从一升米到一摩尔DNA：生物计量，筑牢核酸精准定量的底层基石

发布日期：2026-11-06

一把米有多重，我们可以用天平称量；那看不见、摸不着的DNA分子，该如何准确“计数”？

在海上科普讲坛第134讲中，上海市计量测试技术研究院刘刚教授以《从一升米有多重到一摩尔DNA有多少，现代生物计量如何让测量更靠谱》为题，为我们揭开了生物计量的神秘面纱。从宏观实物的重量度量，延伸到微观DNA分子的摩尔、拷贝数计量，告诉我们：绝大多数分子检测结果的准确性与可靠性，核心依托于完善的生物计量标准体系支撑。

日常生活中，“一升米多重”是宏观世界的计量；而生命科学实验室里，我们面对的是皮克、飞克级别的核酸分子。“摩尔”作为国际单位制七大基本单位之一，连接起质量与微观粒子数量，阿伏伽德罗常数架起DNA质量与分子拷贝数之间换算的桥梁。同样1ng的DNA，不同片段长度，对应的分子拷贝数天差地别；实验仪器、试剂、操作带来的微小偏差，都可能让最终实验结论南辕北辙。

生物计量，就是生命科学的“标尺”。没有可靠计量标尺，再好的实验技术，也很难给出真实可信的结果。相较于常规核酸浓度检测，生物计量更关注微观精准度，核心关注点在于明确样本内有效DNA分子的真实数量。

在报告中，刘刚教授重点剖析了不同核酸定量手段在生物计量维度的局限与价值。传统紫外分光只能测出核酸总质量，无法区分完整模板、降解碎片，只知“有多重”，不知“有多少个有效分子”；qPCR依靠标准曲线实现相对定量，结果高度依赖标准品的计量溯源，一旦标准品拷贝数存在偏差，整套实验结果就会发生偏移。

刘刚教授在报告中提到，数字PCR（dPCR）在核酸计量溯源领域，是极具应用价值的重要技术手段之一。它无需依赖传统标准曲线定量模式，把核酸样本分散为数万个独立微反应单元，依靠单分子扩增结合泊松分布统计，直接读出样本内核酸分子的绝对拷贝数，完成对DNA分子的直接“计数”，把“一摩尔DNA究竟包含多少分子”这个计量命题落地为实验室可实操的检测。

在生物计量研究中，数字PCR大量用于核酸标准物质的定值工作，为各类分子检测提供量值溯源基础，让不同实验室、不同平台的检测结果可以互认可比。同时数字PCR对样本基质抑制物具备更好耐受能力，面对复杂、降解样本，依旧可以输出稳定的拷贝数结果，能够有效改善传统定量方法普遍存在的计量偏差问题。

这也正是数字PCR技术的核心价值所在。

从粮食称重的传统计量，到DNA分子计数的现代生物计量；从宏观实物，到微观遗传分子。计量保障测量可靠，技术让计量落地可行。

生命科学向前发展，既离不开先进检测设备，也离不开严谨的计量底层逻辑。未来，新羿生物将持续深耕数字PCR国产化技术研发，秉持严谨计量思维，为生命科学研究与精准医疗提供可靠技术支撑。

上海市计量测试技术研究有限公司研发的霍乱弧菌质粒DNA标准物质（GBW09850）实现了拷贝数与质量浓度的量值统一，适配数字PCR仪器校准和方法验证，并建立数字PCR计量校准服务能力，以及基于数字PCR的标准物质定值服务能力，提供从仪器校准到样品测试的数字PCR全链条服务。