技術(shù)文章
PCR工作原理及步驟
閱讀:1749 發(fā)布時間:2011-5-16技術(shù)原理
DNA的半保留復制是生物進化和傳代的重要途徑。雙鏈DNA在多種酶的作用下可以變性解鏈成單鏈,,在DNA聚合酶與啟動子的參與下,,根據(jù)堿基互補配對原則復制成同樣的兩分子挎貝。在
聚合酶鏈式反應(yīng)
實驗中發(fā)現(xiàn),,DNA在高溫時也可以發(fā)生變性解鏈,,當溫度降低后又可以復性成為雙鏈。因此,,通過溫度變化控制DNA的變性和復性,,并設(shè)計引物做啟動子,加入DNA聚合酶,、dNTP就可以完成特定基因的體外復制,。
但是,DNA聚合酶在高溫時會失活,,因此,,每次循環(huán)都得加入新的DNA聚合酶,不僅操作煩瑣,,而且價格昂貴,,制約了PCR技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。發(fā)現(xiàn)耐熱DNA聚合同酶--Taq酶對于PCR的應(yīng)用有里程碑的意義,,該酶可以耐受90℃以上的高溫而不失活,,不需要每個循環(huán)加酶,使PCR技術(shù)變得非常簡捷,、同時也大大降低了成本,,PCR技術(shù)得以大量應(yīng)用,并逐步應(yīng)用于臨床,。
工作原理
類似于DNA的天然復制過程,,其特異性依賴于與靶序列兩端互補的寡核苷酸引物。PCR由變性--退火(復性)--延伸三個基本反應(yīng)步驟構(gòu)成:①模板DNA的變性:模板DNA經(jīng)加熱至93℃左右一定時
聚合酶鏈式反應(yīng)
間后,,使模板DNA雙鏈或經(jīng)PCR擴增形成的雙鏈DNA解離,,使之成為單鏈,以便它與引物結(jié)合,,為下輪反應(yīng)作準備,;②模板DNA與引物的退火(復性):模板DNA經(jīng)加熱變性成單鏈后,溫度降至55℃左右,,引物與模板DNA單鏈的互補序列配對結(jié)合,;③引物的延伸:DNA模板--引物結(jié)合物在TaqDNA聚合酶的作用下,,于72℃左右,以dNTP為反應(yīng)原料,,靶序列為模板,,按堿基配對與半保留復制原理,合成一條新的與模板DNA鏈互補的半保留復制鏈重復循環(huán)變性--退火--延伸三過程,,就可獲得更多的“半保留復制鏈”,,而且這種新鏈又可成為下次循環(huán)的模板。每完成一個循環(huán)需2~4分鐘,,2~3小時就能將待擴目的基因擴增放大幾百萬倍,。
工作步驟
標準的PCR過程分為三步:
1.DNA變性(90℃-96℃):雙鏈DNA模板在熱作用下,氫鍵斷裂,,形成單鏈DNA
2.退火(復性)(25℃-65℃):系統(tǒng)溫度降低,,引物與DNA模板結(jié)合,形成局部雙鏈,。
3.延伸(68℃-75℃):在Taq酶(在72℃左右*的活性)的作用下,,以dNTP為原料,從引物的5′端→3′ 端延伸,,合成與模板互補的DNA鏈,。
每一循環(huán)經(jīng)過變性、退火和延伸,,DNA含量既增加一倍,。如圖所示:
現(xiàn)在有些PCR因為擴增區(qū)很短,即使Taq酶活性不是*也能在很短的時間內(nèi)復制完成,,因此可以改為兩步法,,即退火和延伸同時在60℃-65℃間進行,以減少一次升降溫過程,,提高了反應(yīng)速度,。