小伙伴们,今天我们来一起探索一下聚合酶链反应技术(PCR技术)的奥秘。这是一种分子生物学技术,特别擅长于放大扩增特定的DN段。可以将其视为生物体外的特殊DNA复制过程。PCR技术的最大特点,就是能够将微量的DNA数量大幅增加。无论是从化石中的古生物、历史人物的遗骸中,还是从几十年前的案现场收集到的毛发、皮肤或血液中,只要能提取出一丁点的DNA,就可以利用PCR技术进行放大和比对。
一、PCR技术的崭新登场
1983年,化学家莫利斯发现了一种新技术,名为聚合酶链反应技术,即PCR。在这之前,几乎没有哪种技术能像PCR那样,极大地拓宽了医学研究、诊断学、学、遗传学、微生物学、生物进化以及工业技术等领域的研究范围。每个细胞中都含有DNA,它携带着决定生物体所有特征的遗传密码。
该技术的操作简便,设备成本低廉,使得小型实验室也能进行各类遗传研究和诊断。
二、人类基因图的绘制
为了绘制人类基因图,国际社会投入了大量的时间和资金。在PCR技术出现之前,科学家们必须将测定的DN段保存在液态氮中。如果其他研究人员需要扩增这些片段,他们必须将样本送至拥有该技术的实验室。如今,通过PCR技术,研究人员可以轻松地在计算机数据库中获取所需信息。
例如,当研究人员想要探索某种特定基因序列时,他们只需从数据库中提取相关代码,然后制备出所需的引物。将引物放入含有DN段的PCR热循环装置中,片刻之后,他们便能获得大量所需的特定DN段复制品。PCR技术的应用使得人类基因组的制作成本大大降低,为成功绘制人类基因图提供了有利条件。
三、检测的突破
过去,诊断主要通过验血检测抗体。而现在,利用PCR技术可以直接扩增和检测毒的基因。这项技术具有极高的灵敏度,能够在大量细胞中检测出极少量的病毒DNA,从而实现对人的早期诊断和治疗。
四、DNA“指纹”识别技术
20世纪80年代中期以来,DNA技术已被用于刑事。每个人的DNA都有独特的密码,这种密码可以在所有活细胞中找到。即使在现场留下的头发、和皮屑等微小样本中,也能获取到嫌疑人的遗传信息。当样本量过小或变质时,可能无法获取可靠的DNA配对。PCR技术便能发挥作用,专家们可以扩增单一成分的DNA并进行正确鉴定。
五、遗传诊断学的应用
对于镰状细胞贫血、慢性炎、脊髓性肌萎缩等疾病以及日益增多的其他遗传疾病,医生现在可以比以往更早地作出诊断。在某些情况下,医生可以通过检测微小细胞内的遗传材料进行产前诊断。
六、基因治疗的前景
通过基因工程处理过的细胞注入患者体内,有望治愈各种罕见遗传疾病、癌症、心和等。在治疗过程中,医生会利用PCR技术精确测定病内是否开始再生出可控的、无病毒侵害的细胞,并扩增病人血液中的DNA以核实所需的基因。
七、生物进化的新证据
通过比较数千年前埋藏在佛罗里达泥炭沼中的古人脑DNA与现代亚洲人的遗传材料,科学家们发现了惊人的相似性这为人类是渡过白令海峡迁徙到北美的理论提供了新证据。另外一位分子生物学家也证实了现代人为20万年前非洲单一古老人的后裔。
八、工业应用的潜力
在工业或生物技术产品的监控中,和商业部门常常需要一种有效的手段。现在有一种建议是将DNA用作类似显微镜的识别鉴定工具。通过某种方式将DNA核糖核酸排列成可识别的“密码”,可以用于探查燃油、炸等易燃易爆产品。这有助于追查不负责任的油船和制造的此外还可以保护专利产品并打击黑市上的伪劣产品。