PCR相关知识

P C R技术基本原理及相关知识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TaqDNA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(Plateau)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。

大多数情况下，平台期的到来是不可避免的。

PCR反应体系的基本成分：模板DNA、特异性引物、DNA聚合酶、dNTP、 Mg2+的缓冲液。

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200umol/L引物各10～100pmol模板DNA 0.1～2ugTaq DNA聚合酶 2.5uMg2+ 1.5mmol/L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Mg2+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。

高考生物PCR的过程及应用考点归纳总结一、基础考点1.名称：多聚酶链式反应2.原理：DNA双链复制（DNA的半保留复制）、DNA的热变性原理3.前提：要有一段已知目的基因的核苷酸序列4.过程：PCR由变性--退火--延伸三个基本反应步骤构成：会解释三个步骤①变性：当温度上升到90℃以上时，双链DNA解聚为单链②复性：当温度下降到50℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链结合；③延伸：当温度上升到72℃左右时，溶液中的4种脱氧核苷酸再耐高温的DNA 聚合酶的作用下，根据碱基互补配原则合成新的DNA链④重复：第一轮循环的产物作为第二轮的模板：重复循环变性—复性--延伸三过程。

5.PCR反应体系的成分及作用DNA模板：从样本或细胞中提取的微量总DNA原料∶dNTP（dATP、dGTP、dCTP、TTP），提供原料和能量酶∶Taq聚合酶（热稳定DNA聚合酶，从嗜热菌中分离得到）引物∶一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸（注意：引物与目的DNA片段两条母链各自的3’端序列互补）Mg2+：维持酶活性所必需PCR缓冲液∶维持pH，保护Taq酶6.DNA在体内复制的条件模板∶DNA分子的每条链酶∶解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶原料、能量∶dATP、dGTP、dCTP、dTTP引物∶RNA引物，温和的反应条件7.总结：PCR与体内DNA分子复制的不同点：PCR DNA复制复制起点无有复制叉无有场所及条件体外；控制3个不同温度体内细胞核、线粒体、叶绿体；温和条件步骤变性、退火、延伸起始、延伸、终止酶Taq酶解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶引物2种，一小段与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链DNA；人工合成多种RNA做引物；自行合成引物是否去除否是变性的条件90℃以上的高温解旋酶结果短时间内快速扩增目的基因片段复制完整的DNA分子特点半保留复制两条链连续合成半保留复制半不连续复制8.PCR技术在基因工程中的应用：（1）特异性、快速扩增目的基因获取目的基因（2）目的基因的检测与鉴定9.用PCR技术可以扩增mRNA吗？不可以；在逆转录酶的作用下，需以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则合成cDNA再进行扩增10.提取mRNA扩增目的基因的过程：第一步：逆转录酶以RNA为模板合成一条与RNA互补的DNA链，形成RNA-DNA杂交分子第二步：核酸酶H降解RNA-DNA杂交分子中的RNA链，使之变成单链DNA；第三步：以单链DNA为模板，在DNA聚合酶的作用下合成另一条互补的DNA链，形成双链DNA分子第四步：以双链DNA分子为模板，经过③变性、④复性、⑤延伸，循环扩增形成目的基因产物11.cDNA中缺少真核生物基因的哪些结构：启动子、内含子、终止子12.目前在PCR反应中使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是：Taq酶热稳定性高，而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活13.PCR产物的影响因素：模板DNA的量、脱氧核苷酸的量、引物的量、酶的数量和活性、循环次数、Mg2+的浓度14.PCR后期，反应速率下降的原因：酶的活性降低、引物和dNTP浓度降低、反应产物增多15.变性温度过低会导致双链不能充分解开；16：PCR扩增中预变性的目的：预变性破坏DNA中可能存在的较难破坏的二级结构。

pcr知识点总结归纳PCR（Polymerase Chain Reaction），即聚合酶链反应，是一种用于抑制、合成、扩增DNA的技术。

PCR技术广泛应用于科学研究、临床诊断、法医鉴定和生物工程等领域。

PCR技术的出现不仅提高了DNA的扩增速度，而且在很大程度上解决了DNA分析的难题和可行性问题。

PCR技术的关键在于DNA的扩增，通过特定的引物（primer）和热稳定的DNA聚合酶在不同温度下进行多次循环反应，使目标DNA片段扩增成百上千倍。

PCR技术的应用可以在较短时间内获得充足的DNA，为后续的实验提供了可行性基础。

PCR技术是分子生物学研究的重要工具，掌握PCR技术的原理和操作方法对于分子生物学研究者来说至关重要。

下面将对PCR技术的知识点进行总结和归纳，包括PCR的基本原理、PCR反应体系、PCR引物设计、PCR技术的优缺点以及PCR技术在生物学研究中的应用等方面。

一、PCR的基本原理PCR技术是通过DNA的酶解、DNA的引物延伸、DNA的片段合成来实现DNA扩增。

PCR主要由以下三个步骤组成：变性、退火和延伸。

1. 变性步骤：将DNA的双链解链成两条单链，即使DNA解链。

2. 退火步骤：将引物与DNA模板结合成双链，即使DNA复性。

3. 延伸步骤：在退火变性条件下将引物作为起始核酸，然后DNA聚合酶将其扩增成DNA。

通过以上三个步骤的循环反应即可实现DNA的多次扩增。

二、PCR反应体系PCR反应体系主要包括DNA模板、引物、DNA聚合酶、四种dNTPs、缓冲液和辅助剂等。

1. DNA模板：PCR反应的起始材料，可以是基因组DNA、cDNA或其他DNA模板。

2. 引物：在退火步骤中将与DNA模板特异性结合，为DNA的扩增提供起始核酸。

3. DNA聚合酶：用于合成DNA，PCR反应中通常采用热稳定的DNA聚合酶如Taq DNA聚合酶。

4. dNTPs：即脱氧核苷酸三磷酸盐，即dATP、dCTP、dGTP和dTTP，是DNA聚合的四种脱氧核苷酸单体。

PCR的种类原理及其应用1. PCR的简介PCR（Polymerase Chain Reaction，聚合酶链反应）是一种在体外复制DNA的技术，它通过反复进行DNA的复制，扩增出目标DNA的数目，从而使得原来数量有限的DNA样本变得足够检测。

PCR技术的应用广泛，不仅可以在分子生物学研究中应用，也可以用于医学诊断、法医学鉴定等领域。

2. PCR的原理PCR技术主要依赖于DNA的复制酶(聚合酶)、DNA模板、引物以及dNTPs等原料。

PCR反应一般包括三个步骤：变性、退火和扩增。

2.1 变性在PCR反应开始时，将目标DNA加热到94-96°C，使其双链DNA解旋成两条单链，这个过程称为变性。

此时，DNA模板中的两条链将被分离开来，为下一步的引物结合提供条件。

2.2 退火随后，在PCR反应中，温度会降低到50-60°C，引物可以与模板DNA中的特定区域互补配对，这个过程称为退火。

引物的选择是PCR反应中的关键步骤之一，引物的序列需要与目标DNA序列的两端互补，使得引物在此处能够结合。

2.3 扩增一旦引物与DNA模板结合，聚合酶通过在引物上合成新的DNA链。

这个过程称为扩增。

聚合酶从引物的3’端开始构建新的DNA链，复制DNA模板。

扩增过程通常会进行30-40个周期，每个周期包括变性、退火和扩增三个步骤，使得目标DNA的数量呈指数增长。

3. PCR的种类3.1 普通PCR普通PCR是最基本的PCR类型，采用传统的PCR原理和步骤进行扩增。

普通PCR适用于检测目标DNA序列的存在与否，常用于基因组克隆、突变分析和基因表达分析等研究领域。

3.2 定量PCR定量PCR是基于普通PCR的基础上进行改进和优化的一种技术。

它可以定量测定PCR反应体系中目标DNA模板的初始数量。

定量PCR广泛应用于基因表达分析、病原体定量检测、药物代谢分析等领域。

3.3 反转录PCR反转录PCR是在普通PCR基础上结合了反转录过程的一种PCR技术。

PCR技术基本原理及相关知识PCR（聚合酶链式反应）是一种分子生物学技术，用于扩增DNA分子。

PCR技术革命性地改变了分子生物学的研究和应用领域，并且在医学、农业、环境科学等领域具有广泛的应用。

以下是PCR技术的基本原理及相关知识。

1. 变性（Denaturation）：将目标DNA融合成两条单链，使其成为单股DNA。

在PCR反应开始时，样本中的DNA经过高温处理（通常为95°C），使其双股DNA分离，形成单股DNA。

2. 退火（Annealing）：通过引入两个特异性引物，使其与目标DNA的靶序列互补结合。

延伸引物是由短的DNA或寡核苷酸片段（18-24个核苷酸）组成的特定DNA序列，它与目标序列的两端相互补。

在PCR反应温度较低时（通常为50-65°C），引物结合到目标DNA的两端。

3. 延伸（Extension）：通过DNA聚合酶的催化，将引物与目标DNA形成的复合物延长，生成新的DNA分子。

在PCR反应中，引物延长所需要的二倍体DNA将通过DNA聚合酶的催化作用来实现。

DNA聚合酶能够识别引物与模板DNA之间的同源性，并在引物的3'末端开始合成新的DNA链。

以上三个步骤组成一个PCR循环，每个循环将扩增目标DNA的数量。

通常，在30-40个PCR循环后，目标DNA的量将扩增到百万级。

1.DNA模板：DNA模板是PCR反应的起点，它可以是基因组DNA、cDNA或已知序列的DNA片段。

2.引物设计：引物的选择非常重要，引物应该与目标DNA序列的两端相互补，以确保引物的有效结合和延长。

3. DNA聚合酶：DNA聚合酶是PCR反应的催化剂，通常使用热稳定聚合酶（如Taq聚合酶）。

热稳定聚合酶能够在高温下保持稳定，并且具有较高的DNA聚合活性。

4.PCR缓冲液：PCR反应需要在特定的pH和离子浓度条件下进行，PCR缓冲液可以提供适宜的反应环境。

5.循环条件：PCR反应需要在特定的温度条件下进行循环反应。

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，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。

198 8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实验知识点总结PCR实验（聚合酶链反应）是一种在生物化学中广泛使用的分子生物学技术，用于扩增特定的DNA片段。

该技术由Kary Mullis于1983年发明，并于1993年获得了诺贝尔化学奖。

以下是关于PCR实验的知识点总结。

一、PCR原理PCR的基本原理是利用DNA聚合酶对单链DNA进行复制的能力。

这个过程分为三个步骤：变性、退火和延伸。

1. 变性：在高温（通常为95℃）下，双链DNA被解旋成两条单链模板。

2. 退火：温度降低（一般为50-65℃），引物与模板DNA的互补序列结合。

3. 延伸：在适宜的温度（72℃左右）和DNA聚合酶的作用下，引物沿着模板DNA向两侧延伸，形成新的双链DNA。

这三个步骤循环进行，每次循环都会使目标DNA的数量翻倍，经过几十到几百次循环后，就能得到大量的目标DNA。

二、PCR所需材料1. DNA模板：待扩增的目标DNA。

2. 引物：两段短的寡核苷酸，与目标DNA的两端互补。

3. dNTPs：脱氧核苷三磷酸，作为合成新链的原料。

4. Taq DNA聚合酶：能在高温下保持活性的酶，用于催化DNA的合成。

5. 缓冲液：提供合适的pH和离子环境。

三、PCR操作步骤1. 设计引物：根据目标DNA的序列设计出两条引物，分别与DNA的正反两条链互补。

2. 配制反应体系：将模板DNA、引物、dNTPs、Taq酶和缓冲液按照一定比例混合。

3. PCR循环：将反应体系放入PCR仪中，设定好变性、退火和延伸的温度和时间，开始循环反应。

4. 产物检测：可以通过凝胶电泳等方法检测PCR产物的大小和数量。

四、PCR的应用1. 分子诊断：如病原体检测、基因突变检测等。

2. 基因克隆：将目的基因扩增后，可以方便地进行后续的克隆和表达。

3. 序列分析：通过扩增特定的基因区域，可以进行基因测序和SNP分析等。

4. 生物考古学：可以从古代样本中提取DNA并进行扩增，研究古生物的遗传信息。

五、PCR实验注意事项1. 引物设计：引物应具有良好的特异性和稳定性，避免产生非特异性扩增和二级结构。

干货分享PCR知识分享01PCR 的基本原理PCR是一种选择性体外快速扩增DNA片段的方法。

在体外以类似于细胞内DNA的半保留复制过程，以拟扩增的模板DNA分子，与模板DNA互补的寡核苷酸引物、DNA聚合酶、4种dNTP及适合的缓冲体系组成的反应体系，经过重复地变性一退火一延伸三步，扩增新的目的DNA链，这个过程通过控制反应体系的温度来实现。

PCR包含下列三步反应：1、变性(denaturation)将反应体系混合物经加热至94℃左右，维持较短的时间，使双链DNA变成单链DNA，便于下一步引物的结合。

2、退火(annealing)将反应体系温度下降到特定温度（一般是引物的Tm值以下)，引物与DNA模板以碱基互补的方式结合，形成模板-引物杂交双链。

退火温度是保证引物与DNA模板互补结合的关键。

由于引物结构简单，加之引物量远远大于模板DNA的数量，所以DNA模板单链之间的互补结合很少。

3、延伸(elongation)将反应体系的温度上升到72℃左右并维持一段时间，在Taq DNA 聚合酶的作用下，以引物为起始点，以4种单核苷酸（dNTP）为底物，从5'→3'方向延伸反应，合成新的DNA双链。

以上三步反应为一个循环，重复进行变性、退火、延伸这三步反应，如此反复循环可以使DNA以指数形式进行扩增。

上述过程1.5小时左右完成，从而使所需的目的DNA片段扩增放大百万倍。

02PCR反应液成分PCR反应体系主要包含以下五种成分1、模板（template)模板即扩增用的DNA，可以是任何来源DNA(如基因组DNA、质粒DNA等)或RNA（如总RNA、mRNA、tRNA、rRNA、病毒RNA 等），但必须符合两个条件：一是纯度必须较高，二是浓度不能太高以免抑制。

50μl PCR反应体系中模板DNA推荐使用量如下表所示2、引物（primers)人工合成的一对引物可以分别与两条模板DNA互补结合的寡核苷酸序列，其中一条称为上游引物，另一条称为下游引物。