定量PCR仪荧光检测系统研究
发布时间：2021-10-26 13:59
聚合酶链反应（PCR）能在体外大量扩增特定的DNA片段,自1985年发明以来在疾病诊断、药物筛选、检验检疫等领域获得了广泛应用,极大地推动了分子生物学等相关学科的发展。定量PCR技术不仅能够大量扩增DNA,而且能实现对初始DNA模板的准确定量,使得基因分析技术从原先粗放式的定性分析向精确的定量分析转变,在临床诊断及检验检疫等方面具有重要意义。荧光检测系统通过监测PCR进程,将荧光信号实时转换成电信号,经分析与处理实现对DNA初始模板的定量,是定量PCR仪实现准确定量的核心部件之一本文从荧光的发光原理、荧光特性及定量PCR的定量原理入手,通过对定量PCR实验中常用的荧光标记物质的发光原理、光谱特性等进行分析和研究,针对定量PCR仪中荧光检测的特殊应用要求,结合荧光分析法中各种荧光的检测手段,完成了荧光信号检测系统的设计和建立,实现了在单一激发光下对四种不同波长段荧光信号的采集与处理。此外,对本文设计的荧光检测系统进行了相关性能测试。实验表明,系统本底噪声小、灵敏度高、动态范围大、遮光有效、抗干扰能力强、重复性好,系统性能基本满足实际应用要求。同时从工程角度提出了系统在实际应用中的建议及系...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
消除信号电缆等效电容影响
可实现对模板DNA的准确定量，目前已被广泛应用于基础科学研究、临床诊断、疾病研究及药物研发等领域。1.1.1定量PCR技术1985年美国PE一Cetus公司人类遗传研究室的MulhS等发明了具有划时代意义的PCR技术。其原理类似于DNA的体内复制，只是在试管中给DNA的体外合成提供一种合适的环境与条件:模板DNA，寡核普酸引物，DNA聚合酶，合适的缓冲体系，DNA变性、复性及延伸的温度与时间。这种体外核酸扩增技术能在一个试管内将所要研究的目的基因或某一DNA片段于数小时内扩增至十万乃至百万倍，使肉眼能直接观察和判断;可从一根毛发、一滴血、甚至一个细胞中扩增出足量的DNA供分析研究和检测鉴定。PCR技术是生物医学领域中的一项革命性创举和里程碑l’一创。PCR技术的基本原理类似于DNA的天然复制过程，其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核普酸引物。PcR由变性、退火、延伸三个基本反应步骤构成〔6〕:
某些物质吸收了可见、紫外区中一定波长的能量后，基态电子跃迁到激发态，此类跃迁所需时间在10一’55数量级。处于激发态的分子可以通过几种不同途径的去活化过程回到基态〔2，·26]，如图1.2所示。二逻汪笠振动弛致内转换枷妙一..，‘..‘...胜.矛荧光际尹宇森二，份鄂竺灌、…一一一一一土私__~..._~_~~____~一___甘_协、~，一爪JO广万畜遥V公一JI一图1.2分子的部分电子能级示意图当激发态分子到达单重态的最低振动能态时，除发生内外部能量转移外，电子还可跃回到基态的任一振动能级上而以辐射形式发射光量子，这一过程称辐射弛豫，发射的光量子就是分子荧光。发射荧光的过程为10一”一10一75。当激发态分子从第一激发三重态的最低振动能级，发射光量子回到基态的各振动能级，这一去活过程发射的光量子就是磷光。它的发射时间约10一105。任何荧光物质都具有两种特征光谱:激发光谱和发射光谱(也称荧光光谱)。定量PCR中常用荧光染料Rox的荧光光谱‘27)如图 1.3所示。 JRoxO5O1O.O拟侧来黔 0L...400500波长600(nm)700图1.3荧光染料ROX的荧光特征谱发射光谱:当激发光的强度和波长固定不变时(通常固定在最大激发波长处)
【参考文献】：
期刊论文
[1]定量PCR仪热循环系统温度均匀性有限元仿真研究[J]. 黄靖,陈章位,姚英豪,刘娟容. 仪器仪表学报. 2010(05)
[2]强噪声背景下的微弱直流信号的主要检测方法研究[J]. 王田,钱平,马永军. 机械管理开发. 2008(05)
[3]新型藻类分类测量仪荧光检测电路的设计[J]. 殷高方,张玉钧,王志刚,肖雪,金丹,赵南京,刘文清. 大气与环境光学学报. 2008(05)
[4]DNA测序信号去噪分析的一种新方法[J]. 郑华,王立强,石岩,汪洁,陆祖康. 光谱学与光谱分析. 2008(05)
[5]信号噪声干扰处理的两种方法[J]. 贾晓华. 工业控制计算机. 2008(03)
[6]微弱信号的调理电路设计和噪声分析[J]. 张金利,景占荣,梁亮,张玉瑞. 电子测量技术. 2007(11)
[7]PCR技术的研究进展[J]. 林梅,宋璐璐,毛国军. 大众科技. 2007(05)
[8]实时荧光定量PCR技术综述[J]. 邓文星,张映. 生物技术通报. 2007(05)
[9]实时荧光定量PCR应用技术综述[J]. 金锐. 科教文汇(中旬刊). 2007(10)
[10]微弱荧光信号接收器的低噪声设计[J]. 王慧锋,陈晞,张芹. 仪表技术. 2007(06)
硕士论文
[1]提高激光诱导荧光检测信号信噪比的研究[D]. 姜楠.大连理工大学 2008
[2]维生素A荧光检测系统的设计[D]. 宁浩.天津大学 2007
本文编号：3459633
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
消除信号电缆等效电容影响
可实现对模板DNA的准确定量，目前已被广泛应用于基础科学研究、临床诊断、疾病研究及药物研发等领域。1.1.1定量PCR技术1985年美国PE一Cetus公司人类遗传研究室的MulhS等发明了具有划时代意义的PCR技术。其原理类似于DNA的体内复制，只是在试管中给DNA的体外合成提供一种合适的环境与条件:模板DNA，寡核普酸引物，DNA聚合酶，合适的缓冲体系，DNA变性、复性及延伸的温度与时间。这种体外核酸扩增技术能在一个试管内将所要研究的目的基因或某一DNA片段于数小时内扩增至十万乃至百万倍，使肉眼能直接观察和判断;可从一根毛发、一滴血、甚至一个细胞中扩增出足量的DNA供分析研究和检测鉴定。PCR技术是生物医学领域中的一项革命性创举和里程碑l’一创。PCR技术的基本原理类似于DNA的天然复制过程，其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核普酸引物。PcR由变性、退火、延伸三个基本反应步骤构成〔6〕:
某些物质吸收了可见、紫外区中一定波长的能量后，基态电子跃迁到激发态，此类跃迁所需时间在10一’55数量级。处于激发态的分子可以通过几种不同途径的去活化过程回到基态〔2，·26]，如图1.2所示。二逻汪笠振动弛致内转换枷妙一..，‘..‘...胜.矛荧光际尹宇森二，份鄂竺灌、…一一一一一土私__~..._~_~~____~一___甘_协、~，一爪JO广万畜遥V公一JI一图1.2分子的部分电子能级示意图当激发态分子到达单重态的最低振动能态时，除发生内外部能量转移外，电子还可跃回到基态的任一振动能级上而以辐射形式发射光量子，这一过程称辐射弛豫，发射的光量子就是分子荧光。发射荧光的过程为10一”一10一75。当激发态分子从第一激发三重态的最低振动能级，发射光量子回到基态的各振动能级，这一去活过程发射的光量子就是磷光。它的发射时间约10一105。任何荧光物质都具有两种特征光谱:激发光谱和发射光谱(也称荧光光谱)。定量PCR中常用荧光染料Rox的荧光光谱‘27)如图 1.3所示。 JRoxO5O1O.O拟侧来黔 0L...400500波长600(nm)700图1.3荧光染料ROX的荧光特征谱发射光谱:当激发光的强度和波长固定不变时(通常固定在最大激发波长处)
【参考文献】：
期刊论文
[1]定量PCR仪热循环系统温度均匀性有限元仿真研究[J]. 黄靖,陈章位,姚英豪,刘娟容. 仪器仪表学报. 2010(05)
[2]强噪声背景下的微弱直流信号的主要检测方法研究[J]. 王田,钱平,马永军. 机械管理开发. 2008(05)
[3]新型藻类分类测量仪荧光检测电路的设计[J]. 殷高方,张玉钧,王志刚,肖雪,金丹,赵南京,刘文清. 大气与环境光学学报. 2008(05)
[4]DNA测序信号去噪分析的一种新方法[J]. 郑华,王立强,石岩,汪洁,陆祖康. 光谱学与光谱分析. 2008(05)
[5]信号噪声干扰处理的两种方法[J]. 贾晓华. 工业控制计算机. 2008(03)
[6]微弱信号的调理电路设计和噪声分析[J]. 张金利,景占荣,梁亮,张玉瑞. 电子测量技术. 2007(11)
[7]PCR技术的研究进展[J]. 林梅,宋璐璐,毛国军. 大众科技. 2007(05)
[8]实时荧光定量PCR技术综述[J]. 邓文星,张映. 生物技术通报. 2007(05)
[9]实时荧光定量PCR应用技术综述[J]. 金锐. 科教文汇(中旬刊). 2007(10)
[10]微弱荧光信号接收器的低噪声设计[J]. 王慧锋,陈晞,张芹. 仪表技术. 2007(06)
硕士论文
[1]提高激光诱导荧光检测信号信噪比的研究[D]. 姜楠.大连理工大学 2008
[2]维生素A荧光检测系统的设计[D]. 宁浩.天津大学 2007
本文编号：3459633
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