PCR技术(兼容1)
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PCR技术聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction,PCR)又称为无细胞克隆系统或特异性DNA 序列体外引物定向酶促扩增法,是利用单链寡核苷酸引物对特异DNA片段快速进行体外酶促扩增的一种方法,由高温变性、低温退火及适温延伸等几步反应组成一个周期,循环进行,使目的DNA得以迅速扩增。
这一反应是指数反应,可在短时间内使极微量的目的DNA片段特意的扩增上百万倍,具有特异性强、灵敏度高、操作简便、省时等特点。
它不仅可用于基因分离、克隆和核酸序列分析等基础研究,还可用于疾病病的诊断或任何有DNA,RNA的地方.在聚合酶链式反应实验中,DNA在高温时也可以发生变性解链,当温度降低后又可以复性成为双链。
因此,通过温度变化控制DNA的变性和复性,并设计引物做启动子,加入DNA 聚合酶、dNTP就可以完成特定基因的体外复制。
但往往DNA聚合酶不能耐高温,耐热DNA 聚合酶—TaqDNA聚合酶的发现对于PCR的应用有里程碑的意义,该酶可以耐受90℃以上的高温而不失活,不需要每个循环加酶,使PCR技术变得非常简捷、同时也大大降低了成本,PCR技术得以大量应用。
PCR工作原理将适当的反应体系置于特殊的装置自动温度循环器中,加热至高温(一般为94℃,90s),将所需要扩增的靶DNA单链热变性处理,解开为两个寡核苷酸单链。
降低温度(退火如55℃,90s),引物与互补DNA结合后,以把DNA为模板,TaqDNA聚合酶催化四种dNTP按从5’到3’方向将引物延伸,自动合成新的DNA链,使DNA重新复制成双链。
然后又开始第二轮循环扩增。
引物在反应中不仅起引导作用,而且起着特意的限制扩增DNA片段大小的作用。
新合成的DNA链含有引物的互补序列,又可作为下一轮聚合反应的模板。
PCR的反应循环周期如下1.模板DNA的变性:模板DNA经加热至94℃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。
从零开始学PCR技术(一):PCR技术简介展开全文PCR 可能是分子生物学中使用最广泛的技术。
虽然我本科学的是生物科学,提过DNA,也跑过 PCR,但现在都快忘了 PCR 的步骤是三个还是四个了。
赶快网络搜索之,整理成一个从零开始学系列。
聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction,PCR)是一项利用 DNA 双链复制原理,在生物体外复制特定 DNA 片段的的核酸合成技术。
可在短时间内大量扩增目的 DNA 片段,而不必依赖大肠杆菌或酵母菌等生物体。
DNA 的半保留复制是生物进化和传代的重要途径。
双链 DNA 在多种酶的作用下可以变性解旋成单链,在 DNA 聚合酶的参与下,根据碱基互补配对原则复制成同样的两分子拷贝。
在实验中发现,DNA 在高温时也可以发生变性解链,当温度降低后又可以复性成为双链。
因此,通过温度变化控制 DNA 的变性和复性,加入设计引物,DNA 聚合酶,dNTP 就可以完成特定基因的体外复制,这是 PCR 的理论基础。
一、反应体系PCR 反应是在体外模拟DNA 的复制过程,因此反应体系中必须具有 DNA 复制所需的基本要素:1.模板(template),含有需要扩增的 DNA 片段。
2.引物(primer),一对引物决定了需要扩增的起始和终止位置。
3.聚合酶(polymerase ),DNA 聚合酶复制需要扩增的区域。
4.脱氧核苷三磷酸(dNTP),用于构造新的互补链。
5.缓冲液(buffer),提供适合聚合酶行使功能的化学环境。
二、反应步骤标准 PCR 过程分为三步:1.变性(Denaturation):利用高温使 DNA 双链分离。
DNA 双链之间的氢键在高温下(93 - 98℃)被打断。
2.退火(Annealing):在 DNA 双链分离后,降低温度使得引物可以结合于单链 DNA 上。
3.延伸(Extension):DNA 聚合酶由降温时结合上的引物处开始沿着 DNA 链合成互补链。
pcr技术PCR技术简述PCR(聚合酶链式反应)是一种在分子生物学领域中广泛应用的技术,它通过扩增DNA序列,使得微量的DNA可被放大到足够进行分析和检测。
PCR技术的发明者是美国生物化学家凯瑟琳·穆利斯和基瑞克·穆利斯,他们在1983年首次描述了PCR技术的原理和应用。
PCR技术的原理基于DNA的双链结构以及DNA聚合酶的酶活性。
首先,需要将DNA样本经过解链处理,使得DNA的两条链分离。
然后,通过引物(primers)的引导,DNA聚合酶在适当的温度下,将碱基按序合成新的DNA链。
在这个过程中,由于DNA聚合酶的高保真性,其错误复制的错误率非常低。
PCR技术的应用非常广泛。
一方面,PCR技术可以用于DNA的克隆,即通过扩增特定目标序列,大量复制所需的DNA片段。
这项技术在基因工程、遗传学、疾病诊断以及法医学中有着重要的应用。
另一方面,PCR技术还可用于DNA的测序,即通过大量扩增DNA片段的方法,快速获取准确的DNA序列信息。
这项技术在基因组学、进化生物学等领域具有重要意义。
PCR技术具有许多优点。
首先,PCR技术具有高效快速的特点。
在PCR反应中,只需几个小时就能从微量的DNA样本扩增出大量的DNA。
其次,PCR技术的扩增过程是在体外进行的,不依赖于生物体,也不受DNA序列的限制。
第三,PCR技术对DNA样本的要求较低,只需微量的DNA就可以进行扩增。
最后,PCR技术的扩增结果可以被检测和分析,从而实现对特定DNA序列的定量和定性研究。
然而,PCR技术也存在一些限制。
首先,由于PCR技术的扩增过程是指数型增长,因此存在扩增产物的竞争问题,这可能导致非特异性扩增。
其次,PCR技术对引物的设计和选择要求较高,如果引物选择不当,可能会导致扩增失败或非特异性扩增。
此外,PCR技术还存在杂交、污染和抑制等问题,这可能对结果的准确性产生影响。
为了解决PCR技术的一些限制,研究人员对PCR技术进行了改进和创新。
PCR技术PCR技术的历史、原理及其应用摘要:分子克隆(molecular)、DNA测序(DNA sequencing)和聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)是分子生物学的三大主流技术,在这3种技术中PCR技术在实践中的应用日益广泛,并随着分子生物学实验技术的成熟而不断创新和拓展。
本文就PCR技术的发展历程、相关原理以及其在不同领域的相关技术的应用作简单的综述。
关键词:PCR;原理;应用聚合酶链反应( Polymerase Chain Reaction , PCR)是20世纪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,是生物医学领域中的一项革命性创举和里程碑[1]。
现已被广泛应用于农学、植物病理学等领域的研究。
最初的PCR 技术相当不成熟,但在随后的几十年里,PCR 技术被不断改进,它从一种定性的分析方法发展到定量测定;从原先只能扩增几个kb 的基因到目前已能扩增长达几十个kb 的DNA 片段[2]。
1.PCR技术的发展历史1971年Khorana最早提出核酸体外扩增的设想。
但是,当时的基因序列分析方法尚未成熟,对热具有较强稳定性的DNA聚合酶还未发现,寡核苷酸引物的合成仍处在手工、半自动合成阶段,这种想法似乎没有任何实际意义。
1985年,美国科学家Kary Mullis发明了PCR 技术,并在Science杂志上发表了关于PCR技术的第一篇学术论文。
从此,PCR技术得到了生命科学界的普遍认同,Kary Mullis也因此而获得1993年的诺贝尔化学奖。
但是,最初的PCR技术相当不成熟,在当时是一种操作复杂、成本高昂、“中看不中用”的实验室技术。
1988年初,Keohanog通过对所使用的酶的改进,提高了扩增的真实性。
尔后,Saiki等人又在黄石公园从生活在温泉中的水生嗜热杆菌内提取到一种耐热的DNA聚合酶,使得PCR技术的扩增效率大大提高。
PCR技术及原理PCR(Polymerase Chain Reaction)是一种在医学、生物学和法医学等领域广泛应用的技术,它可以在短时间内扩增特定DNA片段。
PCR技术的原理基于DNA的复制过程,通过PCR可以在不进行其他复制方式的情况下在试管中复制DNA序列。
本文将详细介绍PCR技术的原理以及相关的步骤和应用。
PCR技术的原理是通过DNA的聚合酶链式反应来扩增特定DNA片段。
PCR的反应体系通常包含DNA模板、引物、聚合酶和四种不同的核苷酸。
PCR的过程分为三个不同的步骤:变性、退火和延伸。
下面将对每个步骤进行具体说明。
1. 变性(Denaturation):在此步骤中,PCR反应混合液中的DNA模板加热至94-98℃,使其双链DNA断裂成两条单链DNA。
DNA的双链断裂是由于高温使DNA中的氢键断裂,从而使两条链分开。
这一步骤通常持续约30秒至1分钟。
2. 退火(Annealing):在此步骤中,PCR反应混合液的温度被降低至48-72℃,引物与目标DNA序列互补结合。
引物是一对特异性的寡核苷酸序列,通常由20-30个核苷酸组成,其两端分别与目标DNA序列的两端互补。
当引物与目标DNA序列互补结合时,它们的3'末端会朝向DNA的中心延伸。
这一步骤的时间通常为30-60秒。
通过多轮的PCR反应,可以在短时间内产生大量特定的DNA片段。
每一轮PCR循环会产生数量翻倍的DNA,这使得PCR具有很高的扩增特异性。
PCR技术有许多应用。
在医学领域,PCR可以用于检测和诊断病毒、细菌和基因突变等。
在法医学中,PCR可以用于DNA鉴定。
在生物学中,PCR可以用于克隆和表达基因,研究基因调控机制等。
此外,PCR技术还可以用于DNA测序、产前诊断、人类遗传学研究等领域。
总而言之,PCR技术是一项重要而广泛应用的分子生物学技术。
其原理基于DNA的复制过程,通过变性、退火和延伸三个步骤,可以在短时间内扩增特定DNA片段。
pcr技术课件PCR技术课件PCR(聚合酶链反应)是一种基于DNA复制的技术,它在分子生物学和遗传学研究中起着重要的作用。
PCR技术的课件可以帮助学生更好地理解PCR的原理、应用和意义。
本文将介绍PCR技术的基本原理、扩增过程、应用领域以及PCR在医学诊断和基因工程中的应用。
一、PCR技术的基本原理PCR技术是通过反复进行DNA的复制来扩增目标DNA片段。
它主要由三个步骤组成:变性、退火和延伸。
首先,将DNA样本加热至95°C,使DNA双链解开成两条单链。
然后,将温度降至50-60°C,引入引物(即DNA复制的起始点),使其与目标DNA序列互补结合。
最后,将温度升至72°C,加入DNA聚合酶,使其在引物的引导下合成新的DNA链。
这样,每一轮PCR循环都会产生两倍于前一轮的DNA数量,从而实现DNA的指数级扩增。
二、PCR技术的扩增过程PCR技术的扩增过程包括若干个PCR循环,每个循环由三个步骤组成。
在第一轮循环中,目标DNA片段的数量翻倍。
在第二轮循环中,这些新合成的DNA片段再次翻倍,以此类推。
通过多次循环,可以在短时间内扩增出大量的目标DNA片段。
三、PCR技术的应用领域PCR技术在分子生物学和遗传学研究中有广泛的应用。
它可以用于基因克隆、基因定位、基因表达分析、DNA指纹鉴定等。
在基因工程领域,PCR技术也是不可或缺的工具,可以用于构建重组DNA、检测基因突变等。
四、PCR技术在医学诊断中的应用PCR技术在医学诊断中有着重要的应用价值。
例如,PCR可以用于检测病原体的存在,如细菌、病毒和寄生虫等。
通过PCR技术,可以快速、准确地诊断出某些传染病,如艾滋病、乙肝和结核病等。
此外,PCR技术还可以用于检测基因突变,从而帮助医生确定某些遗传性疾病的诊断和治疗方案。
五、PCR技术在基因工程中的应用PCR技术在基因工程中有着广泛的应用。
例如,PCR可以用于构建重组DNA,即将不同来源的DNA片段连接在一起,形成新的DNA序列。
PCR技术介绍精品课件(一)PCR技术介绍精品课件——掌握基因分子生物学核心技术的利器PCR(Polymerase Chain Reaction)技术是一种非常重要的基因分子生物学核心技术,在疾病检测、基因工程、药物研发、环境监测等方面具有广泛的应用。
PCR技术介绍的精品课件是掌握该技术的有效工具。
一、PCR技术实现的原理PCR技术是利用DNA聚合酶作为酶催化剂,最小量的DNA模板进行体外扩增,使其在几个小时内扩增成1000万甚至10亿份以上,实现DNA分子的大规模扩增和检测。
PCR反应分为三个步骤:变性、退火、延伸。
变性是使双链DNA变成单链DNA,退火是让引物与目标DNA序列的特定区域结合,从而制造重复扩增模板;延伸是将DNA聚合酶介导的dNTP延伸至3'-OH端,最终形成双链DNA。
PCR反应可以进行20-40次的循环,以成倍地扩增目标DNA。
二、PCR技术介绍的内容1. PCR技术的基本原理该部分对PCR技术的原理进行详细阐述,包括PCR反应的三个步骤、PCR反应体系的组成、PCR反应不同温度时,DNA的状态变化。
同时,应用画图软件进行动态模拟,使学生直观地感受PCR反应的过程。
2. PCR技术中引物的设计和合成方法引物是PCR反应中的重要组成部分,正确的引物设计对PCR反应结果的准确性有很大影响。
该部分将介绍引物的设计原则和方法,如引物长度的选择、GC含量的控制、引物序列的互补性等等,并展示引物合成的实验过程。
3. PCR技术的应用该部分主要介绍PCR技术在不同领域的应用,如遗传病的诊断、基因工程、药物研发、环境监测等,同时以实际案例为例进行深入探讨。
三、课件特色和优势1. 直观易懂该精品课件采用了动态模拟的方式,并借助图片、表格、视频等元素,使学生直观地感受PCR技术的核心原理和应用。
2. 实践操作该精品课件不仅介绍PCR技术的原理和应用,更是通过实验演示的方式,精准地展示样品制备、PCR反应、基因分析等关键步骤。
分子生物学概论 ‐‐ PCR技术简介前言一滴残留在裙子上的精液使得美国总统Bill Clinton不得不坦承他与白宫实习生有不正当的关系。
因为他知道现在的生物科技就连一个精子也能被用来做为证据。
这种将极微量的生物标本化为可供鉴定的现代技术正是PCR(Polymerase chain reaction)‐‐聚合酶链式反应具有的特色之一。
这也是分子生物医学令人震撼的一例。
何谓PCR简单的说,PCR就是利用DNA聚合酶对特定基因做体外或试管内 (In Vitro) 的大量合成。
基本上它是利用DNA聚合酶进行专一性的连锁复制.目前常用的技术,可以将一段基因复制为原来的一百亿至一千亿倍。
PCR的要素基本的PCR须具备1.要被复制的DNA模板 (Template) 2.界定复制范围两端的引物(Primers). 3.DNA聚合酶 (Taq. Polymearse) 4.合成的原料及水。
PCR的反应包括三个主要步骤,分别是1). Denaturation 2). Annealing of primers, and 3). Extension of primers。
所谓 Denaturing乃是将DNA加热变性, 将双股的DNA加热后转为单股DNA以做为复制的模板. 而Annealing 则是令 Primers于一定的温度下附着于模板DNA两端。
最后在DNA聚合酶 (e.g. Taq‐polymerase) 的作用下进行引物的延长 (Extension of primers)及另一股的合成。
PCR的历史PCR的发展可以说是从DNA合成酵素的发现缘起。
DNA合成酵素最早于1955年发现 (DNA polymerase I), 而较具有实验价值及可得性的Klenow fragment of E. Coli 则是于70年代的初期由Dr. H. Klenow 所发现, 但由于这个酵素是一种易被热所破坏之酵素, 因此不符合一连串的高温连锁反应所需。