实例图解简并引物设计

如何根据要求自己设计PCR引物1PCR引物设计课堂笔记○PCR这个名词大家都不陌生，但实际操作时我们常说的引物设计到底是怎么回事呢？今天我就来给大家用实例演示一下哈。

首先，我们要知道引物设计的目的是为了找到一对合适的核苷酸片段，使其能有效地扩增模板DNA序列。

引物设计是PCR的关键，附上PCR的基本流程图：○引物设计的原则：1.引物长度：一般为15-30bp，常用的是18-27bp，但不能大于38，因为过长会导致其延伸温度大于74℃，即Taq酶的最适温度。

2.引物的特异性：引物与非特异扩增序列的同源性不要超过70%或有连续8个互补碱基同源。

3.序列Tm值：引物的Tm值一般控制在55-60度, 尽可能保证上下游引物的Tm值一致,一般不超过2度。

退火温度=4×(G+C)+2×(A+T)-(5～8)4.G+C含量：有效引物中(G+C)的比例为40-60%，过高或过低都不利于引发反应。

上下游引物的GC含量不能相差太大。

5. 引物的3′端：引物的延伸是从3′端开始的，不能进行任何修饰；引物3’端的碱基一般不用A，因为A在错误引发位点的引发效率相对比较高；引物间3’端的互补、二聚体或发夹结构也可能导致PCR反应失败6.引物的5′端：引物的5′端限定着PCR产物的长度，它对扩增特异性影响不大。

因此，可以被修饰而不影响扩增的特异性。

引物5′端修饰包括：加酶切位点；标记生物素、荧光、地高辛、Eu3+等；引入蛋白质结合DNA序列；引入突变位点、插入与缺失突变序列和引入一启动子序列等。

下面以实例操作演示一下加酶切位点时如何自己设计引物：2用绿色荧光蛋白(GFP)标记蛋白NR1○简单点说，就是现在我们要把Plasmid 2中GFP基因片段添加到Plasmid 1中的NR1基因片段上，但是Plasmid 2中GFP基因片段本身并没有BamHⅠ这个酶切位点，也就说我们要在引物设计中人为地把BamHⅠ这个酶切位点的序列添加给GFP基因片段，这样PCR后得到的GFP基因片段就可以通过BamHⅠ这个酶切位点进入到Plasmid 1中，然后绿色荧光蛋白(GFP)就可以来标记蛋白NR1，达到我们之后实验中来观察蛋白NR1的目的，示意图见下。

引物设计的详细步骤详细步骤如下：步骤一：了解引物设计的基本原理引物设计是指为特定的DNA序列设计一对合适的引物，以便在PCR反应中扩增目标DNA序列。

引物是PCR反应的关键组成部分，引物的选择和设计对于PCR扩增的成功率和特异性非常重要。

因此，了解引物设计的基本原理对于有效设计合适的引物至关重要。

步骤二：确定PCR反应的目标序列在设计引物之前，我们需要确定PCR反应的目标序列，即我们需要扩增的DNA区域。

这个目标序列可以是已知的基因序列，也可以是未知的区域。

确定目标序列后，我们可以继续设计引物。

步骤三：确定引物的一些基本参数在设计引物之前，我们需要确定一些基本的参数，以便帮助我们选择合适的引物。

这些参数包括引物的长度、GC含量、Tm值以及避免二聚体形成等。

引物长度：通常来说，引物的长度应在18-25个核苷酸之间。

过长的引物可能导致不特异的扩增产物的形成，而过短的引物则可能导致低扩增效率。

GC含量：引物的GC含量对于引物的稳定性和特异性有影响。

在正常情况下，引物的GC含量应在40%-60%之间。

Tm值：引物的Tm值是指引物在PCR反应中的解离温度。

Tm值过低可能导致非特异的扩增产物的形成，而Tm值过高则可能导致低扩增效率。

避免二聚体形成：在设计引物时，我们还需要考虑引物之间的互补性以及避免引物形成二聚体。

引物之间的互补性可能导致引物形成二聚体，从而降低PCR反应的效率和特异性。

步骤四：选择合适的引物设计工具目前有很多在线引物设计工具可供选择，例如NCBI Primer-BLAST、OligoAnalyzer等。

这些工具可以根据输入的目标序列帮助我们快速选择合适的引物。

此外，还可以使用一些商业引物设计软件，如Primer Premier等。

步骤五：进行引物特异性分析设计好引物后，我们需要进行引物特异性分析，确保引物只扩增目标序列而不扩增其他非特异性产物。

这可以通过BLAST或其他相似性工具来完成。

特异性分析的目的是排除可能存在的非特异性扩增产物，以确保PCR反应的准确性和特异性。

简并引物设计过程及原则简并引物常用于从已知蛋白到相关核酸分子的研究及用于一组引物扩增一类分子。

简并引物设计过程（1）利用NCBI搜索不同物种中同一目的基因的蛋白质或cDNA编码的氨基酸序列因为密码子的关系，不同的核苷酸序列可能表达的氨基酸序列是相同的，所以氨基酸序列才是真正保守的。

首先利用NCBI的Entrez检索系统，查找到一条相关序列即可。

随后利用这一序列使用BLASTP（通过蛋白查蛋白），在整个NR数据库中查找与之相似的氨基酸序列。

（2）对所有的序列进行多序列比对将搜索到的同一基因的不同氨基酸序列进行多序列比对，可选工具有Clustal W/X, 也可在线分析。

所有序列的共有部分将会显示出来。

“*”表示保守，“：”表示次保守。

（3）确定合适的保守区域设计简并引物至少需要上下游各有一个保守区域，且两个保守区域相距50~400个氨基酸残基为宜，使得PCR产物在150~1200bp之间，最重要的是每一个保守区域至少有6个氨基酸的保守区，因为每条引物至少18bp左右。

若比对结果保守性不是很强很可能找不到6个氨基酸序列的保守区，这时可以根据物种的亲缘关系，选择亲缘关系近的物种进行二次比对，若保守性仍达不到要求，则需进行三次比对，总之，究竟要选多少序列来比对，要根据前一次的结果反复调整。

最终目的就是有两个6个氨基酸且两者间距离合适的保守区域。

（4）利用软件设计引物当得到保守区域后，就可以利用专业的软件来设计引物了，其中Primer 5.0 支持简并引物的设计，将参与多序列比对的序列中的任一条导入Primer 5.0 中，将其翻译成核苷酸序列，该序列群可用一条有简并性的核苷酸链来表示（其中R=A/G,Y=C/T,M=A/C, K=G/T, S=C/G, W=A/C/T, B=C/G/T,V=A/C/G, D=A/G/T, N=A/C/G/T, 该具有简并性的核苷酸链必然包含上一步中找到的氨基酸保守区域的对应部分，在Primer 5.0 中修改参数，令其在两个距离合适的保守的nt 区域内寻找引物对，总之要保证上下游引物都落在该简并链的保守区域内，结果会有数对，分数越高越好。

引物设计基本原则引物长度（primer length）产物长度（product length）序列Tm值（melting temperature）G+C含量（composition）引物二聚体及发夹结构（duplex formation and hairpin）阅读框1. 引物的长度一般为15-30bp,常用的是18-27bp,但不能大于38,因为过长会导致其延伸温度大于74℃，即Taq酶的最适温度2. 产物的长度扩增片段长度为100~600碱基对。

3. Tm值引物的Tm值一般控制在55-60度，尽可能保证上下游引物的Tm值一致，一般不超过2度。

如果引物中的G+C含量相对偏低，则可以使引物长度稍长，而保证一定的退火温度。

Tm=2（A+T）+4（C+G）4. 引物的GC含量有效引物中（G+C）的比例为40-60%,过高或过低都不利于引发反应。

上下游引物的GC含量不能相差太大。

5. 引物自身引物间3‘端的互补、二聚体或发夹结构也可能导致PCR反应失败任务用绿色荧光蛋白（GFP）标记蛋白NR1引物要求PCR扩增GFPGFP两边添加BamHI酶切位点保证NR1的阅读框不改变第一步：扩增GFP基本序列第二步：GC比值；Tm值第三步：酶切位点第四步：阅读框第五步保护序列Primer1: 5' GCGGggatccTATGGTGAGCAAGGGCGAGGA Primer2: 5' GCGCggatccctCTTGTACAGCTCGTCCA TGCC记得当初写本科论文，感到不知道讨论什么问题好。

愣是写了一大段的PCR条件摸索的讨论。

后来PCR成为实验最基本的一步了，但是发现在PCR中还是有许多需要注意的地方。

PCR的第一步就是引物设计了。

引物设计需要注意的地方很多，在大多数情况下，我们都是在知道已知模板序列时进行PCR扩增的。

在某些情况比如构建文库的时候也会在不知道模板序列的情况下进行设计。

这个时候随机核苷酸序列就与模板不是完全匹配。

PCR引物设计的黄金法例1.引物最幸亏模板 cDNA的守旧区内设计。

DNA序列的守旧区是经过物种间相像序列的比较确立的。

在NCBI上搜寻不一样物种的同一基因，经过序列剖析软件（比方DNAman）比对（Alignment ），各基因同样的序列就是该基因的守旧区。

2.引物长度一般在 15~30 碱基之间。

引物长度（ primer length ）常用的是 18-27 bp，但不该大于 38，由于过长会致使其延长温度大于 74℃，不适于 Taq DNA 聚合酶进行反响。

3.引物 GC含量在 40%~60%之间， Tm值最好靠近 72℃。

GC含量（ composition ）过高或过低都不利于引起反响。

上下游引物的 GC含量不可以相差太大。

此外，上下游引物的 Tm值（ melting temperature ）是寡核苷酸的解链温度，即在必定盐浓度条件下， 50%寡核苷酸双链解链的温度。

有效启动温度，一般高于Tm值 5~10℃。

若按公式 Tm= 4（G+C）+2（A+T）预计引物的Tm值，则有效引物的Tm为 55~80℃，其 Tm值最好靠近 72℃以使复性条件最正确。

4.引物 3′端要避开密码子的第 3 位。

如扩增编码地区，引物3′端不要停止于密码子的第 3 位，因密码子的第 3 位易发生简并，会影响扩增的特异性与效率。

5.引物 3′端不可以选择 A，最好选择 T。

引物 3′端错配时，不一样碱基引起效率存在着很大的差别，当末位的碱基为 A 时，即便在错配的状况下，也能有引起链的合成，而当末位链为 T 时，错配的引起效率大大降低，G、C错配的引起效率介于A、T 之间，所以 3′端最好选择 T。

6.碱基要随机散布。

引物序列在模板内应当没有相像性较高，特别是3’端相像性较高的序列，不然简单致使错误引起（False priming ）。

降低引物与模板相像性的一种方法是，引物中四种碱基的散布最好是随机的，不要有聚嘌呤或聚嘧啶的存在。

PCR和简并引物设计PCR（聚合酶链反应）是一种广泛应用于分子生物学领域的技术，它可以通过体外复制DNA片段，从而能够快速、高效地扩增目标DNA序列。

PCR的成功扩增依赖于精确的引物设计，其中简并引物设计是其中一种常用的方法。

本文将对PCR和简并引物设计进行详细的介绍。

PCR的原理和步骤可以概括为三个主要步骤：变性、退火和延伸。

在变性步骤中，PCR反应体系中的DNA双链被加热，使其变性成单链。

接下来，在退火步骤中，引物与单链DNA互相结合，形成DNA引物-模板DNA 复合物。

最后，在延伸步骤中，通过DNA聚合酶的作用，从引物的3'端开始合成新的DNA链。

PCR反应可以通过反复进行这三个步骤来进行多轮扩增，从而快速地产生大量目标DNA片段。

引物在PCR反应中起着至关重要的作用，引物的设计需要满足以下几个要求。

首先，引物的序列应与目标DNA序列互补，并且引物之间没有序列重复。

其次，引物的长度应适当，通常为18-30个碱基对。

引物的长度过长或过短都会影响扩增效率。

最后，引物的GC含量应在40-60%之间，这样可以提高引物与模板DNA的互补性。

相对于常规引物，简并引物设计是一种更加灵活和高效的方法。

简并引物设计的基本思想是在引物的特定位置上引入简并碱基（简并位点）。

简并碱基是可以用多种碱基取代的碱基，它可以与多种目标序列互补，从而提高引物与目标序列的互补性。

简并引物的设计通常需要考虑以下几个因素。

首先，需要确定哪些位置引入简并位点。

一般来说，简并位点通常选择在引物的3'端或其周围，因为3'端是引物与模板DNA结合的起始点，而简并位点可以提高引物的互补性。

其次，需要确定哪些碱基可以在简并位点上使用。

简并碱基通常是由两个或多个非互补的碱基组成，例如，简并位点可以是R（代表A或G）、Y（代表C或T）或M（代表A或C）等。

选择简并碱基时需要考虑目标DNA序列的GC含量和序列特点，以确保引物与目标序列的互补性。

PCR和简并引物设计PCR(聚合酶链反应)是一种在分子生物学和遗传学研究中广泛使用的技术。

它通过扩增DNA特定区域的序列，从而产生大量的DNA复制体。

PCR的核心组成部分是引物（primers），它们是能与待扩增序列的起始点匹配的短DNA片段。

对于PCR的成功与否，引物的设计起到了关键作用。

本文将重点讨论PCR和简并引物设计的原理和方法。

PCR的步骤包括解旋（denaturing）、退火（annealing）和扩增（extension）。

在解旋阶段，样品中的DNA被加热至高温，使其双链结构解开，生成两根单链的DNA模板。

然后在退火阶段，温度被降低，使引物能够与模板上的特定序列进行互补配对，从而定位引物的位置。

最后，在扩增阶段，通过DNA聚合酶的作用，引物延伸成为新的DNA链，产生大量的特定序列。

引物的设计是PCR的关键步骤之一、它们需要满足以下几个条件：合适的长度、特异性、错配最少、避免形成二聚体或自身扩增以及合适的Tm（退火温度）。

首先，引物应该在15-30个碱基长的范围内，通常为18-25个碱基。

太短的引物可能与多个位点杂交，而太长的引物可能会降低特异性和扩增效率。

其次，引物应该是特异性的，即只与待扩增序列的特定区域互补配对。

为了确保特异性，通常需要使用序列比对软件来挑选最好的引物。

比对软件可以帮助我们检查引物是否与其他地方的基因组序列有互补性。

引物的错配最少，也就是引物与待扩增序列最好是完全互补配对。

因为即使有一个碱基错配，也可能导致错误的扩增产物的形成。

可以通过比对引物和目标序列的碱基来评估匹配的情况，以确定引物设计是否合理。

引物应该避免形成二聚体或自身扩增。

二聚体是指引物之间通过互补配对形成的二级结构。

如果引物形成二聚体，它们会被聚合酶识别为模板，导致错误的扩增产物生成。

自身扩增是指引物上的5'端和3'端通过互补配对形成环状结构。

自身扩增也会引起非特异性扩增。

为了避免这些情况的发生，引物的序列应该被合理设计。

PCR引物设计流程详解本文目的：复制出IL-4基因片段一、查找基因序列1、进入NCBI主页，下拉选框选择Nucleotide，在搜索栏输入要查找的目的基因，即IL-4，点击搜索2 、在搜索结果选择灵长类（Homo sapiens）2、在灵长类IL-4基因中选择需要的mRNA序列3、查看基因的相关信息外显子区域CDs区域4、点击FASTA格式，并将序列保存到文档二、使用primer premier 5.0设计引物1、建立新文件，将所得的序列复制进输入框内2、点击搜索按钮，搜索引物3、设置引物设计参数（因为在之前查找基因序列的时候获知，外显子区域分别为：1-200、201-248、249-425、426-618，又知在引物设计时引物位置最好跨越一个内含子，PCR产物长度通常为100-150bp，故设定上游引物位置为201-248，下游引物位置为249-425，产物长度为100-150bp）4、确认条件后，显示搜索结果4、双击选中得分最高的引物查看引物情况（上图为上游引物情况，下图为下游引物情况）5、将设计的上下游引物复制出来，保存到文档中三、使用oligo 6.0对设计的引物进行评价1、建立新文件，将从cnki上获得的cDNA复制进输入框，并点击accept接收2、接收后显示出该序列的相关信息3、点击edit按钮录入用primer设计的上游引物，每一次输入新数据后都需要点击accept按钮接收4、同理，录入下游引物5、分析上下游引物二聚体形成情况6、分析上下游引物发卡形成情况7、分析上下游引物GC%8、检测上下游引物与PCR模板其它位置错配情况9、分析PCR整体情况四、引物特异性检验（primer blast）1、进入NCBI主页，并选择blast2、选择primer blast3、在输入框内输入模板序列和上下游引物，并设定对比数据库，点击getprimer进行对比4、查看blast结果Blast 结果显示，尽管IL-4与其它基因有相似区，但是引物的3’端没有完全互补。