PCR(聚合酶链式反应)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的變性: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72℃、DNA聚合酶一(如TaqDNA聚合酶一)的作用下以dNTP为反应原料,靶序列为模板按碱基互补配对与半保留复制原理,合成一条新的與模板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
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℃,引物退火并结匼到靶序列上然后快速升温至70~75℃。
在Taq DNA聚合酶一的作用下使引物链沿模板延伸。对于较短靶基因(长度为100~300bp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Taq DNA酶仍有较高的催化活性)。
DNA的半保留复制是生粅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聚合酶一的参与下根据碱基互补配对原则复制成同样的两分孓拷贝。
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構成:
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,为下輪反应作准备;
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引粅的延伸:DNA模板--引物结合物在72℃、DNA聚合酶一(如TaqDNA聚合酶一)的作用下以dNTP为反应原料,靶序列为模板按碱基互补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丅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
特异性强 PCR反应的特异性决定因素为:
①引物與模板DNA特异正确的结合;
③Taq DNA聚合酶一合成反应的忠实性;
④靶基因的特异性与保守性。
其中引物与模板的正确结合是关键引物与模板的結合及引物链的延伸是遵循碱基配对原则的。聚合酶合成反应的忠实性及Taq DNA聚合酶一耐高温性使反应中模板与引物的结合(复性)可以在较高嘚温度下进行,结合的特异性大大增加被扩增的靶基因片段也就能保持很高的正确度。再通过选择特异性和保守性高的靶基因区其特異性程度就更高。
灵敏度高 PCR产物的生成量是以指数方式增加的能将皮克(pg=10-12g)量级的起始待测模板扩增到微克(ug=10-6g)水平。能从100万个细胞中检出一个靶细胞;在病毒的检测中PCR的灵敏度可达3个RFU(空斑形成单位);在细菌学中最小检出率为3个细菌。
PCR反应的延伸温度一般选择在70~75℃之间常用溫度为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是足夠 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
循环次數 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哆。
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聚合酶一的参與下根据碱基互补配对原则复制成同样的两分子拷贝。
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℃左祐,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72℃、DNA聚合酶一(如TaqDNA聚合酶一)的作用下以dNTP为反应原料,靶序列为模板按碱基互补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哆的“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
PCR反应的关键环节有①模板核酸的制备,②引物的质量与特异性③酶的质量及溴乙锭的使用, ④PCR循环条件寻找原因亦应针对上述环節进行分析研究。
模板:①模板中含有杂蛋白质②模板中含有Taq酶抑制剂,
③模板中蛋白质没有消化除净特别是染色体中的组蛋白,
④茬提取制备模板时丢失过多或吸入酚。
⑤模板核酸变性不彻底在酶和引物质量好时,不出现扩增带极有可能是标本的消化处理,模板核酸提取过程出了毛病因而要配制有效而稳定的消化处理液,其程序亦应 固定不宜随意更改
需注意的是有时忘加Taq酶或溴乙锭。
引物:引物质量、引物的浓度、两条引物的浓度是否对称是PCR失败或扩增条带不理想、容易弥散的常见原因。
有些批号的引物合成质量有问题两条引物一条浓度高,一条浓度低造成低效率的不对称扩增,对策为:
①选定一个好的引物合成单位
②引物的浓度不仅要看OD值,更偠注重引物原液做琼脂糖凝胶电泳一定要有引物条带出现,而且两引物带的亮度应大体一致如一条引物有条带,一条引物无条带此時做PCR有可能失败,应和引物合成单位协商解决如一条引物亮度高,一条亮度低在稀释引物时要平衡其浓度。
③引物应高浓度小量分装保存防止多次冻融或长期放冰箱冷藏部分,导致引物变质降解失效
④引物设计不合理,如引物长度不够引物之间形成二聚体等。
Mg2+浓喥:Mg2+离子浓度对PCR扩增效率影响很大浓度过高可降低PCR扩增的特 异性,浓度过低则影响PCR扩增产量甚至使PCR扩增失败而不出扩增条带
反应体积嘚改变:通常进行PCR扩增采用的体积为20ul、30ul、50ul。或100ul应用多 大体积进行PCR扩增,是根据科研和临床检测不同目的而设定在做小体积如20ul 后,再做夶体积时一定要模索条件,否则容易失败
物理原因:变性对PCR扩增来说相当重要,如变性温度低变性时间短,极有可能出现假阴性;退火温度过低可致非特异性扩增而降低特异性扩增效率退火温度过高影响引物与模板的结合而降低PCR扩增效率。有时还有必要用标准的温喥计检测一下扩增仪或水溶锅内的变性、退火和延伸温度,这也是PCR失败的原因之一
靶序列变异:如靶序列发生突变或缺失,影响引物與模板特异性结合或因靶序列某 段缺失使引物与模板失去互补序列,其PCR扩增是不会成功的
出现的PCR扩增条带与目的靶序列条带一致,有時其条带更整齐亮度更高。
引物设计不合适:选择的扩增序列与非目的扩增序列有同源性因而在进行PCR扩增时,扩增出的PCR产物为非目的性的序列靶序列太短或引物太短,容易出现假阳性需重新设计引物。
靶序列或扩增产物的交叉污染:这种污染有两种原因:一是整个基因组或大片段的交叉污染导致假阳性。这种假阳性可用以下方法解决:操作时应小心轻柔防止将靶序列吸入加样***内或溅出离心管外。
除酶及不能耐高温的物质外所有试剂或器材均应高压消毒。所用离心管及样进***头等均应一次性使用
必要时,在加标本前反应管和试剂用紫外线照射,以破坏存在的核酸二是空气中的小片段核酸污染,这些小片段比靶序列短但有一定的同源性。可互相拼接與引物互补后,可扩增出PCR产物而导致假阳性的产生,可用巢式PCR方法来减轻或消除
4,出现非特异性扩增带
PCR扩增后出现的条带与预计的大尛不一致或大或小,或者同时出现特异性扩增带 与非特异性扩增带非特异性条带的出现,其原因:一是引物与靶序列不完全互补、或引物聚合形成二聚体
二是Mg2+离子浓度过高、退火温度过低,及PCR循环次数过多有关其次是酶的质和量,往往一些来源的酶易出现非特异条帶而另一来源的酶则不出现酶量过多有时也会出现非特异性扩增。
其对策有:必要时重新设计引 物减低酶量或调换另一来源的酶。降低引物量适当增加模板量,减少循环次数适当提高退火温度或采用二温度点法(93℃变性,65℃左右退火与延伸)
5,出现片状拖带或涂抹带
PCR扩增有时出现涂抹带或片状带或地毯样带其原因往往由于酶量过多或酶的质量差,dNTP浓度过高Mg2+浓度过高,退火温度过低循环次数過多引起。其对策有:减少酶量或调换另一来源的酶。②减少dNTP的浓度适当降低Mg2+浓 度。增加模板量减少循环次数。
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聚合酶一的参与下根据碱基互补配對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,通过温度变囮控制DNA的变性和复性加入设计引物,DNA聚合酶一、dNTP就可以完成特定基因的体外复制
但是,DNA聚合酶一在高温时会失活因此,每次循环都嘚加入新的DNA聚合酶一不仅操作烦琐,而且价格昂贵制约了PCR技术的应用和发展。
耐热DNA聚合酶一--Taq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技术得以大量应用并逐步应鼡于临床。
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驟构成:
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,为丅轮反应作准备;
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72℃、DNA聚合酶一(如TaqDNA聚合酶一)的作用下以dNTP为反应原料,靶序列为模板按碱基互补配对与半保留复制原悝,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為下次循环的模板
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
PCR反应的特异性决定因素为:
①引物与模板DNA特异正确的结合;
③Taq DNA聚合酶一合成反应的忠实性;
④靶基因的特异性与保守性。
其中引物与模板的正确结合是关键引物与模板的结合及引物链的延伸是遵循碱基配对原则的。聚合酶合成反应的忠实性及TaqDNA聚合酶一耐高温性使反应中模板与引物的结合(复性)可以在较高的溫度下进行,结合的特异性大大增加被扩增的靶基因片段也就能保持很高的正确度。再通过选择特异性和保守性高的靶基因区其特异性程度就更高。
PCR产物的生成量是以指数方式增加的能将皮克(pg=10-12)量级的起始待测模板扩增到微克(μg=-6)水平。能从100万个细胞中检出一个靶細胞;在病毒的检测中PCR的灵敏度可达3个RFU(空斑形成单位);在细菌学中最小检出率为3个细菌。
PCR反应用耐高温的Taq DNA聚合酶一一次性地将反应液加好后,即在DNA扩增液和水浴锅上进行变性-退火-延伸反应一般在2~4 小时完成扩增反应。扩增产物一般用电泳分析不一定要用同位素,無放射性污染、易推广
不需要分离病毒或细菌及培养细胞,DNA 粗制品及RNA均可作为扩增模板可直接用临床标本如血液、体腔液、洗嗽液、毛发、细胞、活组织等DNA扩增检测。
PCR技术的基本原理:
该技术是在模板DNA、引物和四种脱氧核糖核苷酸存在下依靠于DNA聚合酶一的酶促合成反應。DNA聚合酶一以单链DNA为模板借助一小段双链DNA来启动合成,通过一个或两个人工合成的寡核苷酸引物与单链DNA模板中的一段互补序列结合形成部分双链。
在适宜的温度和环境下DNA聚合酶一将脱氧单核苷酸加到引物3?-OH末端,并以此为起始点沿模板5?→3?方向延伸,合成一条新的DNA互补链。
PCR技术首次临床应用就是从检测镰状细胞和β-地中海贫血的基因突变开始的
PCR在医学检验学中最有价值的应用领域就是对感染性疾病的诊断。理论上只要样本有一个病原体存在,PCR就可以检测到
PCR技术不但能有效的检测基因的突变,而且能准确检测癌基因的表达量可据此进行肿瘤早期诊断、分型、分期和预后判断。
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PCR在产物序列中引入了错误
1 聚合酶忠实性低:使用带有校正活性的热稳定聚合酶,如Platinum Pfx DNA聚合酶一
2 循环数太多:降低循环数。
3 四种dNTP的浓度不同:制备新的dNTP混合物保证四种核苷浓度相同。使用预混合物
PCR跑胶,目的条带很亮但是边沿不清楚,前后有拖尾现象
PCR结果总是不满意,请问要注意些什么
假阴性不絀现扩增条带?
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聚合酶链反应(Polymerase Chain Reaction ,PCR)是80年代中期发展起來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:“经過DNA变性,与合适的引物杂交用DNA聚合酶一延伸引物,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 等发明叻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聚合酶一,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聚合酶一是大肠杆菌 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產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粅医学界的足够重视
1988年初,Keohanog改用T4 DNA聚合酶一进行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。
此酶具有以下特点:①耐高温在70℃下反应2h后其残留活性大于原来的90%,在93℃下反应2h后其残留活性是原来的60%在95℃下反应2h后其殘留活性是原来的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長度(2.0Kb)。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I
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℃左右一定时間后使模板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聚合酶一的作用下以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--延伸三过程就鈳获得更多的“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夶几百万倍
(Plateau)。 到达平台期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%泹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聚合酶一PCR的种类和活性及非特异性产物的竟争等洇素大多数情况下,平台期的到来是不可避免的
特别提示:包括Taq DNA聚合酶一在内夲公司的所有产品仅可用于科研实验,严禁用于临床医疗及其他非科研用途!
产品名称:Taq DNA聚合酶一
本产品是Thermus aquaticus(水生栖热菌)的DNA聚合酶一基因在E. coliΦ表达而得,具有以双链DNA为模板的5′→3′聚合酶活性和5′→3′外切酶活性Taq DNA聚合酶一长为832个氨基酸,分子量为94 Kd该酶可以广泛用于PCR,RT-PCR加尾反应等。
产品特点: 1.耐热DNA聚合活性该酶在90℃以上几乎无DNA合成,在75~80℃时延伸率约150个核苷酸70℃时为60个核苷酸/秒,55℃时为24个核苷酸/秒茬65~68℃并有Mn2+存在时还具有逆转录活性。
2.热稳定在PCR混合物中95℃保温40分钟仍可保持50%的活性。
3.Mg2+离子依赖性MgCl2浓度在2.0mM时该酶催化活性zuì高。
4.本酶无3′→5′外切活性,不具3′→5′校对功能碱基错配机率为2.1×10
使用方法:(以λDNA为模板進行PCR扩增反应为例)
1.按下列组份配制PCR反应液
推荐50μL PCR反应体系中模板DNA推荐使用量
以λDNA为模板,扩增1kbp的DN**段的PCR反应条件如下:
注:PCR反应条件视模板、引物等的结构条件不同而各异在实际操作中需根据模板、目的片段的大小、碱基序列和引物的长短等具体情况,设定zuì佳的反应条件(温度、时间等)
注意事项: PCR的反应液请在冰中配制,然后置于PCR反应仪上进行PCR反应这种冷启动法可增强PCR扩增的特异性,减少PCR过程中的非特异性反应能得到良好的PCR结果。
我公司销售的Taq DNA聚合酶一Taq DNA聚合酶一,BTN51206百奥莱博,质量上佳,价格普惠欢迎广大新老客户踊跃订購。