시험 관내 DNA 증폭 기술은 이름에서 알 수 있듯이 특정 방법 및 도구를 통해 실험실 환경에서 표적 DNA 분자의 정량적 증폭을 지칭한다. 이 기술은 분자 생물학 연구, 유전자 공학, 질병 진단, 법의학 및 기타 분야에서 널리 사용되었으며 현대 생물학적 연구 및 실습에서 필수 기술 중 하나가되었습니다.
1. 기본 원리 시험 관내 DNA 증폭 기술의 기본 원리는 DNA 폴리머 라제의 촉매 하에서, 부모 가닥 DNA가 연장의 출발점으로서 주형 및 특정 프라이머로 사용되며, 변성, 어닐링, 연장 및 기타 단계를 통해 부모 가닥 템플릿 DNA에 대한 어린이 스트랜드 DNA 보체가 시험관 내에서 재현된다는 것이다. 이 과정에서, DNTP (DEXYNUCLEOTIDE), MG²A, 신장 계수 및 증폭 향상 계수가 시스템에 추가된다. 1. 변성 : 고온을 사용하여 DNA 이중 가닥을 분리하십시오. 이중 가닥 DNA 사이의 수소 결합은 단일 가닥 DNA를 형성하기 위해 고온 (예 : 93 ~ 98 ℃)에서 중단된다. 2. 어닐링 : DNA 이중 가닥 분리 후, 프라이머가 단일 가닥 DNA에 결합 할 수 있도록 온도가 감소됩니다. 프라이머는 표적 DNA 단편의 양쪽 말단에 상보한 올리고 뉴클레오티드 서열이며, 이는 표적 DNA를 구체적으로 인식하고 결합 할 수있다. 3. 연장 : DNA 폴리머 라제의 작용 하에서, DNTP를 원료로 사용하여, 프라이머의 3 '말단으로부터 새로운 DNA 가닥이 합성된다. 이 과정에서, DNA 폴리머 라제는 템플릿 체인을 따라 이동하고 완전한 상보 체인이 합성 될 때까지 DNTP를 지속적으로 추가합니다. 한주기를 완료 한 후, DNA 단편의 수는 두 배가됩니다. 다중주기 (보통 25 ~ 35 배)를 통해 DNA 단편의 수는 기하 급수적으로 증가합니다.
2. 주요 기술 - PCR 기술 시험 관내 DNA 증폭 기술의 가장 대표적인 것은 PCR (Polymerase Chain Recalip) 기술입니다. PCR 기술은 1985 년 미국 과학자 Mullis에 의해 발명되었으며 Science 저널 에서이 기술에 관한 획기적인 논문을 발표했습니다. 이 발명은 1993 년에 노벨 화학 상을 수상했을뿐만 아니라 DNA 공학 연구 방법을 완전히 바꾸고 생명 과학 분야의 개발을 촉진했습니다. PCR 기술은 고효율, 특이성 및 감도의 특성을 가지며 짧은 시간에 다수의 표적 DNA 단편을 증폭시킬 수 있습니다. PCR 기술을 통해 연구자들은 유전자 클로닝, 질병 진단, 법의학 및 기타 분야에 광범위한 응용을 갖는 특정 DNA 서열을 쉽게 증폭시킬 수 있습니다.
3. PCR 기술의 분류 다른 응용 및 요구에 따라 PCR 기술은 여러 유형으로 나눌 수 있습니다. 1. 일반 PCR : 증폭은 일반적인 DNA 폴리머 라제에 의해 사용 된 다음 생성물은 아가 로스 겔 전기 영동에 의해 감지됩니다. 일반 PCR은 정 성적 분석 만 수행 할 수 있습니다. 즉, 표적 DNA가 존재하는지 여부를 결정하기 위해서는 정량적 검출을 수행 할 수 없습니다. 2. 형광 정량적 PCR (실시간 PCR 또는 QPCR) : 형광 신호를 축적하여 증폭 된 생성물의 축적을 모니터링하기 위해 반응 과정을 나타내는 형광 프로브를 추가합니다. 형광 정량적 PCR은 정량적 검출, 즉 표적 DNA의 농도 또는 카피 수를 결정할 수있다. 형광 물질은 Taqman 형광 프로브, 분자 비콘 및 형광 염료로 나눌 수 있습니다. 3. 디지털 PCR (Digital PCR) : 엔드 포인트 감지를 통해 대상 시퀀스의 카피 수를 계산하고 내부 매개 변수 및 표준 곡선을 사용하지 않고 정확하고 절대적으로 정량적 인 감지를 수행 할 수 있습니다. 디지털 PCR은 높은 감도 및 높은 정확도의 특성을 가지며 PCR 반응 억제제에 의해 쉽게 방해되지 않으며 표준의 필요없이 진정한 절대 정량화를 달성 할 수 있습니다. 반응 단위의 다른 형태에 따라, 디지털 PCR은 미세 유체, 칩 및 마이크로 로플렛 시스템의 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
4. 시험 관내 DNA 증폭 기술의 적용 및 전망 생명 과학 분야에서 광범위한 적용 전망이있다. 1. 유전자 클로닝 : PCR 기술은 특정 유전자 단편을 증폭시킨 다음 벡터에 삽입하여 재조합 DNA 분자를 구성하여 유전자 클로닝을 달성 할 수있다. 2. 질병 진단 : PCR 기술은 병원체 유전자, 돌연변이 유전자 등과 같은 질병과 관련된 특정 DNA 단편을 증폭시키는 데 사용될 수 있으며, 이로 인해 질병의 진단 및 치료에 대한 강력한 기초를 제공합니다. 3. 법의학 : 법의학 분야에서 PCR 기술은 혈액 얼룩, 모발, 조직 조각 등과 같은 미량 DNA 샘플을 추출하고 분석하는 데 사용되며, 사례 조사에 대한 주요 증거를 제공합니다. 4. 생물 다양성 연구 : PCR 기술은 다른 종의 특정 DNA 단편을 증폭시킨 다음 유전 적 다양성과 진화 관계를 연구 할 수 있습니다.
시험 관내 DNA 증폭 기술, 특히 PCR 기술은 현대 생명 과학 연구 및 의료 진단에서 대체 할 수없는 역할을합니다. 기술의 지속적인 발전으로, 시험 관내 DNA 증폭 기술은 더 많은 분야에서 변화를 가져올 것이다. 유전자 복제, 질병 진단 또는 법의학 분야 에서이 기술은 과학자들에게 강력한 도구를 제공했으며 인간 건강, 생명 과학 및 사회 개발을 새로운 차원으로 홍보했습니다.
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