聚合酶链反应

第七节 聚合酶链反应

聚合酶链反应(Polymerase Chain Reaction PCR)又称DNA体外扩增,聚合酶链式反应是一种用于放大扩增特定的DNA片段的分子生物学技术。1983年,美国学者 Kary Mullis首先提出设想。1985年,其发明了聚合酶链反应,即简易DNA扩增法。它可看作生物体外的特殊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技术加以放大,在试管内经数小时反应就将特定的DNA片段扩增数百万倍,进行比对。这种迅速获取大量单一核酸片段的技术在分子生物学研究中具有举足轻重的意义,极大地推动了生命科学的研究进展,并于1993年获得了诺贝尔化学奖。这也是“微量证据”的威力之所在。到如今2013年,PCR已发展到第三代技术。1973年,我国台湾地区科学家钱嘉韵,发现了稳定的Taq DNA聚合酶,为PCR技术发展也做出了基础性贡献。

PCR(聚合酶链式反应)是利用DNA在体外摄氏95°高温时变性会变成单链,低温(经常是60°C左右)时引物与单链按碱基互补配对的原则结合,再调温度至DNA聚合酶最适反应温度(72°C左右),DNA聚合酶沿着磷酸到五碳糖(5′-3′)的方向合成互补链。基于聚合酶制造的PCR仪实际就是一个温控设备,能在变性温度、复性温度、延伸温度之间很好地进行控制。

PCR技术改变了传统的重组克隆复制靶DNA片段的技术概念,操作简单,具有高灵敏度和高特异性,使法医DNA分析技术发生了深刻的变化。PCR及其衍生出的各项技术已在法医学鉴定中得到了广泛的应用。