根據(jù)DNA擴(kuò)增的目的和檢測的標(biāo)準(zhǔn),可以將PCR儀分為普通PCR儀,梯度PCR儀,原位PCR儀,實時熒光定量PCR儀四類。
1. 普通PCR儀
一次PCR擴(kuò)增只能運(yùn)行一個特定PCR儀分類退火溫度的PCR儀稱作傳統(tǒng)PCR儀,也叫普通PCR儀。如果要做不同的退火溫度需要多次運(yùn)行。主要是用于簡單的、對目的基因退火溫度的擴(kuò)增。該儀器主要應(yīng)用于科學(xué)研究、教學(xué)、醫(yī)學(xué)臨床、檢驗檢疫等機(jī)構(gòu)。
2. 梯度PCR儀
一次性PCR擴(kuò)增可以設(shè)置一系列不同的退火溫度條件(溫度梯度,通常有12種溫度梯度)的PCR儀稱作梯度PCR儀。因為被擴(kuò)增的不同DNA片段,其最適退火溫度是不同的,通過設(shè)置一系列的梯度退火溫度進(jìn)行擴(kuò)增,從而一次性PCR擴(kuò)增,就可以篩選出表達(dá)量高的最適退火溫度,進(jìn)行有效的擴(kuò)增。用于研究未知DNA退火溫度的擴(kuò)增,這樣節(jié)約成本的同時也節(jié)約了時間。梯度PCR儀在不設(shè)置梯度的情況下也可以做普通PCR擴(kuò)增。主要應(yīng)用于科研、教學(xué)機(jī)構(gòu)。
3. 原位PCR儀
用于從細(xì)胞內(nèi)靶DNA的定位分析的細(xì)胞內(nèi)基因擴(kuò)增儀稱作原位PCR儀。如病源基因在細(xì)胞的位置或目的基因在細(xì)胞內(nèi)的作用位置等。是保持細(xì)胞或組織的完整性,使PCR反應(yīng)體系滲透到組織和細(xì)胞中,在細(xì)胞的靶DNA所在位置上進(jìn)行基因擴(kuò)增。不但可以檢測到靶DNA,又能標(biāo)出靶序列在細(xì)胞內(nèi)的位置,對于在分子和細(xì)胞水平上研究疾病的發(fā)病機(jī)理和臨床過程及病理的轉(zhuǎn)變有重大的實用價值。主要應(yīng)用于臨床、科研。
4. 實時熒光定量PCR儀
在普通PCR儀的基礎(chǔ)上增加一個熒光信號采集系統(tǒng)和計算機(jī)分析處理系統(tǒng)的PCR儀稱作熒光定量PCR儀。其PCR擴(kuò)增原理和普通PCR儀擴(kuò)增原理相同,只是PCR擴(kuò)增時加入的引物是利用同位素、熒光素等進(jìn)行標(biāo)記,使用引物和熒光探針同時與模板特異性結(jié)合擴(kuò)增。擴(kuò)增的結(jié)果通過熒光信號采集系統(tǒng)實時采集信號連接輸送到計算機(jī)分析處理系統(tǒng)得出量化的實時結(jié)果輸出。把這種PCR儀叫做實時熒光定量PCR儀(qPCR儀)。熒光定量PCR儀有單通道、雙通道和多通道。當(dāng)只用一種熒光探針標(biāo)記的時候,選用單通道,有多熒光標(biāo)記的時候用多通道。單通道也可以檢測多熒光的標(biāo)記的目的基因表達(dá)產(chǎn)物,因為一次只能檢測一種目的基因的擴(kuò)增量,需多次擴(kuò)增才能檢測完不同目的基因片段的量。主要用于醫(yī)學(xué)臨床檢測、生物醫(yī)藥研發(fā)、食品行業(yè)、科研院校等機(jī)構(gòu)。
根據(jù)DNA擴(kuò)增時升溫介質(zhì)的不同可以將PCR儀分為:變溫鋁塊式PCR儀、水浴式PCR儀和變溫式流式PCR儀。
1. 變溫鋁塊式PCR儀
熱源用電阻絲、導(dǎo)電熱膜、熱泵式珀爾帖半導(dǎo)體元件制作,讓帶有凹孔的鋁塊升溫,用自來水、制冷壓縮機(jī)或半導(dǎo)體降溫。優(yōu)點:溫度傳導(dǎo)快,各管的擴(kuò)增一致性好;反應(yīng)管規(guī)格一致時無須外涂石蠟油;可用微電腦調(diào)節(jié)溫度轉(zhuǎn)換;儀器制冷部件可以在完成擴(kuò)增后降溫至4℃,保存樣品過夜。缺點:管內(nèi)反應(yīng)液溫度比鋁塊顯示PCR儀分類溫度滯后;須使用特制且與鋁塊凹孔形狀緊密吻合的薄壁耐熱反應(yīng)管;變溫時難以快速克服鋁塊的熱容量;壓縮機(jī)制冷啟動慢、重量大、滯后時間長。
2. 水浴式PCR儀
儀器本身有3個不同溫度的水浴,用機(jī)械裝置將帶有反應(yīng)管的架子移位和升降溫度,使溫度循環(huán)。優(yōu)點:水為傳熱介質(zhì),溫度易恒定,熱容量大;反應(yīng)管形狀無特殊要求,溫度轉(zhuǎn)換較快擴(kuò)增效果穩(wěn)定;具有較高的運(yùn)行效率,擴(kuò)增產(chǎn)物特異性好。缺點:高溫浴不穩(wěn)定,水面需用液體石蠟覆蓋;改變水浴溫度所需時間較長,不易實施復(fù)雜程序(如套式PCR)的操作,儀器體積較大;室溫影響溫度下限。
3. 變溫式流式PCR儀
依據(jù)空氣流的動力學(xué)原理,以冷熱氣流為介質(zhì)升降溫度。優(yōu)點:變溫迅速,擴(kuò)增效果好,適合于微量、快速PCR;反應(yīng)器不受形狀限制,管外無需涂液體石蠟;測定管內(nèi)液體溫度作為控溫依據(jù),顯示溫度真實可靠;易于用微電腦設(shè)定復(fù)雜的變溫程序;易于制成重量較輕的便攜式儀器,適合外出作業(yè)。缺點:以室溫為溫度下限,低溫難控制,對空氣流的動力學(xué)要求較高,需精心設(shè)計才能使各管溫度均勻。
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