外扩增某一特定DNA片段，使之达到可以测定和分析的水平。

PCR技术的基本原理包括DNA的变性、引物的结合和DNA合成。

2. PCR技术的步骤PCR技术通常包括以下三个主要步骤：2.1 变性（Denaturation）PCR反应开始时，DNA样本被加热至高温（通常是94-98℃），使DNA双链变性，即将两个DNA链分离成两条单链。

2.2 引物结合（Annealing）PCR反应温度下降时，引物与目标DNA片段中的互补序列结合。

引物是短的DNA片段，以逆向互补的方式与目标DNA序列的两端配对。

引物的选择是PCR反应成功的关键，需要根据目标序列的特性进行设计。

2.3 DNA合成（Extension）在PCR反应过程中，酶（通常是热稳定的DNA聚合酶）通过引物作为起始点，沿着DNA模板合成新的DNA链。

该过程通常在高温下进行，使酶能够稳定在DNA链上进行复制。

每个PCR循环会产生两条新的DNA链，其中一条是目标序列的补充链。

3. PCR技术的应用PCR技术广泛应用于各个领域，包括基因检测、遗传学研究、医学诊断和法医学等。

3.1 基因检测PCR技术可以用于检测和鉴定各种基因突变、插入、缺失等基因变异。

通过PCR技术可以扩增出需要检测的基因片段，并可以通过其他技术（如DNA测序）对扩增产物进行分析和验证。

3.2 遗传学研究PCR技术在遗传学研究中起着重要的作用，可以用于DNA指纹鉴定、基因组重组、基因表达调控研究、基因治疗等方面。

例如，PCR技术被广泛应用于DNA 指纹鉴定，通过对DNA样本进行PCR扩增和电泳分析，可以确定个体之间的遗传关系。

PCR的具体应用

PCR的具体应用引言聚合酶链反应（PCR）是一种常用的分子生物学技术，它可以通过放大DNA片段，提供分子生物学研究所需的足够多的DNA样本。

PCR技术的应用广泛，不仅在科研领域发挥重要作用，还在医学、农业和法医学等领域有着重要的应用。

医学应用PCR技术在医学领域起到了革命性的作用。

它可以在医学诊断中快速检测病原体的存在，例如检测病毒、细菌、寄生虫等的DNA或RNA。

临床上，PCR被广泛应用于病毒性感染病的检测，例如乙肝病毒、艾滋病病毒等。

此外，PCR还可以用来检测个体的基因组中是否携带特定的基因突变，从而预测患病风险或诊断遗传性疾病。

农业应用PCR在农业领域也具有广泛的应用。

PCR技术可以用于鉴定农作物中的转基因成分，并对农作物品种进行快速鉴定。

此外，PCR还可以用于检测植物病原体，诊断植物病害，帮助农民采取相应的措施防治病害。

例如，PCR技术在检测水稻白叶枯病、玉米赤霉病等方面发挥了重要作用。

法医学应用PCR技术在法医学领域也有着重要的应用。

它可以用于DNA鉴定，用于刑事案件和亲子鉴定等方面。

PCR技术可以通过扩增被鉴定样本的特定DNA片段，通过比对样本DNA的相似度，确定身份。

这项技术已经成为刑事侦查和司法鉴定的重要手段，对于司法公正和案件的真实还原发挥着关键作用。

科研领域应用PCR技术在科研领域具有广泛的应用。

科研人员可以通过PCR技术对DNA或RNA 进行扩增和定量，从而研究基因表达和遗传变异等现象。

此外，PCR技术还可以用来构建基因库，对目标基因进行克隆和表达，从而深入了解基因的功能和调控机制。

结论PCR技术具有广泛的应用领域，在医学、农业、法医学和科研领域发挥着重要作用。

它提供了一种快速、敏感、高效的方法来检测和分析DNA和RNA，为各个领域的研究和应用提供了可靠的技术支持。

随着技术的不断发展，PCR技术在未来将继续发挥重要作用，并为人类健康、农业生产和刑事司法等方面带来更多的好处。

PCR技术的原理与应用

PCR技术的原理与应用PCR（聚合酶链反应）是一种分子生物学技术，其原理是通过反复循环的DNA扩增过程将特定的DNA序列扩增至大量，从而能够在短时间内快速复制出特定的DNA片段。

PCR技术具有高度敏感性、高选择性和高效性的特点，被广泛应用于基因工程、医学诊断、犯罪学鉴定等领域。

第一步是变性，在高温下（通常为94-98°C），将加热的DNA双链分离成两条模板链，形成单链DNA。

第二步是退火，降低温度使引物（特异性序列）与单链DNA的末端结合。

引物主要由两条DNA寡核苷酸组成，其中一条与待扩增的DNA序列的正向链完全互补，另一条与反向链完全互补。

引物结合后，会在DNA链上形成一个引物-模板复合物，这个过程通常需要较低的温度（通常为50-60°C）。

第三步是延伸，提高温度(通常为72°C)，引物上的酶（聚合酶）会在复合物上开始从引物的3'端启动DNA合成。

聚合酶在复制过程中加入新的核苷酸，使DNA链延长。

这个过程一直持续到达到DNA链的末端，形成两个完全互补的DNA片段。

然后，变性、退火和延伸这三个步骤会循环进行多次，使扩增产物呈指数级增加，从而扩增出特定的DNA片段。

1.基因工程和分子生物学研究：PCR技术可以用于合成DNA序列，构建重组DNA、基因组测序等。

通过与其他技术的结合，如限制性内切酶切割、DNA连接、酶切酶浸出等，可以构建表达载体、突变体、基因敲除等，进一步研究基因功能和调控机制。

2.临床诊断：PCR技术可以用于检测和鉴定病原体的DNA，例如病毒、细菌和寄生虫等。

通过扩增目标DNA序列，可以快速、灵敏地检测感染性疾病，如HIV感染、结核病、肺炎等。

此外，PCR技术还可以用于肿瘤标记基因的检测、身份鉴定等医学领域。

3.古生物学研究：PCR技术可用于从古代DNA中扩增目标DNA序列，从而恢复古代生物的遗传信息。

通过对古代DNA的研究，可以获得有关过去物种和群体结构演化的重要信息。

PCR技术的应用及其发展

PCR技术的应用及其发展王艺(哈师大生科院,哈尔滨,150025)摘要:聚合酶链式（PCR）反应技术是一项新发展起来的技术,具有特异性强、快【5.能在短时间内将所要的目的基因扩增至数万倍,扩增的过速、简便等很多优点】程类似于DNA的复制过程,其特异性依赖于靶序列两端的寡核苷酸引物,并且可通过基因的扩增获得目的片段,广泛应用于产品的检测、病毒的检测、细菌的检测、亲自鉴定性别等都具有划时代的意义.本文就PCR的应用和目前的发展状况做一综述.关键字：PCR技术；DNA；检测；应用；发展前言：PCR技术是20实际80年代中期发展起来的体外核酸扩增技术,最初是为扩增已知序列设计的,打破了传统的DNA克隆方法,利用该技术能够从复杂的DNA分子群体中选择性的复制一段特异的序列,使某一DNA片段得到特异性的扩增.PCR技术有特异性高,灵敏度强,快速,简便等诸多优点,在生命科学飞速发展的今天,PCR技术已经成为分子生物学中的常规技术.如今的PCR技术已经发展到一定的阶段,人们常用这个技术运用于食品工业,医学,病毒检测,生物学研究等方面.并且在这些方面也得到了良好的应用.1PCR的原理PCR技术是1985年美国Cetus 公司发明的一种特异性的DNA 体外扩增技【9.首先合成两个小片段的寡核苷酸引物,长度一般在20bp左右,这两种引物分术】别与需要扩增的DNA片段的正链和负链的两端互补,将引物片段与需要扩增的DNA片段混合并加热使之变性,然后退火,这时引物片段和相应的DNA模板互补杂交,加入四种dNTP和DNA聚合酶进行DNA扩增,则完成了第一轮的循环,继之加热变性和退火,第一轮得到的DNA扩增链又作为第二轮扩增的模板再与引物杂交,进行第二轮扩增循环时犹豫引物和dNTP都是过量的,如果加入的DNA多聚酶是耐高温的,则在以后各轮反应不需加入任何试剂直到达到需要扩增的量为止.运用此方法可正在短时间内得到大量的DNA扩增片段,数量可达数万倍,2PCR技术的特性2.1操作简便应用PCR方法的早期阶段操作萦琐,因为使用的聚合醉是大肠杆菌DNA聚合酶I的大片段,即Klenow片段,而不是耐高温的TaqDNA聚合酶,而且操作也未实现自动化.目前使用的是耐高温的TaqDNA聚合酶,其操作也实行了电脑控制的DNA扩增仪的自动化,只要将扩增反应所需要的特定程序输入DNA自动扩增仪,把反应所需要的全部材料混合均匀,置入仪器内,反应就会按照所输入的正确程序进行.如果需要,还可随时予以调整.2.2灵敏度高PCR产物的生成,是以指数方式增加的,所以欲扩增pg量级的起始物到此水平成放大真核细胞单拷贝基因,通过PCR方法都是不难完成的.PCR方法还可用单一双倍体细胞,一根头发,甚至单一精子进行DNA定型.3.3 特异性强作为引物的寡聚核昔酸与模板结合的正确性是决定反应产物是否特异的关键.TaqDNA聚合酶耐高温的性质,使得反应中引物与模板退火的步骤可以在较高的温度下进行,结合的特异性大大增加,被扩增的目的DNA片段也能保持很高的正确程度.3.4 对原始材料的质量要求低由于PCR技术有高灵敏度和较强的特异性,故仅含目的基因的DNA,就可以作为反应起始材料来获取目的DNA扩增产物.4PCR技术的应用4.1PCR在食品行业检测PCR技术在食品科学中主要用于对食品中微生物含量的检测.众所周知,食品中微生物的检测涉及到人的健康,需要方便、准确、快捷的技术保障,传统方法检测食品中致病菌的步骤繁琐费时,需经富集培养、分离培养、形态特征观察、生理生化反应、血清学鉴定以及必要的动物试验等过程,并且传统方法无法对那些难以人工培养的微生物进行检测.如肉制品的检验,蛋白质鉴定技术已成功运用于鉴别生鲜肉类的品种,但当食品中的肉类已经经过切碎、混合、蒸煮、熏烤等加工烹调过程后,失去了原有的形态学特征和质地.进攻处理也会改变肉类蛋白质的结构和稳定性,从而破坏物种特有的蛋白质和抗原决定部位】【3.所以,蛋白质鉴定肉类品种的稳定性和可靠性较差,已不能满足现代肉类安全检测的要求.随着生物技术的发展,A.A. Aida 10【和Y .B. Che Man 】【11使用 PCR 技术建立了检测清真食品中是否含有猪肉或猪油的方法,物种特异性 PCR 技术可以用于清真食品的鉴定,是一种可以信赖和合适的技术.以物种间基因差异为基础的分子学鉴定方法成为研究的热点,而采用PCR 方法有特异性强,灵敏度高和可鉴别性的特点,已经成为肉质品种鉴别最常用的方法.4.2 PCR 在医学中的应用在临床医学方面也经常使用PCR 技术,如对乙肝病毒、肿瘤、病原体等的检测.如人类许多常见的肿瘤疾病与某些病毒病因及肿瘤相关基因的遗传学改变有着密切的关系.PCR 技术在肿瘤病毒病因、肿瘤相关基因、肿瘤相关抑癌基因等研究方面已取得可喜成果.同时也被用于多点突变的遗传病]1[.PCR 在法学中应用于亲子鉴定,血型鉴别,以及指纹鉴别等.如对痕量的血迹,无法用传统血清学的方法进行血型检验时,就可采用PCR 方法检验ABO 和MN 血型.对某些犯罪现场的生物材料的检定将为法医提供可靠有效的依据及直接、高效率的数据. DNA 技术鉴定进行取证主要应用在以下刑事民事案件中】【6.4.3 PCR 在应用水中的检测1990 年,Bej et al 】【7在利用多重 PCR 的方法检测了 Leg-ionella 类菌种和大肠类细菌 ,其结果是通过点对点方法固定的多聚 dT 尾捕捉探针和生物素标记的扩增 DNA 进行杂交来检测的.而对于水中得而大部分细菌,通常采用分离培养来鉴定它们弄得种类和数量,但是分离方法和培养基的选项额是限制检测效率的问题所在,使得一部分细菌由于不能在人工培养基上生长,使得鉴定的细菌种类和数量低于环境中的实际值】【2.因此运用PCR 技术可对水体进行直接检测,缩短检测时间,扩大检测范围,并且具有较高的精确度.同时也可以反映水环境中微生物病原体的种类及多样性.4.4 PCR 技术在非生物学中的应用DNA 的初级结构核苷酸序列具有极丰富的信息含量,利用 PCR 扩增,可以从非常少的DN A原始材料中获取信息,使之在作为商业产品的亚显微标志或标志物方面用途广泛. 例如在对伪造产品的检测, 污染源的追踪调查等方面, 都可通【4.过PCR来鉴定】PCR技术的问世成了生物学界的一个热点, 特别在分子生物学和人类遗传学等研究领域. 该技术能直接、富于针对性且高效率地提供数据, 还能得到离散的等位基因数据并正确地确定DNA 类型的基因型. 此外, 还可用于遗传图谱构建、器官移植的组织类型鉴定, 检测转基因动植物中的植入基因等领域, 它使人类基因重组成为可能. PCR的应用前景还使研究现已灭绝的动物及在过去几百年间收集的物种的群体遗传成为可能. 科学家们还在继续尝试扩增来自更稀有、更陌生样品的序列. 总之, PCR 作为一项“革命性的新技术”不仅推动分子生物学及相关学科的发展, 而且为相应的产业提供一片“天空”, 将在商业领域中占有重要领地.5 PCR技术的发展PCR技术创立之初,使用的DNA聚合酶是大肠杆菌DNA聚合酶I的Kloonw 大片段,它有两个缺点:一是大于59℃时完全失活,需在每轮反应中添加新酶;二是催化反应须在73℃下进行,模板与引物间的碱基错配效高,即特异性较差.近几年PCR技术又在引物设计,使用标记等方面取得了一系列引人注目的新进展.PCR作为一项“革命性的技术”,不仅推动了遗传与分子生物学的发展,而且在其它领域科学家的努力与创新下,其不断与该领域的核心技术相结合,极大地推动了此领域的发展.并且PCR技术从问世便成为生物学界的一大热点.传统PCR 技术以及衍生出来的新型PCR 技术自面世以来,已被广泛应用到生命科学的各个领域.随着技术方法的不断改进与完善,荧光定量PCR 技术将会逐渐完善并广泛应用.多重PCR 技术在食品病原微生物、非致病微生物及环境微生物检测中的应用；PCR技术在食品、医学、以及其他方面的应用都具有重【8.未来的研究主要集要的作用.在高通量的生物免疫检测方面具有广泛的应用】中在去除食品抑制因子干扰改进样品前处理技术等方面,其次是整合应用多重PCR与其他技术,必将在未来食品微生物检测中有非常好的应用前景.参考文献【1】陈尚武.不同种类的PCR 技术及其应用[J].贵阳医学院校报．1993.14(3);113-116【2】丁清波戴浩吴敬波方东明. FQ-PCR技术在饮用水生物学监测中的应用. 黑龙江环境通报. 2009.12(4).【3】刘帅帅，李宏，罗世芝，刘云国. PCR技术在肉类掺假检验中的应用进展.食品安全质量检测学报. 2011,12(6)【4】刘怀如, 张桂萍. PCR技术的应用及前景展望. 泉州师专学报( 自然科学).1999.11(6).【5】王华, 刘斌. PCR技术在食品微生物检测中的应用. 生物技术通报.2010.(2)【6】赵铁军,贾天军,王德宝.DNA检验在法医学中的应用及发展[J].张家口医学院学报,2003(5):64～68.【7】谢海燕. 黑线仓鼠LHR部分序列克隆及组织器官的表达差异[D].曲阜：曲阜师范大学，2011.【8】林虹君，张爱红，蔡耘，等. 电感偶合等离子体质谱(ICP-MS)在蛋白质绝对定量中的应用[J]. 生命的化学，2009,9:153-157.【9】常世敏.PCR 在食品微生物检测中的应用[J].邯郸农业高等专科学校学报，2004，21（4）：23-25.【10】AIDA A A，CHE MAN Y B，WONG C M V L，et al．Analysis of raw meats and fats of pigs using polymer-ase chain reaction for Halal authentication ［J］．MeatScience，2005，69( 1) : 47-52．【11】Y B CHE MAN，A A AIAD，A R RAHA，et al．Iden-tification of pork derivatives in food products by spe-cies-specific polymerase chain reaction ( PCR) forhalal verification［J］．Food Control，2007，18 ( 7) :885-889．。

pcr技术的原理以及其应用

PCR技术的原理以及其应用1. PCR技术简介PCR（Polymerase Chain Reaction，聚合酶链式反应）技术是一种在分子生物学和遗传学研究中广泛应用的技术。

它可以迅速复制DNA片段，从而扩增目标DNA的数量，使其在实验中更容易检测。

2. PCR技术的原理PCR技术基于DNA的复制原理，通过不断重复一系列步骤，使少量的DNA样本扩增为大量的DNA。

其重要步骤包括：2.1 反应液的制备PCR反应液主要包括DNA模板、引物、酶和缓冲液等。

其中引物是用于定向扩增目标DNA片段的两段短DNA序列，酶则是催化DNA复制反应的聚合酶。

2.2 Denaturation（变性）PCR反应开始时，将反应液加热至高温（通常为94-98°C），使DNA双链分离为两条单链。

2.3 Annealing（退火）反应温度降至合适的温度（通常为50-65°C），使引物与目标DNA序列的互补碱基序列结合，形成引物-模板复合物。

2.4 Extension（延伸）温度升高至适宜的反应温度（通常为68-72°C），聚合酶开始复制引物与模板之间的DNA序列。

这个步骤会在每一对引物的目标DNA序列之间扩增新的DNA 链。

3. PCR技术的应用PCR技术有许多应用，以下列举了一些常见的应用领域：3.1 基因检测与诊断PCR技术可以用于基因检测和诊断。

通过扩增目标基因的特定片段，可以检测出基因突变或重排等变化，从而对某些遗传病进行早期诊断。

3.2 DNA测序PCR技术在DNA测序中也有广泛应用。

通过扩增目标DNA片段，可以获得足够数量的DNA样本，从而方便后续测序分析。

3.3 生物学研究PCR技术在生物学研究中是非常重要的工具。

可以利用PCR技术对基因表达进行定量分析，研究基因调控机制；也可以用于克隆基因、获得特定基因的突变体或进行基因敲除等。

3.4 法医学PCR技术在法医学中有重要的应用。

例如，通过PCR技术可以从犯罪现场的DNA样本中扩增出嫌疑人的DNA，进行DNA比对分析，以确定嫌疑人身份。

PCR的技术应用及其发展

PCR技术的应用11生科110811017 唐坤1 引言人类利用微生物的实践具有悠久的历史，公元前，人类就已经利用天然的微生物（酶）生产奶酪和酒。

进入工业革命时代，人们开始对天然微生物进行筛选和诱变，生产某些简单的代谢产物，氨基酸，维生素和抗生素。

20世纪60年代至今，随着人类虽微生物认识的加深，DNA重组技术的出现，发酵技术的提高：更多的微生物可产生各种各样的抗生素，应用于医学微生物学(Medical Microbiology)中；更多微生物被发现可产生促生物质，有利于人和动植物的生长，对农业科学(Agriculture)有着极重要的支持；还有些微生物的代谢产物是重要的化工原料，加速了化工产业(Chemical Industry)的完善；再有些微生物被广泛应用于法医鉴定(Forenic)、医学(Medical Science)、环境监测(Environment Supervise)分子克隆(Member Clone)、序列分析(Alignment Analysis)、考古研究(Archaeology Search)等重要学科，具有广泛的应用前景，这就是我要介绍的PCR技术。

2 PCR技术原理下面我通过摘录了一个实验[2]，来介绍一下PCR技术的过程及其原理(至于它详细的实验过程和方法详见参考文献)。

.在94°C高温下双链变性，分离出DNA单链的模板，然后降温(55°C)，然添加的与DNA 单链配对，紧接着温度升高(72°C)，在DNA聚合酶的作用下，脱氧核苷三磷酸开始渗入，并从引物的结合端开始，按5ˊ-3ˊ方向延伸，合成出新生的DNA互补链，这一过程称为一循环，然后重复该循环，模板DNA被大量复制。

在此，我要特别强调几点注意事项，这也是这个实验设计者提醒我们需要注意的地方：(1) 在配置PCR反映体系的过程中，Taq酶应在加入dNTP混合物后加入，因为有些酶的3ˊ-5ˊ的外切酶反应较强，反映体系如果不含dNTP，反应体系中的引物可能被分解。

PCR技术的种类、原理与应用

PCR技术的种类、原理与应用引言PCR技术（聚合酶链反应）是分子生物学中一种基本且重要的实验技术。

利用PCR 技术，科学家们可以在短时间内扩增DNA片段，从而大大提高了基因分析和遗传学研究的效率。

本文将介绍PCR技术的种类、原理以及一些常见的应用。

PCR技术的种类PCR技术根据反应方式不同可分为常规PCR、荧光PCR、逆转录PCR等几种。

常规PCR常规PCR是最基本的PCR技术。

它包括三个步骤：变性、退火和延伸。

在变性步骤中，DNA双链解旋成为两条单链。

在退火步骤中，引物与DNA模板结合，确定扩增片段的起始和终止位置。

在延伸步骤中，聚合酶沿DNA模板逐渐合成新的DNA链。

荧光PCR荧光PCR是在常规PCR的基础上增加了一层荧光信号的监测。

通过引入荧光探针或荧光引物，可以实时监测PCR反应的进程。

当荧光探针与PCR产物结合时，会发出荧光信号，可以通过荧光检测仪器实时监测PCR反应的进行情况。

逆转录PCR逆转录PCR（RT-PCR）是在PCR的基础上结合逆转录反应的一种技术。

逆转录反应可以将RNA转录为相应的DNA，然后再进行PCR扩增。

逆转录PCR广泛用于研究基因的表达和检测病毒感染等。

PCR技术的原理PCR技术基于DNA的复制原理，利用DNA聚合酶酶解DNA链，并通过引物的引导选择性复制目标DNA序列。

PCR技术主要包括以下步骤：1.变性：将DNA加热至高温，使其双链解旋成为两条单链。

2.退火：将温度降低，使引物与DNA模板结合，形成引物-模板复合物。

3.延伸：引入DNA聚合酶，该酶以引物为模板，在复合物的基础上合成新的DNA链。

4.循环：重复以上步骤，每次循环都会产生新的DNA链，从而呈指数级增长。

PCR技术的核心是引物的选择，引物的两个端部分别与目标DNA序列的起始和终止位置互补匹配。

引物的长度通常为15-30个碱基。

PCR技术的应用PCR技术在生物医学研究中有着广泛的应用。

基因分析PCR技术可以扩增目标DNA片段，为后续的基因分析提供了充足的材料。

PCR技术的原理及应用领域

PCR技术的原理及应用领域1. PCR技术的原理聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）是一种能够将极微量特定DNA序列扩增至目标数量级的技术。

PCR技术通过一系列的温度循环，使DNA链反复复制，从而增加目标DNA序列的数量。

其原理主要包含三个步骤：变性、退火和延伸。

•变性：在PCR反应开始时，样本中的DNA会被加热至95℃，使其双链结构分离成两条单链。

•退火：在下一个步骤中，温度会降低至50-65℃，引入一对称的引物（primers）与目标DNA序列的两端碱基序列匹配。

引物的作用是为DNA聚合酶提供一个起始点。

•延伸：在延伸阶段，温度会升高至72℃，DNA聚合酶会附着在引物上，开始将自由核苷酸与目标DNA序列配对，并以目标DNA为模板进行DNA链的合成，产生两条新的DNA链。

通过不断重复这三个步骤，PCR反应可以在短时间内产生大量目标DNA序列。

2. PCR技术的应用领域PCR技术已经广泛应用于许多生物学和医学研究领域，以下是几个PCR技术常见的应用领域。

2.1 分子诊断PCR技术在分子诊断中得到了广泛应用，可以用于检测和诊断病原体感染、遗传疾病、肿瘤等。

通过PCR可以从患者样本中扩增出目标DNA序列，并通过特定的检测方法（如凝胶电泳、引物探针技术等）进行分析和诊断。

2.2 人类起源与进化研究PCR技术的高灵敏度和高特异性使其成为人类起源与进化研究中的重要工具。

通过PCR扩增和分析人类基因组DNA中的特定DNA序列，可以获取有关人类起源、遗传变异和种群演化的重要信息。

2.3 进化生物学研究PCR技术在进化生物学研究中的应用非常广泛。

通过PCR，可以从各种生物样本（如骨骼化石、古代DNA）中扩增和分析DNA序列，从而揭示物种起源、进化过程和亲缘关系等方面的信息。

2.4 基因工程与基因组学研究PCR技术在基因工程和基因组学研究中起着至关重要的作用。

通过PCR可以快速、准确地扩增特定的基因序列或基因组区域，为基因重组、基因克隆和基因测序等实验提供了必要的DNA材料。

学科论文~PCR技术的研究发展及其广泛应用

PCR技术的研究发展及其广泛应用贾金凤（哈师大生命科学与技术学院，哈尔滨，150025）摘要：聚合酶链式反应（polymerase chain reaction）简称PCR 技术，是一种体外酶促合成, 扩增特定DNA 片段的方法。

现已广泛应用于分子生物学等各个领域。

传统的PCR技术有许多的不足，所以多重PCR技术已经应运而生。

本文主要是就PCR技术的研究发展及其应用做简要介绍，并对其未来的进步与改革提出展望。

关键词：PCR；多重荧光PCR；应用；前景随着生物技术的发展，以物种间基因差异为基础的分子学鉴定方法成为研技术究的热点。

主要原因是: ①DNA 比蛋白质的耐热性强，高温处理过的食品中仍能提取出小片段的DNA; ②分子学鉴定方法不依赖于组织和细胞的类型; ③不同的基因片段进化效率不同，可以根据实验目的选择不同的目的基因进行研究;④DNA 比蛋白质具有更高的种间多态性，有利于品种鉴定。

传统PCR技术最早于1985年由美国的K array 等创立并由美国Cetus公司开发。

其基本原理是将待扩增的DNA置于高温下使之解链，人工合成的两个寡核苷引物在低温下分别与目的片段两侧的两条链互补结合；DNA聚合酶在72℃将单核酸从引物的3’端开始掺入，沿模板5’→3’端方向延伸，合成DNA的新互补链。

行这种变性、退火和延伸反应循环，可使两引物限定范围内的DNA序列以指数形式扩增。

但随着科技的发展，PCR技术也在进行着不断的完善。

多重PCR( Multiplex Polymerase Chain Reaction，MPCR)技术是在常规PCR 基础上发展起来的新技术，它是在同一个反应体系中加入一对以上引物，分别扩增不同的模板，得到不同的目的片段。

这种方法既保留了常规PCR 方法的特异性、敏感性，又减少了操作步骤及试剂用量，可以在同一反应中检测多种致病菌的特异基因。

利用一次多重反应，可同时检测、鉴别出多种病原体。

不论在致病微生物引起的传染病诊断方面，还是在环境中致病微生物的检验领域，多重PCR 技术都具有较广阔的应用前景，在临床混合感染的鉴别诊断上具有独特的优势和极高的实用价值。

pcr技术应用研究进展(综述)2000字

目录一、概述二、PCR技术的发展历程三、PCR技术的原理四、PCR技术的应用及研究进展1. 医学领域2. 生物学领域3. 法医学领域4. 食品安全领域5. 环境监测领域五、PCR技术存在的问题及展望一、概述PCR（Polymerase Ch本人n Reaction）聚合酶链式反应技术是一种通过酶解反应，精确复制DNA片段的重要实验技术。

PCR技术的发明是生物学领域的重大突破，它不仅在基因工程、医学、生物科学等领域有着广泛的应用，也对人类社会的发展产生了重大影响。

二、PCR技术的发展历程PCR技术最早由美国生物化学家凯瑟琳·福尔和基里·穆利斯共同发明于1983年，他们首先提出了PCR的理论基础。

此后，美国科学家卡里·墨利斯在1985年发表了PCR技术的具体操作方法，从而为其在实验室中的应用奠定了基础。

随着PCR技术的不断改进和完善，其应用领域也不断扩展，成为现代生命科学中不可或缺的重要技术手段之一。

三、PCR技术的原理PCR技术是一种通过酶反应合成DNA的技术，其原理主要包括以下几个步骤：1. 双链DNA的变性：将待扩增的DNA双链在高温下变性，得到两条单链DNA。

2. 引物结合：将两个引物结合到待扩增的DNA的两条单链上。

3. DNA合成：通过DNA聚合酶的作用，使引物逐渐向前延伸，合成新的DNA链。

通过上述步骤，可以在短时间内迅速扩增出大量特定的DNA片段。

四、PCR技术的应用及研究进展PCR技术在医学、生物学、法医学、食品安全、环境监测等众多领域都发挥着重要作用，并且不断展现出新的应用前景。

1. 医学领域PCR技术在医学领域有着广泛的应用，如临床诊断、疾病预防、药物研发等方面。

利用PCR技术可以快速、准确地检测出病原体的存在，对临床诊断和治疗起到了重要的辅助作用。

2. 生物学领域在生物学领域，PCR技术被用于基因突变分析、基因表达分析、DNA 指纹鉴定等方面，为研究者提供了一种便捷、高效的实验手段，推动了生物学领域的发展。

PCR技术原理及其应用

PCR技术原理及其应用PCR（Polymerase Chain Reaction）是一种体外复制DNA的技术，其原理基于DNA的双链特性以及DNA复制酶的催化作用。

PCR技术的应用十分广泛，包括基因检测、遗传性疾病的诊断、病原体的检测等。

下面详细介绍PCR技术的原理及其应用。

首先是变性步骤。

在PCR反应开始时，将待扩增的DNA模板加热至95℃，使其双链解开，生成两条单链DNA。

这一步骤被称为变性，它使DNA的两条链分离，以便于后续步骤的进行。

接下来是退火步骤。

将反应温度降至50-65℃，以使引物与目标DNA序列互补结合。

引物是一段长度为20-30个碱基的DNA片段，可以通过合成的方式获得。

引物的设计非常重要，因为它们决定了PCR产物的特异性。

在这一步骤中，引物与模板DNA的特定区域结合。

最后是扩增步骤。

反应温度升至72℃时，热稳定的DNA聚合酶开始作用，并在模板DNA的两个引物位置之间生成新的DNA链。

DNA聚合酶通过在一个引物上添加新的碱基，然后将其延伸到另一个引物上，以此反复扩增DNA片段。

每一轮扩增会使目标DNA序列的数量翻倍，因此PCR可以在数轮后扩增出大量目标DNA。

1.基因检测和测序。

PCR可以用于检测基因的突变和多态性，从而判断人体患病风险、确定遗传性疾病的类型等。

此外，PCR还可以用于测序，即确定DNA序列。

2.病原体的检测。

PCR可以用于检测人体内的病原体，如细菌、病毒和真菌等。

通过PCR可以快速、敏感地检测出感染的病原体，从而指导治疗和预防控制措施。

3.古DNA的研究。

因为PCR可以扩增数量极少的DNA，所以它被广泛应用于古DNA的研究。

通过PCR可以从古代化石、古代遗物等中提取DNA并进行分析，从而揭示古代生物的基因信息。

4.断层分析和定量分析。

PCR可以用于定量测量其中一基因的拷贝数，这对于研究基因的表达调控、证据等领域非常重要。

此外，PCR还可以用于检验DNA在断层分析中的存在与否，从而帮助办案人员收集证据。

PCR技术的应用

pcr技术的原理
• 在高温下，DNA双链会解开成为单链；在适中的温度下，引物与单链DNA结合；在低温下，DNA 聚合酶开始延伸引物，并合成新的DNA链。经过多次循环，DNA 片段可以得到大量复制。
02
pcr技术在医学领域的应用
遗传疾病的诊断
遗传疾病的诊断
PCR技术可以用于检测和诊断遗传性疾病，如囊性纤维化、镰状细胞贫血等。通过对特定基因的扩增和检测，可以快速准确地诊断遗传疾病。
生物样本保存
PCR技术可以用于长期保存生物样本，以便未来进行DNA分析。这有助于保持证据的新鲜度和有效性。
生物证据的保存与分析
要点一
证据完整性
PCR技术可以检测生物样本中的微小DNA片段，确保证据的完整性。这对于确保法庭上的公正审判至关重要。
要点二
快速分析
PCR技术具有高度敏感性和特异性，可以在短时间内完成 DNA分析，加快案件的解决速度。
病原体耐药性分析
细菌耐药性分析
PCR技术可以用于检测细菌的耐药性基因，帮助医生了解病原体对不同抗生素的敏感性，从而选择更合适的抗生素进行治疗。
病毒变异分析
PCR技术还可以用于检测病毒的基因变异，了解病毒的遗传特点和传播方式，为防控病毒传播提供科学依据。
肿瘤诊断与治疗
肿瘤诊断
PCR技术可以用于检测肿瘤标志物和癌基因的扩增，辅助医生进行肿瘤的诊断和分类。这有助于提高肿瘤诊断的准确性和及时性。
基因突变研究
点突变
PCR能够特异性扩增DNA片段，通过与野生型序列对比，发现并验证点突变的存在。
突变筛查
利用多重PCR技术，可以对大规模样本进行突变筛查，提高突变检测的灵敏度和特异性。

pcr的基本原理应用和发展

PCR的基本原理、应用和发展前言聚合酶链反应（PCR）是一种常用的分子生物学技术，它在基因分析、疾病诊断和法医学等领域具有广泛的应用。

本文将介绍PCR的基本原理，以及它在不同领域中的应用和未来的发展前景。

1. PCR的基本原理PCR是一种体外扩增DNA序列的技术，它利用DNA聚合酶酶在适当的条件下，通过反复复制DNA序列，从而扩增特定的DNA片段。

PCR的基本原理包括以下几个步骤：•变性（Denaturation）：将PCR反应体系中的DNA加热至高温，使DNA双链解离为两条单链。

•退火（Annealing）：降温时，引入特定的引物（primers），使其与目标DNA序列的两端互补结合。

•延伸（Extension）：在适当的温度下，加入DNA聚合酶酶，使其在引物的引导下，在目标DNA序列上进行合成DNA。

以上这个过程将被重复多次（通常为30-40次），每次循环都会使目标DNA的数量翻倍，从而实现目标DNA序列的扩增。

2. PCR的应用2.1 基因分析PCR在基因分析领域中广泛应用。

它可以用于鉴定特定基因的存在与否，从而确定物种的遗传关系。

此外，PCR还可以用于检测基因突变、获得基因重组产物等。

2.2 疾病诊断PCR在疾病诊断中是一种快速、准确的工具。

例如，PCR可用于检测病原体的存在，如病毒、细菌等。

此外，PCR还可以用于检测人体内的特定基因变异，从而为疾病的早期诊断提供依据。

2.3 法医学PCR在法医学中也得到了广泛应用。

通过PCR技术，可以从犯罪现场提取到微量的DNA，然后进行扩增和分析，从而帮助解决犯罪案件。

2.4 其他领域的应用除了以上三个领域，PCR还在许多其他领域得到了应用。

例如，PCR可用于农业领域进行植物基因的改良，也可以用于环境科学领域中对微生物的研究。

3. PCR的发展前景PCR技术的不断发展为科研和医学的发展带来了巨大的帮助。

未来，我们可以期待PCR技术在以下方面的进一步发展：3.1 快速检测目前的PCR技术需要相对较长的时间才能得到结果。

PCR技术的原理及其应用

③引物的延伸：在TaqDNA聚合酶的最适温度（72℃）下，以dNTP为原料，按碱基配对与半保留复制原理，从引物的 5’→3’方向延伸，合成DNA新链。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。
PCR反应五要素：
即参加PCR反应的五种主要物质：引物、酶、dNTP、模板和Mg2+。
利用反向PCR可对未知序列扩增后进行分析，探索邻接已知DNA片段的序列，并可将仅知部分序列的全长cDNA进行分子克隆，建立全长的DNA探针。适用于基因游走、转位因子和已知序列DNA旁侧病毒整合位点分析等研究。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
反向PCR原理示意图
反向PCR的不足：
①需要从许多酶中选择限制酶，或者说必须选择一种合适的酶进行酶切才能得到合理大小的DNA片段。这种选择不能在非酶切位点切断靶DNA；
免疫-PCR：
免疫-PCR(immuno-PCR)是新近建立的一种灵敏、特异的抗原检测系统。它利用抗原-抗体反应的特异性和PCR扩增反应的极高灵敏性来检测抗原，尤其适用于极微量抗原的检测。
免疫-PCR试验的主要步骤有三个：①抗原-抗体反应，②与嵌合连接分子结合，③PCR扩增嵌合连接分子中的DNA(一般为质粒DNA)。该技术的关键环节是嵌合连接分子的制备。在免疫-PCR中，嵌合连接分子起着桥梁作用，它有两个结
多重PCR的特点有：
①高效性，在同一PCR反应管内同时检出多种病原微生物，或对有多个型别的目的基因进行分型，特别是用一滴血就可检测多种病原体；
②系统性，多重PCR很适宜于成组病原体的检测，如肝炎病毒，肠道致病性细菌，性病，无芽胞厌氧菌，战伤感染细菌及细菌战剂的同时侦检；

PCR技术的应用

6、PCR技术在法医学鉴定中的应用
● PCR技术用于生物物证的分析，与RFLP技术相比，具有操作简单、省时、成本低廉的优点，还可避免同位素分析所带来的一系列问题，如放射性污染、操作时的人身防护以及材料来源困难等。近年来，在PCR技术基础上，又发展了许多基因位点分型系统，用于法医物证的DNA分析，其中发展最为完善并得到公认的是HLA—DQa位点的分型系统，此系统应用PCR技术扩增HLA—DQa 基因特异片段，结合等位基因特异性寡核苷酸探针杂交技术检测HLA—DQa位点的4个等位基因，有特异性好、灵敏度高、结果稳定可靠等优点，成为国际上法医科学中应用PCR技术进行个人识别和亲子鉴定最有效的方法。
7、PCR在进化分析中的应用
● rRNA基因有“化石”之称，PCR扩增并分析其序列，可分析比较界或门分类水平上的生物。通常，细胞核小亚基rDNA的序列进化相对较慢，主要用于种系关系较远的生物比较研究；而线粒体rRNA基因进化非常快，可在科目水平上进行不同生物的比较；转录的间隔区序列和核rRNA的基因间隔区重复单位序列进化最快，可用于同属异种或不同群之间的分析比较。
3、PCR在肿瘤相关基因检测中的应用
● 寡核苷酸探针杂交法 ● 限制性内切酶切片段长度多态性(RFLP)技术 ● PCR—RFLP技术 ● RNA酶A错配清除法 ● 核酸序列分析法
4、PCR技术在遗传病早期诊断中的应用
● 基因诊断技术的发展是现代医学发展的一个重要标志，它从基因水平开辟了诊断学新领域。聚合酶链反应(PCR)技术是基因诊断主要技术之一，以 PCR为基础的各种分子生物学新技术在遗传病的基因诊断等方面得到广泛的应用。
2、PCR技术在传染病病原体检测中的应用
● PCR是一种具有高敏感性、且特异性好的靶DNA 快速检测方法，能对前病毒或潜伏期低复制的病原体特异性靶DNA片段进行扩增检测，只要标本中含有lfg靶DNA就可检出。可检出经核酸分子杂交呈阴性的许多标本，而且对标本要求不高，经简单处理后就能得到满意扩增。可做到早期及时诊断，对防止传染病流行有重要意义。

PCR技术及其应用

1Kb～700bp
3.5 (%)
700b～500b
5 (%)
500b～200b
8 (%)
200b
12(%)
.
35
PCR反应五要素

引物（primer）

酶（Taq DNA polymerase）

dNTP （dATP,dGTP,dCTP,dTTP）

模板（template）

Mg2+ （magnesium）
— G+C太少扩增效果不佳，G+C 过多易出现非
特异条带
— ATGC最好随机分布，避免5个以上的嘌呤或
嘧啶核苷酸的成串排列，尤其3′端不应超过3
个连续的G或C，因为这样会使引物在G+C富
集区引发错误延伸
④避免引物内部出现二级结构和引物间互补
—特别避免 3’端的互补，否则会形成引物二聚
体，产生非特异性的扩增条带
.
36
1、引物

引物是PCR特异性反应的关键
PCR 产物的特异性取决于引物与模板
DNA互补的程度
理论上，只要知道任何一段模板DNA序
列，就能按其设计互补的寡核苷酸链做引
物，用 PCR就可将模板DNA在体外大量
扩增
.
37
引物设计的原则
基本原则是最大限度地提高扩
增效率和特异性，同时尽可能抑制
非特异性扩增。
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。
.
11
• PCR过程
• PCR反应条件

PCR技术的种类及应用资料

经历了近30年的技术发展，现如今PCR技术在生命科学研究以及相关的很多领域都得到广泛的应用。

本文主要对PCR的基本原理、反应组份作简要的介绍；同时也对在PCR基础上发展起来的相关技术作简要综述。

PCR技术操作简便、结果可靠，被世界各国广泛应用于医学、农业、考古学等各个领域的基因研究和分析，对分子生物学的发展产生了深远的影响[18]。

发明人Kary Banks Mulis也因此荣获了1994年的诺贝尔化学奖。

在适宜的温度和环境下，DNA 聚合酶将脱氧单核苷酸加到引物3，- OH 末端，并以此为起始点，沿模板5，→3，方向延伸，合成一条新的DNA互补链。

简言之，其基本原理包括3个基本反应过程：变性→退火→延伸。

PCR 反应的基本成分包括：模板DNA( 待扩增DNA )、引物、4种脱氧核苷酸( dNTPs)、DNA 聚合酶和适宜的缓冲液。

PCR技术的发展和应用

反应
第一轮
循环数
1 5 1 10 12
温度
93 94 94 94 94 94 94
时间(s) 温度
60 30 30 30 30 30 30 300 30 30 30 30 300 63 63 63 44 95 63 * 44 63 63 44
时间 (s)
60 60
温度
时间 (s)
72 72
150 150 150 150 150 150
(2) 在酶解片段的自连接反应中，如果DNA 浓度过高或反应体积过小，则可能导致生成串联多聚体。 (3) 普通IPCR反应使用的引物一般长20 nt，退火温度相对较低，在以总基因组DNA的酶解自连物为模板进行扩增时，很可能发生非特异匹配，导致非目标产物的生成。可以使用较长的两个特异引物 ( 25 nt～30 nt) ，退火温度高，可最大程度地减少由引物非特异匹配引起的假阳性片段扩增。
此方法在分子生物学研究中应用广泛，可以用于检测病毒、转座子等在基因组中的整合位点kb以内的片段。 DNA的酶解程度、自连接效率以及引物在基因组中的相对专一性是IPCR 成功的关键: (1) 如果 DNA酶切不完全，可能因片段过长而导致无法扩增或扩增得到多个产物带。实验中使用过量限制性内切酶、大酶切体积和长时间处理非常必要。
复性时间略微延长，以使引物与模板之间完全结合。延伸反应的时间不宜过长，否则会导致非特异性扩增带的出现。
反应体系中适当增大模板DNA、引物、聚合酶、 dNTP的用量，调整缓冲液组分，以获得最佳扩增效果。
反向PCR（Inverse PCR, IPCR）
扩增位于靶DNA区段之外的两侧未知的DNA序列
是一种用来分离与已知序列邻近的未知DNA 序列的分子生物学技术。该技术由Liu 和Whitter 首先研究并报道。在分子生物学研究领域中，利用该技术分离出的DNA 序列可以用于图位克隆、遗传图谱绘制的探针，也可以直接测序。