① PCR 三步循环 —— 分子的「复印机」
PCR(聚合酶链式反应)的本质,是用一对引物把目标 DNA 片段在体外反复复制。每经历一个「变性→退火→延伸」的温度循环,目标 DNA 数量就翻一倍,n 个循环后放大到原来的 2ⁿ 倍 —— 30 个循环就是约 10 亿倍。这就是它能把极微量的病毒核酸「放大到能看见」的根本原因。
三步温度循环
变性:高温把双链「拉开」成单链;退火:降温让引物结合到目标位点;延伸:聚合酶顺着引物合成新链。周而复始,指数扩增。
关键点
· 变性温度不够 → 解链不彻底,扩增失败
· 退火温度是关键:太高引物不结合(假阴性),太低非特异结合(假阳性)
· 延伸时间由片段长度和酶的延伸速率决定(Taq 约 1 kb/min)
对应宝锐货号
E20/FE20 Robustart Taq QS Ⅱ M2181 FastAmpli Premix
客户自配体系买酶,图省事买预混液(酶+dNTP+缓冲液已配好)。
📚 Saiki RK et al. (1988) Science 239:487–491 — 首次用耐热 Taq 酶实现自动化 PCR,是 PCR 走向实用的里程碑;Mullis KB & Faloona FA (1987) Methods Enzymol 155:335–350 — PCR 原理奠基。
② 实时荧光定量 qPCR —— 边扩增边「数数」
普通 PCR 是「扩增完再看结果」,qPCR 则是每个循环都测一次荧光。荧光强度反映产物量,把每个循环的荧光连起来,就得到一条 S 形的扩增曲线:基线期(信号淹没在背景里)→ 指数期(每循环翻倍)→ 平台期(原料耗尽)。
扩增曲线与 Ct 值
Ct 值(循环阈值):荧光信号首次超过阈值线时的循环数。Ct 越小 = 初始模板越多。样本里病毒越多,Ct 就越小(比如 20 vs 35)。
为什么 Ct 能定量?
因为扩增是指数的,初始模板量每差 10 倍,Ct 大约就差 3.3 个循环。用已知浓度的标准品做出「浓度—Ct」标准曲线,就能把未知样本的 Ct 换算成浓度。
对应宝锐货号
M2181-4 FastAmpli Premix-UNG Ⅳ M2071 Superstart Premix
Probe qPCR 预混液 = 探针法定量专用。
📚 Higuchi R et al. (1993) Nat Biotechnol 11:1026–1030 — 首次实现 PCR 扩增的实时荧光监测,奠定 qPCR 基础。
③ 探针法 vs 染料法 —— 两条「发光」路线
qPCR 靠什么发光?两种主流化学:TaqMan 探针法和 SYBR 染料法。这是客户最常问、也最容易分不清的点。
TaqMan 探针法
特异性最高,多重检测首选
- 探针两端带荧光基团(5')和淬灭基团(3'),完整时不发光
- 扩增时酶用 5'→3' 外切酶活性把探针「咬断」,荧光基团和淬灭基团分离 → 发光
- 只认特定序列 → 特异性高,一管可装多个探针做多重检测
- 成本较高,需专门设计探针
SYBR 染料法
便宜通用,特异性靠熔解曲线
- 染料结合任何双链 DNA就发光,不需探针
- 便宜、通用 → 适合初筛、大量样本
- 会结合非特异产物/引物二聚体 → 特异性弱
- 靠熔解曲线(看产物 Tm 值)判断特异性
对应宝锐货号:宝锐主推 Probe qPCR 预混液(探针法),货号 M2181 FastAmpli M2071 Superstart M5244 Neoscript RT。客户做多联检(呼吸道多合一)、要求特异性,推探针法体系。
📚 Holland PM et al. (1991) PNAS 88:7276–7280 — 首次利用 Taq 酶 5'→3' 外切酶活性水解探针(TaqMan 原理)。
④ 逆转录 —— 让 RNA 也能测
很多病毒(新冠、流感、艾滋病)基因组是 RNA,而 PCR 只能扩增 DNA。所以要先逆转录:用逆转录酶把 RNA 复制成互补 DNA(cDNA),再进入 PCR。
一步法 vs 两步法
· 一步法(One-step):逆转录 + qPCR 同一管完成,省事、污染风险低 → 宝锐 RT 预混液主形态
· 两步法(Two-step):先单独逆转录成 cDNA,再 qPCR,更灵活、适合大量样本复用 cDNA
对应宝锐货号
E13/FE13 Neoscript RTase(逆转录酶,自配体系)
M5244 Neoscript Fast RT Premix MD2104 SensiDirect RT Premix(一步法预混液)
销售要点:客户问「你们逆转录酶耐不耐高温?」—— 高温逆转录能打开 RNA 二级结构,效率更高、假阴性更少。Neoscript RTase 耐高温是卖点。
📚 Verma IM (1977) Biochim Biophys Acta 473:1–38 — 逆转录酶经典综述。
⑤ UNG/dUTP 防污染 —— 防止「假阳性」
qPCR 最大的敌人是气溶胶污染:上一次扩增的产物飞溅到空气里,污染下一次反应,造成「样本没病毒却测出阳性」(假阳性)。防污染的成熟方案是 UNG/dUTP 体系:
1. 反应里用 dUTP 代替 dTTP,扩增产物里就带「尿嘧啶 U」标记
2. 反应前加 UNG 酶(尿嘧啶 DNA 糖基化酶),它专切含 U 的 DNA
3. 上轮残留的产物(含 U)被 UNG 降解,真正的样本(含 T,不含 U)不受影响
对应宝锐货号:宝锐预混液标配 UNG(货号名里的「-UNG」就是防污染),如 M2181 FastAmpli Premix-UNG Ⅳ;也可单独买 E01 UNG 搭配自配体系。
📚 Longo MC et al. (1990) Gene 93:125–128 — 首次提出用尿嘧啶 DNA 糖基化酶(UDG/UNG)控制 PCR 交叉污染。
⑥ 热启动 —— 消灭「低温错配」
PCR 配液时温度低,酶可能提前工作,把错配的引物「乱扩」,产生非特异产物。解决方法是热启动(Hot Start):常温下抑制酶活性,升温到变性温度后才激活。
两种热启动修饰
| 方式 | 原理 | 特点 |
| 抗体修饰 | 抗体堵住酶活性中心 | 激活快、无需额外步骤 |
| 化学修饰 | 化学基团修饰酶 | 更稳定、但需短时高温激活 |
对应宝锐货号:E20/FE20 Robustart Taq QS Ⅱ(热启动 Taq)、E03 HS Taq、E29 Neoscript RTase HS(热启动逆转录酶)。「QS」「HS」就是热启动的标志。
📚 Chou Q et al. (1992) Nucleic Acids Res 20:1717–1723 — 热启动 PCR 提升低拷贝扩增的经典研究。
⑦ 性能指标 —— 客户拿来「比货」的硬指标
客户对比原料时,盯的就是这几个数。能看懂、能解释,才算「懂技术」的销售。
| 指标 | 含义 | 好坏的判断 |
| 灵敏度 / LOD | 能可靠检出的最低浓度 | 越低越好,如「5 拷贝/反应」 |
| 特异性 | 只扩增目标、不碰非目标 | 熔解曲线单峰、无非特异扩增 |
| 扩增效率 | 每循环模板翻倍率 | 90–110% 为佳(理想 100%) |
| 线性范围 | Ct—浓度线性对应区间 | 越宽越实用 |
| 批间差 | 不同批次性能一致性 | 越小越好,原料厂核心竞争力 |
| 稳定性 | 储存/冻融后性能不衰减 | 冻融耐受次数、货架期 |
📚 Bustin SA et al. (2009) Clin Chem 55:611–622 — MIQE 指南,qPCR 实验设计、执行、报告的国际标准,客户质疑数据时可用它作权威依据;2025 年已更新为 MIQE 2.0。
⑧ LAMP 等温扩增 —— 不要 PCR 仪的快检
LAMP(环介导等温扩增)在恒定温度(60–65℃)下就能扩增,不需要反复升降温度,因此不需要昂贵的 PCR 仪,非常适合POCT、现场快检、基层检测。核心是 Bst DNA 聚合酶(具链置换活性)。
对应宝锐货号:PFHW1007 Lamp Premix Plus(Bst2.0/3.0 热启动)、FE103 Bst 2.0 HS(Bst 酶)。
📚 Notomi T et al. (2000) Nucleic Acids Res 28:e63 — LAMP 技术奠基论文。