聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)是一種廣泛應(yīng)用于分子生物學(xué)的體外DNA擴(kuò)增技術(shù)。它通過一系列溫度變化,模擬DNA復(fù)制過程,使特定的DNA片段得以大量復(fù)制。以下是PCR反應(yīng)的詳細(xì)步驟和原理:
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>
掌握PCR反應(yīng)的基本原理與實(shí)驗(yàn)技術(shù)。
實(shí)驗(yàn)原理:
PCR技術(shù)選擇性擴(kuò)增一段DNA序列。其基本步驟包括變性、退火和延伸三個(gè)階段,循環(huán)進(jìn)行,使DNA片段得到特異性擴(kuò)增。
具體步驟如下:
變性:在高溫(94℃)下,雙鏈DNA模板解鏈成單鏈。
退火:溫度降至50-65℃,引物與單鏈DNA的互補(bǔ)序列結(jié)合。
延伸:溫度升至72℃,Taq酶催化合成與模板鏈互補(bǔ)的新DNA鏈。
循環(huán):重復(fù)上述步驟25-30次,每次循環(huán)DNA量理論上增加一倍。
PCR反應(yīng)的基本條件溫度循環(huán)參數(shù):
1.變性溫度與時(shí)間
PCR反應(yīng)中模板DNA的變性十分重要。只有全性的模板DNA和PCR產(chǎn)物雙鏈全解開,才能有效的和引物結(jié)合。這種結(jié)合是PCR擴(kuò)增的基礎(chǔ)。變性溫度越高,時(shí)間越長變性就越充分。但溫度過高、時(shí)間過長又會(huì)影響Taq DNA聚合酶的活性,所以通常選用變性溫度為95℃30s為宜。在PCR反應(yīng)中第一個(gè)循環(huán)變性最重要,需時(shí)間較長,因模板DNA的鏈比較長。
2.復(fù)性溫度與時(shí)間
變性溫度是PCR反應(yīng)成敗的關(guān)鍵,復(fù)性溫度決定著PCR的特異性。溫度越低復(fù)性越好,但是容易出現(xiàn)引物與靶DNA的錯(cuò)配,增加非特異性結(jié)合,溫度太高不利于復(fù)性,大多數(shù)PCR反應(yīng)的復(fù)性溫度在55℃左右。確定了復(fù)性溫度后,復(fù)性時(shí)間并不是關(guān)鍵因素。但復(fù)性時(shí)間太長會(huì)增加非特異的復(fù)性。
3.延伸溫度與時(shí)間
引物延伸溫度一般為72℃。這個(gè)溫度即考慮了Taq DNA聚合酶的活性,又考慮到引物和靶基因的結(jié)合。不合適的延伸溫度不僅會(huì)影響擴(kuò)增產(chǎn)物的特異性,也會(huì)影響其產(chǎn)量,72℃時(shí),核苷酸的合成速度為35-100個(gè)核苷酸/S,這取決于緩沖體系、pH、鹽濃度和DNA模板的性質(zhì)。72℃延伸1min對(duì)于長達(dá)2kb的擴(kuò)增片段是足夠的。然而,延伸時(shí)間過長會(huì)導(dǎo)致非特異性擴(kuò)增帶的出現(xiàn)。對(duì)很低濃度底物的擴(kuò)增,延伸時(shí)間要長些。
4.循環(huán)數(shù):
循環(huán)數(shù)決定著擴(kuò)增的產(chǎn)量。在其它參數(shù)都已優(yōu)化條件下,最適循環(huán)數(shù)取決于靶序列初始濃度。靶序列的初始濃度較低時(shí)、要增加循環(huán)次數(shù)。另外,酶活性不好,或量不足時(shí)也要增加循環(huán)次數(shù)、以便達(dá)到有效的擴(kuò)增量。