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實時熒光定量PCR工作原理
實時熒光定量 PCR(Quantitative Real-time PCR,qPCR)
基本原理
qPCR 技術(shù)是在反應(yīng)體系中加入熒光報告基團(tuán)和熒光淬滅基團(tuán),隨著 PCR 反應(yīng)的進(jìn)行,擴(kuò)增產(chǎn)物不斷積累,導(dǎo)致熒光信號不斷積累, 從而利用熒光信號的變化實時監(jiān)測整個 PCR 進(jìn)程。
根據(jù) PCR 定量原理公式可推導(dǎo)出, 模板起始拷貝數(shù)的對數(shù)與閾值循環(huán)數(shù)呈線性關(guān)系,模板起始拷貝數(shù)越多,熒光信號達(dá)到閾值的循環(huán)數(shù)越少,即 Ct 值越小。利用已知起始拷貝數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)樣品繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,根據(jù)熒光基團(tuán)發(fā)出的熒光強(qiáng)度與 PCR 擴(kuò)增產(chǎn)物的數(shù)量呈對應(yīng)關(guān)系, 只要對熒光信號進(jìn)行實時監(jiān)測并得到未知樣品的 Ct 值,即可通過標(biāo)準(zhǔn)曲線計算未知樣品的起始拷貝數(shù)。
Ct 值指 PCR 擴(kuò)增過程中,擴(kuò)增產(chǎn)物的熒光信號達(dá)到設(shè)定閾值時所經(jīng)過的擴(kuò)增循環(huán)數(shù)。相同模板進(jìn)行 96 次擴(kuò)增,終點處產(chǎn)物量不恒定,但 Ct 值卻重現(xiàn)性。
模板 DNA 量越多,熒光達(dá)到域值的循環(huán)數(shù)越少,即 Ct 值越小。Log 起始模板濃度與 Ct 呈線性關(guān)系,通過已知起始拷貝數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)品可作出標(biāo)準(zhǔn)曲線,根據(jù)樣品 Ct 值,就可以計算出樣品中所含的模板量。
目前常用熒光標(biāo)記方法
方法 | 優(yōu)點 | 缺點 | 應(yīng)用范圍 |
SYBR Green I | 適用性廣 靈敏 方便 便宜 | 引物要求高 易出現(xiàn)非特異條帶 | 科研中對各種目的基因定量分析,基因表達(dá)量的研究,轉(zhuǎn)基因重組動植物研究 |
Taqman | 特異性高 重復(fù)性好 | 價格高 只適合特定目標(biāo) | 病原體檢測,疾病耐藥基因研究,藥物療效考核,遺傳疾病診斷 |
分子信標(biāo) | 高特異性 熒光背景低 | 只適合特定目標(biāo) 設(shè)計困難 價格高 | 特定基因分析,SNP分析 |
熒光定量 PCR 反應(yīng)體系舉例 | |
試劑 | 含量 |
2xGoTaq Master Mix | 5µl |
無核酸酶水 | 3.5µl |
上游引物 | 0.25µl |
下游引物 | 0.25µl |
基因組 DNA | 1µl(約20ng)梯度稀釋 |
共 10µl |
儀器與耗材
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),就成了熒光定量 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 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)增才能檢測完不同的目的基因片段的量。該儀器主要用于醫(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)。