标准的PCR反应体系
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标准的PCR反应体系PCR的反应体积一般有:10、20、25、40、50、100μl(一般不要低于10μl,体积过少会影响扩增效率及产物得率)PCR反应体系与反应条件--------------------------------------------------------------------------------标准的PCR反应体系:10×扩增缓冲液10ul4种dNTP混合物各200umolL引物各10~100mol模板DNA 01~2ugTqDNA聚合酶25ug2+ 15mmolL加双或三蒸水至100ulPCR反应五要素:参加PCR反应的物质主要有五种即引物、酶、dNTP、模板和g2+引物:引物是PCR特异性反应的关键,PCR产物的特异性取决于引物与模板DNA互补的程度。
理论上,只要知道任何一段模板DNA序列,就能按其设计互补的寡核苷酸链做引物,利用PCR就可将模板DNA在体外大量扩增。
设计引物应遵循以下原则:①引物长度:15-30b,常用为20b左右。
②引物扩增跨度:以200-500b为宜,特定条件下可扩增长至10kb的片段。
③引物碱基:G+C含量以40-60%为宜,G+C太少扩增效果不佳,G+C过多易出现非特异条带。
ATGC最好随机分布,避免5个以上的嘌呤或嘧啶核苷酸的成串排列。
④避免引物内部出现二级结构,避免两条引物间互补,特别是3'端的互补,否则会形成引物二聚体,产生非特异的扩增条带。
⑤引物3'端的碱基,特别是最末及倒数第二个碱基,应严格要求配对,以避免因末端碱基不配对而导致PCR失败。
⑥引物中有或能加上合适的酶切位点,被扩增的靶序列最好有适宜的酶切位点,这对酶切分析或分子克隆很有好处。
⑦引物的特异性:引物应与核酸序列数据库的其它序列无明显同源性。
引物量:每条引物的浓度01~1umol或10~100mol,以最低引物量产生所需要的结果为好,引物浓度偏高会引起错配和非特异性扩增,且可增加引物之间形成二聚体的机会。
标准的pcr反应体系PCR(Polymerase Chain Reaction)是一种分子生物学技术,它可以在体外大量复制DNA片段。
PCR反应是在一定的条件下,通过DNA引物和DNA聚合酶,使目标DNA片段在体外迅速扩增,是分子生物学研究中常用的技术手段之一。
标准的PCR反应体系包括以下几个方面:1. DNA模板,PCR反应的第一步是添加待扩增的DNA模板。
这可以是从细胞中提取的基因组DNA,也可以是经过纯化的质粒DNA或PCR产物。
DNA模板的质量和纯度对PCR反应的效果有很大影响,因此在使用之前需要进行质检和定量。
2. 引物,PCR反应需要两个引物,它们分别位于待扩增DNA片段的两端。
引物的设计需要考虑到目标DNA的序列,确保引物能够特异性地结合到目标DNA 上。
此外,引物的长度和碱基组成也需要符合一定的要求,以保证PCR反应的效率和特异性。
3. DNA聚合酶,PCR反应中使用的DNA聚合酶通常是热稳定的,能够在高温下保持活性。
常用的DNA聚合酶有Taq聚合酶和Pfu聚合酶等。
在PCR反应中,DNA聚合酶起着复制DNA的作用,能够在高温下将引物结合到DNA模板上,并在适当的条件下合成新的DNA链。
4. 缓冲液,PCR反应需要在特定的pH和离子浓度条件下进行,因此需要添加合适的缓冲液来维持反应体系的稳定性。
常用的PCR缓冲液包括Tris-HCl缓冲液和KCl缓冲液等。
5. 脱氧核苷酸(dNTPs),PCR反应需要四种脱氧核苷酸作为DNA合成的原料,它们分别是脱氧腺苷酸(dATP)、脱氧鸟苷酸(dGTP)、脱氧胸苷酸(dCTP)和脱氧胸嘧啶酸(dTTP)。
在PCR反应中,这些脱氧核苷酸会被DNA聚合酶利用,与引物结合到DNA模板上,合成新的DNA链。
6. 离子,PCR反应中需要适当的离子浓度来维持DNA聚合酶的活性,通常通过添加Mg2+离子来实现。
Mg2+离子的浓度对PCR反应的效果有很大影响,需要根据具体的引物和DNA模板来进行优化。
标准的PCR反应体系PCR反应体系与反应条件标准的PCR反应体系:10X扩增缓冲液10ul4种dNTP混合物各200umolL引物各10〜100mol模板DNA01 〜2ugTqDNA聚合酶25ug2+15mmolL加双或三蒸水至100ulPCR反应五要素:参加PCR反应的物质主要有五种即引物、酶、dNTR模板和g2+引物:引物是PCR寺异性反应的关键,PCR产物的特异性取决于引物与模板DNA互补的程度。
理论上,只要知道任何一段模板DNA序列,就能按其设计互补的寡核苷酸链做引物,利用PCR就可将模板DNA在体外大量扩增。
设计引物应遵循以下原则:①引物长度:15-30b ,常用为20b 左右。
②引物扩增跨度:以200-500b为宜,特定条件下可扩增长至10kb的片段。
③引物碱基:G+C含量以40-60%为宜,G+C太少扩增效果不佳,G+C过多易出现非特异条带。
ATGC最好随机分布,避免5个以上的嘌呤或嘧啶核苷酸的成串排列。
④避免引物内部出现二级结构,避免两条引物间互补,特别是3'端的互补,否则会形成引物二聚体,产生非特异的扩增条带。
⑤引物3' 端的碱基,特别是最末及倒数第二个碱基,应严格要求配对,以避免因末端碱基不配对而导致PCF失败。
⑥引物中有或能加上合适的酶切位点,被扩增的靶序列最好有适宜的酶切位点,这对酶切分析或分子克隆很有好处。
⑦引物的特异性:引物应与核酸序列数据库的其它序列无明显同源性。
引物量:每条引物的浓度01〜lumol或10〜100mol,以最低引物量产生所需要的结果为好,引物浓度偏高会引起错配和非特异性扩增,且可增加引物之间形成二聚体的机会。
酶及其浓度目前有两种TqDNA聚合酶供应,一种是从栖热水生杆菌中提纯的天然酶,另一种为大肠菌合成的基因工程酶。
催化一典型的PCR反应约需酶量2。
5U(指总反应体积为100ul 时),浓度过高可引起非特异性扩增,浓度过低则合成产物量减少。
pcr反应体系的基本构成PCR(聚合酶链反应)是一种重要的分子生物学技术,它能够在体外迅速扩增特定DNA片段。
PCR反应体系的基本构成包括引物、DNA模板、dNTPs(脱氧核苷酸三磷酸盐)、聚合酶、缓冲液和水。
引物是PCR反应中的关键组成部分,它是DNA的两条链的起始序列,能够指示扩增特定DNA片段的位置。
引物一般由合成寡核苷酸组成,长度通常为18-30个碱基。
在PCR反应中,引物与DNA模板的两个互补序列结合,作为DNA聚合酶的起始点。
DNA模板是PCR反应中的待扩增的DNA片段,可以是从细胞中提取的基因组DNA,也可以是经过特定方法提取和纯化的DNA片段。
DNA 模板的质量和纯度对PCR反应的结果有重要影响,因此在PCR反应前需要对DNA模板进行质检和纯化处理。
dNTPs是PCR反应中的四种脱氧核苷酸三磷酸盐,分别是dATP、dCTP、dGTP和dTTP。
它们是DNA合成的基本单元,在PCR反应中起到提供碱基的作用。
dNTPs的浓度需要适当控制,过高或过低都会影响PCR反应的效果。
聚合酶是PCR反应中的关键酶,它能够在适宜的温度下,在DNA模板和引物的指导下,合成新的DNA链。
常用的聚合酶有Taq聚合酶和Pfu聚合酶,它们具有高度的热稳定性和DNA聚合酶活性,适用于PCR反应的高温环境。
缓冲液是PCR反应中必不可少的成分,它可以维持PCR反应体系的pH值和离子浓度稳定,提供适宜的反应环境。
常用的PCR缓冲液包括Tris-HCl缓冲液和KCl缓冲液。
水是PCR反应体系中的溶剂,它起到稀释其他反应成分和提供体积的作用。
水的质量和纯度对PCR反应的结果有一定影响,因此需要使用去离子水或高纯水。
除了上述基本构成外,PCR反应中还可以添加其他辅助成分,如Mg2+离子、PCR增效剂和引物嵌合物等。
Mg2+离子是聚合酶活性的必需离子,能够稳定DNA双链结构和提供DNA结合的稳定性。
PCR 增效剂可以提高PCR反应的效率和特异性,减少非特异性扩增产物的生成。
pcr概念和基本原理
PCR(聚合酶链式反应)是一种基于DNA复制的体外合成DNA的技术。
它是由克利夫·库里思和凯瑟琳·穆利斯于1983年发明的,该技术后来获得了1993年的诺贝尔化学奖。
PCR的基本原理如下:
1. 反应体系:PCR反应需要DNA模板、DNA引物、DNA聚合酶、dNTPs(四种脱氧核苷三磷酸)以及缓冲液等组成的反应体系。
2. Denaturation(变性):反应开始时,将反应体系加热至高温(通常为94-98℃),使DNA双链分离成单链。
这一步骤将使模板DNA的两条链分开,使引物能够结合。
3. Annealing(退火):将反应体系降温至50-65℃,使引物与模板DNA的单链互补配对。
引物是一段短DNA序列,它会识别并结合模板DNA的特定区域。
4. Extension(延伸):将反应体系温度升高至72℃,加入DNA聚合酶以及dNTPs。
DNA聚合酶会从引物结合的位置开始向模板链的3'端延伸,并在每个引物的序列上合成一条新的DNA链。
以上的三个步骤构成了PCR的一个循环。
在一个PCR反应过程中,这个循环可以重复多次,通常需要进行20-40个循环。
每次循环都会使目标DNA区域的数量成倍增加,因此可以在
几小时内从极少量的DNA样本中合成大量的DNA。
PCR可以用于多种应用,包括基因突变的检测、DNA序列的测定、基因克隆、疾病诊断等。
它在分子生物学研究、医学诊断和法庭鉴定等领域起着重要作用。
pcr标准反应体系PCR标准反应体系。
PCR(Polymerase Chain Reaction)是一种分子生物学技术,用于扩增DNA片段。
PCR标准反应体系是PCR技术中非常重要的一环,它的稳定性和准确性直接影响到PCR扩增的结果。
本文将介绍PCR标准反应体系的组成和影响因素。
PCR标准反应体系由DNA模板、引物、酶、缓冲液、dNTPs和水组成。
其中,DNA模板是待扩增的DNA片段,引物是用于识别目标DNA序列的寡核苷酸片段,酶是用于DNA合成的酶,缓冲液用于维持反应体系的pH值,dNTPs是四种脱氧核苷酸,用于DNA合成,水则是PCR反应的溶剂。
这些组分的比例和质量都会对PCR反应的效果产生影响。
首先,DNA模板的质量和浓度会直接影响到PCR扩增的效果。
如果DNA模板的质量不好或者浓度过低,会导致PCR扩增产物稀少或者根本无法扩增。
因此,在进行PCR反应前,需要对DNA模板进行质量和浓度的检测,以确保PCR反应的准确性和稳定性。
其次,引物的设计和浓度也是影响PCR反应的重要因素。
引物的设计需要考虑到目标DNA序列的特点,如GC含量、碱基序列等,以确保引物能够特异性地识别目标DNA序列。
引物的浓度过高或者过低都会影响到PCR反应的效果,因此需要进行引物的优化实验,确定最佳的引物浓度。
酶是PCR反应中的关键因素之一,不同的酶具有不同的特性,如热稳定性、扩增速率等。
选择合适的酶对PCR反应的效果至关重要。
同时,酶的浓度也需要进行优化实验,以确定最佳的酶浓度。
缓冲液的选择和pH值的调节可以影响PCR反应的特异性和效率。
不同的缓冲液具有不同的缓冲能力和离子强度,因此需要根据实验需求选择合适的缓冲液。
同时,缓冲液的pH值也需要进行调节,以确保PCR反应在最适宜的pH条件下进行。
dNTPs是PCR反应中必不可少的组分,它们是DNA合成的基本原料。
因此,dNTPs的质量和浓度也会对PCR反应产生影响。
需要注意的是,dNTPs的浓度过高或者过低都会影响到PCR反应的效果,因此需要进行优化实验,确定最佳的dNTPs浓度。
聚合酶链反应(Polymerase Chain Reaction ,PCR)是80年代中期发展起来的体外核酸扩增技术。
它具有特异、敏感、产率高、快速、简便、重复性好、易自动化等突出优点;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。
过去几天几星期才能做到的事情,用PCR 几小时便可完成。
PCR技术是生物医学领域中的一项革命性创举和里程碑。
PCR的最早设想核酸研究已有100多年的历史,本世纪60年代末、70年代初人们致力于研究基因的体外分离技术,Korana于1971年最早提出核酸体外扩增的设想:“经过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克隆tRNA基因”。
PCR的实现1985年美国PE-Cetus公司人类遗传研究室的Mullis等发明了具有划时代意义的聚合酶链反应。
其原理类似于DNA的体内复制,只是在试管中给DNA的体外合成提供以致一种合适的条件---摸板DNA,寡核苷酸引物,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。
PCR的改进与完善Mullis最初使用的DNA聚合酶是大肠杆菌DNA聚合酶I的Klenow片段,其缺点是:①Klenow酶不耐高温,90℃会变性失活,每次循环都要重新加。
②引物链延伸反应在37℃下进行,容易发生模板和引物之间的碱基错配,其PCR产物特异性较差,合成的DNA片段不均一。
此种以Klenow酶催化的PCR技术虽较传统的基因扩增具备许多突出的优点,但由于Klenow酶不耐热,在DNA模板进行热变性时,会导致此酶钝化,每加入一次酶只能完成一个扩增反应周期,给PCR技术操作程序添了不少困难。
这使得PCR技术在一段时间内没能引起生物医学界的足够重视。
1988年初,Keohanog改用T4 DNA聚合酶进行PCR,其扩增的DNA片段很均一,真实性也较高,只有所期望的一种DNA片段。
PCR反应体系包含哪几种成分PCR(聚合酶链式反应)是一种在分子生物学中广泛应用的技术,可快速扩增DNA 片段。
PCR反应体系是进行PCR实验时所需的各种试剂的组合,包括几种重要的成分。
下面将介绍PCR反应体系中的几个主要成分。
基本PCR反应体系成分1.DNA模板:PCR反应的目标是扩增特定的DNA片段,因此需要将待扩增的DNA作为反应体系的一部分。
DNA模板可以是来自细胞的基因组DNA,也可以是经过特定方法纯化的目标DNA片段。
2.引物:PCR反应中的引物是两个短的DNA序列,与待扩增DNA片段的两端序列互补。
引物的作用是指导DNA聚合酶在扩增过程中的特异性引物结合和合成新链的起始。
引物的设计对PCR反应的特异性和成功与否至关重要。
3.DNA聚合酶:PCR反应中最重要的酶是DNA聚合酶,常用的是具有高热稳定性的热稳定DNA聚合酶,如Taq聚合酶。
这种酶可以在高温下活性稳定,适合PCR 反应的温度循环。
4.双脱氧核苷酸三磷酸(dNTPs):PCR反应需要四种单个脱氧核苷酸(dATP、dCTP、dGTP和dTTP)作为DNA聚合酶合成新链所需的原料。
它们在PCR反应体系中以三磷酸形式存在。
5.缓冲液:PCR反应体系中的缓冲液是为了调节反应体系的pH值和离子强度,提供合适的环境条件使DNA聚合酶活性最高。
常用的缓冲液包括Tris-HCl缓冲液。
6.Mg2+:镁离子是DNA聚合酶活性的重要辅因子,它能够稳定聚合酶与dNTPs的结合,促进引物与DNA模板的结合。
PCR反应需要在反应体系中添加适量的Mg2+。
其他PCR反应体系常见成分1.BSA:牛血清蛋白(BSA)是一种常用的PCR反应体系添加剂。
BSA的存在可以提高PCR反应的特异性和扩增效率,减少非特异性扩增的产生。
2.DMSO:二甲基亚砜(DMSO)可用于提高PCR反应的特异性和扩增效率,特别是对GC含量较高的DNA片段。
DMSO还可以降低反应温度的影响,提高反应的灵敏度。
pcr反应体系组成包括PCR(聚合酶链式反应)是一种被广泛应用于分子生物学领域的技术,它能够迅速扩增DNA序列。
PCR反应体系的组成对于反应的成功与否至关重要。
一个标准的PCR反应体系通常包括DNA模板、引物、DNA聚合酶、缓冲液、dNTPs(脱氧核苷酸三磷酸盐)以及辅助试剂。
DNA模板DNA模板是PCR反应的起点,它可以是从真核或原核生物中提取的基因组DNA、cDNA(反转录产生的DNA)或是进行了特定片段扩增并纯化的DNA。
引物引物是PCR反应中起到特异性识别和引导基因扩增的关键组分。
通常,PCR反应需要一对引物,分别定位于待扩增DNA序列的5’端和3’端。
这两个引物的序列应该能够与目标DNA序列的两侧互补配对。
DNA聚合酶DNA聚合酶是PCR反应中的核心酶。
它能够选择性地识别引物与DNA模板的互补配对部分,并沿着模板链合成新的DNA链。
常用的DNA聚合酶包括Taq聚合酶、Pfu聚合酶和Tli聚合酶等。
缓冲液缓冲液用于提供适宜的pH、离子强度和稳定PCR反应的条件。
一般来说,PCR反应的缓冲液含有Tris-HCl缓冲剂、MgCl2离子和KCl盐。
dNTPsdNTPs是DNA聚合酶在合成新链时需要的四种脱氧核苷酸单元,包括dATP、dCTP、dGTP和dTTP。
它们是PCR反应中的“构建材料”,用于合成模板的互补链。
辅助试剂在PCR反应中,还可以加入一些辅助试剂以提高PCR的效率和特异性。
这些辅助试剂包括PCR增效剂(如BSA和DMSO)、PCR抑制剂(如海藻糖酶和PCR抑制缓冲剂)以及DNA模板的处理酶(如DNA酶和RNase酶)等。
综上所述,PCR反应体系的组成包括DNA模板、引物、DNA聚合酶、缓冲液、dNTPs以及辅助试剂。
这些组分相互作用,共同推动PCR反应的进行,使得目标DNA序列在反应中被迅速而准确地扩增。
对PCR反应体系的合理设计和优化至关重要,对PCR 技术的应用有着重要的影响。
标准的PCR反应体系PCR反应体系与反应条件--------------------------------------------------------------------------------标准的PCR反应体系:10×扩增缓冲液10ul4种dNTP混合物各200umolL引物各10~100mol模板DNA 01~2ugTqDNA聚合酶25ug2+ 15mmolL加双或三蒸水至100ulPCR反应五要素:参加PCR反应的物质主要有五种即引物、酶、dNTP、模板和g2+引物:引物是PCR特异性反应的关键,PCR产物的特异性取决于引物与模板DNA互补的程度。
理论上,只要知道任何一段模板DNA序列,就能按其设计互补的寡核苷酸链做引物,利用PCR就可将模板DNA在体外大量扩增。
设计引物应遵循以下原则:①引物长度:15-30b,常用为20b左右。
②引物扩增跨度:以200-500b为宜,特定条件下可扩增长至10kb的片段。
③引物碱基:G+C含量以40-60%为宜,G+C太少扩增效果不佳,G+C过多易出现非特异条带。
ATGC最好随机分布,避免5个以上的嘌呤或嘧啶核苷酸的成串排列。
④避免引物内部出现二级结构,避免两条引物间互补,特别是3'端的互补,否则会形成引物二聚体,产生非特异的扩增条带。
⑤引物3'端的碱基,特别是最末及倒数第二个碱基,应严格要求配对,以避免因末端碱基不配对而导致PCR失败。
⑥引物中有或能加上合适的酶切位点,被扩增的靶序列最好有适宜的酶切位点,这对酶切分析或分子克隆很有好处。
⑦引物的特异性:引物应与核酸序列数据库的其它序列无明显同源性。
引物量:每条引物的浓度01~1umol或10~100mol,以最低引物量产生所需要的结果为好,引物浓度偏高会引起错配和非特异性扩增,且可增加引物之间形成二聚体的机会。
酶及其浓度目前有两种TqDNA聚合酶供应,一种是从栖热水生杆菌中提纯的天然酶,另一种为大肠菌合成的基因工程酶。
催化一典型的PCR反应约需酶量2。
5U(指总反应体积为100ul时),浓度过高可引起非特异性扩增,浓度过低则合成产物量减少。
dNTP的质量与浓度dNTP的质量与浓度和PCR扩增效率有密切关系,dNTP粉呈颗粒状,如保存不当易变性失去生物学活性。
dNTP溶液呈酸性,使用时应配成高浓度后,以1NH或1Tris。
HCL的缓冲液将其PH调节到70~75,小量分装,-20℃冰冻保存。
多次冻融会使dNTP降解。
在PCR反应中,dNTP应为50~200umolL,尤其是注意4种dNTP的浓度要相等(等摩尔配制),如其中任何一种浓度不同于其它几种时(偏高或偏低),就会引起错配。
浓度过低又会降低PCR产物的产量。
dNTP能与g2+结合,使游离的g2+浓度降低。
模板(靶基因)核酸模板核酸的量与纯化程度,是PCR成败与否的关键环节之一,传统的DNA纯化方法通常采用SDS和蛋白酶K来消化处理标本。
SDS的主要功能是:溶解细胞膜上的脂类与蛋白质,因而溶解膜蛋白而破坏细胞膜,并解离细胞中的核蛋白,SDS还能与蛋白质结合而沉淀;蛋白酶K能水解消化蛋白质,特别是与DNA结合的组蛋白,再用有机溶剂酚与氯仿抽提掉蛋白质和其它细胞组份,用乙醇或异丙醇沉淀核酸。
提取的核酸即可作为模板用于PCR反应。
一般临床检测标本,可采用快速简便的方法溶解细胞,裂解病原体,消化除去染色体的蛋白质使靶基因游离,直接用于PCR扩增。
RNA模板提取一般采用异硫氰酸胍或蛋白酶K法,要防止RNse降解RNA。
g2+浓度g2+对PCR扩增的特异性和产量有显著的影响,在一般的PCR反应中,各种dNTP浓度为200umolL时,g2+浓度为15~20mmolL为宜。
g2+浓度过高,反应特异性降低,出现非特异扩增,浓度过低会降低TqDNA聚合酶的活性,使反应产物减少。
PCR反应条件的选择PCR反应条件为温度、时间和循环次数。
温度与时间的设置:基于PCR原理三步骤而设置变性-退火-延伸三个温度点。
在标准反应中采用三温度点法,双链DNA在90~95℃变性,再迅速冷却至40~60℃,引物退火并结合到靶序列上,然后快速升温至70~75℃,在TqDNA聚合酶的作用下,使引物链沿模板延伸。
对于较短靶基因(长度为100~300b时)可采用二温度点法,除变性温度外、退火与延伸温度可合二为一,一般采用94℃变性,65℃左右退火与延伸(此温度TqDNA酶仍有较高的催化活性)。
①变性温度与时间:变性温度低,解链不完全是导致PCR失败的最主要原因。
一般情况下,93℃~94℃lmin足以使模板DNA变性,若低于93℃则需延长时间,但温度不能过高,因为高温环境对酶的活性有影响。
此步若不能使靶基因模板或PCR产物完全变性,就会导致PCR失败。
②退火(复性)温度与时间:退火温度是影响PCR特异性的较重要因素。
变性后温度快速冷却至40℃~60℃,可使引物和模板发生结合。
由于模板DNA比引物复杂得多,引物和模板之间的碰撞结合机会远远高于模板互补链之间的碰撞。
退火温度与时间,取决于引物的长度、碱基组成及其浓度,还有靶基序列的长度。
对于20个核苷酸,G+C含量约50%的引物,55℃为选择最适退火温度的起点较为理想。
引物的复性温度可通过以下公式帮助选择合适的温度:Tm值(解链温度)=4(G+C)+2(A+T)复性温度=Tm值-(5~10℃)在Tm值允许围内,选择较高的复性温度可大大减少引物和模板间的非特异性结合,提高PCR反应的特异性。
复性时间一般为30~60se,足以使引物与模板之间完全结合。
③延伸温度与时间:TqDNA聚合酶的生物学活性:70~80℃150核苷酸S酶分子70℃60核苷酸S酶分子55℃24核苷酸S酶分子高于90℃时,DNA合成几乎不能进行。
PCR反应的延伸温度一般选择在70~75℃之间,常用温度为72℃,过高的延伸温度不利于引物和模板的结合。
PCR延伸反应的时间,可根据待扩增片段的长度而定,一般1Kb 以内的DNA片段,延伸时间1min是足够的。
3~4kb的靶序列需3~4min;扩增10Kb需延伸至15min。
延伸进间过长会导致非特异性扩增带的出现。
对低浓度模板的扩增,延伸时间要稍长些。
循环次数循环次数决定PCR扩增程度。
PCR循环次数主要取决于模板DNA的浓度。
一般的循环次数选在30~40次之间,循环次数越多,非特异性产物的量亦随之增多。
PCR技术概论聚合酶链反应(PolymerseCinReion,PCR)是80年代中期发展起来的体外核酸扩增技术。
它具有特异、敏感、产率高、快速、简便、重复性好、易自动化等突出优点;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。
过去几天几星期才能做到的事情,用PCR几小时便可完成。
PCR技术是生物医学领域中的一项革命性创举和里程碑。
PCR技术简史PCR的最早设想核酸研究已有100多年的历史,本世纪60年代末、70年代初人们致力于研究基因的体外分离技术,Korn于1971年最早提出核酸体外扩增的设想:“经过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克隆RNA基因”。
PCR的实现1985年美国PE-Ceus公司人类遗传研究室的ullis等发明了具有划时代意义的聚合酶链反应。
其原理类似于DNA的体内复制,只是在试管中给DNA的体外合成提供以致一种合适的条件---摸板DNA,寡核苷酸引物,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。
PCR的改进与完善ullis最初使用的DNA聚合酶是大肠杆菌DNA聚合酶的Kleno片段,其缺点是:①Kleno酶不耐高温,90℃会变性失活,每次循环都要重新加。
②引物链延伸反应在37℃下进行,容易发生模板和引物之间的碱基错配,其PCR产物特异性较差,合成的DNA片段不均一。
此种以Kleno酶催化的PCR技术虽较传统的基因扩增具备许多突出的优点,但由于Kleno酶不耐热,在DNA模板进行热变性时,会导致此酶钝化,每加入一次酶只能完成一个扩增反应周期,给PCR技术操作程序添了不少困难。
这使得PCR技术在一段时间内没能引起生物医学界的足够重视。
1988年初,Keonog改用T4DNA聚合酶进行PCR,其扩增的DNA片段很均一,真实性也较高,只有所期望的一种DNA片段。
但每循环一次,仍需加入新酶。
1988年Siki等从温泉中分离的一株水生嗜热杆菌(ermusquius)中提取到一种耐热DNA 聚合酶。
此酶具有以下特点:①耐高温,在70℃下反应2后其残留活性大于原来的90%,在93℃下反应2后其残留活性是原来的60%,在95℃下反应2后其残留活性是原来的40%。
②在热变性时不会被钝化,不必在每次扩增反应后再加新酶。
③大大提高了扩增片段特异性和扩增效率,增加了扩增长度(20Kb)。
由于提高了扩增的特异性和效率,因而其灵敏性也大大提高。
为与大肠杆菌多聚酶Kleno片段区别,将此酶命名为TqDNA多聚酶(TqDNAPolymerse)。
此酶的发现使PCR广泛的被应用。
PCR技术基本原理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苷酸引物。
PCR由变性--退火--延伸三个基本反应步骤构成:①模板DNA的变性:模板DNA经加热至93℃左右一定时间后,使模板DNA双链或经PCR扩增形成的双链DNA解离,使之成为单链,以便它与引物结合,为下轮反应作准备;②模板DNA与引物的退火(复性):模板DNA经加热变性成单链后,温度降至55℃左右,引物与模板DNA单链的互补序列配对结合;③引物的延伸:DNA模板--引物结合物在TqDNA聚合酶的作用下,以dNTP为反应原料,靶序列为模板,按碱基配对与半保留复制原理,合成一条新的与模板DNA链互补的半保留复制链重复循环变性--退火--延伸三过程,就可获得更多的“半保留复制链”,而且这种新链又可成为下次循环的模板。
每完成一个循环需2~4分钟,2~3小时就能将待扩目的基因扩增放大几百万倍。
到达平台期(Pleu)所需循环次数取决于样品中模板的拷贝。
PCR的反应动力学PCR的三个反应步骤反复进行,使DNA扩增量呈指数上升。
反应最终的DNA扩增量可用Y=(1+X)n计算。
Y代表DNA片段扩增后的拷贝数,X表示平(Y)均每次的扩增效率,n代表循环次数。
平均扩增效率的理论值为100%,但在实际反应中平均效率达不到理论值。
反应初期,靶序列DNA片段的增加呈指数形式,随着PCR产物的逐渐积累,被扩增的DNA片段不再呈指数增加,而进入线性增长期或静止期,即出现“停滞效应”,这种效应称平台期数、PCR扩增效率及DNA聚合酶PCR的种类和活性及非特异性产物的竟争等因素。