Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Термоциклер (также известный как термоциклер, ПЦР-машина или усилитель ДНК) — лабораторный прибор, наиболее часто используемый для амплификации фрагментов ДНК с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР). Термоциклы также могут применяться в лабораториях для проведения других температурно-зависимых реакций, включая гидролиз ферментами рестрикции или быструю диагностику. Прибор оснащен термоблоком с отверстиями для размещения пробирок, содержащих реакционные смеси. Затем термоциклер последовательно повышает и понижает температуру блока по заранее запрограммированным этапам.
The thermal cycler (also known as a thermocycler, PCR machine or DNA amplifier) is a laboratory apparatus most commonly used to amplify segments of DNA via the polymerase chain reaction (PCR). Thermal cyclers may also be used in laboratories to facilitate other temperature sensitive reactions, including restriction enzyme digestion or rapid diagnostics. The device has a thermal block with holes where tubes holding the reaction mixtures can be inserted. The cycler then raises and lowers the temperature of the block in discrete, pre programmed steps.
История
Самые ранние термоциклеры были разработаны для использования с фрагментом Кленова ДНК-полимеразы I. Поскольку этот фермент разрушался на каждом этапе нагрева процесса амплификации, новый фермент приходилось добавлять в каждом цикле. Это привело к созданию громоздкого устройства на основе автоматизированного пипеттора с открытыми реакционными пробирками. Позже процесс ПЦР был адаптирован для использования термостабильной ДНК-полимеразы из *Thermus aquaticus*, что значительно упростило конструкцию термоциклера. В то время как в некоторых старых машинах блок погружался в масляную баню для контроля температуры, в современных ПЦР-машинах обычно используется элемент Пельтье. Качественные термоциклеры часто оснащаются серебряными блоками для обеспечения быстрых изменений температуры и равномерного распределения температуры по всему блоку. Другие термоциклеры имеют несколько блоков с высокой теплоемкостью, каждый из которых поддерживается при постоянной температуре, а реакционные пробирки перемещаются между ними автоматизированным способом. Были созданы миниатюрные термоциклеры, в которых реакционная смесь перемещается по каналу через горячие и холодные зоны на микрофлюидном чипе. Термоциклеры, предназначенные для количественной ПЦР, имеют оптические системы, позволяющие контролировать флуоресценцию в процессе циклирования реакции.
The earliest thermal cyclers were designed for use with the Klenow fragment of DNA polymerase I. Since this enzyme is destroyed during each heating step of the amplification process, new enzyme had to be added every cycle. This led to a cumbersome machine based on an automated pipettor, with open reaction tubes. Later, the PCR process was adapted to the use of thermostable DNA polymerase from Thermus aquaticus, which greatly simplified the design of the thermal cycler. While in some old machines the block is submerged in an oil bath to control temperature, in modern PCR machines a Peltier element is commonly used. Quality thermal cyclers often contain silver blocks to achieve fast temperature changes and uniform temperature throughout the block. Other cyclers have multiple blocks with high heat capacity, each of which is kept at a constant temperature, and the reaction tubes are moved between them by means of an automated process. Miniaturized thermal cyclers have been created in which the reaction mixture moves via channel through hot and cold zones on a microfluidic chip. Thermal cyclers designed for quantitative PCR have optical systems which enable fluorescence to be monitored during reaction cycling.
Современные инновации
Современные термоциклеры оснащены нагреваемой крышкой, которая прижимается к крышкам реакционных пробирок. Это предотвращает конденсацию влаги из реакционных смесей на внутренней поверхности крышек. Традиционно для этой цели использовали слой минерального масла. Некоторые термоциклеры оснащены полностью регулируемой нагреваемой крышкой, позволяющей использовать нестандартную или разнообразную ПЦР-пластиковую посуду. Некоторые термоциклеры оснащены несколькими блоками, позволяющими одновременно проводить несколько различных ПЦР-реакций. Некоторые модели также имеют функцию градиента, позволяющую устанавливать разные температуры в разных частях блока. Это особенно полезно при подборе оптимальной температуры отжига для ПЦР-праймеров.
Modern thermal cyclers are equipped with a heated lid that presses against the lids of the reaction tubes. This prevents condensation of water from the reaction mixtures on the insides of the lids. Traditionally, a layer of mineral oil was used for this purpose. Some thermal cyclers are equipped with a fully adjustable heated lid to allow for nonstandard or diverse types of PCR plasticware. Some thermal cyclers are equipped with multiple blocks allowing several different PCRs to be carried out simultaneously. Some models also have a gradient function to allow for different temperatures in different parts of the block. This is particularly useful when testing suitable annealing temperatures for PCR primers.