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细菌学诊断新技术
作者:佚名 来源:生物秀 时间:2006-9-26

      (2)核酸置换杂交分析法 (Strand displacement assay)
      它是在夹心杂交法的基础上改进的一种方法。先奖捕获探针连接在固相物上,然后在此探针上以微弱的结合方式杂交一个短小能产生信号的核酸,如果靶DNA能与捕获探针杂交可通过竞争置换出带信号的核苷酸片段,在检测过程中产生信号的单股核酸可转化为ATP,再加入荧光素酶,用生物发光分析法检测。其优点在于背景干扰小,敏感性强。缺点为不是所有捕获探针都能应用这种方法杂交,且信号探针会不断地从捕获探针上脱落。
      (3)浸染棒法 (Dipstick assay)
      它是夹心杂交法最新的一种改进方法。它用两种探针,其中一个进行标记,另一个是单核苷酸长链,如多聚腺苷酸。浸染棒上包裹与多聚腺苷酸长链探针能互补配对的碱基成分,即多聚胸腺嘧啶,尽管杂交反应在溶液中完成,但浸染棒是完成最后检测的固相支持物。它比薄膜法能更有效地减少背景干扰,提高检测效率。亦已用于沙门氏菌和李氏菌的检测。对荧光素标记探针可用辣根过氧化物酶标记荧光素抗体,通过比色法检测复合物浓度。
      6.聚合酶技术(PCR)的原理及其发展
      (1)PCR技术原理
      为提高DNA探针的敏感性,可先将靶DNA序列扩增,增加DNA数量,使其达到足够的检测量,若反应以动力学为基础,则能定量分析。1983年Millus 和Cetus发明了最基本的扩增DNA或增加样品中特殊核苷酸片段数量的方法·聚合酶链反应即PCR法。PCR法建立在三步重复发生反应的基础上。①通过热处理将双股DNA变性裂解成单股DNA;②退火延伸引物至特异性寡核苷酸上;③酶促延伸引物与DNA配对合成模板,引物退火,变性DNA片段,引物杂交形成的模板可参与再次反应。溶液中核苷酸通过酶聚合成相互补对的DNA片段,并能重新裂解成单股DNA,成为下次PCR复制的模板。因此每次循环特异性DNA将以双倍量增加。典型扩增经过20�40次循环能引起100万倍的扩增。在PCR反应中引入Taq聚合酶使反应得以半自动化和简便反应程序。用扩增DNA进行的PCR反应具有无与伦比的优越性。如用同位素标记两种基因(Lac Z 和 Lam B)的,探针做PCR反应检测水源中E.Coli,检测量达到105 细菌/100ml。为快速准确的检测食品中污染的病原微生物带来一线曙光。
       当然PCR也存在缺点,主要是系统容易受外源DNA的污染,并随样品中待检DNA一起扩增。特别是1990年Bottger发现某些Taq聚合酶被外源性DNA物质污染。另外试验中需要一定的特殊设备和熟练的操作技术,尚不能全自动化,需要花劳力制备待检样品。
      (2)Qβ复制酶法
      Gene-Tark改良了PCR方法,建立了Qβ复酶系统扩增法。这种命名是根据反应过程中起扩增作用的酶来确定的。通过探针与靶DNA相结合,系统以酶学方法促进扩增。该探针是含有一个模板区域的RNA探针,其三级结构称作MDV1。系统含有RNA指导的RNA聚合酶、Qβ和复制酶。扩增MDV-1的速度很快。每循环一次需15-20秒,共循环15-30分钟。千分之一含量的RNA可扩增到125-200ng,一亿倍扩增。由于大量合成RNA,用简单的比色法就能检测杂交反应。反应呈动力学特征,建立标准曲线,确定初始结合物浓度,就可做定量分析。缺点是酶易受污染,导致敏感性下降,背景干扰限制了方法的实际应用。
      6.3.连续扩增反应法(Lar)
      Lar是在PCR基础上的又一种改进,同PCR不同之处在于它不扩增单个核苷酸形成DNA分子,而是用一种称作T4DNA连接酶把两个寡核苷酸彼此相连。通过连接酶的作用,两者能相互交联,在这种情况下,同PCR反应一样,连结的寡核苷酸沿原始系列排列,并成为下次循环的模板。循环20-30次可把原始靶DNA含量增加100万倍。但它需对整个靶DNA序列事先有明确了解,否则一个碱基错配就会导致寡核苷酸相互连结的失败。
      (4)转录放大系统(TAS/3SR/NASBATM)
      1989年Kwoh等介绍了一种新技术,转录扩增系统(TAS),它是包括DNA合成和RNA转录的双重循环过程。它以变性DNA和一般RNA为引物的寡核苷酸靶序列,这个寡核苷酸上包含多聚酶结合部和与靶序列互补配对的片段。杂交时,引物与靶序列结合,反转录酶延伸引物与靶序列互相配对,热变性后,另外一个寡核苷酸退火成新股DNA。再加入反转录酶产生与新股DNA互补的双股DNA。并延伸原始的已退火的引物至另外一个靶序列上。加入RNA聚合酶,可以扩增RNA的拷贝数(10-1000)。因此方法仅需4次循环就能得到RNA分子1,000,000个拷贝数。
      1990年Gualelli修正了TAS法,设计了一种称作自我片段复制扩增系统(3SR)。3SR与TAS不同之处在于,3SR是等温反应(37℃-42℃),需要降解RNA靶序列。如果包括最初变性这一步,3SR方法还是需要扩增DNA,RNaseH用于降解在TAS反应中形成的RNA-DNA杂合物,并转化成双股DNA。在双股DNA的每一末端都含有一个聚合酶结合部,双股DNA继续循环并作为合成RNA的模板,再次参加反应过程。15分钟就能放大100,000个拷贝。而PCR法即使有100%扩增效果也需要85分钟才能取得同样结果。
      与PCR相比它不用热循环,因此不必调节反应温度,所有反应在一个反应管中完成。另外3SR能区分DNA和RNA,同其它扩增反应一样,3SR易受外源核酸的污染。由于反应所需的酶多,并且与其它方法相比,反应严格性低,所以特异性较差。
      1989年Cangene发明了核酸片段扩增法(NASBMTM),此法已获得欧洲专利。据报导它能将100个分子的DNA扩增到100ug。

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