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PCR 技术开展历程综述
摘要:PCR(Polymerase Chain Reaction)即聚合酶链式反响,是指在 DNA
聚合酶催化下。以母链 DNA 为模板,以特定引物为延伸起点。通过变性、退火、
延伸等步骤,体外复制出与母链模板 DNA 互补的子链 DNA 的过程。本文简要
表达了 PCR 技术的开展历程及现在所开展起来的相关技术。
关键词:PCR 技术 变性 退火 延伸
1.PCR 技术的开展简史
1971 年 Khorana 等最早提出 PCR 理论:“DNA 变性解链后与相应引物杂
交,用 DNA 聚合酶延伸引物,重复该过程便可克隆 tRNA 基因〞。因当时基因
序列分析方法尚未成熟、热稳定 DNA 聚合酶还未发现及寡聚核苷酸引物合成仍
处于手工和半自动阶段,核酸体外扩增设想似乎不切实际,且 Smith 等已发现
了 DNA 限制性切酶,使体外克隆基因成为可能,Khorana 等的早期设想被无
视。1985 年 Mullis 等用大肠杆菌 DNA 聚合酶工 Klenow 片段体外扩增哺乳
动物单拷贝基因成功,1985 年 10 月 25 日申请了 PCR 的专利,1987 年 7 月
28 日批准〔专利号 4,683,202 〕,Mullis 是第一创造人;1985 年 12 月 20
日在 Science 杂志上发表了第一篇 PCR 的学术论文,Mullis 是共同作者。
但当时 Mullis 所使用的大肠杆菌聚合酶 1 的片段 Klenow 存在一些缺陷:
Klenow 酶不耐热,在对 DNA 模板进展热变性时,会导致此酶的钝化,因此需
要每完成一个扩增周期增加一次酶。1988 年初,Keohanog 改用 T4DNA 聚
合酶进展 PCR,提高扩增 DNA 片段的均一性,1988 年 Saiki 等从温泉中别离
的一种水生嗜热杆菌中提取到一种耐热 DNA 聚合酶,使扩增反响的特异性和效
率大大提高,并简化了操作程序,最终实现了 DNA 扩增的自动化,迅速推动了
PCR 的应用和普及。现已被广泛应用于农学、植物病理学、生物学等领域的研
究。最初的 PCR 技术相当不成熟,但在随后的几十年里,PCR 技术被不断改良,
它从一种定性的分析方法开展到定量测定;从原先只能扩增几个 kb 的基因到
目前已能扩增长达几十个 kb 的 DNA 片断。短短几十年,该技术已经成为最常
用也最重要的分子生物学技术之一,其应用围从根本的基因扩增,扩展到基因
克隆、基因改造、传染病源分析、遗传指纹鉴定等,甚至扩展到许多非生物领
域。
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