PCR实验室设计讲课稿
PCR实验室设计
PCR实验室设计PCR实验室是进行聚合酶链反应（PCR）的地方，它是生物学研究中非常重要的一个实验室，用于复制和扩增DNA片段。
设计一个高效的PCR实验室，不仅需要考虑实验室的空间大小、设备等基本因素，还需要考虑实验室的安全性、环境条件和实验流程等细节。
下面将详细介绍如何设计一个高效的PCR实验室。
一、实验室布局：1.实验室面积：根据实验人员数量和需要进行PCR实验的频率确定实验室的面积，通常每个实验员需要4-6平方米的工作空间。
2.工作流程：实验室的布局应该考虑实验流程的合理性和高效性，例如将实验室分为样品准备区、PCR反应区和实验结果分析区等不同功能区域，便于实验员分工合作。
3.设备安放：PCR实验室需要安放PCR仪器、振荡器、离心机等设备，要确保设备之间有足够的空间，且易于实验员操作和维护。
4.实验室设施：实验室应该有充足的通风系统和洁净工作台，确保实验环境的清洁和无菌。
二、实验室设备：1.PCR仪器：PCR实验室必备的设备是PCR仪，用于DNA片段的扩增和复制，选择品牌好、性能稳定的PCR仪器。
2.离心机：用于离心PCR反应液，分离DNA片段和其他细胞成分，选择转速稳定、操作简单的离心机。
3.振荡器：用于振荡PCR反应管中的混合液，促使反应液均匀混合，选择振幅可调、操作便捷的振荡器。
4.电泳仪：用于检测PCR反应结果，分析DNA片段的长度和浓度，选择具有高分辨率、高灵敏度的电泳仪。
5.冰箱和冰盒：用于暂存PCR反应物和样品，确保PCR反应的成功进行。
6.光谱仪：用于检测PCR反应结果的准确性和一致性，选择灵敏度高、准确性好的光谱仪。
三、实验室安全：1.实验员培训：所有进入PCR实验室的人员都需要接受PCR实验操作的培训，了解实验室的安全规范和操作流程。
2.实验室标志：实验室内应该有清晰的标志和警示标识，提醒实验员注意实验室的安全规定。
3.废物处理：PCR实验产生的废物需要正确处理，避免对环境和人员造成危害。
PCR实验室设计
PCR实验室设计PCR（聚合酶链式反应）是一种常用的分子生物学技术，用于在体外扩增特定DNA序列。
PCR实验室的设计需要充分考虑实验操作的安全性、便捷性和效率。
以下是一个PCR实验室的设计，以确保实验的高质量和可靠性。
一、实验室的布局与功能分区：1.实验准备区：包括实验布局和设备准备、试剂制备等工作台2.样本处理区：用于样本预处理和DNA/RNA提取，配备组织破碎器、离心机等设备3.反应体制备区：用于PCR反应混合液的制备，包括试剂台和标本分发器4.PCR扩增区：用于PCR反应，包括PCR仪和相应的电源、稳定器等设备5.分析区：用于PCR产物分析，包括凝胶电泳仪和镜下分析设备6.洗涤区：用于实验工具和试剂的清洗，包括洗涤槽和滤水装置7.废物处理区：用于废弃物和污染物的处理，包括污染物容器和化学废液处理设备二、实验室设备和仪器选择：1.PCR仪：根据实验室需要选择合适的PCR仪，可以同时进行多个PCR反应。
2.离心机：用于样本离心和试剂混合液离心。
3.能量稳定器：保证PCR反应的稳定温度。
4.凝胶电泳仪：用于PCR产物的凝胶电泳和分析。
5.UV照射装置：用于观察凝胶电泳结果。
6.温度控制设备：用于样本处理、制备反应液等过程中的温度控制。
7.洗涤设备：包括洗涤槽和滤水装置，用于实验工具和试剂的清洗。
8.试剂和试剂盒：根据实验需要选择合适的PCR试剂和试剂盒。
三、实验室安全防护：1.实验室操作人员必须熟悉PCR实验的操作流程和安全规范，并穿戴符合实验要求的防护服和个人防护装备。
2.实验室内的工作台面和器材应保持清洁，定期进行消毒处理。
3.实验室应设有紫外线灯，用于灭菌PCR仪和操作面的工作区域。
4.实验室内要有火灾报警器、灭火设备和紧急出口标识，以应对紧急情况。
5.明确废弃物的处理方法，遵循实验室废弃物处理规范。
四、实验室标识和操作指导：1.实验室应有明确的标识，包括实验室名称、实验室规章制度和安全提醒等标识。
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PCR实验室分区设置及要求ppt课件
含反应混合液的离心管或试管在冰冻前都应 快速离心数秒。大多数用于扩增的试剂都应 冰冻贮存。为避免因单次反应取液而频繁的 冻融主贮存试剂，应分装冰冻贮存试剂溶液。 贮存试剂的分装体积根据通常在实验室内一 次测定所需的扩增反应数来决定。
主反应混合液的组成成份尤其是聚合酶的适 用性和稳定性通过预试验来检查，评价结果 必须有书面报告。对于"热启动"技术(在第一 个高温变性步骤后加入酶)，聚合酶也可不包 含在主反应混合液中。
清洁方法不当也是污染发生的一个主要原因， 因此实验室的清洁应按试剂贮存和准备区至扩 增产物分析区的方向进行。不同的实验区域应 有其各自的清洁用具以防止交叉污染。
6
试剂准备区设置要求
· 超净工作台或试剂配置箱 · 试剂冰箱 · 可调移液器一套（四支）， · 配有带滤芯（防止气溶胶）及无 RNase酶的吸嘴 · 无粉的乳胶手套 · 涡旋器 · 专用工作服 · 无菌离心管
进入各个工作区域必须严格遵循单一方向顺 序，即只能从试剂贮存和准备区、标本制备 区、扩增反应混合物配制和扩增区(简称扩增 区)至产物分析区，避免发生交叉污染。
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在不同的工作区域应使用不同颜色或有明显区 别标志的工作服，以便于鉴别。此外，当工作 者离开工作区时，不得将各区特定的工作服带 出。
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标本制备区设置要求
· 生物安全柜 · 样本冰箱 · 可调移液器一套（四支）， · 带滤芯（防止气溶胶）及无RNase酶的吸 嘴 · 台式微型离心机（最大RCF 16000g，
最小RCF12500g）； · 试管架（Sarstedt 93.1428） · 无粉的乳胶手套 · 涡旋器 · 专用工作服 · 无菌离心管 · 加热块
膜上或微孔板上探针杂交方法(同位素标记 或非同位素标记)、琼脂糖凝胶电泳、聚丙 烯酰胺凝胶电泳、Southern转移、核酸测 序方法等。 目前国内的商品试剂盒绝大部分均采用非 同位素标记的微孔板上探针杂交方法，即 PCR-ELISA方法，也有膜上探针杂交方法。
PCR实验室设计PPT课件
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1
临床基因扩增检验实验室设计
❖ 依据：卫生部颁发的《临床基因 扩增检验实 验室管理暂行办法》 （卫医发[2002]10号）
❖ 《医疗机构临床基因扩增管理法》 (卫办医政发〔2010〕194号)
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2
实验室设计
❖ 空间充分合理的空间 ❖ 良好的照明 ❖ 空调设备
产物分析区
扩增区
标本制备区 试剂准备区
空气流向
空气流向 缓冲间
空气流向 缓冲间
空气流向 缓冲间
专用走廊
工作流向
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A
扩增区
门 产物分析区
标本制备区 门
门
试剂准备区
门
外走廊
门
B
扩增及产物分 析区标本制备区来自门试剂准备区 门门
精选PP外T走课廊件
门
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3
临床PCR实验室设计的一般原则
❖ 各区独立
❖ 注意风向 “十六字口诀”
❖ 因地制宜
❖ 方便工作
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理想的PCR实验室设计A
产物分析区
扩增区
标本制备区 试剂准备区
空气流向
空气流向 缓冲间
空气流向 缓冲间
空气流向 缓冲间
专用走廊
工作流向
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理想的PCR实验室设计B
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PCR实验室课件
目的
保护操作人员 保护环境 保护样品
临床PCR实验室工作流程
试剂储存准备
扩增试剂的配制 、分装和保存
标本制备区 装；核 酸提取、保存和加样
扩增反应区
扩增产物的测定、结 果分析、登记及报告
如使用全自动分析 仪，区域可适当合 并,三四区可合并为 扩增产物分析
PCR实验室平面设计
○在入口处设缓冲间○缓冲间比专用走廊更有意义。
有问题！
建筑结构
阴角 均采用
圆弧线条密封
洗手池
三、实验室设施、仪器设备
• 临床基因扩增检验实验室应有充分合理的 分区、空间、良好的照明和空调设备
• 实验室仪器设备应保养良好，实验用品要 达到相应的要求。加样器的校准？带滤塞 吸头的使用及质检？离心机？热循环仪？ 水浴箱和/或恒温干浴仪？
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
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9 超净工作台
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10 专用工作服和工作鞋
11 消耗品：一次性手套、一次性吸水纸、耐高压处理的离心管和加样器吸头（带滤心）
12 专用办公用品
仪器设备及管理
• 加样器：维护、校准 • 扩增仪：维护、校准 • 恒温干浴仪或水浴箱：维护、校准 • 离心机：维护 • 生物安全柜：维护 • 冰箱：维护
PCR实验室各区的设备配置表
序号
名称
实验二、PCR(不跑电泳)讲课教案
2
35 52 ℃（退火）
30s
72 ℃（延伸）
30s
3
1
72 ℃（补充延 伸）
10min
4
1
12℃
置于12 ℃ 可短时间 保存PCR 产物；若 需长时间 保存取出 后置-20 ℃ 保存
引物设计
PCR引物设计的原则
引物长度：16-30nt (20±2nt) G+C%：40-60% 四种碱基应随机分布，在3’末端不存在连续3个G或C 在引物内，尤其是在3’端不应存在二级结构（引物内互补配
Khorana (1971)等最早提出核酸体外扩增的设想：“经DNA变性，与合适 的引物杂交，用DNA聚合酶延伸引物，并不断重复该过程便可合成tRNA基 因。” 1985年，Kary Mullis在Cetus公司工作期间，发明了PCR。Mullis要合成 DNA引物来进行测序工作，却常为没有足够多的模板DNA而烦恼。 1983年4月的一个星期五晚上，他开车去乡下别墅的路上,猛然闪现出“多 聚酶链式反应”的想法。 1983年12月，Mullis用同位素标记法看到了10个循环后的49 bp长度的第一 个PCR片段； 1985年10月25日申请了PCR的专利，1987年7月28日批准（专利号 4,683,202 ），Mullis是第一发明人； 1985年12月20日在Science杂志上发表了第一篇PCR的学术论文，Mullis是 共同作者； 1986年5月，Mullis在冷泉港实验室做专题报告，全世界从此开始学习PCR 的方法。
实验二、PCR(不跑电泳)
全触摸屏PCR仪（Bio-Rad）
什么是聚合酶链式反应（PCR）？
聚合酶链式反应 (Polymerase Chain Reaction， PCR）是模拟DNA的复制过程，在体外特异性扩 增DNA片段的方法，从而获得大量的同一序列 DNA。每经过一轮扩增，模板分子数增加一倍， 经过n次循环后，模板分子数变为原来的2n倍。
PCR实验室设计说明教案资料
PCR实验室设计说明PCR实验室分为四个区域，进入各工作区域必须严格按照单一方向进行，不同的工作区域使用不同的工作服（例如不同的颜色）。
工作人员离开各工作区域时，不得将工作服带出，四区域分别为：1.试剂配制区n2.样品处理区n3.核酸扩增区n4.产物分析区n如使用全自动分析仪，区域可适当合并,三四区可合并为扩增产物分析。
各区的功能是：1.1.1 试剂准备区：扩增试剂的配制、分装和保存。
1.1.2 样品处理区：样品登记、分装；核酸提取、保存和加样。
1.1.3 扩增产物分析区：扩增产物的测定、结果分析、登记及报告。
1.2 扩增前区与扩增后区应严格分开，须使用不同的房间，两区之间最好有一定的间隔。
1.3 使用商品化试剂盒可在样品处理区进行少量试剂配制。
1.4 在满足下列操作和清洁处理要求的前提下样品处理区和试剂准备区可设在同一房间内：1.4.1 在生物安全柜内操作。
1.4.2 每个实验人员、实验组分别使用各自的试剂及耗材。
1.4.3 盛放污染材料的器皿密封并一次性使用。
1.4.4 用有效的方法对操作区域和共享器具在实验前后进行清洁及消毒。
设计要求：PCR实验室可以是分散形式，也可以是组合形式,现要主要是以组合形式为主流。
完成一组PCR 实验，通常应经过试剂配制、样品处理、核酸扩增及产物分析四个实验过程，若实验工艺需要，还应增加样品粉碎过程。
一、分散形式PCR实验室所谓分散形式PCR实验室，是指完成上述实验过程的实验用房彼此相距较远，呈分散布置形式。
对于这种布置形式的PCR实验室，由于各个实验之间不易相互干扰，因此无需特殊条件要求。
二、组合形式PCR实验室所谓组合形式PCR实验室, 是指完成PCR四个实验过程的实验用房相邻布置，组成独立实验区域的形式。
对于组合形式PCR实验室，由于各个实验间集中布置，容易造成相互干扰，因此，对总体布局以及屏障系统具有一定的要求。
各室在入口处设缓冲间，以减少室内外空气交换。
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P C R实验室设计
1 PCR实验室平面布局
PCR扩增检验实验室原则上分为四个单独的工作区域：试剂贮存和准备区、标本制备区、扩增反应混合物配制和扩增区、扩增产物分析区。
为避免交叉污染，进入各个工作区域必须严格遵循单一方向进行，即只能从试剂贮存和准备区→标本制备区→扩增反应混合物配制和扩增区→扩增产物分析区。
各实验区之间的试剂及样品传递应通过传递窗进行。
PCR实验室平面布置示意图如图1所示
图1
2实验室空调通风系统设计及压力控制
PCR实验室并没有严格的净化要求，但是为避免各个实验区域间交叉污染的可能性，宜采用全送全排的气流组织形式。
同时，要严格控制送、排风的比例以保证各实验区的压力要求。
2.1试剂贮存和准备区
该实验区主要进行的操作为贮存试剂的制备、试剂的分装和主反应混合液的制备。
试剂和用于样品制作的材料应直接运送至该区，不得经过其他区域。
试剂原材料必须贮存在本区内，并在本区内制备成所需的贮存试剂。
对与气流压力的控制，本区并没有严格的要求。
2.2标本制备区
该区域主要进行的操作为样本的保存、核酸(RNA、DNA)提取、贮存及其加入至扩增反应管和测定DNA的合成。
本区的压力梯度要求为：相对于邻近区域为正压，以避免从邻近区进入本区的气溶胶污染。
另外，由于在加样操作中可能会发生气溶胶所致的污染，所以应避免在本区内不必要的走动。
2.3扩增反应混合物配制和扩增区
该区域主要进行的操作为DNA扩增。
此外，已制备的DNA模板 (来自样本制备区)的加入和主反应混合液(来自试剂贮存和制备区)制备成反应混合液等也可在本区内进行。
本区的压力梯度要求为：相对于邻近区域为负压，以避免气溶胶从本区漏出。
为避免气溶胶所致的污染，应尽量减少在本区内的不必要的走动。
个别操作如加样等应在超净台内进行。
2.4扩增产物分析区
该区域主要进行的操作为扩增片段的测定。
本区是最主要的扩增产物污染来源，因此对本区的压力梯度的要求为：相对于邻近区域为负压，以避免扩增产物从本区扩散至其它区域。
3污染的预防与控制
PCR实验室设计的核心问题是如何避免污染。
在实际工作中，常见的有以下几种污染类型：扩增产物的污染；天然基因组DNA的污染；试剂的污染以及标本间的污染。
由于一旦发生污染，实验就必须停止，直到找到污染源为止，而且实验结果必须作废，需重新进行实验。
所以发生污染后再围绕实验室来寻找污染源不但耗时而且繁琐，浪费人力物力。
因此要避免污染，首先应是预防，而不是排除。
3.1工作区域的严格划分
（1）各个实验区域设置合理；
（2）各个实验区域要有明显的标记（如醒目的门牌或不同的地面颜色等），以避免各个不同实验区域设备物品、试剂等发生混淆。
3.2合理的系统设置
（1）合理的空调通风系统设置，尽量采用全送全排的空调系统；
（2）严格的气流压力控制，保证不同的实验区内不同的压力要求。
3.3 规范的操作
（1）扩增检验实验室的技术人员必须进行上岗培训，经培训合格后才能从事临床基因扩增检验的工作；
（2）在实验操作过程中，操作者必须戴手套，并经常更换。
此外，操作中使用一次性帽子也是一个有效地防止污染的措施；
（3）清洁工作及时、正确。
实验工作结束后，必须立即对本区进行清洁。
除常规的消毒液体对表面进行擦拭消毒或紫外线灯的照射消毒外，对一些实验设备还应进行高压消毒处理。
3.4严格的管理
（1）严格控制进出实验室的人员。
与实验无关的人员不得随意进出实验室，有条件的情况下要设置独立的通道和进出整个实验区的门；
（2）尽量减少在实验区内不必要的走动以减少交叉污染的可能性。
（3）扩增产物分析区是最主要的扩增产物污染来源，废液不能在实验室中倾倒，必须经消毒液浸泡消毒后在远离实验室的地方弃掉，用过的吸头等一次性材料也应经消毒液浸泡消毒后统一处理，如焚烧等；
（4）扩增产物分析区可能会用到某些可致基因突变和有毒物质，应特别注意实验人员的安全防护。
3.5完备的实验室配套设施
完备的实验室配套设施是保证实验工作的必要条件，应根据各个实验室实验内容的不同配备相应的设备和仪器，如超净工作台、离心机、加样器等。