PCR,即聚合酶链反应,是20世纪80年代中期发展起来的在生物体外扩增核酸的技术。它可以在短时间内倍增极微量DNA(理论上说,仅有一个DNA就足够了)至百万或十亿倍,而其工作原理却惊人的简单。它利用DNA双链复制的原理,使双链DNA(我们称之为模板)在高温条件下变性――即解链成两条单链DNA,而在低温条件下,事先加入的两条短的单链寡核苷酸(我们称之为引物)分别和两条单链结合,DNA在一定条件下延伸。通过几十个这样的循环,会将一条DNA序列不断加以复制,使其数量以几何级数方式增加,所得到的PCR产物即可用来做定性的分析及各式各样的应用。
PCR的优点太多了,特异,敏感,产率高,快速,简便,重复性好,易自动化,等等;能在一个试管内将所要研究的目的基因或某一DN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。它使一度非常稀缺的实验所需遗传物质变得丰富。过去几天几星期才能做到的事情,用PCR几小时便可完成。因此,PCR技术是生物医学领域中的一项***性创举和里程碑。
PCR对人类所做的贡献不仅仅体现在实验室里,也普及到人类生活和工作的点点滴滴中。基于PCR的特点,即微量DNA的大量复制,使得无论是几千年前化石中的古生物,古人的残骸,还是凶杀案中凶手遗留的毛发和血迹,只需要分离出微量的DNA,就能利用PCR的方法进行大量的扩增,以进行比对。这就是PCR“微量证据”的威力所在。
很多人爱看刑侦片,破案的过程一定少不了法证这一环节。在对证物的分析中,PCR技术不可或缺。通过对案发现场所留下的血迹、头发以及皮肤组织等进行DNA鉴定,可为破案提供证据,这是大家在刑侦影片里常见的情节。但你可能不了解的是,法证人员从案发现场采回的样本中的DNA含量可能会很微量,并且在很多情况下,样本并不是新鲜的,甚至是隔了几十年才被发现的。在这种情况下,需要做的第一步就是聚合酶链反应,也就是PCR。以从样本中提取的微量的DNA为模板,大量扩增,最终得到足够量的DNA去做鉴定和检测,帮助破案。有了PCR技术相助,真凶就更加难逃法网!
PCR在医学领域的应用更是造福于人类。PCR技术几乎可以利用任何组织或体液,包括新鲜与存档的手术标本来诊断疾病。病原体基因扩增常用于检测及鉴定微生物,评价***反应和检测耐药性突变等。对感染性疾病的评价,PCR在许多情况下较传统方法更为优越,尤其是在鉴定不易培养、生长缓慢或不能培养的病原体时,PCR可以快速(1-2小时)提供诊断结果,并能同时分析多种样品。例如常见的肝炎病毒的检测,现在大医院基本上都采用了荧光定量PCR的方法检测被测者体内是否存有病毒以及病毒DNA是否复制。这种检测手段比起传统的方法敏感度和准确度都更高。除了肝炎病毒的检测,很多病毒类疾病,比如艾滋病等等都可以用PCR方法来进行检测,极大地提高了诊断的准确性和及时性。
另外,PCR技术也应用于产前诊断。抽取胎盘中的羊水,利用PCR技术对单个细胞进行DNA结构分析,可以实现对点突变、缺失突变、插入突变、多基因突变等基因疾病的检测,有利于优生优育,提高人口素质。
(选自《生命世界》)
美文点读:
生物技术创新不仅促使医学技术取得了惊人的发展,使之在疾病的诊断和***方面日益显示出极其重要的作用,而且在社会的各个方面都给人们带来了新的认识和惊喜,本文介绍的PCR就是如此。文章用平实的语言、多种说明方法,从定义、特点、研究现状、应用领域等方面介绍了这一项新技术,给读者留下了深刻的印象。
阅读思考:
1.下列对“PCR”的解说不符合文意的一项是()
A.PCR是在生物体外扩增核酸的技术,即聚合酶链反应。
B.PCR工作原理非常简单,就是利用DNA双链复制的原理。
C.PCR的产率极高,可以在短时间内倍增极微量DNA至百万或十亿倍。
D.PCR利用双链DNA在高温条件下变性――即解链成两条单链DNA,并与事先加入的两条短的单链寡核苷酸结合,使DNA在一定条件下延伸。
2.下列不能作为“PCR对人类所做的贡献普及到人类生活和工作的点点滴滴”论据的一项是()
A.通过对案发现场所留下的血迹、头发以及皮肤组织等进行DNA鉴定,可为破案提供证据。
B.PCR技术几乎可以利用任何组织或体液,包括新鲜与存档的手术标本来诊断疾病。
C.很多病毒类疾病用PCR方法来进行检测,极大地提高了诊断的准确性和及时性。
D.PCR技术也应用于产前诊断,有利于优生优育,提高人口素质。
3.下列说法符合文意的一项是()
A.PCR具有特异、敏感、产率高、快速、简便、重复性好、易自动化等优点,因此PCR技术是生物医学领域中的一项***性创举和里程碑。
B.利用PCR技术,可以使一条DNA序列不受限制地加以复制,使其数量以几何级数方式增加。
C.PCR技术几乎可以利用任何组织或体液,它对感染性疾病的评价较传统方法更为优越。
D.利用PCR技术对单个细胞进行DNA结构分析,可以实现对点突变、缺失突变、插入突变、多基因突变等基因疾病的检测。
4.根据文意,下列推断不正确的一项是()
A.利用PCR技术,如果提取到恐龙的DNA,就有可能让恐龙复活。
B.利用PCR技术,犯罪分子遗留在作案现场的一根头发都有可能成为他犯罪的证据。
C.利用PCR技术来进行艾滋病检测,极大地提高了诊断的准确性和及时性。
D.利用PCR技术分析孕妇胎盘中的羊水,就可以诊断出其所怀的婴儿是否存在疾病。