PCR技术发展史

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自1985年PCR作为一种专利所属的生物技术登上分子生物学的舞台以来，迄今还没有哪一种生物技术对整个生命科学的发展产生如此深刻的影响，引用论文之多、应用范围之广。PCR以其高灵敏度、高效率扩增目的DNA的特点，广泛应用于生命科学、医疗诊断、法医检测、食品卫生和环境检测等方面。

 

PCR (Polymerase Chain Reaction) ，翻译成中文的全称是“聚合酶链式反应”，简单来说，在两个短核苷酸 (引物) 和耐热的DNA聚合酶的作用下，首先将待扩增DNA模板加热变性解链，之后冷却至某一温度时，引物与待扩增DNA单链接合，再将温度升高使退火引物在DNA聚合酶作用下得以延伸。这种变性－退火－延伸的过程就是一个PCR循环，不断重复，短短数十分钟就可对DNA模板进行2 n倍扩增。整个反应流程大致如下：

 

一个常规的PCR反应中所需的基本试剂组成包括：

Ø  DNA模板（template），含有需要扩增的DNA片段。

Ø  一对引物（primer），决定了需要扩增的起始和终止位置。

Ø  DNA聚合酶（polymerase），复制需要扩增的区域。

Ø  脱氧核苷三磷酸（dNTP），用于构造新的互补链。

Ø  含有镁离子的缓冲体系，提供适合聚合酶行使功能的化学环境。

而现在成熟PCR试剂中，往往已将除引物和模板之外的反应试剂按照优化反应的参数配置成Mix，实验时在成品Mix中直接加入目的片段和相关引物，大大简化PCR实验中试剂添加过程。

 

那么如此具有划时代影响力的分子生物领域技术是如何诞生的呢？在这里让我们把这段历史小小的扩展一下。让我们把时间线退回至1953年，那年发生了什么呢？新中国的第一个五年计划？奥黛丽·赫本因《罗马假日》获奥斯卡最佳女主角奖？呃呃，扯远了……(ノ｀Д´)ノ 当然是沃森和克里克提出DNA是通过互补配对的碱基形成反方向平行的双螺旋脱氧核苷酸长链啦！也就是这张在生物学界流传甚广的历史照片：

 

 

上图左边那位坐着仰望的是沃森，右边站着意气风发指点模型的正是克里克^_^ 顺便插一句克里克已于2004年因病去世了，而沃森老还健在，不过克里克本来也比沃森大十二岁……

他俩依此结构进一步推测这可能暗含着遗传物质的复制机制，不过这需要实验来证明。事实上，差不多就在DNA双螺旋结构模型提出前后，Kornberg领导的小组就在研究DNA复制的机制，1956年他证实了DNA是一种能够进行自我复制的分子，并在1957年鉴定了第一个DNA聚合酶，尽管此酶功能很有限但是它打开了通往DNA